DE2605921C3 - Process for the enzymatic production of L-tartaric acid from cis-epoxysuccinic acid - Google Patents
Process for the enzymatic production of L-tartaric acid from cis-epoxysuccinic acidInfo
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Description
Gegenstand cf?r Erfindung ist ein Verfahren zur enzymatischen Herstellung von L-Weinsäure aus cis-Epoxybernsteinsäure gemäß den Patentansprüchen.The subject matter of the invention is a process for the enzymatic production of L-tartaric acid from cis-epoxysuccinic acid according to the claims.
Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß L-Weinsäure des gleichen Typs wie natürlich auftretende Weinsäure aus der billiger und leichter verfügbaren cis-Epoxybernsteinsäure oder deren Salzen erhältlich wird.An advantage of this process is that L-tartaric acid is of the same type as naturally occurring Tartaric acid can be obtained from the cheaper and more readily available cis-epoxysuccinic acid or its salts will.
Der Ausdruck L-Weinsäure, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, soll die rechtsdrehende ( + ) Weinsäure bezeichnen, die die natürliche Weinsäure ist.The term L-tartaric acid as used in the present Registration is used to denote the dextrorotatory (+) tartaric acid, which is the natural one Is tartaric acid.
Bisher wurde L-Weinsäure hergestellt indem man Techniken anwandte, die Weinstein Ίη Wein-Bodensätzen als Rohmaterial verwendeten. Die Lieferung des Rohmaterials war daher unstetig und: schränkt, und es war erwünscht, ein Verfahren zu entwickeln, durch das L-Weinsäure aus einem billigen und leicht verfügbarem Rohmaterial hergestellt werden kann. Bei einem Versuch, diesen Bedürfnissen nachzukommen, wurden Verfahren zur Herstellung von Weinsäure aus Maleinsäure als Rohmaterial entwickelt Die nach derartigen Verfahren erhaltene Weinsäure besaß jedoch eine racemische Form (DL-Form). Die DL-Form besitzt den Nachteil einer erheblich geringeren Löslichkeit als die L-Form und dieser Nachteil beschränkte deren Verwendbarkeit in vielfacher Hinsicht. Andererseits ist es mit sehr großen Nachteilen vom Standpunkt der Arbeitsweise her und mit Kosten verbunden, die DL-Form in eine L-Form durch Komplexbildung und die mit Nachteilen verbundene optische Auflösungsbzw. Trenntechnik und Racemisierungstechnik überzuführen. Previously, L-tartaric acid was made using techniques that used tartar Ίη wine dregs as the raw material. The delivery of the raw material was therefore discontinuous and: limits, and it has been desired to develop a process which can be produced by the L-tartaric acid from an inexpensive and readily available raw material. In an attempt to meet these needs, methods of producing tartaric acid from maleic acid as a raw material have been developed. However, the tartaric acid obtained by such methods has a racemic form (DL form). The DL-form has the disadvantage of a considerably lower solubility than the L-form and this disadvantage restricted its usability in many respects. On the other hand, it is very disadvantageous from the point of view of operation and costly to convert the DL shape into an L shape by complex formation and the disadvantageous optical resolution or optical resolution. Transfer separation technology and racemization technology.
Es wurde auch empfohlen, Weinsäure durch eine Fermentationstechnik oder eine Technik unter Verwendung von Mikroorganismen herzustellen. Beispielsweise lehrt die US-Patentschrift 29 47 665, daß Mesoweinsäure durch Hydrolyse von trans-Epoxybernsteinsäure unter Anwendung einer Mikroorganismen verwendenden Technik hergestellt werden kann. Jedoch lehrt diese US-Patentschrift nicht die Herstellung von L-Weinsäure noch irgendeine Technik, die Mikroorganismen zur Herstellung von L-Weinsäure aus cis-Epoxybernsteinsäure verwendet. Vor kurzem wurde eine Technik zur Herstellung von L-Weinsäure aus cis-Epoxybernsteinsäure unter Anwendung einer Technik empfohlen, die Mikroorganismen verwendet (offengelegte japanische Patentpublikationen mit den Nummern I 40 683/75 und 1 40 684/75 sowie DE-OS 25 17 941). Diese Druckschriften lehren, daß Mikroorganismen, die der Gattung Achromobacter oder der Gattung Alcaligenes angehören, die Fähigkeit besitzen, ein Enzym zu bilden, das für die enzymatische Umwandlung von cis-Epoxybernsteinsäure in L-Weinsäure (in diesen Druckschriften als »d-Weinsäure« bezeichnet) verwendbar ist Diese Druckschriften enthalten jedoch keinen Hinweis bezüglich Mikroorganismen, die der Gattung Nocardia, einer gänzlich andersartigen Gattung, angehören.It has also been recommended to use tartaric acid through a fermentation technique or technique of microorganisms. For example, US Pat. No. 2,947,665 teaches that mesotartaric acid by hydrolysis of trans-epoxysuccinic acid using a microorganism Technology can be produced. However, this US patent does not teach the production of L-tartaric acid nor any technique that uses microorganisms Used to produce L-tartaric acid from cis-epoxysuccinic acid. Recently there was a technique for Manufacture of L-tartaric acid from cis-epoxysuccinic acid using a technique recommended that Microorganisms used (Japanese Patent Laid-Open Publication Nos. I 40 683/75 and 1 40 684/75 and DE-OS 25 17 941). These publications teach that microorganisms belonging to the genus Achromobacter or the genus Alcaligenes, have the ability to form an enzyme necessary for the enzymatic conversion of cis-epoxysuccinic acid This can be used in L-tartaric acid (referred to in these publications as "d-tartaric acid") However, references contain no reference to microorganisms belonging to the genus Nocardia, a completely different genus.
in Es wurde nun die Existenz von Mikroorganismen der Gattung Nocardia aufgefunden, die die Fähigkeit beistzen, ein Enzym zu bilden, das enzymatisch die billige und leicht verfügbare cis-Epoxybernsteinsäure in L-Weinsäure mit überlegenerer Aktivität überführen kann. Es wurde auch gefunden, daß das Enzym, das von den Mikroorganismen der Gattung Nocardia, z. B. von Nocardia tartaricans nov. sp, gebildet wird, und cis-Epoxybernsteinsäure in L-Weinsäure durch Hydrolyse des Epoxyrings der ersteren (auf das alsin It was now the existence of the microorganisms Genus Nocardia found, which have the ability to form an enzyme that enzymatically affects the convert cheap and readily available cis-epoxysuccinic acid to L-tartaric acid with superior activity can. It has also been found that the enzyme produced by the microorganisms of the genus Nocardia, e.g. B. from Nocardia tartaricans nov. sp, and cis-epoxysuccinic acid into L-tartaric acid by hydrolysis the epoxy ring of the former (to the as
2» cis-Epoxysuccinathydrolase Bezug genommen werden wird) überführen kann, von den in den vorstehend genannten Druckschriften hinsichtlich einiger seiner Eigenschaften wie Molekulargewicht, pH-Optimum oder optimale Temperatur völlig verschieden ist. Es wurde auch gefunden, daß gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren L-Weinsäure des gleichen Typs wie natürliche Weinsäure mit kommerziellem Vorteil mit merklich verbesserter Leistung, die bis zu 800 Einheiten (μ Mol/Std.)/ml Brühe oder mehr hergestellt werden 2 » cis-epoxysuccinate hydrolase is referred to), is completely different from those in the above-mentioned publications with regard to some of its properties such as molecular weight, optimum pH or optimum temperature. It has also been found that, according to the process of the present invention, L-tartaric acid of the same type as natural tartaric acid can be produced with commercial benefit with markedly improved performance, up to 800 units (µ mol / hr) / ml broth or more
jo kann, indem man einen Mikroorganismus der Gattung Nocardia, der die Fähigkeit besitzt, cis-Epoxysuccinathydrolase zu bilden oder ein rohes, aus dem Mikroorganismus isoliertes Enzym mit cis-Epoxybernsteinsäure oder ihrem Salz in einem wäßrigen Mediumjo can by taking a microorganism of the genus Nocardia, which has the ability to produce cis-epoxysuccinate hydrolase, or a raw one from which Microorganism isolated enzyme with cis-epoxysuccinic acid or its salt in an aqueous medium
Vi in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels, vorzugsweise eines nichtionischen, anionischen oder kationischen oberflächenaktiven Mittels in Kontakt bringt. Die vorstehend genannten Druckschriften, die die Verwendung von Mikroorganismen, die der Gattung Achromobacter oder Alcaligenes angenören, beschreiben, geben keinen Hinweis bezüglich der Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln. Vi in the presence of a surfactant, preferably a nonionic, anionic or cationic surfactant. The aforementioned publications, which describe the use of microorganisms belonging to the genus Achromobacter or Alcaligenes, give no indication of the use of surface-active agents.
Die Entwicklung Ί;;, <.■ n.idungsgemäßen Verfahrens machte es möglich, L-Weinsäure unter geringerenThe development Ί ;;, <. ■ in accordance with the method made it possible to lower L-tartaric acid
■n Kosten und unter Verwendung leichter verfügbarer Komponenten herzustellen und liefert daher einen wertvollen Beitrag auf dem Gebiet der Technologie, dem die vorliegende Erfindung angehört.■ n cost and using more readily available Manufacture components and therefore makes a valuable contribution in the field of technology, to which the present invention pertains.
Sinngemäß ist es eii< Ziel der Erfindung, ein VerfahrenAccordingly, the aim of the invention is to provide a method
ίο für die Herstellung von L-Weinsäure vom gleichen Typ wie natürliche Weinsäure mit kommerziellem Vorteil zur Verfugung zu stellen.ίο for the production of L-tartaric acid of the same type how to make natural tartaric acid available with commercial benefit.
üie vorstehenden und weitere Ziele der Erfindung werden zusammen mit deren Vorteilen aus derThe above and other objects of the invention, along with their advantages, will be apparent from
Vi folgenden Beschreibung ersichtlich. Visible from the following description.
Die cis-Epoxybernsteinsäure oder deren bei der Durchführung der Erfindung verwendete Salze können leicht, beispielsweise durch Epoxydierung von Maleinsäureanhydrid, Maleinsäure oder einem Derivat einerThe cis-epoxysuccinic acid or its salts used in the practice of the invention can be easily, for example by epoxidizing maleic anhydride, maleic acid or a derivative of a
w) dieser Verbindungen mit Wasserstoffperoxid erhalten werden. Beispiele für anorganische Salze von eis-Epoxybernsteinsäure sind die Natrium-, Kalium-, Calcium- und Ammoniumsalze dieser Säure, für organische Salze primäre, sekundäre und tertiäre aliphatische Amin-,w) obtained these compounds with hydrogen peroxide will. Examples of inorganic salts of cis-epoxysuccinic acid are the sodium, potassium, calcium and ammonium salts of this acid, for organic salts primary, secondary and tertiary aliphatic amine,
h'i aromatische Amin-. Pyridin- und Chinolinsalze dieser Säure.h'i aromatic amine. Pyridine and quinoline salts of these Acid.
Es können sämtliche Salze verwendet werden, die in einem wäßrigen Medium löslich sind und die Fähigkeit.All salts which are soluble in an aqueous medium and which have the ability can be used.
der cis-Epoxysuccinathydrolase, den Epoxyring der cis-Epoxybernsteinsäure zu hydrolysieren nicht beeinträchtigen. Die cis-Epoxybernsteinsäure oder deren Salze können in Form von Kristallen oder der Reaktionsmischung, wie sie durch ein synthetisches ι Verfahren erhalten wurde, vorliegen. Jedoch ist die Anwesenheit von Verunreinigungen in Mengen, die die Reaktion verlangsamen, wie von zu viel Wasserstoffperoxid, nicht erwünschtthe cis-epoxysuccinate hydrolase, the epoxy ring of the cis-epoxysuccinic acid does not affect hydrolyzing. The cis-epoxysuccinic acid or its Salts can be in the form of crystals or the reaction mixture, as indicated by a synthetic ι Process was obtained. However, the presence of impurities in amounts that the Slowing down the reaction, as from too much hydrogen peroxide, is undesirable
Die Konzentration des Substrats in dem erfindungs- ι ο gemäßen Verfahren kann innerhalb eines breiten Bereiches variieren, im allgemeinen von 0,1 Gew.-%, wie anfänglich eingesetzt, bis zu sehr hohen Konzentrationen. Ist die cis-Epoxybemsteinsäure oder deren Salz bereits zum Zeitpunkt des Wachstums mikrobischer Zellen in dem Kulturmedium anwesend, so neigt das Wachstum der Zellen dazu, durch zu hohe Konzentrationen der cis-Epoxybernsteinsäure inhibiert zu werden. Vorzugsweise sollte daher die Konzentration der cis-Epoxybernsteinsäure oder deren Salz beispielsweise auf einen Wert von nicht mehr als ca. Ϊ0, vorzugsweise von nicht mehr als 5 Gew.-% eingestellt sein. Höhere Konzentrationen können verwendet werden, wenn der erfindungsgemäße Mikroorganismus oder ein L-Weinsäure bildendes Enzym, das aus diesem isoliert wurde, mit cis-Epoxybernsteinsäure oder deren Salz in einem System für die Hydrolyse der cis-Epoxybernsteinsäure oder deren Salz, in dem kein Wachstum mikrobischer Zellen stattfindet, in Kontakt gebracht werden.The concentration of the substrate in the method according to the invention can be within a wide range Range, generally from 0.1% by weight, as used initially, to very high concentrations. Is the cis-epoxysuccinic acid or its salt already more microbial at the time of growth If cells are present in the culture medium, the growth of the cells tends to be due to excessive concentrations of cis-epoxysuccinic acid to be inhibited. The concentration of the cis-epoxysuccinic acid or its salt, for example, to a value of not more than about 0, preferably be set of not more than 5 wt .-%. Higher concentrations can be used if the microorganism according to the invention or an enzyme which produces L-tartaric acid and which has been isolated therefrom, with cis-epoxysuccinic acid or its salt in a system for hydrolysis of cis-epoxysuccinic acid or their salt, in which there is no growth of microbial cells, are brought into contact.
Eine bevorzugte Spezies des der Gattung Nocardia angehörenden Mikroorganismus mit der Fähigkeit, cis-Epoxysuccinathydrolase zu bilden, ist Nocardia tartaricans nov. sp, die aus der Natur isoliert wird. Typische Stämme von Nocardia tataricans nov. sp. sind in dem Fermentation Research Institute, Agency of r> Science and Technology, Japan und American Type Culture Collection, USA hinterlegt. Die Eigenschaften dieser Stämme sind nachstehend beschrieben.A preferred species of the microorganism belonging to the genus Nocardia with the ability Forming cis-epoxysuccinate hydrolase is Nocardia tartaricans nov. sp, which is isolated from nature. Typical strains of Nocardia tataricans nov. sp. are in the Fermentation Research Institute, Agency of r> Science and Technology, Japan and American Type Culture Collection, USA deposited. The properties of these strains are described below.
Beschreibung von Nocardia tartaricans nov. sp.Description of Nocardia tartaricans nov. sp.
I.Stamm ESl-T(FERM P 2882; ATCC 31191)I. strain ESl-T (FERM P 2882; ATCC 31191)
A. Morphologische Eigenschaften ^.A. Morphological Properties ^.
Stäbe: 0,8— 1,Of mal 5—30" in Jungen Kulturen, 0,8— l,0f mal 1—5f in älteren Kulturen; in jungen Kulturen wird eine mycelartige Entwicklung, Verzweigung und Krümmung beobachtet, in älteren Kulturen kleine Stäbe von Kokkokten; auf keiner der getesteten Agarschrägen wurde ein aerales Mycel gebildet; nicht bewegungsfHhig; nicht säurefest; grampositiv; es werden keine Sporen gebildet.Bars: 0.8-1, of times 5-30 "in young cultures, 0.8-1.0f times 1-5f in older cultures; in young Cultures, mycelial development, branching, and curvature is observed in older cultures small sticks of coconut; on none of the tested Agar slopes formed an aeral mycelium; not able to move; not acid-proof; gram positive; it will no spores formed.
B. K.ultureigenschaftenB. Culture characteristics
1. Nähragar-Kolonien: kreisförmig, stecknadelkopfförmig, glatt, vollständig, opak, glänzend, gelblichorange bis rötlich-orange. 1. Nutrient agar colonies: circular, pin head-shaped, smooth, complete, opaque, glossy, yellowish-orange to reddish-orange.
2. Glukose-Pepton-Agarkolonien: kreisförmig, gewölbt, glatt, gewellt, opak, schwach gelblich-oran- wi2. Glucose peptone agar colonies: circular, convex, smooth, wavy, opaque, pale yellowish-orange
ge-ge
3. Glycerin-Asparagin-Agarkolonien: rhizoid, gewölbt, opak, glänzend, blaß orange.3. Glycerin-asparagine agar colonies: rhizoid, domed, opaque, glossy, pale orange.
4. Nährbrühe: leicht trüb, Häutchen, Sediment.4. Nutrient broth: slightly cloudy, membranes, sediment.
5. Durchstochene Gelatine: gutes Wachstum an der h". Oberfläche, keine Verflüssigung.5. Pierced gelatin: good growth on the h ". Surface, no liquefaction.
6. Nähr-Agarschräge: reichliches Wachstum, ausgebreitet, glänzend, butterig, zunächst blaßgelblichbraun und mit zunehmender Kulturalterung gelblich-orange und rötlich-orange werdend.6. Nutrient agar slope: abundant growth, spread out, shiny, buttery, initially pale yellowish brown and becoming yellowish-orange and reddish-orange as the culture ages.
7. Saccharose-Nitrat-Agarschräge; gemäßigtes Wachstum, blaßorange, keine Bildung von Pigmenten mit Diffusionsvermögen.7. sucrose nitrate agar slope; moderate growth, pale orange, no pigment formation with diffusivity.
8. Glucose-Asparagin-Agarschräge: gemäßigtes Wachstum, blaßorange, keine Bildung von Pigmenten mit Diffusionsvermögen.8. Glucose-asparagine-agar slope: moderate growth, pale orange, no pigment formation with diffusivity.
9. Glycerin-Asparagin-Agarschräge: gemäßigtes Wachstum, blaßorange, keine Bildung von Pigmenten mit Diffusionsvermögen.9. Glycerine-asparagine-agar slope: moderate growth, pale orange, no formation of pigments with diffusivity.
10. Stärke-Agarschräge: unzulängliches Wachstum, farblos, keine Bildung von Pigmenten mit Diffusionsvermögen. 10. Starch-agar slope: insufficient growth, colorless, no formation of pigments with diffusivity.
11. Tyrosin-Agarschräge: gemäßigtes Wachstum, blaßorange, keine Bildung von Pigmenten mit Diffusionsvermögen. 11. Tyrosine agar slope: moderate growth, pale orange, no formation of pigments with diffusivity.
12. Hefe-Malz-Agarschräge: reichliches Wachstum, orange, keine Bildung von Pigmenten mit Diffusionsvermögen. 12.Yeast-malt-agar slope: abundant growth, orange, no formation of pigments with diffusivity.
13. Hafermehl-Agarschräge: gemäü-gtes Wachstum, blaßorange, keine Bildung von Pigmenten mit Diffusionsvermögen.13. Oatmeal agar slope: moderate growth, pale orange, no formation of pigments with diffusivity.
14. Anorganische Salz-Agarschräge: unzulängliches Wachstum auf einem anorganischen Salz-Agar, das keiuc Kohlenstoffquellen enthält, farblos, keine Bildung von Pigmenten mit Diffusionsvermögen.14. Inorganic salt agar slope: insufficient growth on an inorganic salt agar that keiuc contains carbon sources, colorless, none Formation of pigments with diffusibility.
15. Kartoffelpfropfen: reichliches Wachstum, gelblichorange bis rötlich-orange, keine Bildung von Pigmenten mit Diffusionsvermögen.15. Potato plugs: abundant growth, yellowish orange to reddish orange, no formation of Pigments with diffusivity.
C. Physiologische EigenschaftenC. Physiological properties
Temperatur für das Wachstum: 10—45°C
Optimale Temperatur für das Wachstum: 25—40° C
pH-Bereich für das Wachstum: 5,5— 11
Salztoleranz: wird nicht durch 10%ige NaCl inhibiertTemperature for growth: 10-45 ° C
Optimal temperature for growth: 25-40 ° C pH range for growth: 5.5-11
Salt tolerance: is not inhibited by 10% NaCl
Resistent gegenüber 0,001 % Lysozym
Penicillinempfindlich (5 i. E.-Scheiben [i. u. discs])
Nitratreduktion: positiv
Voges-Proskauer-Test: negativ
Methylrot-Test: negativ
I ndolbildung: negativ
Schwefelwasserstoffbildung: positiv
Ammoniakbildung aus Pepton: negativ
Gelatineverflüssigung: negativ
Peptonisierung von Kasein: negativ
Lackmusmilch: alkalisch, leicht aufhellend mit Farbe, keine Koagulation
Hydrolyse von Stärke: negativ
Hydrolyse von Cellulose: negativ
Katalase: positiv
Cytochromoxidase: negativ
Urease: positiv
Hydrolyse von DNA: negativ
Ammoniumsai/:, Nitrat und Harnstoff werden als Stickstoffquelle verwertetResistant to 0.001% lysozyme
Penicillin sensitive (5 i. E. discs [iu discs])
Nitrate reduction: positive
Voges-Proskauer test: negative
Methyl red test: negative
I ndole formation: negative
Hydrogen sulfide formation: positive
Ammonia formation from peptone: negative
Gelatin liquefaction: negative
Casein peptonization: negative
Litmus milk: alkaline, slightly lightening with color, no coagulation
Starch hydrolysis: negative
Cellulose hydrolysis: negative
Catalase: positive
Cytochrome oxidase: negative
Urease: positive
DNA hydrolysis: negative
Ammoniumsai /:, nitrate and urea are used as nitrogen sources
Essigsäure, n-Buttersäure, Milchsäure, Bernsteinsäure, Citronensäure, Apfelsäure und L-Weinsäure werden assimiliertAcetic acid, n-butyric acid, lactic acid, succinic acid, citric acid, malic acid and L-tartaric acid are assimilated
Spaltung von Kohlenhydraten: Säure ohne Gas aus L-Arabinose, D-Xylose, D-Glucose, DFiuctose, D-Mannose, Saccharose, Maltose, Trehalose, Glycerin, Äthanol, D-Sorbit, D-Mannit, Inosit; weder Säure noch Gar aus Galactose, Lactose, Raffinose, DextrinSplitting of carbohydrates: acid without gas from L-arabinose, D-xylose, D-glucose, DFiuctose, D-mannose, sucrose, maltose, trehalose, glycerin, ethanol, D-sorbitol, D-mannitol, inositol; neither Acid still made from galactose, lactose, raffinose, dextrin
Assimilation verschiedener Kohlenstoffquellen (Inkubation auf Pridham- und Gottlieb-Agar undAssimilation of various carbon sources (incubation on Pridham and Gottlieb agar and
9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.9.10.11.12.13.14.15.
16. 17. 18. 19. ?0. 21. 22.16. 17. 18. 19.? 0. 21-22
-Brühe bei 300C während 3 Wochen) L-Arabino se( + ), D-Xylose( +), D-Glucose ( + ), D-Fructose(-t), Saccarose (+), Inosit ( + ),L-Rhamnose ( + ), Raffinose(-t-), D-Mannit( + ), Äthano!( + ), n-Propanol( + ), Isopropanol(-I-), n-Butanol ( + ), Propylenglycol ( + ), Glycerin ( + ), Propylenoxid( + ), n-Paraffin(-f), Acetamid ( + ), Phenol {-), p-Cresol (-), m-Cresol (-), Naphthalin (±)- Broth at 30 0 C for 3 weeks) L-arabino se (+), D-xylose (+), D-glucose (+), D-fructose (-t), sucrose (+), inositol (+), L-rhamnose (+), raffinose (-t-), D-mannitol (+), ethano! (+), N-propanol (+), isopropanol (-I-), n-butanol (+), propylene glycol ( +), Glycerine (+), propylene oxide (+), n-paraffin (-f), acetamide (+), phenol {-), p-cresol (-), m-cresol (-), naphthalene (±)
D. Infrarot-Absorptionsspektren ganzer ZellenD. Whole Cell Infrared Absorption Spectra
Man untersuchte Infrarot-Absorptionsspektren ganzer Zellen, die durch Schiittelkultur auf einem Glycerin-Kelner-Morton-Medium erhalten worden waren nach der Methode von Arai (J. General Applied Microbiology 9,119 [1963]).Infrared absorption spectra of whole cells were examined, which were obtained by means of Schiittel culture on a Glycerin-Kelner-Morton medium had been obtained by the method of Arai (J. General Applied Microbiology 9,119 [1963]).
Die Schlüsselabsorptionsmuster waren die folgenden: Bereich I (2800-3000 cm -'): Typ D,
Bereich Il (1650- 1750 cm - >): Typ D,
Bereich III (1370- 1550 cm '): Typ C.
Bereich IV (950- 1250 cm-1): Typ C.The key absorption patterns were as follows: Area I (2800-3000 cm - '): Type D,
Area II (1650-1750 cm ->): Type D,
Area III (1370-1550 cm '): Type C.
Area IV (950-1250 cm- 1 ): Type C.
II. Stamm ES3-T(FERM P-3374; ATCC 31190)II. ES3-T strain (FERM P-3374; ATCC 31190)
Der Organismus besitzt eine große Ähnlichkeit zu dem Stamm ESl-T mit Ausnahme der folgenden Eigenschaften: keine Säure noch ein Gas aus L-Arabinose, D-Xylose, D-Mannose, Maltose.The organism is very similar to the strain ESl-T with the exception of the following Properties: no acid nor a gas from L-arabinose, D-xylose, D-mannose, maltose.
Die Untersuchung von EsI-T- und ES3-T-Stämmen nach Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. 8. Ausg. und Waksmann: »The Actinomycetes«, Bd. 2, zeigte, daß es sich um neue der Gattung Nocardia angehörende Stämme handelt.The investigation of EsI-T and ES3-T strains according to Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. 8th. Ed. And Waksmann: "The Actinomycetes", Vol. 2, showed that these are new ones of the genus Nocardia belonging to tribes.
Als in bezug auf die Stämme gemäß der vorliegenden Erfindung analoge Stämme können genannt werden: Nocardia vaccinii, Novardia lutea, Nocardia corallina, Nocardia salmonicolor, Nocardia rubra und Nocardia opaca. Der ESl-T-Stamm und der ES3-T-Stamm unterscheiden sich von Nocardia vaccinii und Nocardia lutea im Hinblick auf die Wachstumseigenschaften in einer Nähr-Agarschräge, der Bildung des Mycels, der Säiirefestigkeit, des pH-Bereichs für das Wachstum und der llydrolysierbarkeit von Desoxyribonucleinsäure (DNA), wie es in der nachstehenden Tabelle I gezeigt ist. Weiterhin unterscheiden sich diese Stämme, wie in Tabelle 2 gezeigt, von Nocardia corallina hinsichtlich der Wachstumseigenschaften in einer Nähr-Agarschräge, der optimalen Wachstumstemperatur, der Toleranz gegenüber NaCI, der Bildung von Säure aus Saccharose und der Verwertung von Phenol und m-Cresol; und von Nocardia salmonicolor bezüglich der Wachstumseigenschaften in einer Nähr-Agarschräge, der Wachstumseigenschaften in einer Glycerin-Asparagin-Agarschräge, der optimalen Wachstumstemperatur, des Wachstums-pH, der Toleranz gegenüber NaCl, der Bildung von Säure aus Dextrin und der Verwertung von p-Cresoi. wie in Tabelle J gezeigt, unterscheiden sich der ESI-T-Stamm und ES3-T-Stamm weiterhin von Nocardia rubra bezüglich der Wachstumseigenschaften in einer Nähr-Agarschräge, der optimalen Wachstumstemperatur, der Toleranz gegenüber NaCI und der Reduktion von Nitrat; von Nocardia opaca bezüglich der Wachstumseigenschaften in einer Nähr-Agarschräge, der optimalen Wachstumstemperatur, des Wachstums-pH und der Salzresistenz. Da der ESl-T-Stamm und ES-'-T-Stamm in einem anorganischen Salz-Agar-Kulturmedium wachsen, wurden ihre mikrobiologischer Eigenschaften mit denjenigen von Nocardia marina und Nocardia atlantica verglichen, die Agar als Kohlenstoffquelle verwerten können. Die in Tabelle 4 angegebenen Ergebnisse zeigen, daß diese Stämme sich von Nocardia marina und Nocardia atlantica bezüglich der Verflüssigung von Gelatine und der Zersetzung von Cellulose unterscheiden.As strains analogous to the strains according to the present invention, there can be mentioned: Nocardia vaccinii, Novardia lutea, Nocardia corallina, Nocardia salmonicolor, Nocardia rubra and Nocardia opaca. The ES1-T strain and the ES3-T strain differ from Nocardia vaccinii and Nocardia lutea in terms of growth characteristics in a nutrient agar slope, the formation of the mycelium, the acid resistance, the pH range for growth and the hydrolyzability of deoxyribonucleic acid (DNA) as shown in Table I below is. Furthermore, as shown in Table 2, these strains differ from Nocardia corallina in terms of the growth properties in a nutrient agar slope, the optimal growth temperature, the tolerance against NaCl, the formation of acid from sucrose and the utilization of phenol and m-cresol; and from Nocardia salmonicolor regarding the growth properties in a nutrient agar slope, the growth properties in a glycerine-asparagine agar slope, the optimal growth temperature, the growth pH, tolerance to NaCl, the formation of acid from dextrin and the utilization of p-cresoi. as shown in Table J, the ESI-T strain and ES3-T strain are still different from Nocardia rubra regarding the growth properties in a nutrient agar slope, the optimal growth temperature, the tolerance to NaCl and the Reduction of nitrate; of Nocardia opaca regarding the growth characteristics in a nutrient agar slope, the optimal growth temperature, growth pH and salt resistance. Since the ESl-T strain and ES- 'T strain in an inorganic salt agar culture medium their microbiological properties were similar to those of Nocardia marina and Nocardia atlantica, which can utilize agar as a carbon source. Those given in Table 4 Results show that these strains differ from Nocardia marina and Nocardia atlantica in terms of liquefaction differ from gelatin and the decomposition of cellulose.
ESI-T fFERM P-2882: ATTCC 31191)
ES3-T (FERM P-3374; ATTCC 31190)Nocardia tartaricans nov. sp.
ESI-T fFERM P-2882: ATTCC 31191)
ES3-T (FERM P-3374; ATTCC 31190)
lich-orange, stecknadel-
kopfförmig. glatt, vollständigyellowish-orange to reddish
lich-orange, pin
head-shaped. smooth, complete
ungleichmäßige
Ränderreddish, flat,
uneven
Margins
Agarschrägen gebildeton none of the examined
Agar slopes formed
Wachstum4. Temperature for that
growth
Wachstum5. pH range for that
growth
ESl-T (FERM P-2882; ATCC 31191)
ES3-T (FERM P-3374; ATCC 31190)Nocardia tartaricans Nov. sp.
ESl-T (FERM P-2882; ATCC 31191)
ES3-T (FERM P-3374; ATCC 31190)
salmonicolorNocardia
salmonicolor
filamentartige oder
baumartig verzweigte
Rändercoral red, raised,
filamentous or
tree-like branching
Margins
erhaben, rauhsalmon red,
raised, rough
I Ol tsct/IIMüI Ol tsct / IIMü
2. Glycerin-Asparagin-Agarkolonien 2. Glycerol-asparagine agar colonies
3. Temperatur für das
Wachstum3. Temperature for that
growth
4. Optimale Temperatur
für das Wachstum4. Optimal temperature
for growth
5. pH-Bereich für das
Wachstum5. pH range for that
growth
Nocardia larlaricans Nov. sp. KSI-T(T'-RM P-2882: ΛΤ( C Jl 141) KSJ-T(KKRM I»- 5374: Λ IC ( 31190)Nocardia larlaricans Nov. sp. KSI-T (T'-RM P-2882: ΛΤ (C Jl 141) KSJ-T (KKRM I »- 5374: Λ IC (31190)
gemäßigtes Wachstum, blaßorange, rhizoidmoderate growth, pale orange, rhizoid
IO-45°C 25-400C 5.5-11IO-45 ° C 25-40 0 C 5.5-11
Nocardia corallinaNocardia corallina
25-28°C25-28 ° C
Nocardia
salmonicolorNocardia
salmonicolor
gut entwickeltewell developed
rot-orangeRed orange
KolonienColonies
10-40°C10-40 ° C
28° C28 ° C
5-105-10
Unter Zugrundelegung der vorstehenden Untersuchungen wurden der ESl-T-Stamm und ES3-T-Stamm als neue Stämme der Gattung Nocardia mit der Bezeichnung Nocardia tartaricans nov. sp. identifiziert «>Based on the above studies, ES1-T strain and ES3-T strain as new strains of the genus Nocardia with the name Nocardia tartaricans nov. sp. identified «>
Erfindungsgemäß wird ein Mikroorganismus der Gattung Nocardia tartaricans nov. sp. mit der Fähigkeit cis-Epoxysuccinathydrolase zu bilden, oder ein aus diesem Mikroorganismus isoliertes Enzym mit cis-Epoxybernsteinsäure oder deren Salzen in einem wäßrigen bs Medium in Kontakt gebrachtAccording to the invention, a microorganism of the genus Nocardia tartaricans nov. sp. to form with the capability of cis-epoxysuccinate hydrolase, or an isolated microorganism of this enzyme with cis -epoxysuccinic acid or salts thereof housed in an aqueous medium in contact b s
Die erfindungsgemäß verwendete cis-Epoxysuccinathydrolase wird durch Kultivierung des vorstehendenThe cis-epoxysuccinate hydrolase used in the present invention is obtained by culturing the above
Mikroorganismus in üblicher Weise erhalten. Die Kultivierung des vorstehenden Mikroorganismus wird gewöhnlich in einem wäßrigen Medium durchgeführt. Sie kann auch auf einer festen Oberfläche durchgeführt werden. Für die Kultivierung können natürliche Kulturmedien wie eine Nährbrühe und synthetische Kulturmedien, die zusammengesetzt sind aus einer geeigneten Kohlenstoffquelle, wie Glucose, Saccharose, Glycerin, Äthanol, Isopropanol oder η-Paraffin, einer geeigneten Stickstoffquelle wie Ammoniumsalze, Salpetersäuresalze und Harnstoff und anderen anorganischen Salzen, verwendet werden. Es ist erwünscht.Microorganism obtained in the usual way. The cultivation of the above microorganism is usually carried out in an aqueous medium. It can also be performed on a solid surface will. Natural culture media such as nutrient broth and synthetic media can be used for cultivation Culture media composed of a suitable carbon source such as glucose, sucrose, Glycerine, ethanol, isopropanol or η-paraffin, a suitable nitrogen source such as ammonium salts, nitric acid salts and urea and other inorganic salts can be used. It is desirable.
cis-Epuxybernsieinsäure oder deren Salze zu dem Kulturmedium zuzufügen, um das gewünschte I ji/y in /u induzieren.cis-epuxybernsieic acid or its salts to the Add culture medium to obtain the desired I ji / y in / u induce.
Der pH des Kulturmediums wird nuf 5,5 bis 11, vorzugsweise 6 bis 10, eingestellt. Die Kultivierung wird aerob bei ca. 10 b's ca. 45°C, vorzugsweise ca. 25 bis ca. 4O0C, durchgeführt. Bei ansatzweisen Arbeitsweisen wird die Kultivierung gewöhnlich während eines halben Tages bis zu 10 Tagen durchgeführt.The pH of the culture medium is adjusted to 5.5-11, preferably 6-10. The cultivation is aerobically b at about 10's about 45 ° C preferably about 25 to about 4O 0 C, performed. In batch operations, cultivation is usually carried out for half a day to 10 days.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Inkontaktbringen des Mikroorganismus, der cis-Epoxysuccinathydrolase bilden kann, oder des aus diesem isolierten Enzyms mit cis-Epoxybernsteinsäure oder deren Salzen auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Inkontaktbringen durchgeführt werden, während der Mikroorganismus in Form der wachsenden Kultur, einer Kulturbrühe, in Form lebender Zellen, getrockneter 7PJJPn1 niilvprisjprtpr 7ρ11ρπ nc\pr pines Zollextrakts vorliegt. Er kann auch in Form eines gereinigten Enzyms unter Verwendung von Mitteln bzw. Maßnahmen zur Reinigung vorliegen.When carrying out the method according to the invention, the microorganism which can form cis-epoxysuccinate hydrolase or the enzyme isolated from it can be brought into contact with cis-epoxysuccinic acid or its salts in various ways. For example, the contacting can be carried out while the microorganism in the form of a growing culture, a culture broth, in the form of live cells, dried 7PJJPn 1 niilvprisjprtpr 7ρ11ρπ nc \ pr pines inches extract is present. It can also be in the form of a purified enzyme using means or measures for purification.
Wird das Enzym in gereinigter Form verwendet, so kann das folgende Verfahren zur Isolierung und Reinigung des Enzyms angewendet werden. Aus einer Kulturbrühe durch Zentrifugation gewonnene Zellen werden in einem 0,05-M-Phosphatpuffer (pH 7) suspendiert und durch Schalloszillation zerstört. Der so erhaltene rohe zellfreie Extrakt wird durch Ausfällen mit Ammoniumsulfat fraktioniert und eine Fraktion mit 50 bis 60% Sättigung gewonnen. Der Niederschlag wird in einem geringen Volumen 0,05-M Phosphatpuffer (pH 7) gelöst und gegen ein großes Volumen des gleichen Puffers dialysiert und dann durch Säulenchromatographie mit DEAE-Sephadex A-50 (dreidimensional vernetztes Polysaccharid mit funktionellen Diäthylaminoäthylgruppen) und Gelfiltration mit einer Sephadex G-200-Säule (dreidimensional vernetztes Polysaccharid) gereinigt.If the enzyme is used in a purified form, the following procedure for isolation and Purification of the enzyme can be applied. Cells obtained from a culture broth by centrifugation are suspended in a 0.05 M phosphate buffer (pH 7) and destroyed by sound oscillation. The so obtained crude cell-free extract is fractionated by precipitation with ammonium sulfate and a fraction with 50 to 60% saturation gained. The precipitate is dissolved in a small volume of 0.05 M phosphate buffer (pH 7) and dialyzed against a large volume of the same buffer and then by column chromatography with DEAE-Sephadex A-50 (three-dimensionally cross-linked polysaccharide with functional diethylaminoethyl groups) and gel filtration with a Sephadex G-200 column (three-dimensional cross-linked polysaccharide) cleaned.
Aus Nocardia tartaricans nov. sp. ES3-T (FERM P-3374; ATCC 31190) isolierte cis-Epoxysuccinathydrolase, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren gereinigt worden war, besitzt die folgenden Eigenschaften. (Das Elutionsmuster der zweiten Gelfiltration von Sephadex G-200 ist in F i g. 1 gezeigt.)From Nocardia tartaricans nov. sp. ES3-T (FERM P-3374; ATCC 31190) isolated cis-epoxysuccinate hydrolase, purified by the method described above has the following properties. (The elution pattern of the second gel filtration of Sephadex G-200 is shown in Fig. 1.)
1. Katalytische Wirkung: Hydrolyse von cis-Epoxysuccinat, Bildung von L( + )-Weinsäure.1. Catalytic effect: hydrolysis of cis-epoxysuccinate, formation of L (+) -tartaric acid.
2. Molekulargewicht: 60 000 bis 95 000 nach der Methode von Andrew.2. Molecular weight: 60,000 to 95,000 by the Andrew method.
3. Substrat-Spezifizität: keine Hydrolyse von d- oder l-trans-Epoxysuccinat.3. Substrate specificity: no hydrolysis of d- or l-trans-epoxysuccinate.
4. pH-Optimum: 8—9.4. pH optimum: 8-9.
5. Optimale Temperatur: 5O0C bei einer Inkubation von 20 bis 80 Minuten und 45°C bei einer Inkubation von mehreren Stunden.5. Optimum temperature: 5O 0 C with an incubation of 20 to 80 minutes and 45 ° C when incubated for several hours.
6. pH-Stabilität: stabil bei pH 7,0, instabil bei einem pH-Wert von unterhalb 5,0 und ein pH-Wert von über 10,0.6. pH stability: stable at pH 7.0, unstable at a pH below 5.0 and a pH of over 10.0.
7. Temperatur-Stabilität: stabil bei Temperaturen unterhalb 400C bei einer Inkubation von 10 Minuten bei einem pH von 7,0; Verlust der Aktivität bei Temperaturen von höher als 60° C bei einer Inkubation von 10 Minuten bei einem pH-Wertvon7,0.7. Temperature stability: stable at temperatures below 40 ° C. with an incubation of 10 minutes at a pH of 7.0; Loss of activity at temperatures greater than 60 ° C with a 10 minute incubation at pH 7.0.
8. Inhibitoren und Aktivatoren: sie sind in der nachfolgenden Tabelle 5 angegeben.8. Inhibitors and activators: they are given in Table 5 below.
Inhibitoren und Aktivatoren:Inhibitors and Activators:
niMniM
Keiner
EDTANone
EDTA
-lA'-Dipyridyl-la'-dipyridyl
o-Phenanthrolino-phenanthroline
AmmoniumoxalatAmmonium oxalate
MercaptoätluinolMercaptoethinol
p-Chlormercuribenzoatp-chloro mercury benzoate
JodacetamidIodoacetamide
MgSO, ■ 7 H2OMgSO, ■ 7H 2 O
FpSO, · 7 H>OMp SO, · 7 H> O
ZnSO4 ■ 7 H.OZnSO 4 7 HO
CuCI, · 2 H,OCuCl, · 2H, O
CoCI:CoCI:
CaCI2 ■ 2 H.OCaCl 2 · 2 HO
FumaratFumarate
d.l-trans-F.poxysuccinatd.l-trans-F.poxysuccinate
1010
1010
10 10010 100
Verbleibende AktivitätRemaining activity
100 88 84 88 39 45100 88 84 88 39 45
109 89 86109 89 86
106106
115 55 5b 8b 56115 55 5b 8b 56
IH 90IH 90
126126
Das pH-Optimum (4), das Temperatur-Optimum (5), die pH-Stabilitiit (6) und die Temperatur-Stabilität (7) sind in den F i g. 2, 3, 4 und 5 gezeigt. In diesen Figuren ist TA eine Abkürzung für L-Weinsäure und ESA für cis-Epoxybernsteinsäure.The pH optimum (4), the temperature optimum (5), the pH stability (6) and the temperature stability (7) are shown in FIGS. 2, 3, 4 and 5 shown. In these figures, TA is an abbreviation for L-tartaric acid and ESA for cis-epoxysuccinic acid.
Die enzymatische Aktivität, die Menge der Weinsäure und die Menge des Proteins, das bei der Bestimmung der enzymatischen Eigenschaften der erfindungsgemäß verwendeten cis-Epoxysuccinathydrolase verwendet wurde, wurden nach den folgenden Methoden bestimmt.The enzymatic activity, the amount of tartaric acid and the amount of protein that is used in determining the enzymatic properties of the invention cis-epoxysuccinate hydrolase used were determined by the following methods.
1. Bestimmung der enzymatischen Aktivität1. Determination of the enzymatic activity
Man fügte 1.0 ml 1-M ESA χ Na: zu 3,9 ml 0.1-M Phosphatpuffer (pH 8.0) und beließ die Mischung 5 Minuten bei i/~L. Dann fugte man υ.ι mi einer Enzymlösung hinzu und ließ die Mischung 20 Minuten bei 37"C stehen. Man bestimmte die Menge der in der erhaltenen Reaktionsmischung gebildeten Weinsäure. Die Menge des Enzyms, das 1 μΜοΙ Weinsäure je Stunde unter den vorstehend genannten Reaktionsbedingungen bildet, wird als eine Einheit definiert, und die Anzahl derartiger Einheiten je mg Protein wird als spezifische Aktivität definiert.1.0 ml of 1-M ESA Na: were added to 3.9 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 8.0) and the mixture was left at i / L for 5 minutes. An enzyme solution was then added and the mixture was left to stand for 20 minutes at 37 ° C. The amount of tartaric acid formed in the reaction mixture obtained was determined. The amount of enzyme which produces 1 μΜοΙ tartaric acid per hour under the above-mentioned reaction conditions is defined as one unit, and the number of such units per mg of protein is defined as specific activity.
2. Bestimmung der Menge der Weinsäure2. Determination of the amount of tartaric acid
Man fügte eine Enzymreaktionslösung zu 1 ml 2%igem Ammoniummetavanadatreagens und verdünnte die Mischung mit Wasser auf 4 ml. Dann fügte man 1 ml 1 N-Schwefelsäure hinzu und bestimmte nach 30 Minuten die Absorption der Lösung bei 530 um.An enzyme reaction solution was added to 1 ml of 2% ammonium metavanadate reagent and diluted the mixture with water to 4 ml. Then 1 ml of 1N sulfuric acid was added and determined after 30 Minutes the absorption of the solution at 530 µm.
3. Bestimmung der Menge des Proteins3. Determination of the amount of protein
Die Proteinmenge wurde aus der Absorption bei 280 nm bestimmt, wobei man eine Einstellung von E [;: bei 15 vornahm.The amount of protein was determined from the absorption at 280 nm using a setting of E [;: at 15 made.
Die erfindungsgemäße cis-Epoxysuccinathydrolase unterscheidet sich von üblichen in der offengelegten japanischen Patentpubiikation Nr. i 40 684/75 und anderen vorstehend genannten Druckschriften offenbarten Enzymen, die von Mikroorganismen der GattungThe cis-epoxysuccinate hydrolase according to the invention differs from conventional ones in that disclosed Japanese Patent Publication No. i 40 684/75 and other publications mentioned above Enzymes produced by microorganisms of the genus
Achroniobacter oder der Gattung Alcaligenes gebildet werden und zur Bildung von L-Weinsäurc aus cis-Epoxybernsteinsäure verwendet wurden. Beispielsweise wird in der früheren Patentanmeldung festgestellt, daß die üblichen Enzyme ein Molekulargewicht von ca. 25 000 bis ca. 45 000 besitzen. Die cis-Epoxysuccinathydroiase gemäß der Erfindung besitzt jedoch ein Molekulargewicht von ca. 60 000 bis ca. 95 000. Weiterhin beträgt das pH-Optimum der Cis-Epoxysuccinathydrolase gemäß der Erfindung 8 bis 9, während dasjenige herkömmlicher Enzyme 7 bis 8 beträgt. Die optimale Temperatur beträgt 57°C bei einer Inkubation von 1 Stunde und 50—52°C bei einer Inkubation von 3 Stunden bei den herkömmlichen Enzymen, für die cis-Epoxysucciralhydrolasc gemäß der Erfindung beträgt sie jedoch 50°C bei einer Inkubation von 1 Stunde und 45°C bei einer Inkubation von 3 Stunden.Achroniobacter or the genus Alcaligenes are formed and were used in the formation of L-Weinsäurc from cis-Epoxybe r nsteinsäure. For example, it is stated in the earlier patent application that the usual enzymes have a molecular weight of about 25,000 to about 45,000. However, the cis-epoxysuccinate hydrolase according to the invention has a molecular weight of approx. 60,000 to approx. 95,000. Furthermore, the pH optimum of the cis-epoxysuccinate hydrolase according to the invention is 8 to 9, while that of conventional enzymes is 7 to 8. The optimal temperature is 57 ° C for an incubation of 1 hour and 50-52 ° C for an incubation of 3 hours for the conventional enzymes, but for the cis-epoxysucciral hydrolasc according to the invention it is 50 ° C for an incubation of 1 hour and 45 ° C with an incubation of 3 hours.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden besonders günstige Ergebnisse erzielt, indem man einen Mikroorganismus, der cis-Epoxysuccinathydrolase bilden kann, odrr ein aus diesem isoliertes rohes Enzym mit cis-Epoxybernsteinsäure oder einem Salz derselben in einem wäßrigen Medium in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels, vorzugsweise eines solchen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus nichtionischen, anionischen und kanonischen oberflächenaktiven Mitteln, in Kontakt bringt. Die oberflächenaktiven Mittel können entweder allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.According to the method according to the invention, particularly favorable results are achieved by one Microorganism which can produce cis-epoxysuccinate hydrolase, or a crude enzyme isolated therefrom with cis-epoxysuccinic acid or a salt thereof in an aqueous medium in the presence of a surfactant, preferably one selected from the group consisting of nonionic, anionic and canonical surfactants. The surface-active Agents can be used either alone or in combination of two or more.
Beispiele für geeignete anionische oberflächenaktive Mfltel sind Alkylpolyoxyäthylenpnosphorsäureester, worin vorzugsweise die Alkylgruppe 2 bis 20 Kohlenstoffatome enthält und das Polyoxyäthylen einen Polymerisationsgrad von 2 bis 20 aufweist, wie Dipolyoxyäthylenalkylätherphosphorsäureester DDP-8 und Dipolyoxyäthylenoleylätherphosphorsäureester DOP-8 sowie höhere Fettsäuresalze, die vorzugsweise 10 bis 30 Kohlenstoffatome enthalten, wie Natriumlaurat oder Natriumoleat.Examples of suitable anionic surface-active agents Mfltel are alkyl polyoxyethylene phosphoric acid esters, in which the alkyl group preferably has 2 to 20 carbon atoms contains and the polyoxyethylene has a degree of polymerization of 2 to 20, such as Dipolyoxyethylene alkyl ether phosphoric acid ester DDP-8 and dipolyoxyethylene oleyl ether phosphoric acid ester DOP-8 and higher fatty acid salts, preferably containing 10 to 30 carbon atoms, such as sodium laurate or sodium oleate.
Beispiele für geeignete nichtionische oberflächenaktive Mittel sind Polyoxyäthylensorbitanfettsäureester, worin vorzugsweise das Polyoxyäthylen einen Polymemaiioiisgraü vun 2 bis 50 besitzt und del Fcusäui caiucii 2 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, wie Polyoxyäthylensorbitanmonooleat Tween-80, ein Polyoxyäthylen/Polyoxypropylen-Blockmischpolymerisat, wie Pluronic L-61, und Polyoxyäthylenalkyläther, worin vorzugsweise die Alkylgruppe 2 bis 20 Kohlenstoffatome enthält und das Polyoxyäthylen einen Polymerisationsgrad von 2 bis 50 aufweist, wie Polyoxyäthylenlauryläther BL-42 und BL-9EX, Polyoxyäthylencetyläther BC-IOTX und Polyoxyäthylenoleyläther BO-1OTX.Examples of suitable nonionic surface-active agents are polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, wherein preferably the polyoxyethylene is a polymeric gray vun 2 to 50 owns and del Fcusäui caiucii Contains 2 to 20 carbon atoms, such as polyoxyethylene sorbitan monooleate Tween-80, a polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymer, such as Pluronic L-61, and polyoxyethylene alkyl ethers, in which preferably the alkyl group contains 2 to 20 carbon atoms and the polyoxyethylene has a degree of polymerization of 2 to 50, such as Polyoxyäthylenlauryläther BL-42 and BL-9EX, Polyoxyäthylencetyläther BC-IOTX and Polyoxyethylene oleyl ether BO-1OTX.
Beispiele für geeignete kationische oberflächenaktive Mittel sind quaternäre Ammoniumsalze mit langen Alkylketten, worin die langkettige Alkylgruppe vorzugsweise 10 bis 30 Kohlenstoffatome enthält, wie Cetyltrimethylammoniumbromid und Pyridiniumsalze mit langkettigen Alkylgruppen, woriii die langkettige Alkylgruppe vorzugsweise 10 bis 30 Kohlensioffatome enthält, wie Laurylpyridiniumchlorid.Examples of suitable cationic surfactants are quaternary ammonium salts with long Alkyl chains in which the long chain alkyl group preferably contains 10 to 30 carbon atoms, such as Cetyltrimethylammonium bromide and pyridinium salts with long-chain alkyl groups, including the long-chain Alkyl group preferably contains 10 to 30 carbon atoms, such as laurylpyridinium chloride.
In der vorliegenden Erfindung können auch Tripolyoxyalkyläthcrphosphorsäurcester TDP-8, Polyoxyäthylensorbitanmonolaurat Twccn-20 und Polyoxyäthylentrioleat Twecn-85 verwendet werden.In the present invention, tripolyoxyalkyl phosphoric acid esters can also be used TDP-8, polyoxyethylene sorbitan monolaurate Twccn-20 and polyoxyethylene trioleate Twecn-85 can be used.
Die Menge des oberflächenaktiven Mittels kann gegebenenfalls gemäß seinem Typ varriert werden, jedoch beträgt sie im allgemeinen ca. I bis ca. 0,001 Gew.-%, bezogen auf das wäßrige Medium.The amount of the surface-active agent can optionally be varied according to its type, however, it is generally about 1 to about 0.001% by weight, based on the aqueous medium.
Es ist nicht klar, nach welchem Mechanismus das Vorliegen eines oberflächenaktiven Mittels die Geschwindigkeit der Hydrolyse (Hydratation) der cis-hpoxybernsteinsäure oder von deren Derivaten die Bildung von L-Weinsäure durch Verwendung νυη cis-Epoxysuccinathydrolase vergrößert und somit die Menge an gebildeter L-Weinsäure steigert. Jedoch wie aus den nachstehenden Arbeitsbeispielen hervorgeht, ist deren Wirkung in bezug auf eine Förderung der Bildung von L.-Weinsäure eindeutig.It is not clear by what mechanism the presence of a surfactant affects the rate the hydrolysis (hydration) of cis-hpoxysuccinic acid or the formation of L-tartaric acid from their derivatives by using νυη cis-epoxysuccinate hydrolase and thus the amount of L-tartaric acid formed. However how As can be seen from the following working examples, their effect is in terms of promoting education of L. tartaric acid clearly.
Untersuchungen haben ergeben, daß im Falle von Enzymen, die von den in der vorstehend genannten offengelegten japanischen Patentpublikation Nr. I 40 684/75 und anderen genannten Mikroorganismen gebildet werden, die Zugabe von oberflächenaktiven Mitteln keine merkliche beschleunigende Wirkung bei der Zellensuspensionsreaktion ergibt. Die in diesem Zusammenhang durchgeführten Untersuchungen sind nachstehend teilweise angegeben.Research has shown that in the case of enzymes produced by those mentioned in the above Japanese Laid-Open Patent Publication No. I 40 684/75 and other mentioned microorganisms the addition of surfactants has no noticeable accelerating effect the cell suspension reaction results. The investigations carried out in this context are given below in part.
Unter Verwendung von jeweils Achromobacter tartarogenese nov. sp. TORAY 1246 (FERM P2507), Achromobacter acinus nov. sp. TORAY 1366 (FERM P2509) und Alcaligenes epoxylyticus nov. sp. TORAY 1128 (FERM P2511), die in den vorstehenden Druckschriften genannt sind und Nocardia tartaricans nov. sp.Using each Achromobacter tartarogenese nov. sp. TORAY 1246 (FERM P2507), Achromobacter acinus nov. sp. TORAY 1366 (FERM P2509) and Alcaligenes epoxylyticus nov. sp. TORAY 1128 (FERM P2511), which are mentioned in the above publications and Nocardia tartaricans nov. sp.
CSJ- ι ^FERiVl r-337*t; Αιυυ ~ji ia\jf gCiTtüu uCr Erfindung, wurde cis-Epoxybernsteinsäure in Ϊ -Weinsäure (TA) unter den gleichen Bedingungen nach der gleichen Technik in Gegenwart von Polyoxyäthylenalkyläther (BL-9EX) als nichtionisches oberflächenaktives Mittel, AlkylpolyoxyäthylenphosphorsäureesterCSJ- ι ^ FERiVl r-337 * t; Αιυυ ~ ji ia \ jf gCiTtüu uCr invention, was cis-epoxysuccinic acid in Ϊ -tartaric acid (TA) under the same conditions by the same technique in the presence of polyoxyethylene alkyl ether (BL-9EX) as a nonionic surfactant, alkyl polyoxyethylene phosphoric acid ester
(DDP-8) als anionisches oberflächenaktives Mittel und ι Toluol durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben.(DDP-8) carried out as an anionic surface-active agent and ι toluene. The results are in Table 6 specified.
Die Reaktion kann nach einer ansatzweisen Methode, einer kontinuierlichen Methode oder einer halb-ansatzweisen Methode durchgeführt werden, wobei das Substrat und andere erforderliche Materialien nacheinander während der Reaktion zugegeben werden. Es ist auch möglich, eine Fließreaktionstechnik anzuwenden, wobei der Mikroorganismus oder das Enzym an einem geeigneten Träger fixiert und in eine Säule gepackt sind. Die Reaktion kann bei einer Temperatur von ca. 20 bis ca. 600C, vorzugsweise ca. 25 bis ca. 45°C, bei einem pH von ca. 5 bis ca. 10, vorzugsweise ca. 6 bis ca. 10, bevorzugter ca 7 bis ca. 9, durchgeführt werden.The reaction can be carried out by a batch method, a continuous method, or a semi-batch method in which the substrate and other necessary materials are added successively during the reaction. It is also possible to use a flow reaction technique in which the microorganism or enzyme is fixed on a suitable support and packed in a column. The reaction may be at a temperature of about 20 to about 60 0 C, preferably about 25 to about 45 ° C, at a pH of about 5 to about 10, preferably about 6 to about 10, more preferably 7 to 9 can be carried out.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können eis-Epoxybernsteinsäiire oder eines ihrer Derivate entweder teilweise oder vollständig zu dem flüssigen Kulturmedium zugegeben und dann der vorstehend angegebene Mikroorganismus in diesem kultiviert werden, um L-Weinsäure in der Kulturbrühe zu bilden.According to one embodiment of the invention, cis-epoxy succinic acids or one of their derivatives either partially or completely added to the liquid culture medium and then the above specified microorganism can be cultivated in this to produce L-tartaric acid in the culture broth.
Die L-Weinsäure kann aus der Reaktionsmischung, beispielsweise durch Entfernen der Zellen durch Zentrifugaltrennung und Konzentrierung des Filtrats, gewonnen werden. Ein anderes Gewinnungsverfahren umfaßt die Zugabe eines Calciumsalzes, um das Produkt als Calciumtartrattetrahydrat auszufällen. Abtrennen des L-Tartrats durch Filtration oder irgendein anderes erwünschtes Mittej zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten und Überführen desselben in L-Weinsäure in üblicher Weise. Die erhaltene L-Weinsäure wurde aufgrund ihres Rf-Werts in der Papierchromatographie, ihres Wanderungsgrads in der Filterpapierelektrophorese und auch aufgrund ihres IR-Spektrums, NMR-Spektrums, des Drehwerts und der Elementaranalysenwerte als die gleiche wie die natürliche Weinsäure ermittelt.The L-tartaric acid can be removed from the reaction mixture, for example by removing the cells Centrifugal separation and concentration of the filtrate. Another extraction method involves the addition of a calcium salt to precipitate the product as calcium tartrate tetrahydrate. Split off of the L-tartrate by filtration or any other desired means for separating solids and Liquids and converting them to L-tartaric acid in the usual way. The obtained L-tartaric acid was the same as natural tartaric acid because of its Rf value in paper chromatography, its degree of migration in filter paper electrophoresis, and also because of its IR spectrum, NMR spectrum, rotation value and elemental analysis values determined.
Man beschickte jede 500 ml Schüttelflasche mit 50 ml eines Kulturmediums (pH 7,0), das 1% Fleischextrakt, 1% Pepton und 03% Natriumchlorid enthielt, und das Kulturmedium wurde bei 121°C 15 Minuten sterilisiert. Es wurde sterilisiertes Natrium-cis-epoxysuccinat in einer Konzentration von 1% zu dem Kulturmedium zugegeben und Nocardia tartaricans nov. sp. (Stamm ESl-T; FERMP-2882; ATCC 31191) eingeimpft und unter Schütteln bei 30°C 24 Stunden kultiviert. Die Zellenkonzentration betrug 3,5 g/l. Die Zellen wurden durch Zentrifugation aus der erhaltenen Kulturbrühe abgetrennt, einmal mit einer physiologischen Salzlösung gewaschen und nochmals zentrifugiert, um die erhaltenen Zellen zu sammeln.Each 500 ml shake flask was charged with 50 ml of a culture medium (pH 7.0) containing 1% meat extract, Contained 1% peptone and 03% sodium chloride, and that Culture medium was sterilized at 121 ° C. for 15 minutes. It was sterilized sodium cis-epoxysuccinate in a concentration of 1% is added to the culture medium and Nocardia tartaricans nov. sp. (Tribe ESl-T; FERMP-2882; ATCC 31191) and cultured with shaking at 30 ° C for 24 hours. the Cell concentration was 3.5 g / l. The cells were extracted from the obtained culture broth by centrifugation separated, washed once with a physiological saline solution and centrifuged again to collect the cells obtained.
Die gesammelten Zellen, die ein Trockengewicht von 25 mg besaßen, wurden zu 25 ml einer 1 molprozentigen wäßrigen Lösung von Natrium-cis-epoxysuccinat (pH 7,0) zugegeben, und die Reaktion, wurde bei 300C durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 angegeben.The collected cells, the dry weight of 25 mg, a possessed were added to 25 ml of a 1 molprozentigen aqueous solution of sodium cis-epoxysuccinate (pH 7.0) was added and the reaction was carried out at 30 0 C. The results are given in Table 7.
-n Tabelle 7-n table 7
Zeit (Std)Time (Hours)
Die maximale Geschwindigkeit der Weinsäurebildung betrug 2,04 g/l χ Std, entsprechend 2,04 g/g Zellen je Stunde. Dies entsprach 47,6 Einheiten enzymatischer Aktivität von t ml der ursprünglichen Kulturbrühe.The maximum rate of tartaric acid formation was 2.04 g / l hour, corresponding to 2.04 g / g Cells per hour. This corresponded to 47.6 units of enzymatic activity for every t ml of the original Culture broth.
Man beschickte ein 10 Liter Fermentationsgefäß mit 5 I eines Kulturmediums der folgenden Zusammensetzt ■> zung:A 10 liter fermentation vessel was charged with 5 liters of a culture medium of the following composition tongue:
Propylenglykol Harnstoff KH2PO4 Na2HPO4 MgSO4 · 7 H2O FeSO4 · 7 H2O CaCI2 · 2 H2O MnSO4 · 4 H2O ZnSO4 · 7 H2O Co(COs)2 · 6 H2O Hefeextrakt pHPropylene Glycol Urea KH 2 PO 4 Na 2 HPO 4 MgSO 4 · 7 H 2 O FeSO 4 · 7 H 2 O CaCl 2 · 2 H 2 O MnSO 4 · 4 H 2 O ZnSO 4 · 7 H 2 O Co (COs) 2 6 H 2 O yeast extract pH
14%14%
03%03%
0,2%0.2%
0,2%0.2%
0,1%0.1%
0,001%0.001%
0,003%0.003%
0,0004%0.0004%
O1(XX)I %O 1 (XX) I%
0,00001%0.00001%
0,05%0.05%
7,0.7.0.
Das Kulturmedium wurde folgendermaßen hergestellt: Man sterilisierte ein Kulturmedium, das die vorstehenden Bestandteile mit Ausnahme des Harnstoffs enthielt, 15 Minuten bei 12PC und fügte eine getrennt hergestellte gefilterte und sterilisierte Harnstofflösung hinzu. Der pH der Mischung wurde mit Natriumhydroxid und Salzsäure eingestellt, um sicherzugehen, daß das Kulturmedium letztlich die vorstehend genannte Zusammensetzung und den vorstehenden pH-Wert aufwies.The culture medium was prepared as follows: A culture medium containing the Containing the above ingredients with the exception of the urea, 15 minutes at 12PC and added one filtered and sterilized urea solution prepared separately. The pH of the mixture was adjusted to Sodium hydroxide and hydrochloric acid adjusted to ensure that the culture medium ultimately meets the above said composition and the above pH.
In dieses Kulturmedium wurde Nocardia tartaricans nov.sp. (Stamm ES3-T; FERM P-3374; ATCC 31190) eingeimpft und 48 Stunden bei 300C kultiviert, während Luft mit einer Geschwindigkeit von 51 pro Minute (1 v. v. m) durchgeleitet wurde und die Rührgeschwindigkeit auf 600 Umdrehungen pro Minute eingestellt wurde. Die endgültige Zellenkonzentration betrug 53 g/L Nach der Kultivierung wurden 300 ml der Kulturbrühe entnommen, und die Zellen wurden durch Zentrifugation abgetrennt Die Zellen wurden in 300 ml einer Kulturbrühe der gleichen Zusammensetzung wie vorstehend mit Ausnahme dessen, daß 0,2 Mol/l Natrium-cis-epoxysuccinat verwendet wurden und Propylenglykol weggelassen wurde, suspendiert Die Suspension wurde 20 Stunden bei 30° C gehalten, um die Enzymbildung zu induzieren. Zu 5 ml dieser Lösung wurden 5 ml einer Lösung von 1 Mol/l Natrium-cis-epoxysuccinat zugegeben, und die Reaktion wurde bei 37° C durchgeführt 5 ml einer Lösung von 2 Mol/l Natrium-cis-epoxysuccinat wurden nacheinander nach 4 Stunden, 22 Stunden bzw. 45 Stunden zugegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 angegeben.In this culture medium, Nocardia tartaricans nov.sp. (Strain ES3 T; FERM P-3374; ATCC 31190) was inoculated and cultured for 48 hours at 30 0 C, while air was at a rate of 51 per minute (1 vv m) passed through and set the stirring speed to 600 revolutions per minute . The final cell concentration was 53 g / L. After the cultivation, 300 ml of the culture broth was taken out, and the cells were separated by centrifugation. The cells were dissolved in 300 ml of a culture broth of the same composition as above except that 0.2 mol / L of sodium cis-epoxysuccinate were used and propylene glycol was omitted, suspended. The suspension was kept at 30 ° C. for 20 hours in order to induce enzyme formation. To 5 ml of this solution, 5 ml of a solution of 1 mol / l sodium cis-epoxysuccinate was added, and the reaction was carried out at 37 ° C. 5 ml of a solution of 2 mol / l sodium cis-epoxysuccinate were successively after 4 hours , 22 hours and 45 hours, respectively. The results are given in Table 8.
22 45 6722 45 67
15 20 2515 20 25
95.495.4
143 212143 212
Man brachte 50 ml eines Kulturmediums der folgenden Zusammensetzung in eine 500 ml Schüttelflasche50 ml of a culture medium having the following composition was placed in a 500 ml shake flask ein:a:
(Std.)(Hours.)
tionsmischungtion mix
der Weinsäureof tartaric acid
(mg/nv)(mg / nv)
deten Weinsäuretartaric acid
deten Weinsäuretartaric acid
(mMol)(mmol)
heiten/ml Brühe)units / ml broth)
Die in der letzten waagrechten Spalte der Tabelle 8 gezeigte Aktivität stellt eine durchschnittliche Aktivität je ml ursprünglicher Kulturbrühe für jede Reaktionsperiode von 0 bis 4 Stunden, 4 bis 22 Stunden, 22 bis 45 Stunden und 45 bis 69 Stunden dar.The activity shown in the last horizontal column of Table 8 represents an average activity per ml of original culture broth for each reaction period from 0 to 4 hours, 4 to 22 hours, 22 to 45 hours Hours and 45 to 69 hours.
Das vorstehende Kulturmedium wurde folgendermaßen hergestellt: Man sterilisierte ein Kulturmedium, das die vorstehenden Bestandteile mit Ausnahme von Harnstoff enthielt, 15 Minuten bei 121°C und fügte eineThe above culture medium was prepared as follows: A culture medium which containing the above ingredients with the exception of urea, 15 minutes at 121 ° C and added one
:n getrennt hergestellte gefilterte und sterilisierte Harnstofflösung hinzu. Der pH der Mischung wurde mit Natriumhydroxid eingestellt, um ein Kulturmedium zu bilden, das letztlich die vorstehend angegebene Zusammensetzung und den vorgenannten pH-Wert: n Add filtered and sterilized urea solution prepared separately. The pH of the mixture was adjusted to Sodium hydroxide adjusted to form a culture medium which ultimately has that given above Composition and the aforementioned pH aufweisthaving
Man impfte Nocardia tartaricans nov.sp. (Stamm ESI-T: FERM P-2882; ATCC 31191) auf einer Platinschleife in das erhaltene Kulturmedium ein und inkubierte 100 Stunden bei 30° C. Die endgültigeNocardia tartaricans nov.sp. was vaccinated. (ESI-T strain: FERM P-2882; ATCC 31191) on a platinum loop in the culture medium obtained and incubated 100 hours at 30 ° C. The final
κι Zellenkonzentration betrug 4,8 g/l. Die erhaltenen Zellen wurden durch Zentrifugaltrennung gesammelt und in einem Kulturmedium der gleichen Zusammensetzung mit Ausnahme dessen, daß es kein Propylenglykol enthielt suspendiert, und Natrium-cis-epoxysuccinatThe cell concentration was 4.8 g / l. The received Cells were collected by centrifugal separation and placed in a culture medium of the same composition except that it did not contain propylene glycol contained suspended, and sodium cis-epoxysuccinate
)5 wurde in einer Konzentration von 0,2 Mol/l hinzugegeben. Die Mischung wurde 20 Stunden bei 3O0C gehalten, um die Enzymbildung zu induzieren. Die Zellen wurden erneut durch Zentrifugaltrennung gesammelt und in einer Konzentration von 5 g/l in Form trockener Zellen) 5 was added at a concentration of 0.2 mol / l. The mixture was kept for 20 hours at 3O 0 C, in order to induce enzyme production. The cells were again collected by centrifugal separation and at a concentration of 5 g / l as dry cells zu 10 ml einer Lösung von Natrium-cis-epoxysuccinat von 0,7 Mol/l (pH 7,0) zugegeben und dann jedes der in Tabelle 9 angegebenen oberflächenaktiven Mittel in den angegebenen Konzentrationen zugegeben. Die Reaktion wurde unter Schütteln bei 37° C durchgeführt. 5to 10 ml of a solution of sodium cis-epoxysuccinate of 0.7 mol / l (pH 7.0) was added and then each of the surface-active agents shown in Table 9 in the specified concentrations added. The reaction was carried out with shaking at 37 ° C. 5
4> Stunden später wurde die Menge der erhaltenen Weinsäure bestimmt Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 angegeben. Es ist ersichtlich, daß die Zugabe der oberflächenaktiven Mittel die Reaktionsgeschwindigkeit merklich beschleunigte.4> hours later, the amount was obtained Tartaric acid determined. The results are given in Table 9. It can be seen that the addition of surfactants markedly accelerated the rate of reaction.
\7\ 7
1818th
ForlsetzungContinuation
Oberflächenaktive MittelSurface active agents
Konzentration
(Gew.-%)concentration
(Wt .-%)
Gebildete L-Weinsaure Formed L-tartaric acid
(g/l)(g / l)
Durchschn. enzymatische Aktivität
(EinhV
mg Zellen)Average enzymatic activity
(EinhV
mg cells)
CetyltrimethylammoniumbromidCetyltrimethylammonium bromide
LaurylpyridiniumchloridLauryl pyridinium chloride
Polyoxyäthylensorbitanfettsäureester (Tween-80)Polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester (Tween-80)
0,1 0,05 0,025 0,01250.1 0.05 0.025 0.0125
0,1 0,05 0,025 0,01250.1 0.05 0.025 0.0125
0,1 0,05 0,025 0,01250.1 0.05 0.025 0.0125
Es wurde ein Kulturmedium, das die vorstehenden Bestandteile mit Ausnahme von Harnstoff enthielt, 15 Minuten bei 121°C sterilisiert und eine getrennt hergestellte filtrierte und sterilisierte Harnstofflösung zugegeben. Der pH der Mischung wurde mit Natriumhydroxid eingestellt, um ein Kulturmedium herzustellen, das schlieBlich die vorstehende Zusammensetzung und den vorstehenden pH aufwies.A culture medium containing the above ingredients except for urea was used 15 Sterilized minutes at 121 ° C and a separately prepared filtered and sterilized urea solution admitted. The pH of the mixture was adjusted with sodium hydroxide to prepare a culture medium, which finally had the above composition and pH.
Man beschickte 500-ml-Schüttelfiaschen mit 50 ml des Kulturmediums. Man impfte Nocardia tartaricans nov.sp. (Stamm ESl-T; FERM P-2882; ATCC 31191) auf einer Schleife ein und kultivierte während 75 Stunden bei 30° C.500 ml shake flasks were filled with 50 ml of the culture medium. Nocardia tartaricans nov.sp. was vaccinated. (Strain ESl-T; FERM P-2882; ATCC 31191) on a loop and cultivated for 75 hours at 30 ° C.
Man beschickte getrennt ein iO-l-Fermentationsgefäß 10,4A 10-liter fermentation vessel was charged separately 10.4
8,08.0
84,484.4
28,028.0
62.8
58,4
55,2
57,462.8
58.4
55.2
57.4
22,4
21,2
20,8
21,622.4
21.2
20.8
21.6
19,6
21,2
26,0
36,019.6
21.2
26.0
36.0
2.77
2,13
22,5
7,472.77
2.13
22.5
7.47
16,7
15,6
14,7
15316.7
15.6
14.7
153
537
5,63
5,55
5,76537
5.63
5.55
5.76
5,23
5,65
6,93
9,605.23
5.65
6.93
9.60
mit 5 1 eines sterilisierten Kulturmediums der gleichen Zusammensetzung wie vorstehend und fügte 0,1%with 5 1 of a sterilized culture medium of the same composition as above and added 0.1%
to Pluronic L-61 (hergestellt von Nikko Chemicals) als Entschäumungsmittel hinzu. Dann beimpfte man 5 Flaschen der Kulturbrühe und kultivierte bei 300C, während Luft mit einer Geschwindigkeit von 5 l/Min durchgeleitet und die Rührgeschwindigkeit auf 600to Pluronic L-61 (manufactured by Nikko Chemicals) as a defoaming agent. Then 5 bottles of the culture broth were inoculated and cultivated at 30 ° C., while air was passed through at a rate of 5 l / min and the stirring speed was set at 600
ji Umdrehungen pro Minute eingestellt wurde. Man setzte die Kultivierung 17 Stunden fort und fügte, nachdem die Zellenkonzentration 0,9 g/I erreicht hatte, 100 ml einer gefilterten und sterilisierten 25%igen Lösung von Natrium cis-epoxysuccinat (pH 7,0) hinzu, um dieji revolutions per minute has been set. One sat the cultivation continued for 17 hours and after the Cell concentration had reached 0.9 g / l, 100 ml of a filtered and sterilized 25% solution of Sodium cis-epoxysuccinate (pH 7.0) is added to the
to Enzymbildung zu induzieren. Die KutWierung wurde 24 Stunden fortgesetzt, und die endgültige Zellenkonzentration erreichte 4,73 g/l.to induce enzyme formation. The KutWierung was 24 Continued for hours and the final cell concentration reached 4.73 g / L.
Man gab jedes der in Tabelle 10 angegebenen oberflächenaktiven Mittel in der in Tabelle 10Each of the surfactants shown in Table 10 was added to the one shown in Table 10
4) angegebenen Konzentration zu 10 ml der erhaltenen Kulturbrühe und weiterhin 10 ml einer Lösung von 1,4 Mol/l Natrium-cis-epoxysuccinat (pH 8,0) hinzu. Die Reaktion wurde dann unter Schütteln bei 370C durchgeführt. 5 Stunden später wurde die Menge der erhaltenen L-Weinsäure bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 angegeben. Die Zugabe der oberflächenaktiven Mittel beschleunigte die Reaktionsgeschwindigkeit merklich.4) the indicated concentration to 10 ml of the culture broth obtained and furthermore 10 ml of a solution of 1.4 mol / l sodium cis-epoxysuccinate (pH 8.0). The reaction was then carried out at 37 ° C. with shaking. 5 hours later, the amount of L-tartaric acid obtained was determined. The results are given in Table 10. The addition of the surfactants markedly accelerated the rate of the reaction.
2020th
FortsL't/ungFortsL't / ung
Oberflächenaktive MittelSurface active agents
Konzentration Gebildete WeinsäureConcentration of tartaric acid formed
(Gew.-%) (g/l)(% By weight) (g / l)
Durchschnittliche enzymmisehe AktivitätAverage enzyme activity
(g Weinsäure/ (Einheiten/ g Zellen · Stunde) ml Brühe)*)(g tartaric acid / (units / g cells hour) ml broth) *)
NatriumlauratSodium laurate
CetyltrimethylammoniumbromidCetyltrimethylammonium bromide
LaurylpyridiniumchloridLauryl pyridinium chloride
Polyoxyäthylensorbitanfettsäureester (Tween-80)Polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester (Tween-80)
Polyoxyäthylen/Polyoxypropylen-Blockmischpolymerisat (Pluronic L-61)Polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymer (Pluronic L-61)
Polyoxyäthylenalkyläther)(Bl-9EX)Polyoxyethylene alkyl ether) (Bl-9EX)
0,10.1
0,050.05
0,0250.025
0,01250.0125
0,10.1
0,050.05
0,0250.025
0,01250.0125
0,1 0,05 0,025 0,01250.1 0.05 0.025 0.0125
0,1 0,05 0,025 0,1250.1 0.05 0.025 0.125
0,1 0,05 0,025 0,01250.1 0.05 0.025 0.0125
0,1 0,05 0,025 0,01250.1 0.05 0.025 0.0125 4,8 7,4 13,4 6,7 6,2 4,8 50,6 16,8 37,7 35,0 33,1 34,3 13,4 12,7 12,5 13,0 11,8 12,7 15,o 21,6 71,7 60,3 53,6 51,84.8 7.4 13.4 6.7 6.2 4.8 50.6 16.8 37.7 35.0 33.1 34.3 13.4 12.7 12.5 13.0 11.8 12.7 15, o 21.6 71.7 60.3 53.6 51.8
0,81 1.25 2,26 1,13 1,05 0,81 8,55 2,84 6,37 5,92 5,59 5,80 2,26 2,15 2,11 2,20 1,99 2,15 2,64 3,65 12,12 10,19 9,06 8,750.81 1.25 2.26 1.13 1.05 0.81 8.55 2.84 6.37 5.92 5.59 5.80 2.26 2.15 2.11 2.20 1.99 2.15 2.64 3.65 12.12 10.19 9.06 8.75
25,5 39,4 71,3 35,6 33,1 25,525.5 39.4 71.3 35.6 33.1 25.5
270 89,6270 89.6
201201
187187
176176
183 71,3 67,8 66,5 69,4 62,8 68,! 83,2183 71.3 67.8 66.5 69.4 62.8 68 ,! 83.2
115115
382382
321321
286286
276276
*) Die enzymaüsche Aktivität je ml der Kulturbrühe während eines Zeitraumes von 5 Stunden.*) The enzyme activity per ml of the culture broth over a period of 5 hours.
Man sterilisierte ein Kulturmedium, das die vorstehenden Bestandteile mit Ausnahme von Harnstoff enthielt, 15 Minuten bei 12I0C und fügte eine getrennt hergestellte filtrierte und sterilisierte Harnstofflösung hinzu. Der pH der Mischung wurde mit Natriumhydroxid eingestellt, um sicherzustellen, daß das Kulturmedium schließlich die vorstehend angegebene Zusammensetzung und den vorgenannten pH enthielt.Was sterilized, a culture medium containing the above ingredients with the exception of urea, for 15 minutes at 0 C and 12I added a filtered and sterilized urea solution separately prepared. The pH of the mixture was adjusted with sodium hydroxide to ensure that the culture medium finally contained the above composition and pH.
Man beschickte SOO-ml-Schüttelflaschen mit 50 ml des Kulturmediums. Man impfte Nocardia tartaricans nov.sp. (Stamm ESI-T; FERM P-2882; ATCC 31191) auf einer Schleife !n das Kulturmedium ein und inkubierte bei 30° C 100 Stunden.50 ml of the culture medium were charged to 50 ml shake flasks. Nocardia tartaricans nov.sp. was vaccinated. (ESI-T strain; FERM P-2882; ATCC 31191) on a loop ! n the culture medium and incubated at 30 ° C for 100 hours.
Nach der Kultivierung sammelte man die Zellen durch Zentrifugaltrennung und suspendierte sie in einer Konzentration von 5 g/l in Form trockener Zellen in einem Kulturmedium der gleichen Zusammensetzung mit Ausnahme dessen, daß Propylenglykoi nicht enthalten war, und man fügte Natrium-cis-epoxysuccinat in einer Konzentration von 0.2 Mol/l hinzu. Man beließ die Suspension 20 Stunden bei 300C, um ein Enzym zu induzieren. Man sammelte die Zellen erneut durch Zentrifugaltrennung und suspendierte sie in einerAfter the cultivation, the cells were collected by centrifugal separation and suspended at a concentration of 5 g / l as dry cells in a culture medium of the same composition except that propylene glycol was not contained, and sodium cis-epoxysuccinate was added in one Add a concentration of 0.2 mol / l. The suspension was left at 30 ° C. for 20 hours in order to induce an enzyme. The cells were again collected by centrifugal separation and suspended in a
■to Konzentration von 10 g/l in Form trockener Zellen in ml einer Lösung von 0,7 Mol/l Natrium-cis-epoxysuccina« Die Suspension wurde auf 0 bis 5°C abgekühlt und einer Ultraschallosziliationsbehandlung (20 kHz, 60 W., Minuten) unterworfen.■ to concentration of 10 g / l in the form of dry cells in ml of a solution of 0.7 mol / l sodium cis-epoxysuccina « The suspension was cooled to 0 to 5 ° C and subjected to ultrasound oscillation treatment (20 kHz, 60 W., Minutes).
Nach der Ultraschalloszillationsbehandlung wurden die Zellsedimente entfernt, und zu der überstehenden Flüssigkeit wurde jedes der in Tabelle 11 angegebenen oberflächenaktiven Mittel in der in Tabelle angegebenen Konzentration zugegeben. Die ZugabeAfter the ultrasonic oscillation treatment were the cell sediments were removed and each of those shown in Table 11 was added to the supernatant Surfactants added in the concentration given in the table. The addition
5(i der oberflächenaktiven Mittel beschleunigte die Reaktionsgeschwindigkeit merklich.5 (i of the surfactants accelerated the reaction rate noticeably.
2121
Propylenglykol
Ammoniumsulfat
KH2PO4
Na2HPO4
MgSO4 · 7 H2O
FeSO4 · 7 H2O
CaCI2 -2H2O
MnSO4 · 4 H2O
Hefeextrakt
pHPropylene glycol
Ammonium sulfate
KH 2 PO 4
Na 2 HPO 4
MgSO 4 · 7H 2 O
FeSO 4 · 7H 2 O
CaCl 2 -2H 2 O
MnSO 4 · 4 H 2 O
Yeast extract
pH
1%1%
0,3%0.3%
0,2%0.2%
0,2%0.2%
0,1%0.1%
0,001%0.001%
0,003'/..0.003 '/ ..
0,0004%0.0004%
0,02%0.02%
7.0.7.0.
Man sterilisierte ein Kulturmedium der vorstehenden Zusammensetzung 15 Minuten bei 121°C und brachte 50 ml desselben in 500-ml-Schüttelflaschen ein. Man impfte Nocardia tartaricans nov. sp. (Stamm ES3-T; FERM P-3374; ATCC 31190) auf einer Schleife in das Kulturmedium ein und kultivierte 24 Stunden bei 30"C Dann fügte man filtriertes und sterilisiertes Natrium-cisepoxysuccinat bis zur Erzielung einer Konzentration von 0,6% hinzu. Die Kultivierung führte man weitere 24 Stunden durch und man erreichte eine Zellenkonzentration von 6,93 g/l.A culture medium of the above composition was sterilized at 121 ° C. for 15 minutes and brought 50 ml of the same in 500 ml shake flasks. Man vaccinated Nocardia tartaricans nov. sp. (ES3-T strain; FERM P-3374; ATCC 31190) on a loop in the Culture medium and cultivated for 24 hours at 30 ° C Then filtered and sterilized sodium cisepoxysuccinate was added until a concentration was achieved of 0.6%. The cultivation was carried out for another 24 hours and a cell concentration was reached of 6.93 g / l.
Getrennt beschickte man ein 10-Liter-Fermentationsgefäß mit 51 eines Kulturmediums der gleichen Zusammensetzung wie vorstehend, das 15 Minuten bei I21°C sterilisiert worden war und fügte 0.1% Pluronic L-61 flls Entschäumungsmittel hinzu. Man impfte 5 Flaschen der vorstehenden Kulturbrühe und inkubierte bei 300C, während man Luft mit einer Geschwindigkeil von 5 i/iTiin. iimGurCiiiCiiCiC Una g;c ■»jrirgcscrivviriGig keit auf 600 Umdrehungen pro Minute einstellte. Nach Fortsetzen der Kultivierung während 7 Stunden und nachdem die Zellenkonzentration 1,15 g/l erreicht hatte wurde eine getrennt hergestellte filtrierte und sterilisierte Lösung von Natrium-cis-epoxysuccinat bis zur Erzielung einer Konzentration von 1,0% zugegeben Die Kultivierung wurde weitere 20,5 Stunden fortgesetzt. Die endgültige Zellenkonzentration betrug 4,4 g/l.Separately, a 10-liter fermentation vessel was charged with a culture medium of the same composition as above, which had been sterilized at 121 ° C. for 15 minutes, and 0.1% of Pluronic L-61 as a defoaming agent was added. Seeding 5 bottles of the above culture broth and incubated at 30 0 C, while air at a Geschwindigkeil of 5 i / iTiin. iimGurCiiiCiiCiC Una g; c ■ »jrirgcscrivviriGig speed set to 600 revolutions per minute. After continuing the cultivation for 7 hours and after the cell concentration had reached 1.15 g / l, a separately prepared, filtered and sterilized solution of sodium cis-epoxysuccinate was added until a concentration of 1.0% was achieved. Continued for 5 hours. The final cell concentration was 4.4 g / l.
Man fügte jedes der in Tabelle 12 angegebener oberflächenaktiven Mittel zu 10 ml der Kulturbrühe in der in Tabelle 12 angegebenen Konzentration hinzu Man fügte weiterhin 10 ml einer Lösung von 2 Mol/l Natrium-cis-epoxysuccinat (pH S,0) hinzu und führte die Reaktion bei 37° C unter Schütteln durch.Each of the surfactants shown in Table 12 was added to 10 ml of the culture broth in the concentration given in Table 12. A further 10 ml of a solution of 2 mol / l was added Sodium cis-epoxysuccinate (pH S, 0) was added and the reaction was carried out at 37 ° C. with shaking.
2,5 Stunden später wurde die Menge der gebildeten L( + )-Weinsäure bestimmt Die Ergebnisse sind in Tabelle 12 angegeben. Die Zugabe der oberflächenaktiven Mittel zeigte eine merkliche beschleunigende Wirkung auf die Reaktionsgeschwindigkeit.2.5 hours later, the amount of L (+) -tartaric acid formed was determined. The results are in Table 12 given. The addition of the surfactants showed a marked accelerating effect Effect on reaction speed.
I -Wpin-I -Wpin-
(Gew.-%)(Wt .-%)
säureacid
(mg)(mg)
riiirrhcrhnriiirrhcrhn
enzymatisehe Aktivität (Einh-/ml Brühe)enzymatic activity (unit / ml broth)
Keine Zugabe
Alkylpolyoxyäthylenphosphorsäureester (DDP-8)No encore
Alkyl polyoxyethylene phosphoric acid ester (DDP-8)
NatriumlauratSodium laurate
CetyltrimethylammoniumbromidCetyltrimethylammonium bromide
LaurylpyridiniumchloridLauryl pyridinium chloride
Polyoxyäthylensorbitanfettsäureester
(Tween-80)Polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester
(Tween-80)
0,10.1
0,050.05
0,0250.025
275 1155 1397 2024 1705275 1155 1397 2024 1705
528528
990 1122990 1122
935935
275 220 1672 1430 1804 1694 1683 1694 1111 1122 1155 1144275 220 1672 1430 1804 1694 1683 1694 1111 1122 1155 1144
73,3 308 373 540 455 141 264 299 24973.3 308 373 540 455 141 264 299 249
733 58,7733 58.7
446446
381381
481481
452452
449449
452452
296296
299299
308308
305305
I I'll·,(.'!/Iini! Oberflächenaktive MittelI I'll ·, (. '! / Iini! Surface active agents
Polvoxyäthylen/Polyoxypropylen-Bi«.,i.kmischpolymerisat (Pluronic L-61)Polyoxyethylene / polyoxypropylene-Bi «., I.kmischpolymerisat (Pluronic L-61)
Polyoxyäthylenalkyläther (BL-9EX)Polyoxyethylene alkyl ether (BL-9EX)
Man kultivierte Nocardia tartaricans nov. sp. (Stumm _>< ES3-T; FERM 3374; ATCC 31190) in einem 10-Liter-FermentationsgefäB bei 30°C während 48 Stunden. Die Zusammensetzung des Mediums war wie folgt:Nocardia tartaricans nov. sp. (Mute _> < ES3-T; FERM 3374; ATCC 31190) in a 10 liter fermentation vessel at 30 ° C for 48 hours. The composition of the medium was as follows:
Man fügte cis-Epoxysuccinat (0,5%) während der r> logarithmischen Wachstumsphase hinzu. Die Zellen wurden gewonnen und durch Ultraschalloszillation zerstört. Der erhaltene rohe zellfreie Extrakt enthielt 11 300 mg Protein und besaß eine enzymatische Gesamtaktivität von 200 000 Einheiten. Der rohe zellfreie Extrakt wurde mit Streptomycinsulfat behandelt und die gleiche Mischung zentrifugiert. Der ijKi»rcii»hAttrio Toil tiriit-rjo tv* ^rnfr!'"*n!Il!T!?11!i5t fraktioniert und man erhielt eine Fraktion von 50 bis 60% Sättigung. Diese Fraktion wurde gegen einen 0,05 Mol/l J1 Phosphatpuffer bei einem pH von 7,0, der 5 χ 10-J Mol/l Mercaptoäthanol enthielt, dialysiert und in eine Säule mit dreidimensional vernetztem Polysaccharid mit Diäthylaminoäthylgruppen (DEAE Sephadex A-50), das zuvor mit dem gleichen Puffer equilibriert in worden war, gegeben. Die Säule wurde mit dem equilibrierenden Puffer gewaschen. Das Enzym wurde mit einem 0,05 Mol/l Phosphatpuffer (pH 7,0), der 03 Mol/l NaCl und 5 χ 10~3 Mol/l Mercaptoäthanol enthielt, gewaschen. Die aktiven Fraktionen wurden gesammelt Ihr Gesamtvolumen betrug 1250 ml. Diese Fraktionen enthielten 832 mg Protein und besaßen eine enzymatische Gesamtaktivität von 65 400 Einheiten. Diese Enzymlösung wurde durch Ammoniumsulfatausfällung konzentriertCis-epoxysuccinate (0.5%) was added during the r> logarithmic growth phase. The cells were harvested and disrupted by ultrasonic oscillation. The obtained crude cell-free extract contained 11,300 mg of protein and had a total enzymatic activity of 200,000 units. The crude cell-free extract was treated with streptomycin sulfate and the same mixture was centrifuged. The ijKi »rcii» hAttrio Toil tiriit-rjo tv * ^ rnfr ! '"* N! Il ! T !? 11 ! I5t fractionated and a fraction of 50 to 60% saturation was obtained. This fraction was against a 0.05 mol / l J 1 phosphate buffer at a pH of 7.0, which contained 5 χ 10- J mol / l mercaptoethanol, dialyzed and placed in a column with three-dimensionally crosslinked polysaccharide with diethylaminoethyl groups (DEAE Sephadex A-50), which was previously with the same buffer The column was washed with the equilibrating buffer. The enzyme was treated with a 0.05 mol / l phosphate buffer (pH 7.0) containing 03 mol / l NaCl and 5 10 -3 mol / l The active fractions were collected, their total volume was 1250 ml. These fractions contained 832 mg of protein and had a total enzymatic activity of 65,400 units. This enzyme solution was concentrated by ammonium sulfate precipitation
Der Niederschlag wurde in einem geringen Volumen eines 0,05 Mol/l Phosphatpuffer gelöst und gegen den gleichen Puffer dialysiert. Das Dialysat wurde mit Ammoniumsulfat fraktioniert Man sammelte eine Fraktion von 50 bis 55% Sättigung und unterwarf sie einer Gelfiltration an dreidimensional vernetztem Polysaccharid (Sephadex G-200). Das Enzym wurde mit einem 0,05 Mol/l Phosphatpuffer (pH 7,0) eluiertThe precipitate was dissolved in a small volume of a 0.05 mol / l phosphate buffer and against the dialyzed the same buffer. The dialysate was fractionated with ammonium sulfate. One collected Fraction from 50 to 55% saturation and subjected it to gel filtration on three-dimensionally crosslinked Polysaccharide (Sephadex G-200). The enzyme was eluted with a 0.05 mol / l phosphate buffer (pH 7.0)
Die aktiven Fraktionen wurden gesammelt und durch Ammoniumsulfatausfällung konzentriert. Der Niederschlag wurde in einem geringen Volumen Phosphatpuffer gelöst und erneut in der vorstehend beschriebenen Weise einer Sephadex G-200-Behandlung unterworfen.The active fractions were collected and concentrated by ammonium sulfate precipitation. The precipitation was dissolved in a small volume of phosphate buffer and again in the one described above Way subjected to a Sephadex G-200 treatment.
F i g. 1 zeigt ein Elutionsmuster der zweiten Gelfiltration an Sephadex G-200. Man sammelte die Fraktionen 36 bis 42, bis ihr Gesamtvolumen 37,0 ml erreichte. Diese gereinigte Enzymlösung enthielt 19,9 mg Protein und besaß eine enzymatische Gesamtaktivität von 18 000 Einheiten.F i g. 1 shows an elution pattern of the second gel filtration on Sephadex G-200. The factions were collected 36 to 42 until their total volume reached 37.0 ml. This purified enzyme solution contained 19.9 mg of protein and had a total enzymatic activity of 18,000 units.
Man inkubierte 16 Stunden bei 37°C eine Mischung bestehend aus 0,4 ml der so erhaltenen gereinigten Enzymlösung, 7,6 ml eines 0,05 Mol/l tris-HCI-Puffers (pH 8,5) und 2,0 ml 2 Mol/l Natrium-cis-epoxysuccinat. Es bildeten sich 615 mg L( + )-Weinsäure in der erhaltenen Reaktionsmischung in einer Ausbeute von 100%.A mixture consisting of 0.4 ml of the purified thus obtained was incubated for 16 hours at 37.degree Enzyme solution, 7.6 ml of a 0.05 mol / l tris-HCl buffer (pH 8.5) and 2.0 ml of 2 mol / l sodium cis-epoxysuccinate. 615 mg of L (+) -tartaric acid formed in the resulting reaction mixture in a yield of 100%.
Man kultivierte Nocardia tartaricans nov. sp. (Stamm ES3-T; FERM 3374; ATCC 31190) in einem 10-Liter-Fermentationsgefäß, das das in Beispiel 7 beschriebene Medium enthielt, 48 Stunden bei 30°C. Nach eine-Ultraschalloszillationsbehandlung wurde der rohe zell-Γ»·ο|α PvtroLrt mit F)FA.F-^AnhoHpv A-SO tiwz 7iivnr mit 0,05 Mol/l Phosphatpuffer, der 5 χ 10"3 Mol/l Mercaptoäthanol enthielt, equilibriert worden war, gemischt. Dieses DEAE-Sephadex wurde in eine Säule (6,0 χ 53 cm) gegeben. Die Säule wurde mit dem equilibrierenden Puffer gewaschen, und das Enzym wurde mit dem gleichen Puffer, der 0,3 Mol/l NaCI enthielt, eluiert. Fig. 2 zeigt ein Elutionsmuster. Die Fraktionen 10 bis 20 wurden gesammelt und durch Ammoniumsulfatausfällung konzentriert. Der Niederschlag wurde gegen 0,05-M Phosphatpuffer dialysiert. Das Dialysat wurde unter Erzielung von 150 ml überstehendem Anteil, der 970 mg Protein enthielt und eine enzymatische Gesamtaktivität von 121 200 Einheiten besaß, zentrifugiertNocardia tartaricans nov. sp. (ES3-T strain; FERM 3374; ATCC 31190) in a 10 liter fermentation vessel containing the medium described in Example 7, at 30 ° C. for 48 hours. After an ultrasonic oscillation treatment, the crude cellular »· ο | α PvtroLrt with F) FA.F- ^ AnhoHpv A-SO tiwz 7iivnr with 0.05 mol / l phosphate buffer containing 5-10" 3 mol / l mercaptoethanol This DEAE-Sephadex was put in a column (6.0 53 cm), the column was washed with the equilibrating buffer, and the enzyme was with the same buffer containing 0.3 mol / l An elution pattern is shown in Fig. 2. Fractions 10-20 were collected and concentrated by ammonium sulfate precipitation Protein and had a total enzymatic activity of 121,200 units, centrifuged
Man inkubierte 15 Stunden bei 37° C unter mildem Rühren eine Mischung bestehend aus 10 ml dieser Enzymlösung, 50 ml destilliertem Wasser and 50 ml 2 Mol/l Natrium-cis-epoxysuccinat, dessen pH auf 8,5 mit 4 N-Natriumhydroxid eingestellt worden war. Es wurden 15,1 g L(+)-Weinsäure in einer Ausbeute von 100% in der erhaltenen Reaktionsmischung erhalten.A mixture consisting of 10 ml of these was incubated for 15 hours at 37 ° C. with gentle stirring Enzyme solution, 50 ml of distilled water and 50 ml of 2 mol / l sodium cis-epoxysuccinate, its pH to 8.5 adjusted with 4N sodium hydroxide. There were 15.1 g of L (+) - tartaric acid in a yield of 100% obtained in the reaction mixture obtained.
Man beschickte ein 10-Liter-Fermentationsgefäß mit 5 1 eines Kulturmediums der gleichen Zusammenset-A 10 liter fermentation vessel was also charged 5 1 of a culture medium of the same composition
zung wie in Beispiel 1 und fügte 0,1% Pluronic L-61 hinzu. Man impfte Nocardia tartaricans nov. sp. (Stamm ES3-T; FERM P-3374; ATCC 31190) in das Kulturmedium ein und kultivierte bei 300C, während man Luft in einer Geschwindigkeit von 5 l/Min, hindurchleitete und die Rührgeschwindigkeit auf 600 Umdrehungen pro Minute einstellte. Nach Erreichen einer Zellkonzentration von 1,0 g/l w'.rde Natrium-cis-epoxysuccinat zur Erzielung einer Konzentration von 0,5 Gew.-% zugegeben. Nach 35stündiger Kultivierung erreichte die Zellenkonzentration 4,6 g/l.as in Example 1 and added 0.1% Pluronic L-61. Nocardia tartaricans nov. sp. (Strain ES3 T; FERM P-3374; ATCC 31190) into the culture medium and cultured at 30 0 C, while air at a rate of 5 l / min, bubbling, and adjusting the stirring speed to 600 revolutions per minute. After reaching a cell concentration of 1.0 g / l, sodium cis-epoxysuccinate was added to achieve a concentration of 0.5% by weight. After culturing for 35 hours, the cell concentration reached 4.6 g / l.
Die enzymatische Aktivität dieser Kulturbrühe wurde nach dem folgenden Verfahren bestimmt.The enzymatic activity of this culture broth was determined by the following method.
Man setzte 5 ml einer Mischung bestehend aus 1,0 ml der Kulturbrühe, 2,9 ml Phosphatpuffer mit einem pH von 8,0,0,1 ml 5% BL-42und 1,0 ml 1 Mol/l Natrium-cisepoxysuccinat unter Schütteln bei 370C eine Stunde um und bestimmte die Menge an erhaltener Weinsäure.5 ml of a mixture consisting of 1.0 ml of the culture broth, 2.9 ml of phosphate buffer with a pH of 8.0, 0.1 ml of 5% BL-42 and 1.0 ml of 1 mol / l sodium cisepoxysuccinate were added with shaking at 37 ° C. for one hour and determined the amount of tartaric acid obtained.
Die enzymatische Aktivität je ml Kulturbrühe, die nach diesem Verfahren bestimmt wurde, betrug 613 Einheiten.The enzymatic activity per ml of culture broth determined by this method was 613 Units.
41 der Kulturbrühe wurden in einem getrennten 20-l-Reaktor übergeführt und man fügte 4 I einer Lösung von 1 Mol/l Natrium-cis-epoxysuccinat hinzu und setzte unter Rühren bei 37°C um. Man fügte nach und nach entsprechend dem Verbrauch des Natrium-c'sepoxysuccinats 2 Mol/l cis-Epoxysuccinat zu. Die Gesamtmenge von 2 Mol/l cis-Epoxysuccinat betrug 8 1. Nach 20 Stunden erreichte die Konzentration der L-Weinsäure in der Reaktionsmischung 184 g/l. Die Menge an in If I Reaktionsmischung gebildeter Weinsäure betrug 2,94 kg.41 of the culture broth were transferred to a separate 20 L reactor and 4 L of one was added Solution of 1 mol / l sodium cis-epoxysuccinate added and reacted at 37 ° C. with stirring. One added and according to the consumption of sodium c'sepoxysuccinate 2 mol / l cis-epoxysuccinate. the The total amount of 2 mol / l cis-epoxysuccinate was 8 1. After 20 hours the concentration reached the L-tartaric acid in the reaction mixture 184 g / l. the The amount of tartaric acid formed in If I reaction mixture was 2.94 kg.
Man fügte Gips (CaSO4 · 2 H2O) in einer Menge von 3,8 kg zu der Reaktionsmischung hinzu, und die erhaltene Calciumtartrataufschlämmung wurde sorgfältig mit Wasser gewaschen und dann durch Filtration abgetrennt. Das abgetrennte Calciumtartrat wurde in Wasser suspendiert, und es wurde äquimolare Schwefelsäure zugegeben. Der erhaltene Gipsniederschlag wurde durch Filtration abgetrennt, und der Niederschlag gewaschen, bis er vollständig frei von V/einsäure war. Die so erhaltene Weinsäurelösung wurde durch Erhitzen konzentriert, um das verbliebene Calciumsulfat auszufällen, und der Gips wurde erneui durch Filtration abgetrennt. Die Konzentration der Weinsäure in der Lösung wurde auf ca. 50 Gew.-% eingestellt, und die Lösung wurde mit Aktivkohle entfärbt. Die Lösung wurde der Reihe nach durch eine Kationenaustauschersäule und eine Anionenaustauschersäule geleitet. Die gereinigte wäßrige Weinsäurelösung wurde durch Erhitzen unter Erzielung von 2.8 kg an gereinigter L-Weinsäure konzentriert.' Als Drehwert für die gereinigte wäßrige Weinsäurelösung [λ] (c= 21), H:O) wurde ein Wert von + 12,81° gefunden. Demgegenüber besaß Weinsäure mit einer speziellen, kommerziell erhältlichen, Reagensqualität einen Wert für [λ] (C= 20. HiO) von + 12,843. Der Drehwert der Weinsäure, wie er in der Literatur gefunden wurde, beträgt + 12,0°.Gypsum (CaSO 4 · 2 H 2 O) was added to the reaction mixture in an amount of 3.8 kg, and the resulting calcium tartrate slurry was thoroughly washed with water and then separated by filtration. The separated calcium tartrate was suspended in water and equimolar sulfuric acid was added. The resulting gypsum precipitate was separated off by filtration, and the precipitate was washed until it was completely free from V / anic acid. The tartaric acid solution thus obtained was concentrated by heating to precipitate the remaining calcium sulfate, and the gypsum was again separated by filtration. The concentration of tartaric acid in the solution was adjusted to about 50% by weight, and the solution was decolorized with activated charcoal. The solution was passed through a cation exchange column and an anion exchange column in turn. The purified aqueous tartaric acid solution was concentrated by heating to obtain 2.8 kg of purified L-tartaric acid. A value of + 12.81 ° was found as the rotation value for the purified aqueous tartaric acid solution [λ] (c = 21), H : O). In contrast, tartaric acid with a special, commercially available reagent quality had a value for [λ] (C = 20. HiO) of + 12.84 3 . The rotation value of tartaric acid, as found in the literature, is + 12.0 °.
HieHere
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