DE742316C

DE742316C - Technical production of 2-ketogluconic acid

Info

Publication number: DE742316C
Application number: DEH165783D
Authority: DE
Inventors: Lewis Byford Lockwood; Edward Thomas Roe; Joseph James Stubbs; Benjamin Tabenkin; George Edward Ward
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1940-07-08
Filing date: 1941-07-03
Publication date: 1943-11-27
Also published as: BE441962A; FR873562A

Description

Die Bildung von Ketogluconsäuren durchThe formation of ketogluconic acids through

bakterielle Einwirkung (Acetobacter gluconicum und suboxidans) auf glucosehaltige Gemische ist schon -wiederholt untersucht worden (Compt. rend. 102 [1886] S. 924; -Biochemische Zeitschrift .280 [1935] S. 367; Naturwissenschaften 26 [1938] S. 819).bacterial action (Acetobacter gluconicum and suboxidans) for mixtures containing glucose has already been investigated repeatedly (Compt. rend. 102 [1886] p. 924; -Biochemische Zeitschrift. 280 [1935] p. 367; Natural Sciences 26 [1938] p. 819).

Es wurde nun gefunden, daß man mit Vorteil Bakterien der Gattung PseudoniOnas zur gärtechnischen Gewinnung von 2-Ketogluconsäure aus glucose- oder gluconathaltigen Nährlösungen verwenden kann. Die Durchführung dieses Verfahrens erfolgt zweckmäßig unter Anwendung von an sich bekannten Maßnahmen, wie Belüftung, Rühren und Überdruck. Bei der Verwendung der bisher zu diesem Zwecke nicht gebrauchten Pseudomonasbakterien haben sich vor allem folgende Arten als gut geeignet gezeigt: Fluoreszens, Fragii, Graveolens, Mildenbergü, Putida, SchuylMlliensis, Vendrelli und Ovalis. Mit dem neuen Verfahren werden vorzügliche Ausbeuten (80 bis 95%) bei verhältnismäßig sehr kurzer Gär dauer erhalten. Auch können andere Substrate als GluconatsaTzie, wie Glucose oder Kohlehydrate, welche GIu-It has now been found that bacteria of the genus PseudoniOnas for the fermentation of 2-ketogluconic acid from nutrient solutions containing glucose or gluconate. The implementation this process is expediently carried out using measures known per se, such as aeration, stirring and Overpressure. When using the Pseudomonas bacteria not previously used for this purpose The following species have proven to be particularly suitable: fluorescence, Fragii, Graveolens, Mildenbergü, Putida, SchuylMlliensis, Vendrelli and Ovalis. With the new process, excellent yields (80 to 95%) are achieved with relatively high yields very short fermentation time. Substrates other than gluconate salts, such as glucose or carbohydrates, which GIu-

cose als Komponenten enthalten, ζ. Β. Maltose, Dextrine, Stärke, Melasse, Kornbre», verwendet werden. Die gebildete 2-Ketogluconsäure besitzt einen hoben Reinheitsgrad; sie ist auch nicht durch Isomere, wie z. B. 5-Ketogluconsäure, verunreinigt.cose contained as components, ζ. Β. Maltose, dextrins, starch, molasses, grain bread », be used. The 2-ketogluconic acid formed has a high degree of purity; it is also not by isomers, such as. B. 5-ketogluconic acid, contaminated.

Die Durchmischung kann durch Durchblasen von Luft, durch Rührpropeller, sich drehende Gärbottiche oder andere geeignete ίο Mittel bewirkt werden. Bedingung ist die Sicherstellung eines innigen Kontaktes zwischen Bakterienzellen, Substrat, neutralisierenden Mitteln und Belüftungsgas. Die Belüftung ist notwendig, um eine rasche Oxydation des Substrates zu 2-Ketogluconsäure herbeizuführen. Durch die Anwendung von höherem Druck kann die Umsetzung beschleunigt werden. Die Gärung wird zweckmäßig zwischen 20 und 50° C durchgeführt; besonders geeignet haben sich Temperaturen von 25 bis 30⁰ C erwiesen. Als Gefäße dienen Gaswaschflaschen aus Jenaglas (z. B. Typ 101a), rotierende Gärtrommeln oder gewöhnliche senkrechte Gärkufen.Mixing can be achieved by blowing air through, by stirring propellers, rotating fermentation vats or other suitable means. The condition is to ensure intimate contact between bacterial cells, substrate, neutralizing agents and aeration gas. Ventilation is necessary to cause rapid oxidation of the substrate to 2-ketogluconic acid. Implementation can be accelerated by applying higher pressure. Fermentation is expediently carried out between 20 and 50 ° C; Temperatures of 25 to 30 ^° C. have proven particularly suitable. Gas washing bottles made of Jenaglas (e.g. type 101a), rotating fermentation drums or normal vertical fermentation vats serve as vessels.

' Die Nährmittel sind nicht auf die im nachstehenden Beispiel angegebenen Stoffe beschränkt. Eine befriedigende Gärung wird auch erhalten, wenn Harnstoff, Magnesiumsulfat und Kaliumphosphat weggelassen werden, vorausgesetzt, daß eine Erhöhung der Menge der Maisextraktnährlösung stattfindet. Umgekehrt ist eine Verminderung oder Weglassung der Maisextraktnährlösung möglich, wenn eine Erhöhung der Harnstoff- und SaIzmenge vorgenommen wird. Calciumcarbonat läßt sich durch Ätzkalk, Zinkcarbonat und ähnliche Verbindungen ersetzen.'The nutrients are not based on the substances given in the example below limited. Satisfactory fermentation is also obtained if urea, magnesium sulfate and potassium phosphate can be omitted provided that there is an increase in the amount of corn extract nutrient solution. Conversely, a reduction or omission of the corn extract nutrient solution is possible, if an increase in the amount of urea and salt is made. Calcium carbonate can be replaced by quick lime, zinc carbonate and similar compounds.

example 1

3200 ecm sterile, wässerige Lösung, enthaltend pro Liter:3200 ecm sterile, aqueous solution containing per liter:

100 g Glucose,100 g glucose,

5 g Maisextraktnährlösung, 0,3 g Octadecylalkohol, 2 g Harnstoff,
0,25 g Magnesiumsulfat, 0,60 g Kaliummonophosphat, 27 g Calciumcarbonat,5 g corn extract nutrient solution, 0.3 g octadecyl alcohol, 2 g urea,
0.25 g magnesium sulfate, 0.60 g potassium monophosphate, 27 g calcium carbonate,

werden mit etwa 300 ecm einer aktiven Kultur vom Pseudomonasfiuoreszens geimpft und in eine rotierende Gärtrommel eingefüllt. Durch diese wird ein Luftstrom von etwa 1600 ecm pro Minute durchgeleitet, während die Trommel 13 Umdrehungen pro Minute macht und die Temperatur auf ungefähr 25⁰C gehalten wird. Die Gärung wird durch periodische Analysen verfolgt. Nach 43 Stunden ist alle Glucose verbraucht. Die Ausbeute an Calciumsalz der 2-Ketogluconsäure beträgt 7 2 0/0, berechnet auf die angewandte Glucose. Die Identifizierung erfolgt durch die Feststellung der optischen Eigenschaften und des Schmelzpunktes des Methylesters f 174° C).are inoculated with about 300 ecm of an active culture of Pseudomonas fluorescens and poured into a rotating fermentation drum. By this, an air flow of about 1600 cc per minute is passed while the drum makes 13 rotations per minute, and the temperature is maintained at about 25 ⁰ C. The fermentation is followed by periodic analyzes. After 43 hours all glucose is used up. The yield of calcium salt of 2-ketogluconic acid is 7 2%, calculated on the glucose used. The identification is made by determining the optical properties and the melting point of the methyl ester (174 ° C).

Example 2

Die im Beispiel 1 beschriebene Lösung wird bei einem Luftdruck von zwei Atmosphären am Meßinstrument vergärt. Alle Glucose ist nach 25 Stunden aufgebraucht. Die Ausbeute an 2-Ketogluconsäure. berechnet auf Glucose, beträgt 810/₀.The solution described in Example 1 is fermented at an air pressure of two atmospheres on the measuring instrument. All glucose is used up after 25 hours. The yield of 2-ketogluconic acid. calculated for glucose, is 810 / _0th

Example 3

In der im Beispiel 1 beschriebenen Lösung wird die Glucose durch 50 g Calciumgluconat pro Liter ersetzt. Im übrigen wird, wie im Beispiel 2 angegeben, gearbeitet. Die Ausbeute an 2-ketogluconsaurem Calcium beträgt nach 65 Stunden 63 0/0.In the solution described in Example 1 the glucose is replaced by 50 g calcium gluconate per liter. Otherwise, as in Example 2 indicated, worked. The yield of 2-ketogluconic acid calcium is after 65 hours 63 0/0.

Example 4

In der im Beispiel 1 beschriebenen Lösung wird die Glucose durch 50 g Kaliumgluconat pro Liter ersetzt. Die Vergärung erfolgt nach Beispiel 2. Nach 65 Stunden beträgt die Ausbeute 61,50/0.In the solution described in Example 1, the glucose is replaced by 50 g of potassium gluconate replaced per liter. The fermentation takes place according to Example 2. After 65 hours is the yield 61.50 / 0.

Example 5

Die nach Beispiel 1 hergestellte Lösung wird in Portionen von 200 ecm in Gaswaschflaschen aus Jenaglas verteilt. Dann werden die sterilisierten Flaschen mit ausgewählten Arten von Pseudomonas geimpft. Jede Flasche wird 8 Tage lang bei konstanter Temperatur von 30⁰ C mit steriler, befeuchteter Luft, etwa 200 ecm pro Minute, belüftet. Die Ausbeuten an 2-ketogluconsaurem Calcium mit den verschiedenen Pseudomonasarten sind die folgenden:The solution prepared according to Example 1 is distributed in portions of 200 ecm in gas washing bottles made of Jenaglas. The sterilized bottles are then inoculated with selected species of Pseudomonas. Each bottle is long, ventilated 8 days at a constant temperature of 30 ⁰ C with sterile, humidified air, about 200 cc per minute. The yields of 2-ketogluconic acid calcium with the various Pseudomonas species are as follows:

Fluoreszens 70,50/0,Fluorescence 70.50 / 0,

Fragii 83,70/0,Fragii 83.70 / 0,

Graveolens 69,80/0,Graveolens 69.80 / 0,

Mildenbergii 72,20/0,Mildenbergii 72.20 / 0,

Putida 75,8o/o₃ Putida 75.8% ₃

Schuylkilliensis 60 0/0,Schuylkilliensis 60 0/0,

Vendrelli 57.4°/o,Vendrelli 57.4 ° / o,

Ovalis 42Ovalis 42

Example 6

0/00/0

321 der Lösung nach Beispiel 1 werden in einer senkrechten Aluminiumkufe, welche mit einer Vorrichtung zum Umrühren und Verteilen von Luft versehen ist, sterilisiert. Dann wird die Lösung mit einer aktiven Kultur von Pseudomonasfiuoreszens geimpft .und auf 25⁰C unter Rühren und Belüften mit 12 bis 161 Luft pro Minute und 2 Atm. Druck am Meßinstrument gehalten. Während der Gärung wird das Schäumen durch321 of the solution according to Example 1 are sterilized in a vertical aluminum vat which is provided with a device for stirring and distributing air. Then the solution is inoculated with an active culture of Pseudomonas fluorescence. And to 25 ⁰ C with stirring and ventilation with 12 to 161 air per minute and 2 atm. Pressure held on the measuring instrument. During fermentation, the foaming will go through

Octadecylalkohol, der in kleinen Portionen in Form von Schmalzöl zugegeben wird, verhindert. Die Ausbeute an 2-ketogluconsaurem Calcium beträgt nach 43I/2 Stunden 88o/_o.Octadecyl alcohol, which is added in small portions in the form of lard oil, prevents. The yield of 2-ketogluconsaurem calcium is according to 43I / 2 hours 88o / _o.

Claims

Claim:

The use of bacteria of the genus Pseudomonas for fermentation technology Production of 2-ketogluconic acid from nutrient solutions containing glucose or gluconate with aeration and stirring, if necessary using overpressure.

To distinguish the subject of the application from the state of the art, the granting procedure the following publications have been considered:

German patent specification .... No. 563758;

USA.- - .... - 2 121 533.