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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Mikroorganismus zum Produzieren
von Riboflavin und ein Verfahren zum Produzieren von Riboflavin
unter Verwendung desselben. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung eine Mutante von Bacillus subtilis mit verstärkter Riboflavinproduktivität im Vergleich
zum Elternstamm, und ein Verfahren zum Produzieren von Riboflavin
unter Verwendung derselben.
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Riboflavin,
das auch als Vitamin B2 bekannt ist, ist ein wasserlösliches
Vitamin, das durch Biosynthese von verschiedenen Mikroorganismen
und Pflanzen hergestellt wird. Jedoch kann Riboflavin von Wirbeltieren und
dem Menschen nicht durch Biosynthese hergestellt werden. Riboflavin
ist eine Vorstufe für
Flavinadenindinukleotid (FAD) und Flavinmononukleotid (FMN), Coenzyme,
die an den Oxidations-Reduktionsreaktionen aller Zellkörper beteiligt
sind, und ist daher ein essentieller Nährstoff für Tiere und den Menschen. Mangel
an Riboflavin kann zu Entzündungen
im Mund und der Schleimhautmembran des Rachens, Hautentzündung und anderen
Hautverletzungen, Konjunktivitis, Sehschwäche, Wachstumsinhibierung und
Gewichtsverlust führen. Deshalb
wird Riboflavin als Vitaminprodukt zur Vorbeugung oder Behandlung
von Erkrankungen verwendet, die mit dem zuvor genannten Vitaminmangel
in Zusammenhang stehen oder als Futtermittelzusatzstoff in der Tierzucht.
Insbesondere konzentriertes Riboflavin wird selbst als Nahrungsstoff
verwendet. Die derzeitige Produktion an Riboflavin beträgt weltweit
3000 Tonnen pro Jahr, wovon 75 % als Futtermitteladditiv verwendet
wird und der Rest für
Nahrungsmittel oder Pharmazeutika verwendet wird.
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Derzeit
wird Riboflavin durch chemische Synthese oder durch Fermentierungsmikroorganismen
gebildet. Bei der chemischen Synthese wird hochreines Riboflavin
in einem mehrstufigen Prozess unter Verwendung einer Vorstufe wie
D-Ribose produziert. Aufgrund der hohen Kosten des Ausgangsmaterials,
sind jedoch auch die Produktionskosten für die chemische Synthese hoch.
Deshalb wurde ein Fermentierungsprozess für Riboflavin durch Mikroorganismen
entwickelt. Mikroorganismen für
den Fermentierungsprozess können
jegliche Riboflavin produzierende Mikroorganismen sein, die in der
Natur vorkommen oder Riboflavin überproduzierende
Mikroorganismen, die durch Gentechnik, chemische oder physikalische
Prozesse transformiert sind. Diese Mikroorganismen werden unter
geeigneten Bedingungen kultiviert, so dass sie Riboflavin produzieren. Das
produzierte Riboflavin wird aus der Kultur gewonnen.
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Mikroorganismen,
die für
Riboflavinproduktion bekannt sind, sind Saccharomyces sp. und Candida sp.,
die zur Gruppe der Hefen gehören,
Clostridium sp., Bacillus sp. und Corynebacterium sp, die zur Gruppe der
Bakterien gehören
und Eremothecium sp. und Ashbya sp., die zur Gruppe der Pilze gehören.
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US-Patent
Nr. 5,231,007 offenbart ein Verfahren zur Produktion von Riboflavin
unter Verwendung der Hefe Candida famata. Es wird berichtet, dass
genetisch veränderte
Bacillus subtilis und Corynebacterium ammoniagenes, die die Gene
der Enzyme überexprimieren,
die an der Riboflavinbiosynthese beteiligt sind, Riboflavin mit
4,5 g/l bzw. 17,4 g/l bilden [Perkins et al., J. Ind. Microbiol.
Biotechnol. 22:8-18, 1999]. Das Europäische Patent Nr.
EP 0821063 offenbart ein Verfahren
zur Produktion von Riboflavin unter Verwendung eines rekombinanten
Bacillus subtilis. US-Patent Nr. 5,837,528 offenbart einen rekombinanten
Stamm von Bacillus subtilis zur Überproduktion
von Riboflavin, das durch Einführen
des rib-Operons in den Elternstamm unter Verwendung einer Rekombinantentechnologie
erhalten ist. US-Patent Nr. 3,900,368 lehrt, dass Stämme von
Bacillus subtilis mit erhöhter
Riboflavinproduktion durch Screening von Mutanten auf Resistenz
gegen Purinanaloge erhalten werden können. Außerdem gibt es Ascomycetespilze
Eremothecium ashbyii und Ashbya gossypii, von denen Windholz et
al. berichten [The Merck Index, Merck & Co., S. 1183, 1983], dass sie Mikroorganismen
zur Riboflavinproduktion sind. Insbesondere wird berichtet, dass
Kultur von Mutanten dieser Ascomycetespilze in Nährmedien, die Melasse oder
Pflanzenöl
als hauptsächliche
Kohlenstoffquelle enthalten, zu 15 g Riboflavin pro 1 Liter einer
Fermentierungslösung
führen
[Bigelis, Biotechnology, Band 7b, S. 243, 1989]. Produktion von
Riboflavin unter Verwendung von Ashbya gossypii ist in WO95/26406
offenbart.
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Es
besteht jedoch noch Bedarf an der Entwicklung von Mikroorganismen
mit verstärkter
Produktivität für Riboflavin
zur Massenproduktion von Riboflavin.
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Indessen
wird beim Fermentierungsverfahren unter Verwendung von Mikroorganismen
ein Mikroorganismenstamm mit Osmosedruckbeständigkeit entwickelt, um Kulturprodukte
in hoher Konzentration und hoher Ausbeute zu erhalten. Der Mikroorganismenstamm
mit Osmosedruckbeständigkeit
ist in der Lage, Kulturprodukte in hoher Ausbeute zu bilden, weil
sein Wachstum und Stoffwechsel nicht durch eine Erhöhung des äußeren Osmosedrucks
inhibiert werden, der durch überschüssige Kohlenstoffquellen
und Akkumulation von Kulturprodukten bedingt ist. Auf Basis des
zuvor genannten haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung einen
Mikroorganismenstamm entwickelt, der 5'-Inosinsäure in hoher Konzentration
und in hoher Ausbeute bildet, indem ein Mikroorganismenstamm entwickelt
wird, der gegen Prolinanaloge resistent ist, um seine Fähigkeit
zur Prolinbiosynthese zu verbessern und dadurch die Osmosedruckresistenzeigenschaften
des Mikroorganismus verbessert, was im KR-Patent Nr. 330712 offenbart
ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Riboflavin produzierenden Bacillus
subtilis zur Verfügung,
der gegen Prolinanaloge resistent ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Herstellen von
Riboflavin zur Verfügung,
das den Bacillus subtilis verwendet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Riboflavin produzierende Bacillus subtilis CJKB0001
(Zugangsnummer: KCCM-10445) zur Verfügung gestellt, der gegen Prolinanaloge
resistent ist.
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Bei
der Suche nach Mikroorganismen mit verbesserter Riboflavinproduktivität haben
die Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden, dass Induzieren
von Mutation bei Bacillus subtilis und Einführen von Resistenz gegen Prolinanaloge
zu Osmosedruckbeständigkeit
und Verbesserung der Produktivität
für Riboflavin führt. Unter
diesen Stämmen
haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung Riboflavin überproduzierende
und hohe Ausbeuten erzielende Stämme
ausgewählt
und Riboflavin im großen
Maßstab
unter Verwendung der ausgewählten
Stämme
produziert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von Riboflavin zur Verfügung gestellt,
das Kultivieren von Bacillus subtilis und Gewinnen von Riboflavin
aus der Kultur umfasst.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben.
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Der
Bacillus subtilis der vorliegenden Erfindung ist eine Mutante von
Bacillus subtilis AS5. Weil er gegen Prolinanaloge resistent ist
und erhöhte
Prolinbiosynthese produziert, was zu verbesserter Osmosedruckresistenz
führt.
Deshalb produziert er hohe Konzentrationen an Riboflavin in hoher
Ausbeute.
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Die
meisten Mikroorganismen erhöhen
den Osmosedruck im inneren Bakterienkörper durch Akkumulieren von
Kaliumionen und organischen Soluten, die Osmolyten genannt werden,
so dass osmotische Dehydra tation verhindert wird, wenn der Osmosedruck
im äußeren Bakterienkörper zunimmt.
Die Osmolyten beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein, L-Prolin, Glutaminsäure, Zucker
und N-methylierte Aminosäurederivate.
Darunter ist L-Prolin dafür
bekannt, dass es ein kritischer Faktor bei der Osmosedruckregulation
ist. Es wird berichtet, dass der Osmosedruck im äußeren Brevibacterium lactofermentum
zunimmt, die Aktivität
von Pyrrolin-5-carboxylatreductase zunimmt, die ein kritisches Enzym
der L-Prolinbiosynthese ist, was zur Akkumulation von L-Prolin im
inneren Bakterienkörper
führt [Agr.
Bio. Chem., 53(9):2475-2479, 1989]. Außerdem gibt es einen Bericht über die
Akkumulation von L-Prolin im inneren Bakterienkörper von Escherichia coli,
Salmonella typhimurium, Serratia marcescens usw., die durch den
Osmosedruck auf den äußeren Bakterienkörper bedingt ist
[J. Bacteriol., 163:296, 1985].
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Daher
haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung Mutation am Bacillus
subtilis AS5 induziert, so dass Osmosedruckresistenz entsteht, und
dann die Mutanten mit Prolinanalogenresistenz ausgewählt, die
in Kulturmedien wachsen können,
das hohe Konzentrationen an Prolinanalogen enthält. Darunter wurde eine Mutante
mit der höchsten
Riboflavinproduktivität
ausgewählt.
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Die
Prolinanalogen beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein, 3,4-Dehydroprolin,
L-Azetidin-2-carboxylsäure,
Thiaprolin, L-Thiazolidin-4-carboxylsäure, (S)-2,2-Dimethyl-4-oxazoldecarboxylsäure, (S)-5,5-Dimethyl-4-thiazolidcarboxylsäure, (4S,2RS)-2-Ethylthiazolidin-4-carboxylsäure, (2S,4S),4-Hydroxy-2-pyrrolincarboxylsäure, 2-Piperidincarboxylsäure und
2,5-Pyrrolidindion.
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Der
hier verwendete Elternstamm ist Bacillus subtilis AS5 (BIONOM-S.
Moskau, Russland).
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Herkömmliche
physikalische oder chemische Prozesse können Mutation am Elternstamm
induzieren. Zum Beispiel kann der Elternstamm Röntgenstrahlen oder UV-Licht
ausgesetzt werden oder einer chemischen Substanz wie N-Methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidin
(NTG), Diethylsulfat und Ethylamin.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Stämme mit induzierter Mutation
in Medien kultiviert, die verschiedene Konzentrationen an Thiaprolin
als Prolinanaloges enthalten. Mutanten, die in der Lage sind, in
Gegenwart einer hohen Konzentration von Thiaprolin zu wachsen, wurden
ausgewählt.
Darunter wurde die eine Mutante mit der höchsten Riboflavinproduktivität ausgewählt. Die
ausgewählte
Mutante wurde als Bacillus subtilis CLKB0001 bezeichnet und im Korean
Culture Center of Microorganisms am 18. November 2002 hinterlegt
(Zugangsnummer: KCCM-10445).
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Der
Bacillus subtilis CJKB0001 (KCCM-10445) der vorliegenden Erfindung
kann sogar bei bis zu 70 mg/l Thiaprolin enthaltendem Medium wachsen.
Hingegen kann der Elternstamm Bacillus subtilis AS5 nicht in Gegenwart
von mehr als 40 mg/l Thiaprolin wachsen.
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Deshalb
weist der Bacillus subtilis CJKB0001 (KCCM-10445) der vorliegenden
Erfindung Prolinanalogenresistenz auf, und selbst wenn eine hohe
Konzentration an Gelöstem
auf dem äußeren Bakterienkörper akkumuliert,
kann der Bacillus subtilis CJKB0001 eine hohe Konzentration an Riboflavin
in einem Kulturmedium akkumulieren, indem eine hohe Konzentration
an Prolin im inneren Bakterienkörper
akkumuliert wird und dadurch im Vergleich zum Elternstamm effektiv
die Inhibierung des Wachstums und Metabolismus durch Osmosedruck
verhindern.
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Außerdem haben
die Erfinder der vorliegenden Erfindung bemerkt, dass der Bacillus
subtilis CJKB0001 (KCCM-10445) der vorliegenden Erfin dung in einer
Kolbenkultur 8,0 g/l Riboflavin akkumuliert, was 11 % mehr ist als
beim Bacillus subtilis AS5 und in einer Fermenterkultur von 5 Litern
akkumulieren sie auch 26,8 g/l Riboflavin, was 19,6 % mehr ist als
beim Elternstamm.
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Deshalb
weist Bacillus subtilis CJKB0001 (KCCM-10445) der vorliegenden Erfindung
im Vergleich zu Bacillus subtilis AS5 verstärkte Resistenz gegen Prolinanaloge
auf und weist wesentlich verbesserte Riboflavinproduktivität auf, indem
er Osmosedruckresistenz aufweist.
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Zum
Bilden von Riboflavin wird der Bacillus subtilis CJKB0001 (KCCM-10445) der vorliegenden
Erfindung unter einer geeigneten Bedingung kultiviert.
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Im
Detail wird Bacillus subtilis CJKB0001 (KCCM-10445) auf ein herkömmliches
Medium geimpft, das eine geeignete Kohlenstoffquelle, Stickstoffquelle
und anorganische Verbindungen aufweist, und bei bestimmter Temperatur
und pH unter aeroben Bedingungen kultiviert. Beispiele der Kohlenstoffquelle
beinhalten Glucose, Melasse, Lactose, Sucrose, Maltose, Dextrin,
Stärke,
Mannitol, Sorbitol und Glycerin. Bevorzugt werden Glucose und Melasse
verwendet. Beispiele der Stickstoffquelle beinhalten eine anorganische
Quelle wie Ammoniak, Ammoniumchlorid und Ammoniumsulfat und eine
organische Quelle wie Pepton, NZ-Amin, Rindfleischextrakt, Hefeextrakt,
Maislauge (corn steep liquor), Caseinhydrolysat, Fisch oder Fischmehl
und entfettete Sojabohne oder Sojamehl. Bevorzugt werden Hefeextrakt
oder Maislauge gewählt.
Beispiele der anorganischen Verbindungen beinhalten Kaliummonohydrogenphosphat,
Kaliumdihydrogenphosphat, Magnesiumsulfat, Eisensulfat, Mangansulfat
und Calciumcarbonat. Falls nötig
können
Vitamine und auxotrophe Basen verwendet werden. Für die Kultur
kann Schüttelkultur
oder Rührkultur
mit Belüftung
verwendet werden. Die Kulturtemperatur liegt im Bereich von 30 bis
45 °C, und
bevorzugt 37 bis 40 °C.
Bei der Kultur wird der pH bevorzugt auf einen ziemlich neutralen
Wert eingestellt. Die Kulturdauer beträgt 5 bis 6 Tage.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Bacillus subtilis CJKB0001 (KCCM-10445)
auf ein Keimmedium geimpft und bei einer Belüftungsströmungsrate von 1 vvm, 37 °C und 800 Upm
20 Stunden lang kultiviert. Die Keimkultur wird auf ein Fermentationsmedium überimpft
und einer Schüttelkultur
bei einer Belüftungsströmungsrate
von 1 vvm, 40 °C,
800 Upm und pH 7,0 über
60 bis 70 Stunden unterzogen. Bei der Schüttelkultur wird die Fermentierungskultur
mit einem Glucosezusatzmedium versorgt, das die restliche Glucose
in der Kultur auf einem Wert von 0,5 bis 1 % hält, bis der Gesamtgehalt an
Glucose in der Fermentierungskultur 20 % erreicht. Riboflavin wird
im Vergleich zum Elternstamm mit einem erhöhten Wert von ungefähr 19,6
gewonnen.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung spezieller durch Beispiele beschrieben.
Die folgenden Beispiele sind jedoch nur zur Erläuterung angegeben und daher
ist die vorliegende Erfindung nicht durch sie oder auf sie beschränkt.
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Beispiel 1
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Auswahl von Bacillus subtilis
CJKB0001 der vorliegenden Erfindung
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Um
den Bacillus subtilis CJKB0001 der vorliegenden Erfindung zu erhalten,
wird Bacillus subtilis AS5 als der Elternstamm einer Mutation unterzogen.
Dann werden Mutanten von Bacillus subtilis AS5 in einem Thiaprolin
enthaltenden Medium kultiviert, um Kolonien zu erhalten. Unter diesen
Kolonien wurde ein Mutantenstamm mit der höchsten Riboflavinproduktivität als der
Bacillus subtilis CJKB0001 ausgewählt.
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Der
Bacillus subtilis AS5 als der Elternstamm wurde von BIONOM-S. Ltd.
(Obolensk, Moskau, Russland) erhalten. Der Bacillus subtilis AS5
wird in Phosphatpuffer bei pH 7,0 oder Citratpuffer bei pH 5,5 suspendiert,
so dass eine Zelldichte von 10
7 bis 10
8 Zellen/ml erhalten wird. Die Mutation induzierende
Substanz, N-Methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidin
wird der Suspension zugesetzt, bis seine Konzentration 10 bis 50 μg/ml beträgt. Die
erhaltene Mischung wird bei Raumtemperatur oder 30 °C 30 bis
60 Minuten lang inkubiert, so dass die Mutation induziert wird.
Dann wird die Mischung drei Mal mit 0,85 % Salzlösung gewaschen und in geeigneter
Weise verdünnt.
Die verdünnte
Lösung
wird auf 1,8 % Agar enthaltendes Minimalmedium mit verschiedenen
Konzentrationen an Thiaprolin aufgetragen und bei 37 °C 5 Tage
lang kultiviert, so dass Kolonien erhalten werden. In diesem Fall
liegt die Konzentration an Thiaprolin im Bereich von 0 mg/l bis
100 mg/l. Die gebildeten Kolonien werden auf Nähragarmedium überimpft
und bei 37 °C
24 Stunden lang kultiviert. Die erhaltenen Nährstoffkulturen werden auf
Fermentationsmedium überimpft
und bei 37 °C
4 bis 5 Tage lang kultiviert. Der das meiste Riboflavin produzierende
Stamm wird ausgewählt.
Alle Mediumzusammensetzungen sind in Tabelle 1 angegeben. Zusammensetzungen
von Medien zur Auswahl von Bacillus subtilis CJKB0001 der vorliegenden
Erfindung Tabelle
1
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Die
Produktivität
an Riboflavin wird durch HPLC gemessen. HPLC wird unter Verwendung
einer Säule Waters
510 gekoppelt mit Kromasil C18 (5 μm) (Innendurchmesser: 4,6 mm,
Länge:
250 mm) durchgeführt. Ein
Lösemittelgemisch
von 5 mM Natriumhexansulfonat und 20 mM H3PO4 und Acetonitril (89:11, v/v) wird als mobile
Phase verwendet. Die Strömungsrate
der mobilen Phase beträgt
1 ml/min. Die Probeninjektionsmenge beträgt 15 μl und es wird destilliertes
Wasser zur Probenverdünnung
verwendet. Außerdem
wird ein UV-Detektor (TSP UV2000, UV 260 nm) als Detektor verwendet.
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Gemäß den Testergebnissen
zeigen Mutanten, die auf 70 mg/l Thiaprolin enthaltendem Medium
wachsen, ausgezeichnete Riboflavinproduktivität. Darunter wurde eine Mutante
mit der höchsten
Riboflavinproduktion ausgewählt
und als Bacillus subtilis CJKB0001 bezeichnet. Der Bacillus subtilis
CJKB0001 wurde im Korean Culture Center of Microorganisms am 18.
November 2002 unter der Zugangsnummer: KCCM-10445 hinterlegt.
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Beispiel 2
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Bestimmung der Resistenz
von Bacillus subtilis CJKB0001 und Bacillus subtilis AS5 gegen Thiaprolin
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In
diesem Beispiel werden zur Bestimmung der Resistenz gegen Thiaprolin,
Bacillus subtilis CJKB0001 (KCCM-10445) von Beispiel 1 und Bacillus
subtilis AS5 als Elternstamm in verschiedenen Konzentrationen des
Thiaprolin enthaltenden Mediums kultiviert. Im Detail werden die
entsprechenden Stämme
auf Thiaprolin enthaltende Medien geimpft, wie es in Tabelle 1 gezeigt
ist, und bei 37 °C
5 Tage lang kultiviert. In diesem Fall liegt die Konzentration an
Thiaprolin im Bereich von 0 bis 100 mg/l.
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Gemäß den in
Tabelle 2 gezeigten Testergebnissen, kann der Bacillus subtilis
AS5 nicht in mehr als 40 mg/l Thiaprolin enthaltendem Medium wachsen.
Hingegen kann Bacillus subtilis CJKB0001 (KCCM-10445) der vorliegenden
Erfindung sogar in 70 mg/l Thiaprolin enthaltendem Medium wachsen. Bestimmung
der Resistenz von Bacillus subtilis CJKB0001 und Bacillus subtilis
AS5 gegen Thiaprolin Tabelle
2
- +: Wachstum, –: kein Wachstum
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Beispiel 3
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Fermentierungsfähigkeit
von Bacillus subtilis CJKB0001 der vorliegenden Erfindung im Kolben
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Die
Fermentierungsfähigkeit
von Bacillus subtilis CJKB0001 (KCCM-10445) und Bacillus subtilis AS5 im
Kolben wird bestimmt. Jeder Stamm wird in ein Keimmedium überimpft
und kultiviert. Dann wird jede Keimkultur in ein Fermentationsmedium
in einem Kolben überführt. Das
Keimmedium wird durch Einbringen von 5 ml eines Keimmediums in ein
Reagenzglas mit einem Durchmesser von 18 mm und Sterilisieren des
Reagenzglases unter Druck bei 121 °C über 15 Minuten hergestellt.
Sowohl Bacillus subtilis CJKB0001 wie Bacillus subtilis AS5 werden
auf das Keimmedium geimpft und eine Schüttelkultur bei 200 Upm und
37 °C über 20 Stunden
durchgeführt.
Wenn die Keimkultur beendet ist, werden 1 ml jeder Keimkultur auf
ein Fermentationsmedium in einem Kolben überimpft und eine Schüttelkultur
bei 200 Upm und 37 °C über 90 Stunden
durchgeführt.
Das Fermentationsmedium wird durch Sterilisieren eines Mediums FA
und eines Mediums FS unter Druck in der selben Weise wie bei der
Herstellung des Keimmediums hergestellt und 15 ml des Mediums FA und
5 ml des Mediums FS in einen 250 ml Schüttelkulturkolben gegeben, der
unter Druck vorsterilisiert ist. Nach Beendigung der Fermentation,
wird die Konzentration an in der Fermentationskultur akkumuliertem
Riboflavin auf die selbe Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Alle
Zusammensetzungen des in diesem Beispiel verwendeten Keimmediums
und Fermentationsmediums sind in Tabelle 3 angegeben. Zusammensetzungen
von Medium für
die Fermentation im Kolben Tabelle
3
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Gemäß den Testergebnissen
produziert Bacillus subtilis AS5 als der Elternstamm 7,2 g/l Riboflavin. Hingegen
produziert Bacillus subtilis CJKB0001 der vorliegenden Erfindung
8,0 g/l Riboflavin, was 11 % mehr ist als bei Bacillus subtilis
AS5.
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Beispiel 4
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Fermentierungsfähigkeit
von Bacillus subtilis CJKB0001 der vorliegenden Erfindung im 5-Liter-Fermenter
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Die
Fermentierungsfähigkeit
von Bacillus subtilis CJKB0001 (KCCM-10445) und Bacillus subtilis AS5 im
5-Liter-Fermenter wird vergleichend bestimmt. Jeder Stamm wird in
ein Keimmedium überimpft
und kultiviert. Dann wird jede Keimkultur in ein Fermentationsmedium überimpft
und im Fed-Batch kultiviert. Hierfür wird zunächst 1 Liter jedes Keimmediums in
einen Laborfermenter mit einer Kapazität von 2,5 Litern eingebracht
und unter Druck bei 121 °C
10 Minuten lang sterilisiert, so dass ein Keimmedium gebildet wird.
Nachdem das Keimmedium abgekühlt
ist, werden 10 ml jeder Suspension von Bacillus subtilis CJKB0001
und Bacillus subtilis AS5 in Salzlösung auf die Keimkultur geimpft.
Dann wird jede Stamm enthaltende Keimkultur unter steriler Belüftung mit
einer Rate von 1 vvm bei 37 °C
und 800 Upm über
20 Stunden inkubiert. Bei der Keimkultur wird der pH nicht eingestellt.
Nachdem die Keimkultur beendet ist, wird jede Keimkultur auf ein
Fermentationsmedium überimpft
und im Fed-Batch kultiviert. Das Fermentationsmedium wird durch
Einbringen von 1,4 Litern eines Fermentationsmediums in einen Laborfermenter
mit einer Kapazität
von 5 Litern, gefolgt von Drucksterilisation bei 121 °C über 20 Minuten
hergestellt. Nachdem das Fermentationsmedium abgekühlt ist, werden
200 ml jeder Keimkultur auf das Fermentationsmedium überimpft
und unter Belüftung
mit einer Rate von 1 vvm bei 800 Upm und 40 °C kultiviert. Bei der Fermentation
wird jede Fermentationskultur mit einem Glucosezusatzmedium versorgt,
so dass die restliche Glucose in der Kultur bei einem Wert von 0,5
bis 1 % gehalten wird, bis der Gesamtgehalt an Glucose in der Fermentationskultur
20 erreicht. Bei der Fermentation wird der pH unter Verwendung von
wässrigem
Ammoniak bei 7,0 gehalten. Die Fermentationsdauer beträgt 60 bis
70 Stunden. Wenn die Fermentation beendet ist, wird die Konzentration
an in der Fermentationskultur akkumuliertem Riboflavin auf die selbe
Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Alle Zusammensetzungen des Keimmediums
und Fermentationsmediums in diesem Beispiel sind in Tabelle 4 angegeben. Zusammensetzungen
von Medien für
die Kultur im 5-Liter-Fermenter Tabelle
4
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Gemäß den Testergebnissen
produziert Bacillus subtilis AS5 als der Elternstamm 22,4 g/l Riboflavin. Hingegen
produziert Bacillus subtilis CJKB0001 (KCCM-10445) der vorliegenden
Erfindung 26,8 g/l Riboflavin, was ungefähr 19,6 % mehr ist als bei
Bacillus subtilis AS5.
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Wie
aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, weist der Bacillus
subtilis der vorliegenden Erfindung eine hohe Resistenz gegen Prolinanaloge
auf und zeigt eine erhöhte
Synthese an Prolin im Inneren des Bakterienkörpers, so dass erhöhter Osmosedruck
entsteht, was zur Produktion einer hohen Konzentration an Riboflavin
in hoher Ausbeute führt.
Deshalb kann eine große
Menge an Riboflavin gewonnen werden.