DE2454048A1 - Verfahren zum zuechten von hefen - Google Patents

Verfahren zum zuechten von hefen

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DE2454048A1 DE19742454048 DE2454048A DE2454048A1 DE 2454048 A1 DE2454048 A1 DE 2454048A1 DE 19742454048 DE19742454048 DE 19742454048 DE 2454048 A DE2454048 A DE 2454048A DE 2454048 A1 DE2454048 A1 DE 2454048A1
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carnitine
candida
alkyl
butyrobetaine
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Takami Fujimoto
Kiyoshi Hishiki
Keiichi Kagotani
Hajime Kawaharada
Yoshio Shimada
Kenji Suzuki
Kiyoshi Watanabe
Hirohisa Yano
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Description

KANEGAFUCHI GHEMIGAL INDUSTRIES COV, LTD. Osaka, Japan
"Verfahren zum Züchten von Hefen"
Priorität:
14. November 1973, Japan, Nr. 128 724/73
12. Januar. 1974-, Japan, Nr. 6736/74
16.. Januar 19 74, Japan, Nr. 8023/74
23. Oktober 1974, Japan, Nr.
Die Erhöhung der Wachstumsrate bei der Züchtung von Mikroorganismen ist ein wirkungsvolles Mittel zur Verminderung der Züchtungskosten, weil sie zu einer verkürzten Züchtungszeit, einer erhöhten Ausbeute an Zellmasse und zu einer geringeren Gefahr der Infektion bzw. Verunreinigung durch andere Keime führt.
Bei der Pachtung von Hefen unter Verwendung von beispielsweise Glucose, Äthanol, Essigsäure oder Kohlenwasserstoffen als Kohlenstoff quelle wird im allgemeinen den Kulturmedium Maisquell-, wasser oder Hefeextrakt zugesetzt, um 'Wachstumsfaktoren zur Ver-, fügung zu stellen. Bei Verwendung von Kulturmedien, die reich an organischen Nährstoffen, wie Melassen oder Würzen, sind, ist dieses Verfahren jedoch nicht üblich. Dieses Verfahren ist
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nicht besonders erwünscht, da es zu einer Zunahme der COD und BOD führt oder das Risiko einer Verunreinigung durch fremde Keime mit. sich bringt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Züchten von Hefen zu entwickeln, bei dem bestimmte Zusätze in sehr niedrigen Konzentrationen eine ausgeprägte wachstumsfördernde Wirkung hervorrufen. Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf dem überraschenden Befund, daß Carnitin, dessen Vorläufer oder deren Derivate diese Wirkung entfalten.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Züchten
Zygosaccharomyces, Hefen der Gattung Saccharomyces, /Pichia, Saccharomycopsis, Rhodotorula, Candida, Torulopsis oder Trichosporon in einem assimilierbaren Nährmedium unter aeroben Bedingungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Züchtung in Gegenwart von zusätzlichem Carnitin, dessen Vorläufer oder deren Derivaten durchführt .
Carnitin ist eine Verbindung, die in Muskeln und der Leber von Tieren vorkommt. Sie spielt eine wichtige Rolle im Fettsäure-
nicht
Stoffwechsel. Es war jedoch / bekannt, daß diese Verbindung das
Wachstum von Hefen fördert.
Der Ausdruck "Carnitin" bedeutet sowohl optisch inaktive als auch aktive Isomere. Die Vorläufer von Carnitin sind beispielsweise Crotonobetain und Butyrobetain. Salze des Carnitins und seiner Vorläufer sind beispielsweise anorganische und organische
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Salze, wie das Hydrochlorid oder Chloroaurat, die Alkal!metallsalze , wie das Natrium- oder Kaliumsalz, und die Erdalkalimetallsalze.
Beispiele für verwendbare Carnitinderivate sind solche Verbindungen, die enzymatisch, zu Carnitin gespalten werden können, wie Acetylcarnitin, kurzkettige öder langkettige Acylcarnitine, wie Propionylcarnitin, Butyrylcarnitin, Palmitoylcarnitin und Stearoylcarnitin, sowie Alkylester, wie Methyl- und Äthylester des Carnitins. Beispiele für Derivate von Crotonobetain und Butyrobetain sind die entsprechenden Alkylester, wie der Methyl- und Ithylester. ·
Im erfindungsgemäßen Verfahren können beliebige Mikroorganismen der Gattung Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Saccharomycopsis, . Pichia, Ehodotorula, Candida, Torulopsis oder Trichosporon eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Züchtung von Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces rouxii IEO 0476, Saccharomycopsis lipolytica 6124, Pichia farinosa IFO 0193, .Pichia· membranaefaciens IAM 4744, Ehodotorula rubra IFO 0383, Ehodotorula glutinis IFO 0559, Candida novellus , ATCC 20275, Candida tropicalis IFO 0006, Candida arborea IAM 4147*, Candida guilliermondii IFC 0566, Candida rugosa IFO 0591, Torulopsis xylinus IFO 0454, Torulopsis magnoliae IFO Ο7Ο5, Trichosporon cutaneum OUT 6259 und Trichosporon pullulans OUT 6260. Diese
Hefen können entweder allein oder als Mischkulturen verschiedener Hefearten verwendet werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können Hährmedien mit beliebigen,
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durch die Hefe assimilierbaren Kohlenstoffquellen verwendet werden. Beispiele für diese Kohlenstoffquellen sind Zucker, wie Glucose, Rohrzucker oder Stärke, Alkohole, wie Äthanol oder Methanol, Carbonsäuren, wie Essigsäure oder Fumarsäure, höhere Fettsäuren, wie Palmitinsäure,. Stearinsäure oder Ölsäure, deren Ester, Öle und Fette, wie Sojabohnenöl oder Walöl, die diese Fettsäuren enthalten, sowie Kohlenwasserstoffe, wie unverzweigte Paraffine, Kerosin oder Gasöl.
Das Nährmedium enthält ferner Stickstoffquellen, wie Ammoniumsalze, beispielsweise Ammoniumsulfat oder Ammoniumchlorid, oder Harnstoff. Ferner kann das Nährmedium anorganische Salze, wie Kaliumsalze, Magnesiumsalze, Salze der Phosphorsäure, Zinksalze und Mangansalze, wie Kaliumchlorid, Magnesiumsulfat, Kaliumphosphat, Zinksulfat oder Mangansulfat enthalten. Ferner können dem Nährmedium Spurenmengen an Vitaminen, wie Biotin oder Vitamin B^, oder Hefeextrakte, Melassen und Maisquellwasser, die diese Vitamine enthalten, zugesetzt werden. Im Hinblick auf Abwasserprobleme wird dem Nährmedium vorzugsweise ein einziges Vitamin zugesetzt, das die eingesetzte Hefe benötigt.
Die Züchtung kann entweder auf festen oder flüssigen Nährböden unter Verwendung üblicher Fermenter und bei den üblichen Temperatüren durchgeführt werden. Mit Ausnahme einiger Hefen sind Züchtungstemperaturen von 25 bis 40QC besonders bevorzugt. Der pH-Wert des Nährmediums beträgt bei Verwendung von Carbonsäuren oder höheren Fettsäuren vorzugsweise 6 bis 8 und bei Verwendung anderer Kohlenstoffquellen 4 bis 7. Bei Verwendung von Kohlen-
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-* 5 —
Wasserstoffen oder ölen und Fetten als Kohlenstoffquelle kann
eine grenzflächenaktive Verbindung, beispielsweise ein Fettsäurederivat, zugesetzt werden, um die Dispersion des Substrats unter den Züchtungsbedingungen zu verbessern. Entsprechend dem Verlauf der Züchtung kann ein Schaumbrecher,- wie ein Siliconöl, ein Fettsäurederivat oder ein Mono- oder Dialkylester eines Polyoxyalkylenglykols; zugesetzt werden.
Das erfindungsgemäß verwendete Carnitin oder dessen Derivat wird dem Nährmedium in einer Konzentration von mindestens 10/ug/Liter, berechnet als Carnitinchlorid, zugesetzt. Selbst in höheren Konzentrationen hemmt das Carnitin oder dessen Derivat nicht das
Wachstum der Hefen. Allzu hohe Konzentrationen sind jedoch unwirtschaftlich. Die bevorzugte Konzentration liegt bei 100 /ig
bis 100 mg/ Liter. Die Konzentration an Crotonobetain, einem Carnitinvorläufer, beträgt jedoch vorzugsweise 100/ag bis 10 mg/Liter, weil diese Verbindung in höheren Konzentrationen das Wachstum der Hefen hemmt.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Proζentangaben beziehen
sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist.
Beispiele
Es wird ein auf einen pH-Wert von 7,0 eingestelltes Grundmedium verwendet, das aus 13 g η-Paraffinen mit 10 bis 21 Kohlenstoffatomen einer Reinheit von 98 Prozent, 4 g KH2PO^1 5 g (NH^)2SO4, 0,6 g MgSO4-TH2O,, 30 mg ZnSO4-TH2O, 50 mg FeSO4-TH2O, 10A1S Biotin, 1 mg Thiaiain-hydrochlorid und 1 Liter Leitungswasser herge-
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stellt wird. Dieses Grundmedium wird mit Carnitinchlorid in den nachstehend in Tabelle I angegebenen Mengen versetzt. JO ml des erhaltenen Mhrmediums werden in einen 500 ml fassenden Schüttelkolben gegeben, der mit 0,5 ml einer Kulturflüssigkeit von Candida novellus ATCC 20275 beimpft wird, die vorher in einem Kolben gezüchtet wurde, die das Grundmedium enthielt. Sodann wird die Züchtung bei 330C unter Schütteln durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengefaßt.
Tabelle I
Carnitinchlorid-Konzentration
mg/Liter		 Zellenk
Zucht
16		 onzentrat
ungsdauer
18		 ion, g/Li
, Stunden
20		 ter
0 6,4 9,4 "10,5
0,01 7,1 10,7 12,3
0,1 8,3 12,0 13,0
1 9,0 12,2 13,8
10 10,2 13,0 13,8
100 10,5 13,3 13,8
Beispiel 2
Gemäß Beispiel 1 werden Candida tropicalis IFO 0006, Candida Iipolytica IFO 0746 und Candida rugosa IFO 0591 gezüchtet. Die.Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt.
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- 7 -Tabelle II
Hefestamm . ■ kein VJl Zusatz
Züch-		 ) 6 . Zellenkonzentration g/Liter
Carnitinchlorid, 1 mg/Liter
;ungsdauer, Stunden		 7 16 4 ' 20 6 24
16 ,9 2C 7 . 24 4 3- 2 9, 3 9,3
Candida lipolytica
IFO 0746		 1. ,9. VJl 4 8, 5 4. 1 10, 10,4
Candida tropicalis
1I1O 0006		 1, 6, 9, 3 8, 9,9
Candida rugosa
IPO 0591		 0 4 7,
Beispiel3
Gemäß Beispiel 1 wird Pichia farinosa unter Verwendung eines Nährmediums gezüchtet, das durch Zusatz von Carnitinchlorid zu dem in Beispiel 1 verwendeten Grundmedium in der in (Tabelle III angegebenen Konzentration hergestellt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengefaßt.
Tabelle III
Carnitinchlorid-Konzentration
mg/Liter		 Zellen
Züch
16		 jonzentratio
tungsdauer,
.18		 n, g/Liter
Stunden
20
0 5,4 8,0 . 10,2
0,1 8,6 11,5 12,8
1 — 9,4 12,7 13,3
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Beispiel 4
Saccharomyces rouxii wird gemäß Beispiel 1 gezüchtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengefaßt.
Tabelle IV
Carnitinchlorid-Konzentration
mg/Liter
Zellenkonzentration, g /Liter
Züchtungsdauer, Stunden 20 24
0,1
2,2 3,8 4,2
7,3
9,1
10,5
9,0 10,1 11,6
Beispiel 5
Saccharomycopsis lipolytica CBS 6124 wird gemäß Beispiel 1 gezüchtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengefaßt.
Tabelle V
Oarnitinchlorid-Konzentration
mg/Liter		 Zellenk
Züchti
16		 onzentratio
ungsdauer,
20		 n, g/Liter
Stunden
24
O 1,5 5,6 8,7
0,1 3,0 8,8 9,5 ·
1 3,4 9,6 9,8
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Beispiel 6 Torulopsis xylinus Ii1O 0454 wird gemäß Beispiel 1 gezüchtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI zusammengefaßt.
Tabelle VI
Carnitinchlorid-Konzentration
mg/Liter
Zellenkonzentration, g/Liter Züchtungsdauer, Stunden 26 32
0,1
2,3 4,6
5,9
6,5
8,7
10,1
8,5
9,3
10,9
Beispiel?
Saccharomyces cerevisiae (Bäckerhefe) wird gemäß Beispiel 1 gezüchtet, jedoch werden 20 g Äthanol anstelle der n-Faraffine als Kohlenstoffquelle verwendet. -Zusätzlich zu dem Biotin und Thiaminhydrochlorid werden als Vitamine 2 mg Kaliumpantothenat, 10 mg Pyridoxin-hydrochlorid und 10 mg. Inosit zugesetzt. Die Züchtungstemperatur wird auf 300C eingestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle VII zusammengefaßt.
Tabelle VII .
Carnitinchlorid-Konzentration
mg/Liter
. Zellenkonzentration ; g/Liter ! Züchtungsdauer., Stunden 16 20
Glut athino η, mg (%)
Züchtungsdauer, Std. 24
0
0,1
1
10
3,5
5,2
5,5
5,8
6,1 10,0
7,9 10,5
8,4 10,9
8,6 11,0
63,5
72
75
74,0
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Beispiel 8
Gemäß Beispiel 1 wird Pichia membranaefaciens IAM 4-744 gezüchtet. Es wird jedoch ein Grundmedium verwendet,.das durch Auflösen von 10 g Essigsäure, 15 g KH2PO4, 15 g Na3HPO4, 13 g (M4^HPO4, 2 g MgSO4-TH5O, 30 mg ZnSO4-TH2O, 10 mg PeSO4-TH2O und 10/ug Biotin in 1 Liter Leitungswasser und Einstellen der Lösung auf einen pH-Wert von 6,0 hergestellt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle VIII zusammengefaßt.
Tabelle VIII
Carnitinchlorid-Konzentration mg/Liter
Zellenkonzentration, g/Liter . Züchtungsdauer, Stunden 16 20 24
0,1
1,8
2.5
2,8
2,6 3,1 3,5
3Λ 3,9 4,1
Beispiel 9
Gemäß Beispiel 1 wird Ehodotorula rubra Ii1O O383 gezüchtet. Als Kohlenstoffquelle werden jedoch anstelle der n-Paraffine 20 g _ Glucose verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle IX zusammengefaßt.
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Tabelle IX
Oarnitinehlorid-
Konzentration
mg/Liter		 Zeilenk
12		 onzentration, g/Liter
Züchtungsdauer,
14 16		 7 11,5 RNA,%
Stunden
14
O 4,6 7, 8 12,0 . 5,8
0,1 6,9 10, 1 12,2 6,8
1 7,3 H, 6,9
B e i s ρ i e 1 10
Beispiel 1 wird wiederholt, anstelle von Carnitin werden jedoch Crotobetain-hydrochTorid bzw. Butyrobetain-hydrochlorid verwendet Die Ergebnisse sind in Tabelle X zusammengefaßt.
• Tabelle X nzentration, g
ungsdauer, Stu
18		 / Liter
nden
20
Zusatz Zellenko
Zucht
16		 10,7
kein Zusatz 6,5 13,4
• 13,5
Crotobetain-HCl
0,1 mg/Liter
1 mg/Liter		 8,5
8,7		 12,9
13,1
Butyrobetain-HCl
0,1 mg/Liter
1 mg/Liter		 8,0
8,5		 9,4
12,1
12,3
11,7
12,0
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Claims (16)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Züchten von Hefen der Gattung Saccharomyces, /~ Pichia, Saccharose op sis, Rhodotorula, Candida, Torulopsis oder Trichosporon in einem assimilierbaren Nährmedium unter aeroben Bedingungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Züchtung in Gegenwart von zusätzlichem Carnitin, dessen Vorläufer oder deren Derivaten durchführt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Saccharomyces cerevisiae oder Saccharomyces rouxii züchtet.
  3. 3- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Pichia farinosa oder Pichia membranaefaciens züchtet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Saccharomycopsis lipolytica züchtet.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Rhodotorula rubra züchtet.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Candida novellus, Candida tropicalis, Candida lipolytica, Candida arborea, Candida guilliermondii oder Candida rugosa züchtet.
  7. 7· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Torulopsis xylinus oder Torulopsis magnoliae züchtet.
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  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Trichosporon cutaneum oder Trichosporon pullulans züchtet.
  9. 9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Züchtung in einem Zucker, Öle, Fette, Alkohole, Carbonsäu-.ren oder Kohlenwasserstoffe als Kohlenstoffquelle enthaltenden Nährmedium durchführt.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
    als Carnitin-Vorläufer Crotobetain oder Butyrobetain verwendet,
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Carnitinderivat ein Acylcarnitin oder Alky!carnitin verwendet.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als. Acylcarnitin Acetylcarnitin, Propionylcarnitin, Butyrylcarnitin, Palmitoylcarnitin oder Stearoylcarnitin verwendet.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkylcarnitin Methyl- oder Äthylcarnitin verwendet.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet,
    daß man als Crotonobetainderivat ein Alkylcrotonobetain verwendet .
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch-gekennzeichnet, daß man als Alkylcrotonobetain Methyl- oder Äthylcrotonobetain verwendet.
    509830/0619
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Butyrobetainderivat ein Alkylbutyrobetain verwendet.
    17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkylbutyrobetain Methyl- oder ÄthyIbutyrohetain verwendet/
    509830/0619
DE19742454048 1973-11-14 1974-11-14 Verfahren zum zuechten von hefen Withdrawn DE2454048A1 (de)

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Cited By (3)

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