DE2753422B2 - Process for the production of L-serine by microbiological means - Google Patents
Process for the production of L-serine by microbiological meansInfo
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Description
Es sind eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von L-Serin bekannt Beispielsweise läßt es sich durch Proteinhydrolyse herstellen.A number of processes are known for the production of L-serine, for example it can be passed through Making protein hydrolysis.
Ein Verfahren zur Herstellung von L-Serin aus Glycin auf mikrobiologischem Wege unter Verwendung eines Mikroorganismus der Gattung Nocardia ist aus der japanischen Patentveröffentlichung 9 391/76 bekannt Dabei werden jedoch nur geringe L-Serinausbeuten erzieltA process for the microbiological preparation of L-serine from glycine using a Microorganism belonging to the genus Nocardia is known from Japanese patent publication 9 391/76 However, only low L-serine yields are achieved here
Auf Seite 80 des zusammenfassenden Berichts über den Congress of Fermentation Technology, Japan 19/5, isi es bekannt, daß man erhöhte Ausgeuten an L-Serin erhält, wenn man eine Mutante der Spezies Corynebacterium glycinophilum verwendet, die in der Lage ist. Glycin zu L-Serin umzusetzen und die eine verminderte Fähigkeit zur Verwertung von L-Serin aufweist.On page 80 of the executive summary of the Congress of Fermentation Technology, Japan 19/5, It is known that increased levels of L-serine are obtained using a capable mutant of the species Corynebacterium glycinophilum. To convert glycine to L-serine and which has a reduced ability to utilize L-serine.
Ferner sind weitere Verfahren zur Herstellung von L-Serin auf mikrobiologischem Wege bekannt bei denen Stämme der Gattungen Arthrobacter, CoryneFurther processes for the production of L-serine by microbiological means are also known from those strains of the genera Arthrobacter, Coryne bactei'ium, Brrvibacterium, Escherichia, Micrococcus, Pichia oder Candida in einem Nährmedium oder in einem Glycin enthaltenden Nährmedium gezüchtet werden.bactei'ium, Brrvibacterium, Escherichia, Micrococcus, Pichia or Candida are grown in a nutrient medium or in a nutrient medium containing glycine will.
In der DE-OS 23 58 496 ist ein Verfahren zur Herstellung von L-Serin unter Verwendung von Mutanten der Art Corynebacterium glycinophilumIn DE-OS 23 58 496 is a process for the production of L-serine using Mutants of the species Corynebacterium glycinophilum beschrieben, die einen Bedarf an mindestens einer Aminosäure aufweisen. Bei diesem Verfahren ist diedescribed that have a need for at least one Have amino acid. In this process, the Ausbeute an L-Serin um das 1,14- bis l,47fache höher als bei Verwendung des Ausgangsstammes für die Mutanten. De Ausgangsatamm ist in der US-PS 36 23 952 beschrieben. Offenbar handelt es sich um C glycinophilum ATCC 21 341.Yield of L-serine 1.14 to 1.47 times higher than when using the starting strain for the mutants. The starting point is in US-PS 36 23 952 described. Apparently it is C glycinophilum ATCC 21 341.
Bei Untersuchungen mit dem Zui, Verfahren zur Herstellung von L-Serin aus Glycin auf mikr jbioiogischem Wege zu entwickeln, wurde erfindungsgemäß festgestellt, dad Mutanten der Art Nocardia butanica, die in der Lage sind, L-Serin aus Glycin zu bilden und dieIn investigations with the Zui to develop a process for the production of L-serine from glycine in a microbiological way, it was found according to the invention that mutants of the species Nocardia butanica, which are able to form L-serine from glycine and which keine oder eine verminderte Fähigkeit zur Verwertungno or a reduced ability to utilize von L-Serin haben, bei der Züchtung in einem Glycinof L-serine when grown in a glycine enthaltenden Nährmedium beträchtliche Mengen ancontaining nutrient medium considerable amounts of
μ Nocardia butanica, die zur Bildung von L-Serin in der Lage sind und die gegen mindestens einen Antagonisten von Glycin, Serin, Methionin, Glutamin, Histidin, Leucin, Isoleucin, Valin, Purin, Pyrimidin und/oder Folsäure resistent sind, bei Züchtung in einem Glycin enfhalten-μ Nocardia butanica, which is responsible for the formation of L-serine in the Are able to withstand at least one antagonist of glycine, serine, methionine, glutamine, histidine, leucine, Resistant to isoleucine, valine, purine, pyrimidine and / or folic acid, if grown in a glycine
h', den Nährmedium ebenfalls beträchtliche Mengen an L-Serin in der Gärflüssigkeit bilden.h ', the nutrient medium also contains considerable amounts Form L-Serine in the fermentation liquid.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von L-Serin ausThe invention is therefore based on the object of an improved process for the production of L-serine from
Glycin auf mikrobiologischem Wege zu schaffen. Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs I gelöst. Pie Ansprüche 2 bis U betreffen bevorzugte Ausffihrungsformen des Verfahrens.To create glycine in a microbiological way. These The object is achieved according to the characterizing part of claim I. Pie claims 2 to U relate to preferred ones Embodiments of the method.
Die Ausbeute an L-Serin unter Verwendung der erfindungsgemäß eingesetzten Mutanten ist um das 135- bis 8,2fache höher als bei Verwendung des Ausgangsstammes für die Mutanten, nämlich Nocardia butanica ATCC 21 197.The yield of L-serine using the mutants used according to the invention is 135 to 8.2 times higher than when using the Starting strain for the mutants, namely Nocardia butanica ATCC 21 197.
Die Umsetzung von Glycin zu L-Serin wird während der Züchtung der Mutante in einem Nährmedium mit einem Gehalt an Glycin durchgeführt (Verfahren I).The conversion of glycine to L-serine is carried out during the cultivation of the mutant in a nutrient medium a content of glycine carried out (method I).
Die Umsetzung kann auch durchgeführt werden, indem man die Mutante in einem Nährmedium züchtet, um Mikroorganismenzellen zu erhalten, und die Mikroorganismenzellen in ein wäßriges. Glycin enthaltendes Medium gibt (Verfahren II).The reaction can also be carried out by growing the mutant in a nutrient medium, to obtain microorganism cells, and the microorganism cells in an aqueous. Glycine-containing medium gives (Method II).
Bei der Umsetzung von Glycin zu L-Serin können erhöhte Ausbeuten an L-Serin erzielt werden, indem man das Medium mit einem Zusatz versetzt Beispiele für derartige Zusäize sind Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone, Äther, Ester, Polyalkohole und Derivate von Polyalkoholen.When converting glycine to L-serine, increased yields of L-serine can be achieved by the medium is mixed with an additive. Examples of such additives are hydrocarbons, alcohols, ketones, ethers, esters, polyalcohols and derivatives of Polyalcohols.
Ferner lassen sich bei der Züchtung der Mutante in einem Nährmedium mit einem Gehalt an Glycin erhöhte Ausbeuten an L-Serin in der Gärflüssigkeit erzielen, indem man das Medium mk Phosphat versetzt, so daß man ein Medium mit einer hohen Phosphationenkonzentration erhältFurthermore, when cultivating the mutant in a nutrient medium containing glycine achieve increased yields of L-serine in the fermentation liquid by adding the medium mk phosphate, so that a medium having a high concentration of phosphate ions is obtained
Im Verfahren II läßt sich die Produktivität an L-Serin steigern, wenn man als Mikroorganismenzellen immobilisierte Zellen verwendetIn method II, the productivity of L-serine increase if immobilized cells are used as microorganism cells
Im erfindungsgemäßen Verfahrt, können beliebige Mutantenstämme der Art Nocirdia butanica verwendet werden, die in der Lage sind, G,1 ein zu L-Serin umzusetzen und die keine oder eine verringerte Fähigkeit zur Verwertung von L-Serin und/oder eine' Resistenz gegen mindestens einen Stoffwechselantagonisten von Glycin, Serin, Methionin, Glutamin, Histidin. Leucin, Isoleucin, Valin, Purin, Pyrimidin oder Folsäure aufweisen, verwendet werden.In the method according to the invention, any mutant strains of the species Nocirdia butanica can be used which are able to convert G, 1 a to L-serine and which have no or a reduced ability to utilize L-serine and / or a 'resistance to at least a metabolic antagonist of glycine, serine, methionine, glutamine, histidine. Leucine, isoleucine, valine, purine, pyrimidine or folic acid can be used.
Derartige Stämme lassen sich erhalten, indem man einem Mikroorganismenstamm der der Art Nocardia butanica, der zur Umwandlung von Glycin in L-Serin in der Lage ist, die Fähigkeit zur Verwertung von L-Serin vollständig oder teilweise nimmt und/oder eine Resistenz gegen mindestens einen der vorstehend erwähnten Stoffwechselantagonisten verleiht.Such strains can be obtained by using a microorganism strain of the species Nocardia butanica, which is able to convert glycine into L-serine, the ability to utilize L-serine fully or partially takes and / or resistance to at least one of the above gives metabolic antagonists mentioned.
Ferner lassen sich derartige Stämme auch erhalten, indem man einem Mikroorganismenstamm der Art Nocardia butanica, der keine oder eine verminderte Fähigkeit zur Verwertung von L-Serin und/oder eine Resistenz gegen mindestens einen der vorstehenden Stoffwechselantagonisten aufweist, die Fähigkeit zur Umwandlung von Glycin in L-Serin verleiht.Furthermore, such strains can also be obtained by adding a microorganism strain of the species Nocardia butanica, which has no or a reduced ability to utilize L-serine and / or a Has resistance to at least one of the above metabolic antagonists, the ability to Conversion of glycine into L-serine confers.
Ferner können im erfindungsgeinäßen Verfahren Stämme verwendet werden, die andere zur Bildung von L-Serin beitragende Eigenschaften als die vorstehend erwähnten Eigenschaften aufweisen.Furthermore, strains can be used in the method according to the invention, the other for the formation of L-serine have contributing properties than the above-mentioned properties.
Nachstehend sind Beispiele für Stoffwechselantagonisten zur Induktion von t lutanten angegeben,Examples of metabolic antagonists for the induction of t lutants are given below,
«-Metbylmethionin.Methioninhydrcxamat,"-Metbylmethionine.Methioninehydrxamat,
Seienomethiontn; Glutamin Metbioninsulfon, Methioninsulfoximin,Seienomethiontn; Glutamine Metbioninsulfon, Methioninsulfoximin,
AminomethyltriazoL, ac-Methylhistidin, Histidinhydroxamat;AminomethyltriazoL, ac-methylhistidine, Histidine hydroxamate;
Norleucin; Valin Norvalin, Valinhydroxamat,Norleucine; Valine norvaline, valine hydroxamate,
D-Valin, Norleucin; Purin 6-Mercaptopurin, 8-Azaguanin,D-valine, norleucine; Purine 6-mercaptopurine, 8-azaguanine,
2-Fluoradenin;2-fluoroadenine;
Pyrimidin 5-FluoruraciL2-Thiouracil, 5-Fluorcitosin, 6-Azauracil;Pyrimidine 5-fluorouracil2-thiouracil, 5-fluorocitosine, 6-azauracil;
Mutanten können Standardverfahren angewendet werden, beispielsweise Bestrahlung mit UV-Licht, Röntgenstrahlen oder Co 60, pder Behandlung mit mutagenen Verbindungen, wie N-Methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidin.Mutants can be used standard procedures, for example irradiation with UV light, X-rays or Co 60, or treatment with mutagens Compounds such as N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine.
jo Ein einfaches Verfahren zur Selektion von Stämmen mit keiner oder eisrer verminderten Fähigkeit zur Zersetzung von L-Serin aus den nach der Mutationsbehandlung erhaltenen Kolonien wird nachstehend angegeben:jo A simple method for selecting strains with no or only reduced ability to decompose L-serine from the colonies obtained after the mutation treatment is given below:
j5 Aus den durch die Mutation erhaltenen Kolonien wird eine Kolonie ausgewählt und in einem L-Serin als einzige Kohlenstoffquelle, einzige Stickstoffquelle oder einzige Quelle für andere Nährstoffe gezüchtet. Stämme, die im vorstehenden Medium kein oder ein imj5 From the colonies obtained by the mutation a colony is selected and placed in an L-serine as the sole carbon source, sole nitrogen source or bred sole source of other nutrients. Strains which have no or an im Vergleich zum Ausgangsstamm vermindertes Wachstum zeigen, weisen keine oder eine verminderte Fähigkeit zur Zersetzung von L-Serin auf.Show, show no growth or a reduced growth compared to the parent strain Ability to decompose L-serine.
Nocardia butanica KY 7 985 ist ein Beispiel für eine Mutante mit einer verminderten Fähigkeit zur ZersetNocardia butanica KY 7,985 is an example of a mutant with a reduced ability to decompose zung von L-Serin. Diese Mutante wurde durch Mutationtion of L-serine. This mutant was created by mutation des L-Serin bildenden Ausgangsstamms Nocardiaof the parent L-serine producing strain Nocardia butanica ATCC 21 197 auf die unten beschriebenebutanica ATCC 21 197 to that described below
für Mutanten mit einer Resistenz gegen Stoffwechselantagonisten. Diese Stämme wurden durch Mutation von Nocardia butanica KY 7 985 auf die unten beschriebene Weise erhalten. Die mikrobiologischen Eigenschaften der Speziesfor mutants with a resistance to metabolic antagonists. These strains were mutated by Nocardia butanica KY 7,985 was obtained in the manner described below. The microbiological properties of the species Nocardia butanica sind in der japansichen Patentveröffentlichung 48 673/72 beschrieben.Nocardia butanica are described in Japanese patent publication 48 673/72.
Die vorstehend erwähnten Mutanten wurden beim Fermentation Research Institute, Agency of Industrial Science and Technology, Chiba-ken, Japan, hinterlegt.The aforementioned mutants have been obtained from the Fermentation Research Institute, Agency of Industrial Science and Technology, Chiba-ken, Japan.
μ Der Stamm KY 7 985 hat die Hinterlegungsnummer FERM-P 3 782, Die Hinterlegungsnummern der übrigen Stämme sind in Tabelle II angegeben.μ The strain KY 7 985 has the depository number FERM-P 3 782, The deposit numbers of the remaining strains are given in Table II.
Diese Mutanten wurden auch beim Northern Regional Research Laboratory, 1815 North UniversityThese mutants were also found at the Northern Regional Research Laboratory, 1815 North University
hi Street, Peoria. Illinois, hinterlegt. Der Stamm KY 7 985 erhielt die Hinterlegungsnummcr NRRL 11 189. Die Hinterlegungsnummern der übrigen Stämme sind ebenfalls in Tabelle Il angegeben.hi Street, Peoria. Illinois, deposited. The strain KY 7 985 has been assigned accession numbers NRRL 11 189. The accession numbers of the remaining strains are also given in Table II.
Anmerkung:Annotation:
Die in Klammern angegebenen Zahlen geben die im für die Isolation der Mutante verwendeten Medium vorhandene Konzentration (mg/ml) des StofTwechselantagonisten an.The numbers given in brackets indicate those used in for the isolation of the mutant Concentration (mg / ml) of the metabolic antagonist present in the medium.
Der Stamm KY 7 8985, NRRLIl 189 wurde auf folgende Weise erhalten. Mikroorganismenzellen des Ausgangsstamms Nocardia butanica ATCC 21 197 werden in einer Konzentration von etwa 108 Zellen pro ml in 0,1 m Tris-Maleat-Puffer vom pH-Wert 6,0 suspendiert Die Suspension wird mit 0,5 mg/ml N-Methy!-N'-nitro-N-nitrosoguanidin versetzt. Das Gemisch wird 30 Minuten bei Raumtemperatur stehengelassen. Anschließend wird die erhaltene Suspension auf eine Agarplatte eines Nährmediums mit einem Gehalt an 0,5 g/dl Glucose, O^ g/dl Hefeextrakt, 1 g/dl Pepton, 1 g/dl Fleischextrakt, 0,5 g/dl NaCl und 2 g/dl Agar (pH-Wert 72) ausgestrichen und 2 Tage bei 30° C inkubiert. Die Zellen der' gebildeten Kolonien werden auf eine Agarplatte eines Minimalmediums mit einem Gehalt an 04 g/dl Glucose, 0,2 g/dl (NH4J2SO4, 0,15 g/dl KH2PO4, 0,05 g/dl K2HPO4, 0,05 g/dl MgSO4 · 7 H2O, 0,01 g/dl NaCl, 0,001 g/dl FeSO4 · 7 H2O, 0,001 g/dl MnSO4 · π H2O, 0,001 g/dl CaCl2 · 2 H2O, 100 μg/Liter Biotin, 1 mg/Liter Thiamin-bvdroxhlorid und 2 g/dl Agar (pH-Wert 7,2) und ferner auf eine Agarplatte mit einem Medium, das die gleiche Zusammensetzung wie das vorstehende Minimalmedium aufweist, mit der Ausnahme, daß arrstelle von (NH4J2SO4 0,2 g/dl L-Serin vorhanden sind, ausgestrichen.The strain KY 7 8985, NRRLII 189 was obtained in the following manner. Microorganism cells of the starting strain Nocardia butanica ATCC 21 197 are suspended in a concentration of about 10 8 cells per ml in 0.1 M tris-maleate buffer with a pH of 6.0. The suspension is made up of 0.5 mg / ml N-methyl ! -N'-nitro-N-nitrosoguanidine added. The mixture is left to stand at room temperature for 30 minutes. The suspension obtained is then placed on an agar plate of a nutrient medium with a content of 0.5 g / dl glucose, 0.1 g / dl yeast extract, 1 g / dl peptone, 1 g / dl meat extract, 0.5 g / dl NaCl and 2 g / dl agar (pH 72) and incubated for 2 days at 30 ° C. The cells of the colonies formed are placed on an agar plate of a minimal medium with a content of 04 g / dl glucose, 0.2 g / dl (NH 4 I 2 SO 4 , 0.15 g / dl KH 2 PO 4 , 0.05 g / dl K 2 HPO 4 , 0.05 g / dl MgSO 4 · 7 H 2 O, 0.01 g / dl NaCl, 0.001 g / dl FeSO 4 · 7 H 2 O, 0.001 g / dl MnSO 4 · π H 2 O, 0.001 g / dl CaCl 2 · 2 H 2 O, 100 μg / liter biotin, 1 mg / liter thiamine bvdroxhlorid and 2 g / dl agar (pH 7.2) and further on an agar plate with a Medium having the same composition as the above minimal medium, with the exception that instead of (NH 4 I 2 SO 4 0.2 g / dl L-serine is present, streaked out.
Aus den Stämmen, die auf dem letztgenannten Medium kein Wachstum zeigen, aber auf der Agarplatte mit dem erstgenannten Medium, d. h. dem Minimalmedium, wachsen, werden Stämme, die zur Bildung von L-Serin in guten Ausbeuten in der Lags sind, ausgewählt Dazu gehört der Stamm Nocardia butanica KY 7985, NRRL 11 189.From the strains that show no growth on the latter medium, but on the agar plate with the former medium, d. H. the minimal medium, will grow stems that lead to the formation of L-serine in good yields in the lags are selected. This includes the strain Nocardia butanica KY 7985, NRRL 11 189.
Die in Tabelle 11 aufgeführten Mutanten werden unter Verwendung von Nocardia butanica KY 7 985, NRRL 11 189, als Ausgangsstamm auf folgende Weise erhalten, Mikroorganismenzellen des Ausgangsstamms werden in einer Konzentration von etwa 108 Zellen pro ml in 0,1 m Tris-Maleat-Puffcr vom pH-Wert 6,0 suspendiert. Die Suspension wird mit N-Methyl-N'-nitro-N-nitroso· guanidin in ein.r Konzentration von 0,5 mg/ml vernetzt. Die Suspension vitd 30 Minuten bei Raumtemperatur stehengelassen.The mutants listed in Table 11 are obtained using Nocardia butanica KY 7985, NRRL 11189 as starting strain in the following manner, are microorganisms cells of the parent strain at a concentration of about 10 8 cells per ml in 0.1 M Tris-maleate Buffercr suspended at pH 6.0. The suspension is crosslinked with N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine in a concentration of 0.5 mg / ml. The suspension was left to stand for 30 minutes at room temperature.
Anschließend wird die Suspension verdünnt Die erhaltene Verdünnung wird auf die Agarplatte mit
einem Medium, dessen Zusammensetzung dem vorstehend angegebenen Minimalmedium mit der Ausnahme
entspricht, daß der Antagonist in der in Tabelle Il angegebenen Konzentration vorhanden ist, ausgestrichen
und 2 bis 10 Tage bei 30° C inkubiert.
Auf diese Weise werden aus den Kolonien, die auf dem Medium wachsen, die in Tabelle II aufgeführten
Mutanten isoliert Die Mutanten unterscheiden sich vom Ausgangsstamm dadurch, daß sie gegen die Stoffwechselantagonisten
resistent sind.The suspension is then diluted. The dilution obtained is spread onto the agar plate with a medium whose composition corresponds to the minimum medium given above, with the exception that the antagonist is present in the concentration given in Table II, and is kept at 30 ° C. for 2 to 10 days incubated.
In this way, the mutants listed in Table II are isolated from the colonies which grow on the medium. The mutants differ from the parent strain in that they are resistant to the metabolic antagonists.
Die Eigenschaft ob die Mutante im Vergleich zum Ausgangsstamm eine verminderte Fähigkeit zur Verwertung von L-Serin aufweist, kann nach folgenden Verfahren festgestellt werden.The property of whether the mutant has a reduced ability to utilize compared to the parent strain of L-serine can be determined by the following method.
Ein ausgewählter Stamm wird in einem Nährmedium, das weder Glycin noch L-Serin enthält gezüchtet, um zu bestätigen, daß der Stamm k^in L-Serin bildet. Anschließend wird der Stamm in einem Nährmcdium, das L-Serin und kein Glycin enthält gezüchtet um die Fähigkeit zur Verwertung von L-Serin festzustellen. Ist nach beendeter Züchtung die Menge des in der Gärflüssigkeit verbliebenen L-Serins größer als beim Ausgangsstarr.m, weist der Stamm keine oder eine verminderte Fähigkeit zur Verwertung von L-Serin auf.A selected strain is grown in a nutrient medium that does not contain either glycine or L-serine in order to confirm that the strain forms k ^ in L-serine. Then the strain is in a nutrient medium, which contains L-serine and no glycine, cultivated to determine the ability to utilize L-serine. is after the end of cultivation, the amount of L-serine remaining in the fermentation liquid is greater than that of the Initially rigid.m, the strain has no or a reduced ability to utilize L-serine.
Bei weiteren Verfahren werden Zellen aus derIn other procedures, cells from the
iogarithmischen Phase, Zellen aus der stationären Phase, Zellextrakte oder aufgebrochene Zellen in einem wäßrigen Medium mit einem Gekalt an L-Serin ausreichend lange inkubiert. Anschließend wird die Menge an L-Serin im Gemisch bestimmt und mit der zu Beginn der Inkubation vorhandenen L-Serinmenge verglichen.Logarithmic phase, cells from the stationary phase, cell extracts or broken cells all in one aqueous medium is incubated with a cold of L-serine for a sufficiently long time. Then the Determined amount of L-serine in the mixture and with the amount of L-serine present at the beginning of the incubation compared.
Aus den nachstehend geschilderten Versuchen ergibt sich, daß Nocardia butanica KY 7 985 eint verminderte Fähigkeit zur Verwertung von I -Serin aufweist.The experiments described below show that Nocardia butanica reduced KY 7,985 together Has the ability to utilize I -serine.
Versuch IAttempt I.
Der Stamm Nocardia butanica KY 7 985, NRRLIl 189, wird auf einer Agar-Schrägkultur vom pH-Wer; 7.2 mit einem Gehalt an 0,5 g/dl Glucose.The strain Nocardia butanica KY 7 985, NRRLIl 189, is dated on an agar slant pH who; 7.2 with a content of 0.5 g / dl glucose.
0,5 g/dl Hefeextrakt, 2 g/HI Pepton, 0,5 g/dl NaCI und g/dl Agar 2 Tage bei 30° C gezüchtet.0.5 g / dl yeast extract, 2 g / dl peptone, 0.5 g / dl NaCl and g / dl agar cultured for 2 days at 30 ° C.
Die erhaltene Anzuchtkultur wird mit einer öse auf ml eines Anzuchtmediums vom pH-Wert 7,2 mit einem Gehalt an 4 g/dl Glucose, 0,15 g/dl KH2PO4, 0,05 g/dl K2HPO4, 0,05 g/dl MgSO4 · 7 H2O1 03 g/dl Harnstoff, 50 μg/dl Biotin, 0,5 g/dl Hefeextrakt und g/dl Pepton in einem großen Reagenzglas (20x190 mm) überimpft. Die Züchtung wird unter Schütteln 24 Stunden bei 300C durchgeführt.The cultivation culture obtained is placed on ml of a cultivation medium with a pH value of 7.2 with a content of 4 g / dl glucose, 0.15 g / dl KH 2 PO 4 , 0.05 g / dl K 2 HPO 4 , 0.05 g / dl MgSO 4 · 7 H 2 O 1 03 g / dl urea, 50 μg / dl biotin, 0.5 g / dl yeast extract and g / dl peptone in a large test tube (20x190 mm) inoculated. The cultivation is carried out with shaking at 30 ° C. for 24 hours.
0,25 ml der erhaltenen Anzuchtkultur werden auf 5 ml eines L-Serin enthaltenden Mediums der folgenden 2iisammensetzung, das sich in einem großen Reagenzglas befindet, überimpft:0.25 ml of the culture culture obtained are added to 5 ml a medium containing L-serine of the following composition, which is in a large test tube:
Glucoseglucose
(NH4J2SO4 (NH 4 I 2 SO 4
Harnstoffurea
ΚΗ,ΡΟιΚΗ, ΡΟι
K2HPO4 K 2 HPO 4
MgSO4 · 7 H2OMgSO 4 · 7H 2 O
NaCINaCl
FeSO4 · 7 H2OFeSO 4 · 7H 2 O
MnSO4 · η H2OMnSO 4 · η H 2 O
BiotinBiotin
L-SerinL-serine
CaCO3 CaCO 3
(pH-Wert(PH value
5 g/dl 0,2 g/dl5 g / dl 0.2 g / dl
0202 g/dl 0.15 B/dl 0,05 g/dl 0,05 g/dl 0,01 g/dl 0,001 g/dl 0,001 g/dl 50 μg/Liter 0,1 g/dlg / dl 0.15 B / dl 0.05 g / dl 0.05 g / dl 0.01 g / dl 0.001 g / dl 0.001 g / dl 50 μg / liter 0.1 g / dl
0,5 g/dl0.5 g / dl
3 g/dl 7.2)3 g / dl 7.2)
Glucoseglucose
(NH4J2SO4 (NH 4 I 2 SO 4
GlycinGlycine
L-SerinL-serine
Harnstoffurea
BiotinBiotin
KH2PO4 KH 2 PO 4
K2HPO4 K 2 HPO 4
MgSO4 ■ 7 H2OMgSO 4 · 7 H 2 O
NaQNaQ
FeSO4 · 7 H2OFeSO 4 · 7H 2 O
MnSO4 · π H2OMnSO 4 · π H 2 O
CaQ2 · 2 H2OCaQ 2 · 2 H 2 O
(pH-Wert(PH value
Die Züchtung wird 40 Schütteln durchgeführt 5OmI der bei dieserBreeding turns 40 Shaking done 5OmI of this
2020th
2525th
Die Züchtung wird J Tage bei 300C unter Schütteln durchgeführt.The cultivation is carried out for J days at 30 ° C. with shaking.
Die quantitative Bestimmung von L-Serin wird papierchromatographisch unter Verwendung von Toyo-Filterpapier Nr. 50 unter Verwendung eines Gemisches aus n-Butanol, Aceton, Wasser und Diäthyl- j5 amin (10:10:5:2 Volumteile) als Laufmittel durchgeführt.The quantitative determination of L-serine is carried out by paper chromatography using Toyo filter paper No. 50 using a mixture of n-butanol, acetone, water and diethyl-j5 amine (10: 10: 5: 2 parts by volume) carried out as the mobile phase.
Die verminderte Menge an L-Serin beträgt 1,0 mg/ml. Zur Kontrolle wird das vorstehend beschriebene Verfahren wiederholt, wobei Nocardia butanica ATCC 197 verwendet wird. Die Menge an L-Serin beträgt 4,6 mg/ml.The decreased amount of L-serine is 1.0 mg / ml. As a control, the procedure described above is used Procedure repeated using Nocardia butanica ATCC 197. The amount of L-serine is 4.6 mg / ml.
Versuch 2Attempt 2
Die Anzucht von Nocardia butanica KY 7 985, NRRL 189, wird gemäß Versuch 1 durchgeführt. I ml der erhaltenen Anzuchtkultur wird auf 20 ml eines Fermentationsmediums der nachstehenden Zusammensetzung, das sich in einem 300 ml-Erlenmeyerkolben befindet, überimpft:The cultivation of Nocardia butanica KY 7,985, NRRL 189, is carried out according to Experiment 1. I ml the The culture culture obtained is poured into 20 ml of a fermentation medium of the following composition, which is in a 300 ml Erlenmeyer flask, inoculated:
Kulturflüssigkeit werden zur Gewinnung der Mikroorganismenzellen zentrifugiert. Die Mikroorganismenzellen werden mit isotonischer Natriumchloridlösung gewaschen und sodann in 0,1 m Pyrophosphat-Puffer vom pH-Wert 9,0 mit einem Gehalt an 5xlO-5m Pyridoxalphosphorsäure, 5 χ 10-4 m EDTA und ΙΟ-4 m Mercaptoäthanol suspendiert.Culture fluids are centrifuged to obtain the microorganism cells. The microorganism cells are washed with isotonic sodium chloride solution and then suspended in 0.1 M pyrophosphate buffer with a pH of 9.0 containing 5 × 10 5 M pyridoxalphosphoric acid, 5 × 10 4 M EDTA and ΙΟ 4 M mercaptoethanol.
Die erhaltene Suspension wird zum Aufbrechen der Zellen 30 Minuten bei 20 KHz mit einem Ultraschall-Zerkleinerungsgerät behandelt. 0,5 ml der überstehenden Lösung (Proteinkonzentration 6,0 mg/ml) und 0,5 ml des vorstehend erwähnten 0,1 m Pyrophosphat-Puffers vom pH-Wert 9,0 mit einem Gehalt an 1,4 g/dl L-Serin werden vereinigt. Das Gemisch wird 14 Stunden bei 37°C stehengelassen.To break up the cells, the suspension obtained is treated for 30 minutes at 20 KHz with an ultrasonic grinder. 0.5 ml of the supernatant solution (protein concentration 6.0 mg / ml) and 0.5 ml of the aforementioned 0.1 M pyrophosphate buffer of pH 9.0 with a content of 1.4 g / dl L-serine are combined. The mixture is 14 hours left to stand at 37 ° C.
Gemäß Versuch 1 wird die verminderte Menge an L-Serin papierchromatographisch zu 1,6 mg/ml bestimmt. Bei einem Kontrollversuch unter Verwendung von Nocardia butanica ATCC 2i i97 beträgt die L-Serinmenge 4,2 mg/ml.According to experiment 1, the reduced amount of L-serine is determined by paper chromatography to be 1.6 mg / ml. In a control attempt using of Nocardia butanica ATCC 2i i97 the amount of L-serine is 4.2 mg / ml.
Erfindungsgemäß kann bei der Züchtung einer Mutante in einem Nährmedium mit einem Gehalt an Glycin zur Bildung von L-Serin in der Gärflüssigkeit die Produktivität an L-Serin weiter erhöht werden, indem man das Züchtungsmedium entweder zu Beginn der Züchtung oder während der Wachstumsphase der Zellen mit Phosphat in einer Konzentration von 0,037 m Phosphatfe^-nen (PO4 - -) versetzt.According to the invention, when cultivating a mutant in a nutrient medium containing glycine for the formation of L-serine in the fermentation liquid, the productivity of L-serine can be further increased by adding the cultivation medium either at the beginning of cultivation or during the growth phase of the cells Phosphate in a concentration of 0.037 m Phosphatfe ^ -nen (PO 4 - -) added.
Der Einfluß von hohen Phosphationenkonzentrationen im Züchtungsmedium auf die Produktivität an L-Serin bei Verwendung von Nocardia butanica KY 7 988 wird untersucht. Die Ergebnisse sind in Versuch 3 dargestellt.The influence of high phosphate ion concentrations in the growth medium on productivity L-Serine when using Nocardia butanica KY 7 988 is being investigated. The results are in Experiment 3 shown.
Versuch 3Attempt 3
Nocardia butanica KY 7 988, NRRL 11 059, wird auf 5 ml eines Fermentationsmediums mit einem Gehalt an 5 g/dl Glucose, 1 g/dl (NH4J2SO4, 2,5 g/dl Glycin, 0,05 g/dl K2HPO4 (entsprechend 0,003 m Phosphationen), 0,15 g/dl KH2PO4 (entsprechend 0,011 m Phosphationen), 0,05 g/dl MgSO4 · 7 H2O, 0,001 g/dl FeSO4 · 7 H2O, 0,001 g/dl MnSO4 · η H2O, 1 g/dl Pepton, 3 g/dl CaCO3 und 0 bis 2 g/dl MgXPO4J2 · 8 H2O (pH-Wert 7,2) in einem großen Reagenzglas überimpft. Die Züchtung wird 5 Tage bei 28° C unter Schütteln durchgeführt Die Ausbeuten an L-Serin sind in Tabelle III angegeben.Nocardia butanica KY 7 988, NRRL 11 059, is added to 5 ml of a fermentation medium with a content of 5 g / dl glucose, 1 g / dl (NH 4 I 2 SO 4 , 2.5 g / dl glycine, 0.05 g / dl K 2 HPO 4 (corresponding to 0.003 m phosphate ions), 0.15 g / dl KH 2 PO 4 (corresponding to 0.011 m phosphate ions), 0.05 g / dl MgSO 4 · 7 H 2 O, 0.001 g / dl FeSO 4 7 H 2 O, 0.001 g / dl MnSO 4 η H 2 O, 1 g / dl peptone, 3 g / dl CaCO 3 and 0 to 2 g / dl MgXPO 4 J 2 8 H 2 O (pH value 7.2) in a large test tube The cultivation is carried out for 5 days at 28 ° C. with shaking The yields of L-serine are given in Table III.
5 g/dl5 g / dl
0202 g/dlg / dl
03 g/dl lg/dl 02 g/dl O^g/dl03 g / dl lg / dl 02 g / dl O ^ g / dl
50 μg/LiteΓ 0,15 g/dl 0,05 g/dl 0,05 g/dl 0,01 g/dl 0,001 g/dl 0,001 g/dl 0,001 g/dl 72) 50 μg / LiteΓ 0.15 g / dl 0.05 g / dl 0.05 g / dl 0.01 g / dl 0.001 g / dl 0.001 g / dl 0.001 g / dl 72)
Stunden bei 300C unter Fermentation erhaltenenHours obtained at 30 0 C with fermentation
5050
6060
6565
5555
Aus Tabelle III geht hervor, daß die Ausbeuten an L-Serin mit zunehmender Phosphationenkonzentration steigen (maximal 6fach).From Table III it can be seen that the yields on L-serine increase with increasing phosphate ion concentration (maximum 6-fold).
Das vorstehend erwähnte Verfahren wird wiederholt, mit der Abänderung, daß 0 bis 2 g/dl MgSO* · 7 H2O ϊ anstelle von Mg3(PO4J2 · 8 H2O verwendet werden. Es zeigt sich, daß zunehmende Mengen an MgSO4 · 7 H2O ke'i-ϊη Beitrag für die guten Ausbeuten an L-Serin leisten.The above-mentioned process is repeated, be used with the modification that 0 to 2 g / dl MgSO * · 7 H 2 O ϊ instead of Mg 3 (PO 4 J 2 x 8 H2O. It has been found that increasing amounts of MgSO 4 · 7 H 2 O ke'i-ϊη contribute to the good yields of L-serine.
Beispiele für Phosphatverbindungen, die im erfin- in dungsgemäßen Verfahren verwendet werden können sind:Examples of phosphate compounds that are used in the inven- tion Proper procedures that can be used are:
NaH2PO4, Na2HPO4, Na3PO4, KH2PO4, K2HPO4, K3PO41NH4 · H2PO4,(NH4)2HPO4,(NH4)3PO4, Mg(H2PO4)2, MgHPO4, Mg3(PO4)J, Ca(H2PO4J2, CaHPO4, Ca3(PO4)J, Mn(H2PO4)j, MnHPO4, Mn3(PO4J2, ZnHPO4, Zn3(PO4),, FeHPO4, Fe3(PO4J2. Co3(PO4Jj, K(NH4)HPO4 und Na(NHiJ2POi sowie Hydrate dieser Salze.NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 , Na 3 PO 4 , KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , K 3 PO 41 NH 4 · H 2 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , Mg (H 2 PO 4 ) 2 , MgHPO 4 , Mg 3 (PO 4 ) J, Ca (H 2 PO 4 J 2 , CaHPO 4 , Ca 3 (PO 4 ) J, Mn (H 2 PO 4 ) j, MnHPO 4 , Mn 3 (PO 4 J 2 , ZnHPO 4 , Zn 3 (PO 4 ) ,, FeHPO 4 , Fe 3 (PO 4 J 2. Co 3 (PO 4 Jj, K (NH 4 ) HPO 4 and Na (NHiJ 2 POi and hydrates of these salts.
Als Phosphate werden im allgemeinen Orthophosphate verwendet. Selbstverständlich können auch Meta-, Pyrol- und Polyphosphate verwendet werden.Orthophosphates are generally used as phosphates. Of course you can too Meta-, pyrol- and polyphosphates can be used.
Ferner eignen sich auch Materialien mit einem Gehalt an Phosphaten, wie Phosphaterze, Industriechemikalien, wie Phosphationen adsorbierende Ionenaustauscherharze und Phosphationen adsorbierende Aktivkohle.Furthermore, materials with a content of phosphates, such as phosphate ores, industrial chemicals, such as phosphate ion-adsorbing ion exchange resins and phosphate ion-adsorbing activated carbon.
Diese Phosphate werden entweder allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Phosphaten verwendet.These phosphates are used either alone or in a mixture of two or more phosphates.
Die Phosphatkonzentration im Medium, die die jo Ur ,Setzung von Glycin zu L-Serin fördert, beträgt im allgemeinen mehr als 0,037 Mol/Liter und vorzugsweise 0,05 bis 0,4 Mol/Liter.The phosphate concentration in the medium, which promotes the conversion of glycine to L-serine, is im generally more than 0.037 mol / liter and preferably 0.05 to 0.4 mol / liter.
Bei der erfindungsgemäßen Umsetzung von Glycin zu L-Serin kann die Produktivität an L-Serin erhöht J5 werden, indem man das wäßrige Medium mit mindestens einem Zusatz aus der Gruppe Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone, Äther, Ester, Polyalkohole und Derivate von Polyalkoholen versetzt.In the inventive implementation of glycine to L-serine, the productivity of L-serine can be increased by adding at least one additive from the group of hydrocarbons, Alcohols, ketones, ethers, esters, polyalcohols and derivatives of polyalcohols are added.
Wenn die Mutante in einem Glycin enthaltenden 4n Medium gezüchtet wird, um L-Serin in der Gärflüssigkeit anzureichern, kann die Produktivität an L-Serin durch Zugabe der Zusätze zum Medium zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Züchtung der Mikroorganismen erhöht werden. In diesem Fall wird der Zusatz im allgemeinen dann zugesetzt, wenn das Wachstum des Mikroorganismus beendet ist. Ferner kann der Zusatz zum Glycin enthaltenden Medium gegeben werden oder es kann nach beendeter Zugabe des Zusatzes Glycin zugegeben werden.When the mutant is grown in a 4N medium containing glycine to accumulate L-serine in fermentation liquor, the productivity of L-serine by adding the additives to the medium at any time during the cultivation of the Microorganisms are increased. In this case, the additive is generally added when the The microorganism has stopped growing. It can also be added to the medium containing glycine or glycine can be added after the addition of the additive is complete.
Beispiele für Zusätze, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind in Tabelle IV zusammengestelltExamples of additives which can be used according to the invention are listed in Table IV
Kohlenwasserstoffe: Ligroin, Petroleumbenzin, »petroleum spirit«, Petroläther, Cyclohexan, Hexan, Kerosin, Hexadecan;Hydrocarbons: ligroin, petroleum benzine, "petroleum spirit", petroleum ether, cyclohexane, hexane, Kerosene, hexadecane;
Alkohole: Methanol, Äthanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, sek.-Butanol, tert-Butanol, n- Amylalkohol, Cyclohexanol, Furfurylalkohol;Alcohols: methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, n-amyl alcohol, cyclohexanol, furfuryl alcohol;
ton, Äthyläiher, Isopropyläther, n-Butyläther, 1,2-PropyIenoxid, 1,4-Dioxan, Furan, Furfural, Tetrahydrofuran;clay, ethyl ether, isopropyl ether, n-butyl ether, 1,2-propylene oxide, 1,4-dioxane, furan, furfural, tetrahydrofuran;
Ester:Ester:
6060
Ameisensäureäthylester, Essigsäuremethylester, Essigsäureäthylester, Citronensäuretributylester, Phthalsäuredioctylester, Propionsäureäthylester, Benzoesäureäthylester;Ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, tributyl citric acid, dioctyl phthalate, ethyl propionate, ethyl benzoate;
Polyalkohole (mehrwertige Alkohole):Polyalcohols (multi-valued Alcohols):
Derivate von Polyalkoholen;Derivatives of Polyalcohols;
Äthylenglykol, Propylenglykol, 1,3-Butandiol, Glycerin;Ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, glycerin;
Diese Zusätze werden im allgemeinen in Konzentrationen von 0.01 bis 5 Prozent (Volumen/Volumen) verwendet.These additives are generally used in concentrations of 0.01 to 5 percent (volume / volume) used.
Als Fermentationsmedien zur Züchtung der Mutante können im erfindungsgemäßen Verfahren beliebige synthetische oder natürliche Medien verwendet werden, die entsprechende Kohlenstoffquellen, Stickstoffquellen, anorganische Bestandteile und Spurenmengen an Nährstoffen, die für das Wachstum der speziellen Mutante erforderlich sind, enthalten.Any fermentation media for cultivating the mutant can be used in the process according to the invention synthetic or natural media are used that contain appropriate carbon sources, nitrogen sources, inorganic constituents and trace amounts Contain nutrients necessary for the growth of the particular mutant.
Das Nährmedium kann beliebige Kohlenstoff- und Stickstoffquellen enthalten, solange diese durch den Mikroorganismus verwertet werden können. Beispiele für Kohlenstoffquellen sind Kohlenhydrate, wie Glucose, Fructose, Saccharose, Maltose und Mannose, Zuckeralkohole, wie Sorbit und Mannit, Glycerin, Stärke, Stärkehydrolysatfiüssigkeiten und Melassen. Ferner können verschiedene organische Säuren, wie Brenztraubensäure, Milchsäure, Essigsäure, Fumarsäure und Gluconsäure, niedere Alkohole, wie Methanol und Äthanol, Glykole, wie Äthylenglykol, und Kohlenwasserstoffe, wie Äthan, Propan, Butan, n-Paraffin, und Kerosin, verwendet werden. Beispiele für entsprechende Stickstoffquellen sind: Ammoniak, verschiedene anorganische und organische Ammoniumsalze, wie Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat, Ammoniumcarbonat, Ammoniumphosphat, Ammoniumnitrat und Ammoniumacetat, Harnstoff und andere stickstoffhaltige Materialien und stickstoffhaltige organische Produkte, wie Pepton, NZ-Amin, Fleischextrakt, Hefeextrakt, Maisquellflüssigkeit, Caseinhydrolysat, Fischmehl oder dessen Hydrolysate und Chrysalishydrolysat.The nutrient medium can contain any carbon and nitrogen sources as long as they are supported by the Microorganism can be recycled. Examples of carbon sources are carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose, maltose and mannose, Sugar alcohols such as sorbitol and mannitol, glycerin, starch, starch hydrolyzate liquids and molasses. Furthermore, various organic acids such as pyruvic acid, lactic acid, acetic acid, fumaric acid and gluconic acid, lower alcohols such as methanol and ethanol, glycols such as ethylene glycol, and hydrocarbons such as ethane, propane, butane, n-paraffin, and Kerosene, can be used. Examples of corresponding nitrogen sources are: ammonia, various inorganic and organic ammonium salts such as ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium carbonate, ammonium phosphate, ammonium nitrate and Ammonium acetate, urea and other nitrogenous materials and nitrogenous organic products such as peptone, NZ amine, meat extract, yeast extract, Corn steep liquor, casein hydrolyzate, fish meal or its hydrolysates and chrysalis hydrolyzate.
Beispiele für anorganische Bestandteile sind Kaliumdihydrogenphosphat, Dikaliumhydrogenphosnhat, Magnesiumsulfat, Natriumchlorid, Eisen(II)-sulfat, Mangansulfat und CalciumcarbonatExamples of inorganic constituents are potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, iron (II) sulfate, manganese sulfate and calcium carbonate
Sofern weitere Nährstoffe für das Wachstum der Mutanten erforderlich sind, müssen diese selbstverständlich im Nährmedium enthalten sein. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß diese getrennt dem Medium zugesetzt werden, sofern sie zusammen mit den vorstehend angeführten Bestandteilen der Nährmedien zugeführt werden. Bestimmte natürliche Produkte liefern also in angemessener Weise die speziellen Wachstumsfaktoren.If further nutrients are required for the growth of the mutants, these must of course be included in the nutrient medium. However, it is it is not necessary that these are added separately to the medium, provided that they are added together with the the above-mentioned components of the nutrient media are supplied. Certain natural products thus supply the special growth factors in an appropriate manner.
Die Züchtung wird unter aeroben Bedingungen, beispielsweise unter Schütteln oder unter Belüftung und Bewegung durchgeführt. Die Züchtungstemperaturen im allgemeinen 20 bis 400C Vorzugsweise wird der pH-Wert des Mediums während des Züchtens in der Nähe des Neutralpunkts gehalten, um hohe AusbeutenThe cultivation is carried out under aerobic conditions, for example with shaking or with aeration and agitation. The cultivation temperature is generally from 20 to 40 0 C, preferably maintaining the pH value of the medium during the culturing in the near neutral to high yields
zu erzielen. Die Einhaltung dieser Temperatur- und pH-Bedingungen ist jedoch für die praktische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahens nicht unbedingt erforderlich. Die Züchtungsdauer beträgt im allgemeinen 1 bis 7 Tage.to achieve. However, compliance with these temperature and pH conditions is essential for practical implementation of the method according to the invention is not absolutely necessary. The cultivation time is generally 1 to 7 days.
Nach beendeter Züchtung wird die Gärflüssigkeit zur Gewinnung der Mikroorganismenzellen zentrifugiert, filtriert oder eini,' entsprechenden Behandlung unterworfen. Die Mikroorganismenzellen werden direkt verwendet oder zunächst mit geeigneten Vorrichtungen, beispielsweise einem Ultraschall Zerkleinerungsgerät, aufgebrochen.When the cultivation is complete, the fermentation liquid is centrifuged to obtain the microorganism cells, filtered or subjected to an appropriate treatment. The microorganism cells are direct used or initially with suitable devices, for example an ultrasonic shredding device, broken up.
Wenn die Züchtung der Mutante unter Bildung von L-Serin in der Gärflüssigkeit im Verfahren 1 im Glycin enthaltenden Nährmedium durchgeführt wird, kann das gleiche Fermentationsmedium, wie es vorstehend für die Gewinnung der Mikroorganismenzellen angegeben ist verwendet werden, mit der Ausnahme, daß im Medium Glycin enthalten ist. Die Züchtungsbedingungen können den vorstehend angegebenen Bedingungen entsprechen.If the cultivation of the mutant with the formation of L-serine in the fermentation liquid in process 1 in glycine is carried out containing nutrient medium, the same fermentation medium as it is above for the extraction of the microorganism cells is indicated, with the exception that im Medium glycine is included. The cultivation conditions can be the same as those given above correspond.
In diesem Fall kann Glycin im Nährmedium in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Prozent (Gewicht/Volumen) entweder zu Beginn der Fermentation oder während der Wachstumsphase der Zellen vorhanden sein.In this case, glycine can be found in the nutrient medium in a concentration of 0.1 to 5 percent (weight / volume) present either at the beginning of fermentation or during the growth phase of the cells be.
Wird die Umsetzung gemäß Verfahret. II durchgeführt, werden die Zellen in der Phosphatpufferlösung vom pH-Wert 7,0 mit einem Gehalt an 0,5 bis 20 Prozent Glycin in einer Konzentration von 5 bis 200 mg/ml, bezogen auf die Trockenmasse, suspendiert. Anschließend wird die Umsetzung 5 bis 30 Stunden bei Raumtemperatur durchgeführt, um L-Serin im wäßrigen Medium anzureichern.If the implementation is carried out according to the procedure. II carried out, the cells in the phosphate buffer solution of pH 7.0 with a content of 0.5 to 20 percent Glycine in a concentration of 5 to 200 mg / ml, based on the dry matter, suspended. Afterward the reaction is carried out for 5 to 30 hours at room temperature to convert L-serine in the aqueous Enrich medium.
Wenn im erfindungsgemäßen Verfahren als Mikroorganismenzellen immobilisierte Zellen verwendet werden, die nach herkömmlichen Verfahren, beispielsweise durch Einschließen, wie Einschließen in Gel oder Mikrokapseln, durch Adsorption, oder durch kovalente Bindung, hergestellt worden sind, läßt sich L-Serin vorteilhafterweise in großtechnischem Maßstab herstellen. If immobilized cells are used as microorganism cells in the method according to the invention, by conventional methods, for example by entrapment, such as entrapment in gel or Microcapsules, produced by adsorption, or by covalent bonding, can be converted into L-serine advantageously produce on an industrial scale.
Bei der Immboilisierung der Zellen durch Einschließen in Gel wird eine Suspension von Mikroorganismenzellen mit einer monomeren Verbindung, wie Acrylsäureamid, Ν,Ν'-Methylen-bis-acryIsäureamid, Acrylsäure oder Methacrylsäureamid, einem Polymerisationsinitiator, wie Ammoniumpersulfat oder Kaliumpersulfat, und einem Polymerisationsbeschleuniger, wie N,N,N',N'-Tetramethyläthylendiamin, versetzt. Anschließend wird 1 Stunde bei 0 bis 400C eine Suspensionspolymerisation durchgeführt Bei der Immobilisierung durch Einschließen in Mikrokapseln wird eine Substanz, die zur Bildung einer semipermeabler! Membran in der Lage ist, wie Äthylcellulose oder Polystyrol, in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel, dessen Siedepunkt niederer als Wasser ist, wie Benzol oder Cyclohexan, gelöst Anschließend wird die Emulsion zu einer ein Schutzkolloid, wie Gelatine oder Polyvinylalkohol, enthaltenden Suspension unter Rühren gegeben, wobei eine zweite Emulsion entsteht Aus der zweiten Emulsion wird das Lösungsmittel entfernt, wodurch Mikrokapseln gebildet werden.When immoboilizing the cells by enclosing them in gel, a suspension of microorganism cells with a monomeric compound such as acrylic acid amide, Ν, Ν'-methylene-bis-acrylic acid amide, acrylic acid or methacrylic acid amide, a polymerization initiator such as ammonium persulfate or potassium persulfate, and a polymerization accelerator such as N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine, added. A suspension polymerization is then carried out at 0 to 40 ° C. for 1 hour. During immobilization by enclosing in microcapsules, a substance that leads to the formation of a semipermeable! Membrane capable of, such as ethyl cellulose or polystyrene, in a water-immiscible organic solvent whose boiling point is lower than water, such as benzene or cyclohexane, is then dissolved into a suspension containing a protective colloid such as gelatin or polyvinyl alcohol Stirring is given, resulting in a second emulsion. The solvent is removed from the second emulsion, whereby microcapsules are formed.
Der Kontakt von Glycin mit den auf diese Weise erhaltenen immobilisierten Zellen kann absatzweise, oder kontinuierlich, beispielsweise im Säulen- oder Fließbettverfahren, durchgeführt werden.The contact of glycine with the immobilized cells obtained in this way can intermittently, or continuously, for example in the column or fluidized bed process.
Bei der absatzweisen Durchführung werden die immobilisierten Zellen in einer Konzentration von 5 bis 15 g/dl in einer Gi>cinlösung suspendiert. Die Suspension wird 5 bis 30 Stunden unter Rühren bei 20 bis 4O0C umgesetzt, um Glycin in L-Serin zu verwandeln. NachWhen carried out in batches, the immobilized cells are suspended in a concentration of 5 to 15 g / dl in a gicin solution. The suspension 5 is converted to 30 hours with stirring at 20 to 4O 0 C, to transform glycine into L-serine. To
-ι beendeter Umsetzung wird das erhaltene Gemisch filtriert oder zentrifugiert, wodurch man ein Filtrat oder einen Überstand mit einem Gehalt an L-Serin erhält. Vorzugsweise beträgt die Glycinkonzentration in der Glycinlösung 5 bis 50 g/Liter, bezogen auf das-ι completed the reaction, the mixture obtained filtered or centrifuged to obtain a filtrate or a supernatant containing L-serine. The glycine concentration in the glycine solution is preferably 5 to 50 g / liter, based on the
ι« Gesamtvolumen aus Glycinlösung und immobilisierten Zellen. Die immobilisierten Zellen werden aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt und können wieder verwendet werden.ι «Total volume of glycine solution and immobilized cells. The immobilized cells are removed from the Separated reaction mixture and can be used again.
Bei der Verwendung von Säulen werden 5 bis 50When using columns, it will be 5 to 50
i> g/Liter Glycinlösung über eine mit immobilisierten Zellen gepackte Säule gegeben, wodurch in der Lösung L-Serin gebildet wird.i> g / liter of glycine solution via an immobilized Cells packed column, whereby L-serine is formed in the solution.
Beim Fließbettverfahren werden die immobilisierten Zellen im Reaktor unter Verwendung von Luft undIn the fluidized bed process, the immobilized cells in the reactor are using air and
-'<> einem Phosphatpuffer mit einem Gehalt an 5 bis 50 g/Liter Glycin und 0,5 bis 3 g/dl einer anorganischen Verbindung, wie Magnesiumsulfat, Mangansulfat und Phosphat, als Wirbelschicht gehalten, wodurch in der Lösung L-Serin gebildet wird. Die Fließbettreaktion- '<> a phosphate buffer with a content of 5 to 50 g / liter glycine and 0.5 to 3 g / dl of an inorganic one Compound, such as magnesium sulphate, manganese sulphate and phosphate, kept as a fluidized bed, creating in the Solution L-Serine is formed. The fluidized bed reaction
»j wird bei einem pH-Wert von 5 bis 9 und Temperaturen von 20 bis 400C durchgeführt Nach beendeter Umsetzung werden die Mikroorganismenzellen und der Niederschlag nach herkömmlichen Verfahren aus dem Gemisch oder der Gärflüssigkeit entfernt. Anschließend»J is carried out at a pH of 5 to 9 and temperatures of 20 to 40 ° C. After the reaction has ended, the microorganism cells and the precipitate are removed from the mixture or the fermentation liquid by conventional methods. Afterward
ίο wird aus der erhaltenen Lösung nach an sich üblichen
Verfahren L-Serin gewonnen, beispielsweise durch Behandlung mit einem Ionenaustauscherharz.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.ίο L-serine is obtained from the solution obtained by conventional methods, for example by treatment with an ion exchange resin.
The examples illustrate the invention.
Beispiel 1
Fermentierungexample 1
Fermentation
Es wird der Stamm Nocardia butanica KY 7985, FERM-P 3782, NRRL 11189, verwendet. Eine öse einer Anzuchtkultur, die durch 2tägige Züchtung bei 300C auf einer Agarplatte mit einem Gehalt an 0,5 g/d) Glucose, 0,5 g/dl Hefeextrakt 2 g/dl Pepton, 0,5 g/dl NaCl und 2 g/dl Agar (pH-Wert 7,2) erhalten worden ist, wird auf 7 ml eines Anzuchtmediums mit einem Gehalt an 4 g/dlThe strain Nocardia butanica KY 7985, FERM-P 3782, NRRL 11189 is used. An eyelet of a cultivation culture, which was cultivated for 2 days at 30 ° C. on an agar plate with a content of 0.5 g / d) glucose, 0.5 g / dl yeast extract, 2 g / dl peptone, 0.5 g / dl NaCl and 2 g / dl agar (pH 7.2) has been obtained, 7 ml of a culture medium with a content of 4 g / dl
4-, Glucose, 0,15 g/dl KH2PO4, 0,05 g/dl K2HPO4, 0,05 g/dl MgSO4 ■ 7 H2O, 03 g/dl Harnstoff, 50 μg/Liter Biotin, 0,5 g/dl Hefeextrakt und 2 g/dl Pepton (pH-Wert 7,2), das sich in einem großen Reagenzglas (20 χ 190 mm) befindet überimpft Die Züchtung wird 24 Stunden4-, glucose, 0.15 g / dl KH 2 PO 4 , 0.05 g / dl K 2 HPO 4 , 0.05 g / dl MgSO 4 ■ 7 H 2 O, 03 g / dl urea, 50 μg / Liters of biotin, 0.5 g / dl yeast extract and 2 g / dl peptone (pH 7.2), which is in a large test tube (20 χ 190 mm) inoculated. The cultivation is 24 hours
->o unter Schütteln bei 30° C durchgeführt 1 ml der erhaltenen Anzuchtkultur wird auf 20 ml eines Fermentationsmediums mit einem Gehalt an 3 g/dl Glucose, 1 g/dl (NHi)2SO4, 0,2 g/dl Hefeextrakt, 1 g/dl Glycin, 0,001 g/dl FeSO4 · 7 H2O, 0,001 g/dl MnSO4 - π H2O, 0,05 g/dl MgSO4 · 7H2O, 0,15 g/dl KH2PO4, 0,05 g/dl K2HPO4 und 3 g/dl CaCO3 (pH-Wert 7,0), das sich in einem 300-ml-ErlenmeyerkoIben befindet überimpft Die Züchtung wird 4 Tage bei 300C unter Schütteln durchgeführt Man erhält L-Serin in einer Ausbeute von 3,5 mg/ml. -> o carried out with shaking at 30 ° C. 1 ml of the resulting culture is added to 20 ml of a fermentation medium with a content of 3 g / dl glucose, 1 g / dl (NHi) 2 SO 4 , 0.2 g / dl yeast extract, 1 g / dl glycine, 0.001 g / dl FeSO 4 · 7H 2 O, 0.001 g / dl MnSO 4 - π H 2 O, 0.05 g / dl MgSO 4 · 7H 2 O, 0.15 g / dl KH 2 PO 4, 0.05 g / dl K 2 HPO 4 and 3 g / dl CaCO 3 (pH 7.0), which is housed in a 300-ml ErlenmeyerkoIben inoculated culturing is 4 days at 30 0 C. carried out with shaking L-serine is obtained in a yield of 3.5 mg / ml.
Reinigungcleaning
Nach beendeter Züchtung wird 1 Liter Gärflüssigkeit zur Entfernung von Mikroorganismenzellen und Niederschlag zentrifugiert Der erhaltene Oberstand wird auf eine mit 400 ml eines stark sauren Kationenaustauscherharzes (H+-Form) gepackte Säule gegeben, um daran L-Serin zu adsorbieren. Nach dem Waschen desAfter cultivation is complete, 1 liter of fermentation liquid is used to remove microorganism cells and The precipitate is centrifuged. The supernatant obtained is poured into 400 ml of a strongly acidic cation exchange resin (H + form) packed column to adsorb L-serine thereon. After washing the
Kunstharzes mit 1,5 Liter Wasser wird mit 0,5 η wäßrigem Ammoniak eluiert. Die Fraktionen mit einem Gehalt an L-Serin werden gesammelt und auf ein Volumen von 15 ml eingeengt. Sodann wird 0.1m Citratpuffer vom pH-Wert 3,41 hergestellt, indem man ■-, 21,01 g Citronensäure in 200 ml 1 η Natriumhydroxidlösung löst und 110 ml 1 η Salzsäure und 5 ml Thioglykol zusetzt und die erhaltene Lösung mit Wasser auf 1 Liter auffüllt. Nach dem Einstellen des pH-Werts des vorstehenden Konzentrats mit Citronensäure auf 3,41 m wird die erhaltene Lösung auf eine mit stark saurem Kationenaustauscherharz in der Na+-Form gepackte Säule der Abmessungen 3,2 χ 85 cm, die mit dem Citratpuffer äquilibriert worden ist, gegeben. Das L-Serin wird an dieser Säule adsorbiert. Die Elution wird mit dem vorstehenden Citratpuffer vom pH-Wert 3,41 durchgeführt. Während der Elution wird die Säule auf einer Temperatur von 37,5° C gehalten. Die Synthetic resin with 1.5 liters of water is eluted with 0.5 η aqueous ammonia. The fractions containing L-serine are collected and concentrated to a volume of 15 ml. 0.1m citrate buffer with a pH of 3.41 is then prepared by dissolving 21.01 g of citric acid in 200 ml of 1 η sodium hydroxide solution and adding 110 ml of 1 η hydrochloric acid and 5 ml of thioglycol and diluting the resulting solution with water to 1 Liter fills up. After adjusting the pH of the above concentrate to 3.41 m with citric acid, the solution obtained is transferred to a 3.2 × 85 cm column packed with strongly acidic cation exchange resin in the Na + form, which has been equilibrated with the citrate buffer , given. The L-serine is adsorbed on this column. Elution is carried out with the above citrate buffer of pH 3.41. The column is kept at a temperature of 37.5 ° C. during the elution. the
riauuiicii mit einem vjcnaii au i^-aciui nciucn gesammelt und über eine mit 385 ml stark saurem Kationm'laustauscherharz in der H+ -Form gepackte Säule gegeben. Sodann wird das Kunstharz mit Wasser gewaschen und mit 0,5 η wäßrigem Ammoniak eluiert. Die Fraktionen mit einem Gehalt an L-Serin werden gesammelt und unter vermindertem Druck auf 100 ml eingeengt Das erhaltene Konzentrat wird mit Aktivkohle entfärbt und auf 20 ml eingeengt. Die erhaltene Lösung wird auf 5° C abgekühlt und langsam mit 70% (Volumen/Volumen) Äthanol, auf 5° C gekühlt, versetzt, wobei L-Serin kristallisiert. Die erhaltenen rohen Kristalle werden aus Alkohol umkristallisiert. Man erhält 1,9 g kristallines L-Serin. riauuiicii collected with a vjcnaii au i ^ -aciui nciucn and passed through a column packed with 385 ml of strongly acidic cation exchange resin in the H + form. The synthetic resin is then washed with water and eluted with 0.5 η aqueous ammonia. The fractions containing L-serine are collected and concentrated to 100 ml under reduced pressure. The concentrate obtained is decolorized with activated charcoal and concentrated to 20 ml. The solution obtained is cooled to 5 ° C. and 70% (volume / volume) ethanol, cooled to 5 ° C., is slowly added, L-serine crystallizing. The crude crystals obtained are recrystallized from alcohol. 1.9 g of crystalline L-serine are obtained.
Zur Kontrolle wird das gleiche Fermentationsverfahren wiederholt mit der Abänderung, daß Nocardia butanica ATCC 21197 verwendet wird. Man erhält L Serin in einer Ausbeute von 2,0 mg/ml.As a control, the same fermentation process is repeated with the modification that Nocardia butanica ATCC 21197 is used. L serine is obtained in a yield of 2.0 mg / ml.
Mg3(PO4); ■ 8 H2O (pH-Wert 8,2), das sich in einem 300-ml-L'rienmeyerkolben befindet, überimpft. Die Züchtung wird 5 Tage unter Schütteln bei 30"C durchgeführt. Dabei wird L-Serin in einer Ausbeute von 8,6 mg/ml bzw. 6,5 mg/ml gebildet. Die Menge an restlichem Glycin beträgt 1,0 mg/ml b/w. 6,0 mg/ml.Mg 3 (PO 4 ); ■ 8 H 2 O (pH 8.2), which is in a 300 ml L'rienmeyer flask, inoculated. Cultivation is carried out for 5 days with shaking at 30 ° C. During this process, L-serine is formed in a yield of 8.6 mg / ml or 6.5 mg / ml. The amount of residual glycine is 1.0 mg / ml b / w. 6.0 mg / ml.
Zur Kontrolle wird das vorstehend beschriebene Verfahren wiederholt, mit der Abänderung, daß Nocardia butanica ATCC 21197 verwendet wird, tvicn erhält 4,8 mg/ml L-Serin.For control purposes, the procedure described above is repeated, with the modification that Nocardia butanica ATCC 21197 is used, tvicn receives 4.8 mg / ml L-serine.
Nach beendeter Züchtung von Nocardia butanica NRRL 11059 wird auf ähnliche Weise wie in Beispiel I gereinigt. Man erhält 5,1 g kristallines L-Serin. After the cultivation of Nocardia butanica NRRL 11059 is finished, it is purified in a manner similar to that in Example I. 5.1 g of crystalline L-serine are obtained.
T-I II- \t U_„_„TI II- \ t U _ "_"
bildenden Mutanten verwendet. Zum Vergleich wird Nocardia butanica ATCC 21197 verwendet.forming mutants used. For comparison, Nocardia butanica ATCC 21197 is used.
0,25 ml einer Anzuchtkultur, die durch Züchtung der in Tabelle V angegebenen Mikroorganismen gemäß Beispiel 3 erhalten worden ist, werden auf 5 ml eines Fermentationsmediums vom pH-Wert 6,1 mit einem Gehalt an 5 g/dl Glucose, 1 g/dl (NH4J2SO4, 2 g/dl Glycin, 0,15 g/dl KH2PO4, 0,05 g/dl K2HPO4, 0,05 g/dl MgSO4 · 7 H20,0,01 g/dl NaCl, 1 mg/dl FeSO4 ■ 7 H2O, 1 mg/dl MnSO4 · η H2O, 1 g/dl Pepton und 3 g/dl CaCO3, das sich in einem großen Reagenzglas befindet überimpft. Die Züchtung wird 4 Tage unter Schütteln bei 30° C durchgeführt. Die Ausbeuten an L-Serin sind in Tabelle V angegeben. 0.25 ml of a seed culture which has been obtained by culturing the microorganisms given in Table V according to Example 3 are added to 5 ml of a fermentation medium of pH 6.1 with a content of 5 g / dl glucose, 1 g / dl (NH 4 I 2 SO 4 , 2 g / dl glycine, 0.15 g / dl KH 2 PO 4 , 0.05 g / dl K 2 HPO 4 , 0.05 g / dl MgSO 4 · 7 H 2 0, 0.01 g / dl NaCl, 1 mg / dl FeSO 4 · 7 H 2 O, 1 mg / dl MnSO 4 · η H 2 O, 1 g / dl peptone and 3 g / dl CaCO 3 , which is in a large The test tube is inoculated in. Cultivation is carried out for 4 days with shaking at 30 ° C. The yields of L-serine are given in Table V.
Das Fermentationsverfahren von Beispiel 1 wird wiederholt mit der Abänderung, daß ein Medium mit einem Gehalt an 8 g/dl Glucose und 2,5 g/dl Glycin anstelle von 3 g/dl Glucose und 1 g/dl Glycin als Fermentationsmedium verwendet wird und daß 50 Stunden nach der Überimpfung 1% (Volumen/Volumen) Propylenglykol zugesetzt werden. Die Züchtung wird 73 Stunden durchgeführt L-Serin wird in einer Menge von 94 mg/ml gebildetThe fermentation procedure of Example 1 is repeated with the modification that a medium with a content of 8 g / dl glucose and 2.5 g / dl glycine instead of 3 g / dl glucose and 1 g / dl glycine as Fermentation medium is used and that 50 hours after inoculation 1% (volume / volume) propylene glycol is added. Breeding is carried out for 73 hours. L-serine is formed in an amount of 94 mg / ml
Es werden die L-Serin bildenden Mutanten Nocardia butanica IE-36, KY 7988, NRRL 11059 und Nocardia butanica KY 7985, NRRL 11189, verwendet Die Mutanten werden auf 7 ml eines Anzuchtmediums vom pH-Wert 7,2 mit einem Gehalt an 4 g/dl Glucose, 03 g/dl Harnstoff, 0,15 g/dl KH2PO4,0,05 g/dl K2HPO4, 0,05 g/dl MgSO4 - 7 H2O, 0,5 g/dl Hefeexirakt 2 g/dl Pepton und 50 μ^/ϋίβΓ Biotin, das sich in einem 50 ml «> fassenden großen Reagenzglas (20 χ 190 nun) befindet überimpft Die Züchtung wird 24 Stunden bei 300C durchgeführt 2 ml der erhaltenen Anzuchtkultur werden auf 20 ml eines Fermentationsmediums mit einem Gehalt an 5 g/dl Glucose, 0,5 g/dl NH4CI, 2 g/dl Glycin, 0,15 g/di KH2PO4, 0,05 g/dl K2HFO4, 0,05 g/dl MgSO4 · 7 H20,0,01 g/dl NaCI, 1 mg/dl FeSO4 · 7 H2O, 1 mg/dl MnSO4 · π H2O, 1 g/dl Pepton, 2 g/dlThe L-serine-forming mutants Nocardia butanica IE-36, KY 7988, NRRL 11059 and Nocardia butanica KY 7985, NRRL 11189, are used. The mutants are added to 7 ml of a culture medium with a pH of 7.2 and a content of 4 g / dl glucose, 03 g / dl urea, 0.15 g / dl KH 2 PO 4 , 0.05 g / dl K 2 HPO 4 , 0.05 g / dl MgSO 4 - 7 H 2 O, 0.5 g / dl Hefeexirakt 2 g / dl peptone, and 50 μ ^ / ϋίβΓ biotin, which in a 50 ml "> comprehensive large test tube (χ 20,190 now) is inoculated the cultivation is carried out for 24 hours at 30 0 C. 2 ml of the seed culture obtained are added to 20 ml of a fermentation medium with a content of 5 g / dl glucose, 0.5 g / dl NH 4 CI, 2 g / dl glycine, 0.15 g / di KH 2 PO 4 , 0.05 g / dl K 2 HFO 4 , 0.05 g / dl MgSO 4 7 H 2 0.0.01 g / dl NaCI, 1 mg / dl FeSO 4 7 H 2 O, 1 mg / dl MnSO 4 π H 2 O, 1 g / dl peptone, 2 g / dl
10 Microorganism
10
an L-Serinyield
of L-serine
,. NRRL 11187 Nocardia butanica KY 7983,
,. NRRL 11187
NRRL 11188NRRL 11188
NRRL 11190NRRL 11190
NRRL 11191NRRL 11191
NRRL 11189NRRL 11189
(Ausgangsstamm)(Parent strain)
Es werden die in Tabelle VT angegebenen Mikroorganismen verwendet Das Verfahren von Beispiel 3 wird wiederholt, mit der Abänderung, daß 0,25 ml einer gemäß Beispiel 3 erhaltenen Anzuchtkultur auf 5 ml des Fermentationsmedhims von Beispiel 3 überimpft werden. Die Ausbeuten an L-Serin sind in Tabelle VI angegeben.The microorganisms shown in Table VT are used. The procedure of Example 3 is followed repeated, with the modification that 0.25 ml of one The culture culture obtained according to Example 3 can be inoculated onto 5 ml of the fermentation medium from Example 3. The yields of L-serine are in Table VI specified.
an L-Serinyield
of L-serine
NRRL 11192NRRL 11192
NRRL 11193NRRL 11193
NRRL 11194NRRL 11194
NRRL 11189 Nocardia butanica KY 7985,
NRRL 11189
Die Züchtung wird 5 Tage unter Schütteln bei 3O0C durchgeführt Es werden 8,4 mg/ml L-Serin gebildet.Culturing is 5 days under shaking at 3O 0 C conducted There 8.4 mg / ml L-serine are formed.
Zum Vergleich wird das vorstehende Verfahren wiederholt, mit der Abänderung, daß ein Fermentationsmedium ohne Mg3(PO4J2 · 8 H2O verwendet wird, das 0,014 m an Phosphationen ist. Es werden 2,5 mg/ml L-Serin gebildet Nach beendeter Züchtung werden 1 Liter der vorstehend erhaltenen Gärflüssigkeit auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 gereinigt. Man erhält 4,0 g kristallines L-Serin.For comparison, the above procedure is repeated, with the modification that a fermentation medium without Mg 3 (PO 4 I 2 · 8 H 2 O, which has 0.014 m of phosphate ions, is used. 2.5 mg / ml of L-serine are formed After the end of the cultivation, 1 liter of the fermentation liquor obtained above is purified in a manner similar to that in Example 1. 4.0 g of crystalline L-serine are obtained.
Es wird Nocardia butanica KY 7988, NRRL 11059 verwendet. Die Anzuchtkultur wird gemäß Beispiel 6 durchgeführt. 0,25 ml der erhaltenen Anzuchtkultur werden auf 5 ml Fermentationsmedien der nachstehend angegebenen Zusammensetzungen (Medium I und II), die sich in 50-ml-Ragenzgläsern befinden, überimpft.It becomes Nocardia butanica KY 7988, NRRL 11059 used. The seed culture is carried out according to Example 6. 0.25 ml of the culture culture obtained are added to 5 ml of fermentation media of the compositions given below (medium I and II), which are in 50 ml Ragen tubes, inoculated.
5555
w>w>
Medium IMedium I.
1010
1515th
Es wird Nocardia butanica IE-36, KY 7988, FERM-P 3768, NRRL 11059 verwendet Eine Öse einer durch 2tägige Züchtung bei 300C in einer Hefe-Bouillon-Schrägkultur mit einem Gehalt an 0,5 g/dl Hefeextrakt, 1 g/dl Pepton, 1 g/dl Fleischextrakt, 0,5 g/dl NaCI und 2 g/dl Agai (pH-Wert 7,2) erhaltenen Anzuchtkultur wird auf 7 ml eines Anzuchtmediums mit einem Gehalt an 4 g/dl Glucose, 0,15 g/dl KH2PO4, 0,05 g/dl K2HPO4, 0,05 g/dl MgSO4 · 7 H2O, 0,5 g/dl Hefeextrakt und 2 g/dl Pepton (pH-Wert 7,2), das sich in einem 50 ml fassenden großen Reagenzglas (2Ox 190 ram) befindet überimpft Die Züchtung wird 24 Stunden bei 300C durchgeführt 1 ml der erhaltenen Anzuchtkultur wird auf 20 ml eines Fermentationsmediums der folgenden Zusammensetzung, das sich in einem 250-ml-Erlenmeyerkolben befindet überimpft: J5 It is Nocardia butanica IE-36, KY 7988, FERM-P 3768, NRRL 11059 A loop used by a 2-day culture at 30 0 C in a yeast broth slant culture containing 0.5 g / dl yeast extract, 1 g / dl peptone, 1 g / dl meat extract, 0.5 g / dl NaCl and 2 g / dl agai (pH 7.2) are added to 7 ml of a growth medium with a content of 4 g / dl glucose, 0 , 15 g / dl KH 2 PO 4 , 0.05 g / dl K 2 HPO 4 , 0.05 g / dl MgSO 4 · 7 H 2 O, 0.5 g / dl yeast extract and 2 g / dl peptone (pH value 7.2) extending (in a 50 ml large test tube 2 O x 190 ram) inoculated is culturing is 24 hours at 30 0 C carried out 1 ml of the seed culture obtained is applied to 20 ml of a fermentation medium having the following composition, which is in a 250 ml Erlenmeyer flask is inoculated: J5
(NH4J2SO4 0,4 g/dl(NH 4 I 2 SO 4 0.4 g / dl
KH2PO4 0,15 g/dlKH 2 PO 4 0.15 g / dl
K-HPO4 0,05 g/dlK-HPO 4 0.05 g / dl
MgSO4 · 7 H2O 0,05 g/dlMgSO 4 · 7 H 2 O 0.05 g / dL
FeSO4 · 7 H2O 0,001 g/dlFeSO 4 · 7 H 2 O 0.001 g / dl
Glycin 2 g/dlGlycine 2 g / dl
Pepton 1 g/dlPeptone 1 g / dl
CaCO3 3 g/dlCaCO 3 3 g / dl
pH-Wert 7,0pH 7.0
Dieses Medium ist 0,014 m an Phosphationen. Medium IIThis medium is 0.014 m in phosphate ions. Medium II
Dieses Medium weist die gleiche Zusammensetzung wie das Medium I auf, wobei zusätzlich die in Tabelle VIl angegebenen Phosphatmengen vorhanden sind.This medium has the same composition as medium I, with the addition of those in Table VIl specified amounts of phosphate are present.
Die Züchtung wird gemäß Beispiel 6 durchgeführt Die Ausbeuten an L-Serin sind in Tabelle VII angegeben.The cultivation is carried out according to Example 6. The yields of L-serine are shown in Table VII specified.
+ Mg2SO4 · 7 H2O (3)+ Mg 2 SO 4 7H 2 O (3)
(keiner) 0,014(none) 0.014
1,01.0
*) K3PO4 · nH20 berechnet als Trihydrat *) K 3 PO 4 · nH 2 0 calculated as trihydrate
Nocardia butanica KY 7990, NRRL 11193 wird auf 30 ml eines Anzuchtmediums mit einem Gehalt an 4 g/dl Glucose, 0,15 g/dl KH2PO4,0,05 g/dl K2HPO4,0,05 g/dl MgSO4 · 7 H20,0,5 g/dl Hefeextrakt und 2 g/dl Peptori (pH-Wert 7,2), das sich in einem 300-ml-Erlenmeyerkolben befindet, überimpft. Die Züchtung wird 24 Stunden unter Schütteln bei 30° C durchgeführt. 1 ml der erhaltenem Anzuchtkultur wird auf 30 ml eines Fermentationsmediums mit einem Gehalt an 8 g/dl Glucose, I g/dl (NH4J2SO4,1 g/dl Pepton, 3 g/dl Mg3(PO4J2 · 8 H2O, 0,15 g/dl KH2PO4, 0.05 g/dl K2HPO4, 0,05 g/dl MgSO4 · 7 H2O, 0,001 g/dl FeSO4 · 7 H2O und 0,001 g/dl MnSO4 · 4 HjO (pH-Wert 7,2), das sich in 15 mit Prallplatte!! ausgerüsteten 300-ml-Erlenmeyerkolben befindet, (ibeirimpft. Die Züchtung wird 24 Stunden unter Schütteln bei 300C durchgeführt. Anschließend wird das Medium mit 2 ml einer Glycinlösung mit einem Gehalt von 2 g/dl versetzt. Die Züchtung wird weitere 16 Stunden durchgeführt. Der erhaltenen Gärflüssigkeiten werden vereinigt. Das Gemisch wird zur Gewinnung der Mikroorganismenzdlcn zentrifugiert. Die erhaltenen Zellen werden in 0,2 m Phophatpuffer mit einem Gehalt an 2,5 g/dl Glycin suspendiert. Man erhält eine Nocardia butanica KY 7990, NRRL 11193 is added to 30 ml of a growing medium with a content of 4 g / dl glucose, 0.15 g / dl KH 2 PO 4 , 0.05 g / dl K 2 HPO 4 , 0.05 g / dl MgSO 4 · 7 H 2 0.0.5 g / dl yeast extract and 2 g / dl peptori (pH 7.2), which is in a 300 ml Erlenmeyer flask, inoculated. The cultivation is carried out with shaking at 30 ° C for 24 hours. 1 ml of the culture culture obtained is poured onto 30 ml of a fermentation medium with a content of 8 g / dl glucose, 1 g / dl (NH 4 I 2 SO 4 , 1 g / dl peptone, 3 g / dl Mg 3 (PO 4 I 2 · 8 H 2 O, 0.15 g / dl KH 2 PO 4 , 0.05 g / dl K 2 HPO 4 , 0.05 g / dl MgSO 4 · 7 H 2 O, 0.001 g / dl FeSO 4 · 7 H 2 O and 0.001 g / dl MnSO 4 · 4 HaO ibeirimpft (pH 7.2), located in 15 equipped with baffle plate !! 300-ml Erlenmeyer flask, (. the cultivation is 24 hours under shaking at 30 0 C Then 2 ml of a glycine solution with a content of 2 g / dl are added to the medium. The cultivation is carried out for a further 16 hours. The fermentation liquids obtained are combined. The mixture is centrifuged to obtain the microorganism cells. The cells obtained are in 0 , Suspended 2 m phosphate buffer with a content of 2.5 g / dl glycine
030 127/34-030 127 / 34-
Suspension rait einem Gehalt an 60 mg/ml, bezogen auf das Trockengeweht der Zellen. AnschlieBend wird die Suspension in einen 300-ml-Erlenraeyerkolben gegossen. Die Umsetzung wird 20 Stunden unter Schütteln bei 300C durchgeführt. L-Serin wird in einer Ausbeute von 12 mg/ml gebildetSuspension has a content of 60 mg / ml, based on the dryness of the cells. The suspension is then poured into a 300 ml Erlenraeyer's flask. The reaction is carried out at 30 ° C. for 20 hours with shaking. L-serine is formed in a yield of 12 mg / ml
Es wird Nocardia butanica KY 7988, NRRL 11059 verwendet Die Anzuchtkultur wird gemäß Beispiel 6 durchgeführt. 2 ml der erhaltenen Anzuchtkultur werden auf 20 ml eines Fermentationsmedhims mit einem Gehalt an 5 g/dl Glucose. 1 g/dl (NH4JiSO4, ZS g/dl Glycin, 0.15 g/dl KH2PO+, 0.05 g/dl K2HPO+, 0,05 g/dl MgSO4 · 7 H2O, 0,001 g/dl FeSO4 · 7 H2O. 0.001 g/dl MnSO+ · π H2O, 1 g/dl Pepton und 3 g/dl Mg3(PO+J2 · 8 H2O (pH-Wert 7,0), das sich in einem 300-ml-Erlenmeyerkolben befindet, überimpft Die Züchtung wird 48 Stunden unter Schütteln bei 300C durchgeführt Die Glucosekonzentration beträgt nach der Züchtung weniger als ! g/dL Zu diesem Zeitpunkt ist das Wachstum des Mikroroganismus beendet, wie sich aus den nachstehenden Ausführungen ergibt 0,5 ml der Gärflüssigkeit werden mit 0,5 ml 6 η Salzsäure versezt, um in der Gärflüssigkeit vorhandene unlösliche Bestandteile mit Ausnahme der Mikroorganismenzellen zu lösen. Anschließend wird die optische Dichte der nach Zusatz von 24 ml Wasser erhaltenen Suspension bei einer Wellenlänge von 660 πιμ mit einem Spektrophotometer gemessen. Es ergibt sich ein Wert von 0,27. Dieser Wert entspricht dem Wert, der 2 Stunden vorher auf die gleiche Weise gemessen worden istNocardia butanica KY 7988, NRRL 11059 is used. 2 ml of the culture culture obtained are added to 20 ml of a fermentation medium with a content of 5 g / dl glucose. 1 g / dl (NH 4 JiSO 4 , ZS g / dl glycine, 0.15 g / dl KH 2 PO + , 0.05 g / dl K 2 HPO + , 0.05 g / dl MgSO 4 · 7 H 2 O, 0.001 g / dl FeSO 4 7 H 2 O. 0.001 g / dl MnSO + π H 2 O, 1 g / dl peptone and 3 g / dl Mg 3 (PO + J 2 8 H 2 O (pH 7, 0), which is in a 300 ml Erlenmeyer flask, inoculated. The cultivation is carried out for 48 hours with shaking at 30 ° C. The glucose concentration after the cultivation is less than 1 g / dL 0.5 ml of the fermentation liquid is mixed with 0.5 ml of 6 η hydrochloric acid in order to dissolve the insoluble constituents present in the fermentation liquid with the exception of the microorganism cells Suspension measured at a wavelength of 660 μm with a spectrophotometer, giving a value of 0.27, which corresponds to the value obtained 2 hours earlier in the same way e has been measured
Anschließend werden die in Tabelle VIII angegebenen Zusätze in den angegebenen Konzentrationen zugesetzt. Die Züchtung wird 72 Stunden fortgesetzt Die Ausbeuten an L-Serin sind in Tabelle VIII angegeben.The additives given in Table VIII are then added in the given concentrations added. Cultivation is continued for 72 hours. Yields of L-serine are shown in Table VIII specified.
Nach beendeter Züchtung wird 1 Liter der unter Verwendung von Aceton als Zusatz bei der Züchtung erhaltenen Gärflüssigkeit gereinigt Die Reinigung wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt. Man erhält 6,2 g kristallines L-Serin.After the end of the cultivation, 1 liter of the using acetone as an additive in the cultivation The fermentation liquor obtained is purified. The purification is carried out carried out according to Example 1. 6.2 g of crystalline L-serine are obtained.
Die AnzuchtkuJtur wird gemäß Beispiel 8 durchgeführt 100 ml der Anzuchtkultur werden auf 3 Liter des Fermentationsmediums gemäß Beispiel 8, das zusätzlich 0,01 g/dl CaCI2. 2 H2O enthält und sich in einem 5-Liter-Fermenter befindet, überimpft Die Züchtung wird 48 Stunden unter Belüftung und Bewegung bei 300C durchgeführt Die Gärflüssigkeit wird sodannThe cultivation culture is carried out according to Example 8 100 ml of the cultivation culture are added to 3 liters of the fermentation medium according to Example 8, which additionally contains 0.01 g / dl CaCl 2 . 2 H 2 O and is in a 5-liter fermenter, inoculated Culturing is 48 hours under aeration and agitation at 30 0 C. The fermentation liquor is then carried out
ίο zentrifugiert Die erhaltenen Mikroorganismenzellen werden 2mal mit 0,1 m Phosphatpuffer vom pH-Wert 7,0 gewaschen und in gefrorenem Zustand in Phosphatpuffer aufbewahrt 5 g Äthylcellulose (50 bis 100 Cp) werden in einem Lösungsmittelgemiscb aus 72,5 gίο centrifuged the microorganism cells obtained are washed twice with 0.1 M phosphate buffer of pH 7.0 and stored frozen in phosphate buffer 5 g of ethyl cellulose (50 to 100 cp) are in a solvent mixture of 72.5 g
is Benzol und 25,5 g n-Hexan mit einem Gehalt an Sorbitanmonolaurat als Dispergiermittel gelöstis benzene and 25.5 g of n-hexane containing Sorbitan monolaurate dissolved as a dispersant
Ferner werden 5 g eingefrorene Mikroorganismenzellen (Trockengewicht) in 50 ml 0,1 m Phosphatpuffer vom pH-Wert 7,0 mit einem Gehalt an 100 mgIn addition, 5 g of frozen microorganism cells (dry weight) are placed in 50 ml of 0.1 M phosphate buffer of pH 7.0 with a content of 100 mg Mg(H2PO4)2 und 100 mg Mg3(PO^ suspendiert Der erhaltene Suspension wird zu der Äthylcelluloselösung gegeben. Das Gemisch wird gründlich unter Bildung einer ersten Emulsion gerührt Anschließend wird die Emulsion zu 300 ml einer lprozentigin (Gewicht/VoluMg (H 2 PO 4 ) 2 and 100 mg of Mg 3 (PO ^ suspended The resulting suspension is added to the ethyl cellulose solution. The mixture is stirred thoroughly to form a first emulsion men) Polyäthylenglykollösung (durchschnittliches Mo lekulargewicht 6000) vom pH-Wert 8 bis 9 gegeben und mit Eis auf 10 bis 15° C gekühlt Das Gemisch wird unter Bildung einer zweiten Emulsion gerührt Diese Emulsion wird kontinuierlich in einer Geschwindigkeit von 10 bismen) polyethylene glycol solution (average Mo Lekulargewicht 6000) from pH 8 to 9 and cooled with ice to 10 to 15 ° C. The mixture is under Formation of a second emulsion stirred. This emulsion is continuously stirred at a rate of 10 to 15 ml/min zu mit Eiswasser gekühltem n-Hexan (5 bis 10° C) gegeben, um das Benzol zu entfernen und die Äthylcellulose zu kristallisieren. Nach 1 Stunde erhält man in Äthylcellulose eingeschlossene immobilisierte Zellen. Der Teilchendurchmesser beträgt 5 bis 100 μ.15 ml / min to n-hexane (5 to 10 ° C) cooled with ice water to remove the benzene and the To crystallize ethyl cellulose. After 1 hour, immobilized cells enclosed in ethyl cellulose are obtained Cells. The particle diameter is 5 to 100 μ.
Die Aktivität der immobiliesierten Zellen beträgt etwa 50 bis 60 Prozent der Aktivität der Zellen vor der Immobilisierung. D e Menge an eingeschlossenen Zellen beträgt 300 bis 350 mg Zellen/ml Mikrokapseln. 100 ml der immobilisierten Zellen werden in einem 1-Liter-The activity of the immobilized cells is about 50 to 60 percent of the activity of the cells before immobilization. The amount of entrapped cells is 300 to 350 mg cells / ml microcapsules. 100 ml of the immobilized cells are placed in a 1 liter Reaktionsgefäß (90 mm χ 150 mm α) unter Verwen dung von Luft und 0,1 m Phosphatpufferlösung vom pH-Wert 6,1 in Wirbelschicht gehalten. Die Phosphatpufferlösung enthält 0,2 g/ml Glycin, 5 g/ml Mg(H2POt)2 und 5 g/ml Mgj(PO4)2. Diese Lösung wird dem ReaktorReaction vessel (90 mm 150 mm α) kept in a fluidized bed using air and 0.1 M phosphate buffer solution with a pH of 6.1. The phosphate buffer solution contains 0.2 g / ml glycine, 5 g / ml Mg (H 2 POt) 2 and 5 g / ml Mgj (PO 4 ) 2. This solution goes to the reactor unter Einhaltung einer Verweilzeit von 15 bis 20 Stunden zugeführt. Es wird 50 Stunden lang kontinuierlich eine Überlauflösung mit einem Gehalt an L-Serin von 10 bis 13 mg/ml gebildetsupplied with a residence time of 15 to 20 hours. An overflow solution containing L-serine is continuously applied for 50 hours formed from 10 to 13 mg / ml
B e i s ρ i e I 11B e i s ρ i e I 11
Es werden 500 ml Cyclohexan als Dispersioi.smedium und 4 g Sorbitanmonolaurat als Dispergiermittel vermischt und unter Eiskühlung und unter Stickstoff als Schutzgas bei 10 bis 15° C gerührt. Anschließend wirdThere are 500 ml of cyclohexane as a dispersion medium and 4 g of sorbitan monolaurate mixed as a dispersant and mixed with ice-cooling and under nitrogen as Protective gas stirred at 10 to 15 ° C. Then will
.') das Gemisch mit 19,5 g Acrylamid und 03 g N.N-Bisacrylamid, das in 100 ml 0,1m Phosphatpufferlösung vom pH-Wert 6,1 gelöst oder suspendiert ist, und mit 10 g gefrorenen Zellen (bezogen auf die Trockenbestandteile), die gemäß Beispiel 10 hergestellt worden. ') the mixture with 19.5 g of acrylamide and 03 g of N.N-bisacrylamide in 100 ml of 0.1 M phosphate buffer solution of pH 6.1 is dissolved or suspended, and with 10 g of frozen cells (based on the dry components) which have been prepared according to Example 10
bo sind, versetzt. Das erhaltene Gemisch wird mit 10 ml 2,5prozen(igem (Gewichl/Völümen) Ν,Ν,Ν',Ν'-Tetramethyläthylendiamin als Polymerisationsstabilisator und 125 ml 2,5prozentigem (Gewicht/Volumen) Ammoniumpersulfat als Polymerisationsiriitiator versetzt. Diebo are offset. The resulting mixture is 10 ml 2.5 percent (igem (Gewichl / Völümen) Ν, Ν, Ν ', Ν'-Tetramethylethylenediamine as a polymerization stabilizer and 125 ml of 2.5 percent (weight / volume) ammonium persulfate added as a polymerization initiator. the
h'. Polymerisationsreaktion wird I Stunde durchgeführt, wodurch immobilisierte Zellen gebildet werden, die in Gel eingeschlossen sind und einen Durchmesser von JOO bis 400 u aufweisen.H'. The polymerization reaction is carried out for 1 hour, whereby immobilized cells are formed which are entrapped in gel and are JOO to 400 u.
Die Aktivität der immobilisierten Zellen betrögt etwa 30 bis 40 Prozent der Zellen vor der Immobilisierung. Die Menge der im Gel eingeschlossenen Zellen beträgt SO bis 70 mg Zellen/ml Gel, ·The activity of the immobilized cells is about 30 to 40 percent of the cells before immobilization. The amount of cells enclosed in the gel is 50 to 70 mg cells / ml gel, ·
Anschließend werden 1001 Gel und 800 ml einer Glycinlösung mit einem Gehalt von 25 mg/ml in einen 1-Liter-Reaktor gegossen. Die Reaktion wird 25 Stunden bei 3O0C absatzweise durchgeführt Im Reaktionsgemisch bildet sich L-Serin in einer Konzentration von I2j5 mg/ml. Sodann wird das Gel aus dem Reaktionsgemisch gewonnen. Das vorstehende Verfahren wird 2mal unter Verwendung des zurückgewonnenen Gels wiederholt Die Ergebnisse sind in Tabelle IX zusammengestelltThen 100 liters of gel and 800 ml of a glycine solution with a content of 25 mg / ml are poured into a 1 liter reactor. The reaction is carried out for 25 hours at 3O 0 C batchwise in the reaction mixture is L-serine is in a concentration of I2j5 mg / ml. The gel is then recovered from the reaction mixture. The above procedure is repeated twice using the recovered gel. The results are shown in Table IX
tration destration of the
GlycinsGlycine
(mg/ml)(mg / ml)
des L-Serinsof L-serine
(mg/ml)(mg / ml)
zungsgraddegree of efficiency
(%)(%)
VerwenUse
dungenfertilize
25
2525th
25th
25th
11,8
10,512.5
11.8
10.5
47,2
42,050.0
47.2
42.0
2
31
2
3
1 Liter des erstes Reaktionsgemisches wird filtriert um die immobilisierten Zellen zu entfernen. Der pH-Wert des überstellenden Filtrats wird mit Salzsäure auf 2,0 eingestellt Anschließend wird das Filtrat über eine mit einem stark sauren Kationenaustauscherharz (Diaion SK-IB) gepackte Säule gegeben. Die Elution wird mit 2 η wäßriger Ammoniaklösung durchgeführt Das Eluat wird unter vermindertem Druck eingedampft Man erhält 8,5 g L-Serin.1 liter of the first reaction mixture is filtered to remove the immobilized cells. The pH of the transferring filtrate is adjusted with hydrochloric acid adjusted to 2.0 then the filtrate is over a column packed with a strongly acidic cation exchange resin (Diaion SK-IB). The elution is carried out with 2 η aqueous ammonia solution. The eluate is evaporated under reduced pressure 8.5 g of L-serine are obtained.
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