DE2417642B2 - Process for the enzymatic isomerization of glucose to fructose - Google Patents

Process for the enzymatic isomerization of glucose to fructose

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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/90Isomerases (5.)
    • C12N9/92Glucose isomerase (5.3.1.5; 5.3.1.9; 5.3.1.18)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/24Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of an isomerase, e.g. fructose

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur enzymatischen Isomerisierung von Glucose zu Fructose, d. h. ein Verfahren solcher Art, bei denen die Eigenschaften der Enzyme, die durch bestimmte Mikroorganismen erzeugt werden, wenn sie in einem Xylose enthaltendem Medium gezüchtet werden, es diesen Mikroorganismen erlauben, Glucose zu Fructose zu isomerisieren, wenn sie mit Glucose kontaktiert werden.The invention relates to a process for the enzymatic isomerization of glucose to fructose, i. H. a Process of this kind in which the properties of enzymes produced by certain microorganisms when grown in a medium containing xylose, so will these microorganisms allow glucose to isomerize to fructose when contacted with glucose.

Es ist bekannt, daß bestimmte Mikroorganismen, die den Familien Pseudomonas, Bacillus, Lactobacillus und Streptomyces angehören, in der Lage sind, die vorstehenden Isomerisierungsenzyme zu erzeugen.It is known that certain microorganisms belonging to the families Pseudomonas, Bacillus, Lactobacillus and Streptomyces are capable of producing the above isomerization enzymes.

Es ist ebenfalls bekannt, daß die Mehrzahl der Mikroorganismen, von denen die Rede sein wird, trotz der Tatsache, daß sie dazu befähigt sind, Enzyme zu produzieren, die Glucose isomerisieren, schwerwiegende Nachteile aufweist, wie insbesondere Schwierigkeiten bei der Filtration nach der Isomerisierung und bei der Reinigung der erhaltenen isomerisierten Sirupe, auf Grund der Anwesenheit von kolloidalen Substanzen, die Trübung oder Färbungen (Pigmente, die durch den Mikroorganismus abgesondert werden und die nicht vollständig vom Mycelium bei seinem Waschen entfernt werden) hervorrufen (Agr. Biol. Chem, 30, 1966, 1247-53).It is also known that the majority of the microorganisms which will be discussed, in spite of serious to the fact that they are capable of producing enzymes that isomerize glucose Has disadvantages, such as in particular difficulties in the filtration after isomerization and in the purification of the isomerized syrups obtained, due to the presence of colloidal substances that Cloudiness or discoloration (pigments that are and are not secreted by the microorganism be completely removed from the mycelium during its washing) (Agr. Biol. Chem, 30, 1966, 1247-53).

Die vorstehenden bekannten Mikroorganismen besitzen auch andere Nachteile, wie Schwierigkeiten bei der Rückgewinnung des Maceliums bzw. Mycels am Ende eines Isomerisierungszyklus, schnellen Abbau der enzymatischen Aktivität des genannten Myceliums, was verhindert, daß es durch Rezyklisierung auf eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Chargen aus zu isorrierisierendem Glucosesirup einwirkt.The above known microorganisms also have other disadvantages such as difficulties in Recovery of the macelium or mycelium at the end of an isomerization cycle, rapid degradation of the enzymatic activity of said mycelium, which prevents it from being recycled to a A plurality of successive batches of glucose syrup to be isolated acts.

Es wurde nunmehr in überraschender Weise ein besonderer Mikroorganismus gefunden, und zwar ein Stamm der Gattung Streptomyces violaceoniger, der nicht nur in der Lage ist, ein Enzym zur Isomerisierung von Glucose zu Fructose zu erzeugen, sondern auch zusätzlich die vorstehenden Nachteile nicht mehr aufweist.A special microorganism has now been found in a surprising manner, namely a Strain of the genus Streptomyces violaceoniger that is not only capable of isomerizing an enzyme from glucose to fructose, but also no longer the above disadvantages having.

Dieser Mikroorganismus, dessen Zuordnungseigenschaften nachstehend beschrieben werden, wurde beim Centralbureau voor Schimmel Cultures de Baarn (Niederlange) unter der Nr. CBS 409'73 hinterlegt. boThis microorganism, the assignment properties of which will be described below, was discovered in Centralbureau voor Schimmel Cultures de Baarn (Niederlange) deposited under the number CBS 409'73. bo

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur enzymatischen Isomerisierung von Glucose zu Fructose, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Isomerisierungsenzym erzeugenden Mikroorganismus einen Stamm von Streptomyces violaceoniger, hinterlegt beim Centralbureau voor Schimmel Cultures de Baarn (Niederlande) unter der Nr. CBS 409-73, oder Mutanten davon einsetzt.The invention thus relates to a process for the enzymatic isomerization of glucose to fructose, which is characterized in that one isomerizing enzyme-producing microorganism Strain of Streptomyces violaceoniger, deposited with the Centralbureau voor Schimmel Cultures de Baarn (Netherlands) under the number CBS 409-73, or mutants thereof.

Weitere Charakterisüka des Verfahrens gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, die durch die Beispiele und die entsprechenden Figuren, die sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen, veranschaulicht werden. .Further characteristics of the process emerge from the description below, which is followed by the Examples and the corresponding figures relating to advantageous embodiments of the present invention relate to be illustrated. .

In den Figuren beziehen sich die Fig. 1, 2 und 3 auf das Beispiel 1 und zeigen die Entwicklung einerseits des pH-Werts (Kurve Ci, F i g. 1), andererseits der Menge Q der im Milieu anwesenden reduzierenden Zucker, ausgedrückt in g/L (Kurve C2, F i g. 2) und weiterhin desIn the figures, FIGS. 1, 2 and 3 relate to Example 1 and show the development of the pH value (curve Ci, FIG. 1) on the one hand and the amount Q of reducing sugars present in the medium, expressed in g / L (curve C 2 , Fig. 2) and furthermore des

Verhältnisses des Volumens VJ des Mikroorganis-Ratio - ± of the volume VJ of the microorganism

'1'1

mus zum Volumen V2 der Kultur (Kurve Cy1 F i g. 3) in Abhängigkeit von der Zeit t, ausgedrückt in Stunden, undmus to the volume V2 of the culture (curve Cy 1 Fig. 3) as a function of the time t, expressed in hours, and

die F i g. 4 bezieht sich ebenfalls auf das Beispiel 1 und zeigt die Entwicklung des absoluten Drehwerts an ausgedrückt in Grad, (Kurve G) und des wahren Fructosegehaltes des Milieus, ausgedrückt in %, (Kurve Cs) in Abhängigkeit von der Zeit t, ausgedrückt in Stunden.the F i g. 4 also relates to Example 1 and shows the development of the absolute rotation value expressed in degrees (curve G) and the true fructose content of the medium, expressed in%, (curve Cs) as a function of time t, expressed in hours.

Der erfindungsgemäß eingesetzte Stamm von Streptomyces violaceoniger wird unter aeroben Bedingungen in untergetauchter Kultur in einem die geeigneten Nährstoffe sowie Xylose und Kohlenhydrat enthaltenden Milieu gezüchtet. Das so gebildete Mycellium wird gesammtelt und kann bei Glucosesirupei, eingesetzt werdenThe Streptomyces violaceoniger strain used according to the invention is produced under aerobic conditions in submerged culture in one containing the appropriate nutrients such as xylose and carbohydrate Bred milieu. The mycellium thus formed is collected and can be used in glucose syrup will

Die Kulturmedien, die zur Herstellung eines Myceliums von Streptomyces violaceoniger, das gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, verwendet werden, enthalten 5 bis 15 g Xylose pro 1 sowie 5 bis 50 g Stickstoffverbindungen pro 1, wie z. B. Soja, Maiswasser, Rückstände des Vegetationswasser von Kartoffeln und Hefeectrakte.The culture media used for the production of a mycelium of Streptomyces violaceoniger, which according to the present invention can be used contain 5 to 15 g xylose per 1 as well 5 to 50 g of nitrogen compounds per liter, such as. B. Soy, Corn water, residues of the vegetation water from potatoes and yeast extracts.

Die pH-, Temperatur- und Zeitdauer-Bedingungen dieser Kultur bzw. Züchtung sind im übrigen:The pH, temperature and duration conditions of this culture or breeding are incidentally:

5,0 < pH < 8,5, vorzugsweise 5,5 < pH < 7,5,
25°C< f<40°C,vorzugsweise30cC < f<35°C,
Zeitdauer 24 bis 48 Stunden.
5.0 <pH <8.5, preferably 5.5 <pH <7.5,
25 ° C <f <40 ° C, preferably 30 c C <f <35 ° C,
Duration 24 to 48 hours.

Es zeigt sich, daß dieses Verfahren der Kultur es ermöglicht, unter diesen Bedingungen ein leicht filtrierbares ausgiebiges Mycelium bzw. ein leicht filtrierbares Mycelium im Oberfluß zu erhalten, das eine gute Isomierisierungsaktivität aufweist.It turns out that this method of culture makes it easy to grow under these conditions to obtain filterable copious mycelium or an easily filterable mycelium in the upper flow, the one has good isolation activity.

Im Hinblick auf seinen Einsatz an einem Glucosesirup filtriert man das so erhaltene Mycelium, wäscht es durch Versprühen bzw. Pulverisation mit Wasser und sammelt es in Pastenform. Es kann in dieser Form in der Kälte (im allgemeinen bei einer Temperatur in der Größenordnung von -20° C) aufbewahrt werden oder durch Lyophilisierung getrocknet werden, wodurch seine Aufbewahrung ebenfalls ermöglicht wird, jedoch verwendet man es im allgemeinen sofort, indem man es in dem zu isomerisierenden Sirup dispergiert.With a view to its use in a glucose syrup, the mycelium obtained in this way is filtered and washed Spray or pulverize with water and collect it in paste form. It can be in this form in the cold (generally at a temperature of the order of -20 ° C) or through Lyophilization can be dried, which also allows its storage, however it is generally used immediately by dispersing it in the syrup to be isomerized.

Das filtrierte Mycellium wird gewaschen und unter den folgenden allgemeinen Isomerisierungsbedingungen eingesetzt:The filtered mycellium is washed and under the following general isomerization conditions used:

Temperatur:Temperature: 50 bis 75°C50 to 75 ° C pH:pH: 6 bis 86 to 8 Konzentration des MilieusConcentration of the milieu an Glucose:of glucose: 25 bis 60%25 to 60% CoCI2:CoCI 2 : 0,0 bis 0,50 g/l0.0 to 0.50 g / l MgSO4:MgSO 4 : 0,0 bis 2,4 g/l0.0 to 2.4 g / l

Die Zeitdauer hängt von den Bedingungen und der Menge des eingesetzten Myceliums ab.The length of time depends on the conditions and the amount of mycelium used.

von Glucose zu Fructose durch Einsatz des erfindungsgemäßen Mikroorganismus für eine Mycelium-Menge bzw. -Konzentration von 1 Volumen Kulturbrühe auf 1 Volumen einer 50%igen Dextroselösung innerhalb 24 Stunden in der Größenordnung von 45% lit-gtfrom glucose to fructose by using the microorganism according to the invention for an amount of mycelium or concentration of 1 volume of culture broth to 1 volume of a 50% dextrose solution within 24 Hours on the order of 45% lit-gt

Die Klassifizierungseigenschaften bzw. die taxonomisc'hen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stammes von Streptomyces violaceoniger sind wie folgt:The classification properties or the taxonomic properties of the strain according to the invention from Streptomyces violaceoniger are as follows:

Aussehen der Sporen: kugelförmig, mit einer Dimension von 0,9 bis 1,2 μ und mit glatten oder wenig rauhen Wartungen;Appearance of the spores: spherical, with a dimension of 0.9 to 1.2 μ and with smooth or little rough maintenance;

Aussehen des aerialen Myceliums bzw. Luftmyceliums: Sporen tragend und bildend, graubräunlich, das sich zu schwarzen feuchten Flecken verflüssigt und das Verzweigungen von monopodialen Sporophoren bzw. Sporenträgern aufweist;Appearance of the aerial mycelium or aerial mycelium: bearing and forming spores, gray-brownish, the liquefies to black damp spots and the branches of monopodial sporophores or Having spore carriers;

Aussehen der Spiralen: sie sind kurz, agglomeriert, mit i oder 2 Ranken (viticula);Appearance of the spirals: they are short, agglomerated, with 1 or 2 tendrils (viticula);

Aussehen des vegetativen Myceliums: es ist weißlich bis gelblich (bis gemsfarben).Appearance of the vegetative mycelium: it is whitish to yellowish (to gem-colored).

Es ist möglich, ein lösliches Pigment zu extrahieren, das schwachrosa und das in der abgerahmten Milch erzeugt wird.It is possible to extract a soluble pigment, the pale pink and the one in the skimmed milk is produced.

Kultur auf einen »Eisen-Pepton-Agar«-Medium: keine melanoiden Pigmente (die auch bei der Kultur auf einem Tyrosin-Agar-Medium nicht auftreten).Culture on an "iron peptone agar" medium: no melanoid pigments (which are also present in the culture tyrosine agar medium).

Diastase-Aktivität: Agar +; Stärke +
Proteolytische Aktivität:
Diastase activity: agar +; Strength +
Proteolytic Activity:

MilchkoagulationMilk coagulation

gute Peptonisierunggood peptonization

GelatineverflüssigungGelatin liquefaction

Durch den Stamm assimilierte Zucker:
Saccharose
Inosit
Rhamnose
Raffinose
Sugars assimilated by the stem:
Sucrose
Inositol
Rhamnose
Raffinose

Die Gesamtheit der vorstehenden Eigenschaften erlaubt es, zu bestätigen, daß der in Rede stehende Stamm der Gattung Streptomyces violaceoniger (Kataloge Waksman & Curtis und Waksman & Henrici) angehört Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß das Kohlenstoff-Assimilationsspektrum sich etwas unterscheidet. All of the above properties make it possible to confirm that the one in question Strain of the genus Streptomyces violaceoniger (catalogs Waksman & Curtis and Waksman & Henrici) It should be noted, however, that the spectrum of carbon assimilation is somewhat different.

Das umfaßt erfindungsgemäße Verfahren den Einsatz von Mutanten des genannten Stammes, die z. B. natürliche oder künstliche Mutanten sein können, welch letztere z. B. durch Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen oder durch Behandlung des Ausgangsstammes mit mutagenen Chemikalien, wie z. B. Nitrosoguanidin und Methansulfonsäureäthylester, erhalten werden können.The inventive method includes the use of mutants of said strain, which z. B. can be natural or artificial mutants, the latter e.g. B. by exposure to ultraviolet rays or by treating the parent strain with mutagenic chemicals, such as. B. nitrosoguanidine and Ethanesulfonic acid ethyl ester can be obtained.

Die folgenden Beispiele erläutern die ErfindungThe following examples illustrate the invention

Beispiel 1
a) Herstellung des Myceliums
example 1
a) Production of the mycelium

In ein Fermentiergefäß von 201, das 151 Wasser enthält, bringt man 525 g Maiswasser mit 50% Trockenextrakten, 1050 g Xylose und 15 g Magnesiumsulfat ein, wobei alles sterilisiert wird.In a fermentation vessel of 201, the 151 water contains 525 g of corn water with 50% dry extracts, 1050 g of xylose and 15 g of magnesium sulfate one, with everything being sterilized.

Man stellt den pH-Wert vor der Sterilisation mit Ammoniak auf 6,8 ein und gibt 10 g Maisöl hinzu, um ein übermäßiges Schäumen bzw. Sprudeln zu verhindern.The pH is adjusted to 6.8 with ammonia before the sterilization and 10 g of corn oil are added to a to prevent excessive foaming or bubbling.

Nach «;iner 10 minütigen Sterilisation bei 1200C wird das Milieu mit 400 ml einer 48stiindigen Vorkultur von Streptomyces violaceoniger, vom Stamm CBS 409-73 enthalten in einem Erlenmeyer-Kolben von 21, aneeimDft. After "; iner 10 minute sterilization at 120 0 C, the medium was 400 ml of a preculture of Streptomyces violaceoniger 48stiindigen, from the strain CBS 409-73 flask Erlenmeyer-contained in a 21, aneeimDft.

Das Fermentiergefäß ist mit einem System zum mechanischen Rühren, eingestellt auf 600 UpM, versehen, und die Belüftung ist auf 81 sterilisierte Luft pro Minute eingestelltThe fermentation vessel is equipped with a system for mechanical stirring, set at 600 rpm, provided, and the ventilation is on 81 sterilized air set per minute

Die Kurven der Fig. 1, 2 und 3 zeigen die Entwicklung des pH-Werts (Fig. 1, Kurve C1), der Menge der anwesenden reduzierenden Zucker (F i g. 2, Kurve C2) und des Mikroorganismus-Volumens pro Kultur-Volumen (F i g. 3, Kurve C3) in Abhängigkeit von der Zeit, wobei die letztere Größe durch die Höhe des Bodensatzes nach dem Zentrifugieren in einem graduierten Meßzylinder bzw. Reagensglas unter Standardbedingungen, d.h. 5000UpM, während 10 Minuten gemessen wird.The curves in FIGS. 1, 2 and 3 show the development of the pH value (FIG. 1, curve C 1 ), the amount of reducing sugars present (FIG. 2, curve C 2 ) and the microorganism volume per Culture volume (Fig. 3, curve C 3 ) as a function of time, the latter variable being measured by the height of the sediment after centrifugation in a graduated measuring cylinder or test tube under standard conditions, ie 5000 rpm, for 10 minutes .

Aus F i g. 3 ergibt sich, daß nach 24 Stunden Kultur die erhaltene Streptomyces-Menge ein Maximum erreicht und nicht mehr ansteigtFrom Fig. 3 shows that after 24 hours of culture the Streptomyces amount obtained reaches a maximum and no longer increases

Die 151 der Kultur werden auf einem Büchner-Filter, der mit einer Vorschicht aus Filtererde versehen ist, filtriert Der gesammelte Streptomyces wird mit Trinkwasser gewaschen.The 151 of the culture are placed on a Büchner filter, which is provided with a preliminary layer of filter earth, filtered. The collected Streptomyces is washed with drinking water.

Man sammelt auf diese Weise ohne Schwierigkeiten 800 g feuchte Zellen auf.In this way, 800 g of moist cells are collected without difficulty.

b) Glucose-Isomerisierungb) glucose isomerization

Die vorstehend erhaltenen 800 g Streptomyces werden in 151 einer Dextroselösung mit 500 g/kg der Lösung, die Spuren von Magnesium- und Kobaltsalzen, nämlich 2,4 g/l MgSO4 und 0,24 g/l CoCl2, enthält, suspendiert.The 800 g of Streptomyces obtained above are suspended in a dextrose solution at 500 g / kg of the solution containing traces of magnesium and cobalt salts, namely 2.4 g / l of MgSO 4 and 0.24 g / l of CoCl 2.

Der pH-Wert wird mit Hilfe einer Lösung von Natriumhydroxyd und Natriumsulfit auf 6,8 eingestellt, anschließend wird die Temperatur der Suspension auf 65° C gebracht und der pH mit Hilfe eines automatischen pH-Meßgeräts auf dem Wert von 6,8 gehalten.The pH is adjusted to 6.8 using a solution of sodium hydroxide and sodium sulfite, then the temperature of the suspension is brought to 65 ° C and the pH with the help of an automatic pH meter kept at the value of 6.8.

In der nachstehenden Tabelle I sind die fortschreitenden Werte des absoluten Drehwerts *ound des wahren Fructosegehalts des Mediums und des pH in Abhängigkeit von der Zeit zusammengefaßt.Table I below summarizes the progressive values of the absolute rotation value * o and of the true fructose content of the medium and of the pH as a function of time.

Zeit in StundenTime in hours CDCD % Fructose% Fructose pHpH 22 +40°5+ 40 ° 5 8,58.5 6,96.9 44th +29°1+ 29 ° 1 16,516.5 6,86.8 66th +12°2+ 12 ° 2 28,028.0 6,96.9 1616 -13°1-13 ° 1 45,545.5 7,07.0 2020th -15°2-15 ° 2 47,547.5 7,17.1

Mit Hilfe der in Tabelle 1 zusammengefaßten Werte wurden die entsprechenden Kurven G («o) und Cs (% Fructose) des Diagramms der Fig.4 erstellt, was auf eine wesentliche Isomerisierungsaktivität schließen läßt, wobei innerhalb von 20 Stunden Isomerisierungszeit 47,5% D-Fructose gebildet werden.With the help of the values summarized in table 1, the corresponding curves G («o) and Cs (% fructose) of the diagram in FIG -Fructose are formed.

Beispie! 2
a) Herstellung des Myceliums
Example! 2
a) Production of the mycelium

Die Herstellung erfolgte unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1, mit dem Unterschied, daß die Maiswasser durch 300 g Proteine ersetzt wurden, die der Ausflockung der Vegetationswasser von Kartoffeln entstammten, wobei der pH-Wert immer mit Ammoniak auf 6,8 eingestellt wurde.The production was carried out under the same conditions as in Example 1, with the difference that the Corn water has been replaced by 300 g of proteins that help flocculate the vegetation water of potatoes originated, the pH was always adjusted to 6.8 with ammonia.

Nach 26stündiger Fermentation (Rühren bei 600 UpM1 Luftzufuhr 8 l/Min.) sammelt man nach derAfter fermentation for 26 hours (stirring at 600 rpm, 1 air supply 8 l / min.), One collects after the

Filtration 750 g feuchte Zellen von Streptomyces violaceoniger.Filtration 750 g of wet cells from Streptomyces violaceoniger.

b) Isomerisierung von Glucoseb) isomerization of glucose

Der vorstehend erhaltene Streptomyces-Kuchen wird in 151 einer 50gewichtsprozentigen Dextroselösung unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen dispergiert. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt.The Streptomyces cake obtained above is dissolved in a 50 weight percent dextrose solution dispersed under the conditions described in Example 1. The results obtained are shown in Table II summarized.

Tabelle II Table II 52°5
+180I
-15°6
52 ° 5
+18 0 I.
-15 ° 6
% Fructose% Fructose pHpH
Zeit in StundenTime in hours 0
27,5
46,5
0
27.5
46.5
6,8
7,0
6,9
6.8
7.0
6.9
0
5
21
0
5
21

Beispiel 3Example 3

Dieses Beispiel veranschaulicht die Leichtigkeit der Filtration des Stamms und die Möglichkeit, ihn zu rezyklisieren.This example illustrates the ease of filtration of the strain and the possibility of removing it recycle.

a) Herstellung des Myceliumsa) Production of the mycelium

Zwei Fermentierungsgefäße von 15 1 werden unter den in Beispiel 1 beschriebenen allgemeinen Bedingungen vorbereitet.Two fermentation vessels of 15 1 are under the general conditions described in Example 1 prepared.

Die Maiswasser wurden durch ein proteolytisches Hydrolysat von Casein (1% Casein, d.h. 150g, wurden 25 The corn waters were treated with a proteolytic hydrolyzate of casein (1% casein, ie 150g, were 25

3030th

in einer ammoniakalischen Lösung durch die alkalische Protease während 8 Stunden hydrolysiert) ersetzt.in an ammoniacal solution hydrolyzed by the alkaline protease for 8 hours).

Nach 24stündiger Fermentation und praktisch vollständigem Verschwinden von reduzierenden Substanzen erhält man nach lOminütigem Zentrifugieren bei 5000 UpM ein Streptimyces-Volumen von 0,6 ecm/ 10 ml Kultur.After 24 hours of fermentation and practically complete disappearance of reducing substances after centrifuging for 10 minutes at 5000 rpm, a Streptimyces volume of 0.6 ecm / 10 ml of culture.

Die Filtration dieser Kulturmedien ergibt 580 bzw. 560 g feuchte Streptomyces-Zellen.Filtration of this culture media yields 580 and 560 g of moist Streptomyces cells, respectively.

b) Isomerisierung mit Rezyklisierung des Enzymsb) Isomerization with recycling of the enzyme

Man führt sieben aufeinanderfolgende Isomerisierungen an 151 einer 50%igen Dextroselösung unter denselben Bedingungen wie Beispiel Ib durch. Die erste Isomerisierung wird mil 560 g Streptomyces-Zellen, die dem zweiten Fermentiergefäß entstammen, durchgeführt. Seven successive isomerizations are carried out on 151 of a 50% strength dextrose solution the same conditions as example Ib. The first Isomerization is performed with 560 g of Streptomyces cells, the come from the second fermentation vessel, carried out.

Die zweite Isomerisierung wird mit einer neuen Charge von 15 1 50%igem Glucosesirup mit dem nach der Filtration des der 1. Operation entstammenden Reaktionsmediums wiedergewonnenen Streptomyces durchgeführt.The second isomerization is carried out with a new batch of 15 1 50% glucose syrup with the after the filtration of the reaction medium from the 1st operation recovered Streptomyces carried out.

Die Isomerisierungen 3,4,5 und 6 werden an anderen Chargen von 151 des Sirups durchgeführt, indem man dem Mycelium, das nach der Filtration aus der vorangegangenen Operation wiedergewonnen wurde, 145 g frische Zellen aus dem Fermentiergefäß 1 zusetzte.The isomerizations 3, 4, 5 and 6 are carried out on others Batches of 151 of the syrup carried out by one the mycelium recovered after filtration from the previous operation, 145 g of fresh cells from fermentation vessel 1 were added.

Eine 7. und letzte Isomerisierung wird ohne Zugabe von frischen Streptomyces-Zellen durchgeführt.A 7th and final isomerization is carried out without adding fresh Streptomyces cells.

Die Ergebnisse dieser ganzen Operationen sind in der nachstehenden Tabelle III zusammengefaßt.The results of all these operations are in the Table III below.

Tabelle III Table III

Sieben aufeinanderfolgende Isomerisierungen, durchgeführt mit demselben MyceliumSeven successive isomerizations performed on the same mycelium

1. 2. ' 3. 4. 5. 6. 7.1. 2. '3. 4. 5. 6. 7.

Isomerisierung Isomerisierung Isomerisierung Isomerisierung Isomerisierung Isomerisierung IsomerisierungIsomerization isomerization isomerization isomerization isomerization isomerization isomerization

% Fructose % Fructose

ZeitTime

% Fructose % Fructose

ZeitTime

% Fructose % Fructose

ZeitTime

% Fructose % Fructose

Zeit % Fructose Time% fructose

ZeitTime

% Fructose % Fructose

ZeitTime

% Fructose % Fructose

14 42,0
Std.
14 42.0
Hours.

20 33,0
Std.
20 33.0
Hours.

27 39,0
Std.
27 39.0
Hours.

14 28,5
Std.
14 28.5
Hours.

38 42,5
Std.
38 42.5
Hours.

42,0 38 42,5 45 40,042.0 38 42.5 45 40.0

Std. Std. Std. Hrs . Hrs.

Dieses Vorgehen erlaubt es, 107150%igen Glukosesirups zu isomerisieren, wobei das Mycelium 301 Kulturbrühe entstammt, während es ohne Rezyklisierung notwendig wäre, das 1071 Kulturbrühe entstammende Mycelium zu verwenden.This procedure makes it possible to isomerize 107150% glucose syrups, whereby the mycelium 301 Culture broth originates, while without recycling it would be necessary to use the mycelium 1071 culture broth originated.

Des weiteren erlauben es die Zahlen der Tabelle III, festzustellen, daß, während der durchschnittliche Fructosegehalt der sieben Sirupe etwa 42% betrug, die gute Beibehaltung der isomerisierenden Aktivität des Myceliums während seines ganzen Einsatzes klar bewiesen wurde.Furthermore, the numbers in Table III allow note that while the average fructose content of the seven syrups was about 42%, the good one Maintaining the isomerizing activity of the mycelium throughout its use has been clearly demonstrated became.

Mutation durch UltraviolettbestrahlungUltraviolet radiation mutation

Man läßt eine Kultur von Streptomyces violaceoniger CBS 409-73 auf einem geneigten Agar-Agar auf der 20 21,0
Std.
It is allowed a culture of Streptomyces violaceoniger CBS 409-73 on a slant agar at 20 21.0
Hours.

68 41,0
Std.
68 41.0
Hours.

Grundlage von Maismehl von 60 g/l bei einem pH 7Base of corn flour of 60 g / l at a pH 7

sporulieren.sporulate.

Die Sporen werden gesammelt, indem man die Oberfläche der Kultur in Anwesenheit einer kleinen Menge einer sterilen Trypton-Kochsalzlösung abkratzt und sie in Suspension in 10 ml des VerdünnungsmittelsThe spores are collected by looking at the surface of the culture in the presence of a small one Scrape off amount of sterile tryptone saline and suspend it in 10 ml of the diluent

Trypton-Kochsalz bringtBring tryptone salt

Die so erhaltene Suspension wird in einen sterilen Kristallisator plaziert und einer langsamen Rührung mit Hilfe eines Magnetrührers unterworfen. Man bestrahlt die Suspension unter VerwendungThe suspension thus obtained is placed in a sterile crystallizer and allowed to stir slowly Subjected to the help of a magnetic stirrer. The suspension is irradiated using einer Ultraviolettlampe (z.B. Philips» 125W black light), die in einer Entfernung von 20 cm angebracht ist Alle 10 min innerhalb 1 Std. entnimmt man 0,1 bis 0,2 ml der Suspension, die man auf der Oberfläche einesan ultraviolet lamp (e.g. Philips »125W black light), which is attached at a distance of 20 cm. Every 10 minutes within 1 hour, 0.1 to 0.2 ml is withdrawn the suspension that is on the surface of a

Agar-Agar-Milieus, enthaltend 0,5% Xylose und 1% Hefeextrakt, untergebracht in Petrischalen, aufträgt. Nach einer Kultur bei 30° bringt man die isolierten Kolonien auf geneigtes Agar-Agar auf der Grundlage von Maismehl.Agar-agar milieus containing 0.5% xylose and 1% yeast extract, housed in Petri dishes, applies. After culture at 30 °, the isolated colonies are placed on inclined agar-agar on the base of cornmeal.

Ausgehend von so hergestellten geneigten Agar-Kulturen nimmt man 10 ml einer Bouillon, die 1% Dextrose und 1 % Hefeextrakt in einem konischen Fläschchen von 50 ml enthält. Man kultiviert unter Rühren bei 30°C während 2 Tagen. Mit Hilfe von 5 ml der so erhaltenen Vorkultur beimpft man 50 ml einer Produklionsbouillon, die 1,2% Xylose und 1% Hefeextrakt in einem konischen Fläschchen von 500 ml enthält.Starting from inclined agar cultures prepared in this way take 10 ml of a broth containing 1% dextrose and 1% yeast extract in a conical vial of Contains 50 ml. Cultivation is carried out with stirring at 30.degree. C. for 2 days. With the help of 5 ml of the thus obtained Pre-culture is inoculated with 50 ml of a production broth containing 1.2% xylose and 1% yeast extract in one Contains conical vials of 500 ml.

Man kultiviert unter Rühren bei 30° während 3 Tagen. Man entnimmt dann 5 ml der so gewonnenen Kultur, die man in ein Proberöhrchen enthaltend 25 ml einer bei pH 7,5 gehaltenen Lösung und 36 g/l Dextrose und 5 g/l Magnesiumsulfat enthält. Die Proberöhrchen werden dann in ein Wasserbad bei 65° C während 7 Stdn. placiert.Cultivation is carried out with stirring at 30 ° for 3 days. 5 ml of the obtained in this way are then withdrawn Culture which is placed in a test tube containing 25 ml of a solution kept at pH 7.5 and 36 g / l dextrose and contains 5 g / l magnesium sulfate. The sample tubes are then placed in a water bath at 65 ° C for 7 Hours placed.

Nach Abkühlung werden die Mikroorganismus-Zellen durch Filtration oder Zentrifugierung abgetrennt und man bestimmt die in der Lösung gebildete Fructose mittels einer kolorimetrischen Technik mit Resorcin auf einem Auto-Analysator.After cooling, the microorganism cells are separated off by filtration or centrifugation and the fructose formed in the solution is determined by means of a colorimetric technique with resorcinol an auto analyzer.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die erhaltenen Konzentrationen an Fructose:The following table shows the fructose concentrations obtained:

FructoseFructose Stamm A-6Strain A-6 FructoseFructose g/lg / l A-7A-7 g/lg / l CBS 409 / 73CBS 409/73 33 A-8A-8 11 CBS 409/73CBS 409/73 3,43.4 A-9A-9 2,62.6 CBS 409/73CBS 409/73 3,23.2 A-10A-10 33 Stamm A-IStrain A-I 2,32.3 A-IlA-Il 3,53.5 A-2A-2 3,83.8 A-12A-12 4,84.8 A-3A-3 4,54.5 A-13A-13 4,34.3 AAAA 3,53.5 2,72.7 A-5A-5 4,04.0 2,92.9

Eine Variante der Herstellung der Mutanten des Stammes violaceoniger CBS 409-73 besteht in einer Bestrahlung mit ultraviolettem Licht, wobei die Sporensuspension wie oben hergestellt wurde, aber wobei man während 16 bis 24 Stdn. inkubiert, um die Keimung der Sporen anzuregen.A variant of the production of the mutants of the strain violaceoniger CBS 409-73 consists in one Irradiation with ultraviolet light, whereby the spore suspension was prepared as above, but incubating for 16 to 24 hours to stimulate germination of the spores.

Mutation mit Hilfe von Nitroso-methylguanidinMutation with the help of nitrosomethylguanidine

Zu einer wie vorausgehend angegeben hergestelltenTo a manufactured as indicated above

lü Sporensuspension fügt man Nitroso-methylguanidin in solcher Menge zu, um eine Konzentration von 1 bis 3 mg/ml zu erhalten. Man beläßt den Kontakt bei 30°C während 30 bis 120 Min. Man entnimmt alle 30 Min. 0,5 ml der Suspension, die man in 0,5 ml einer sterilennitrosomethylguanidine is added to the spore suspension such an amount as to obtain a concentration of 1 to 3 mg / ml. The contact is left at 30.degree for 30 to 120 minutes. Every 30 minutes, 0.5 ml of the suspension is withdrawn, which is poured into 0.5 ml of a sterile

!■j Glykokoü-Lösung von 1% einführt. Nach 1 Std. Kontakt isoliert man auf die Oberfläche eines Agar-Milieus enthaltend 0,5% Xylose und 1% Hefeextrakt, die in Petrischalen enthalten sind. Nach einer Kultur bei 30°C bringt man die isolierten Kolonien auf geneigten Agar-Agar auf Grundlage von Maismehl.! ■ j Glykokoü solution of 1% introduces. After 1 hour Contact is isolated on the surface of an agar medium containing 0.5% xylose and 1% yeast extract, contained in petri dishes. After a culture at 30 ° C., the isolated colonies are applied inclined agar-agar based on corn flour.

Ausgehend von den so hergestellten geneigten Agar-Proben beimpft man 10 ml einer Boullin enthaltend 1% Dextrose und 1% Hefeextrakt in einem konischen Fläschchen von 50 ml. Man kultiviert unter Rühren bei 30° während 2 Tagen. Mit Hilfe von 5 ml der so erhaltenen Vorkultur beimpft man 50 ml einer Produktionsbouillon enthaltend 1,2% Xylose und 1% Hefeextrakt in einem konischen Fläschchen von 500 ml. Man kultiviert unter Rühren bei 30° während 3 Tagen.Starting from the inclined agar samples produced in this way, 10 ml of a boullin are inoculated 1% dextrose and 1% yeast extract in a conical vial of 50 ml. Cultures under Stir at 30 ° for 2 days. With the help of 5 ml of the preculture obtained in this way, 50 ml of one is inoculated Production broth containing 1.2% xylose and 1% yeast extract in a conical bottle of 500 ml. Cultivation is carried out with stirring at 30 ° for 3 days.

j» Man entnimmt dann 5 ml der so erhaltenen Kultur, die man in ein Proberührchen einführt, das 25 ml einer beim pH von 7,5 gehaltenen Lösung und 36 g/l Dextrose und 5 g/l Magnesiumsulfat enthält. Die Proberöhrchen werden dann in ein Wasserbad bei 65° während 7 Stdn.j »One then takes 5 ml of the culture thus obtained, the is introduced into a test tube containing 25 ml of a solution kept at pH 7.5 and 36 g / l of dextrose and Contains 5 g / l magnesium sulphate. The test tubes are then placed in a water bath at 65 ° for 7 hours.

placiert.placed.

Nach Abkühlen werden die Mikroorganismus-Zellen durch Filtration und Zentrifugieren abgetrennt und man bestimmt die in der Lösung gebildete Fructose durch eine colorimetrische Technik mit Resorcin auf einem Auto-Analysator.After cooling, the microorganism cells are separated off by filtration and centrifugation and one determines the fructose formed in the solution by a colorimetric technique with resorcinol on a Auto analyzer.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur enzymatischen Isomerisierung von Glucose zur Fructose bei einer Temperatur von; 50 bis 75°C, einem pH-Wert von 6 bis 8, einer Konzentration an Glucose von 25 bis 60%, an CcCb von 0 bis 0,50 g/l und an MgSO4 von 0 bis 2,4 g/l, gekennzeichnet durch den Einsatz eines Stammes von Streptomyces violaceoniger mit der Hinterlegungsnummer CBS 409-73 oder eines Mutantenstammes dieses Stammes.Process for the enzymatic isomerization of glucose to fructose at a temperature of; 50 to 75 ° C, a pH value of 6 to 8, a concentration of glucose from 25 to 60%, of CcCb from 0 to 0.50 g / l and of MgSO 4 from 0 to 2.4 g / l, characterized by the use of a strain of Streptomyces violaceoniger with the depository number CBS 409-73 or a mutant strain of this strain.
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