DE968602C - Verfahren zur Gewinnung von Mikroorganismen bzw. deren Stoffwechsel- oder Gaerungsprodukten - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Mikroorganismen bzw. deren Stoffwechsel- oder Gaerungsprodukten

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DE968602C
DE968602C DEB13102D DEB0013102D DE968602C DE 968602 C DE968602 C DE 968602C DE B13102 D DEB13102 D DE B13102D DE B0013102 D DEB0013102 D DE B0013102D DE 968602 C DE968602 C DE 968602C
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    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Mikroorganismen bzw. deren Stoffwechsel- oder Gärungsprodukten Es ist bekannt, bei der Durchführung biologischer Prozesse, z. B. bei den Verfahren zur Gewinnung von Hefe, Eiweiß und Fetten, bei Gärungsprozessen u. dgl., Zusätze von Phosphaten anzuwenden, wenn der natürliche Gehalt des Nährmediums hieran nicht ausreichend ist. Diese Verwendung beruht auf der Erkenntnis, daß die Phosphorsäure in den Stoffwechsel der lebenden Zelle eingeht und dort als Aufbau- und Wirkstoff benötigt wird. Angewandt werden für diese Zwecke ausschließlich die löslichen Alkali-Orthophosphate und unter geeigneten Umständen auch technische Produkte, wie Superphosphat.
  • Es wurde nun die überraschende Feststellung gemacht, daß mit der Anwendung von löslichen anhydrischen anorganischen Phosphaten, wie z. B. Pyro-, Meta- und Polyphosphaten, ein ganz abweichender Einfluß auf den Ablauf von derartigen biologischen Prozessen ausgeübt werden kann. Hierbei treten ganz unerwartete zusätzliche Wirkungsmomente in Erscheinung, die außerhalb der Teilnahme dieser Stoffe am normalen Phosphorsäurestoffwechsel stehen.
  • Aus der Literatur ist bekannt, daß Metaphosphate eine fällende und gerbende Wirkung auf Eiweißstoffe ausüben und daß Pyrophosphat die Atmungsfermente schädigt und auf Trypsin eine hemmende Wirkung ausübt. Im Widerspruch dazu wird von anderer Seite auch behauptet, daß anhydrische Phosphate .die Wirksamkeit von Trypsin und von Maltose steigern. Ferner ist auch bekannt, daß bei der Vergärung nach dem Dismutationsverfahren durch Verwendung sehr hoher, ein Mehrfaches des Zuckers oder der Hefe betragender, bereits toxisch wirkender und den Gärungsprozess als solchen stark lähmender Zusätze von Tetrakaliumpyrophosphat, als Alkalisator zur primären Dismutation des Zuckers, die Glycerinausbeute unter untragbarem Hefeaufwand gesteigert werden kann Aus diesen Vorveröffentlichungen war nicht zu entnehmen, daß mittels recht kleiner, untergeordneter Zusatzmengen von anhydrischen Phosphaten das Wachstum, die Vermehrung und der Stoffwechselprozeß von Hefe und anderen Mikroorganismen sehr wirksam angeregt werden kann.
  • Wie zunächst gefunden wurde, kann bei der biologischen Fettsynthese auf dem Wege der Hefeverfettung durch Mitverwendung der anhydrischen anorganischen Phosphate der Nutzeffekt überraschend gesteigert werden, und zwar auch, wenn unter plasmolysierenden, d. h. mehr oder minder zellfreien Gärungsbedingungen gearbeitet wird. Ini Anschluß daran hat sich ergeben, daß auch die biologische Eiweißsynthese auf dem Wege der Hefezüchtung bei Mitverwendung von anhydrischen an organischen Phosphaten erhöhte Ausbeuten an Eiweiß und Fett liefert und daß ebenso Gärungsprozesse durch die anhydrischen anorganischen Phosphate günstig zu beeinflussen sind, so daß der Anwendung dieser Stoffe für alle Stoffwechsel- bzw. Gärungsprozesse von Mikroorganismen Bedeutung zukommt. Nach den festgestellten Befunden erscheinen die anhydrischen löslichen Phosphate unter ailderem als spezifische Stimulantien der Fettbildung wirksam.
  • Die optimal anzuwendenden Konzentrationen der anhydrischen anorganischen Phosphate in der Gärflüssigkeit sind mit etwa o,oi °/o bei einer Reihe von Hefezüchtungs- und Gärungsprozessen außerordentlich gering, bei anderen liegen sie etwas höher, und sie erreichen bei plasmolytischen Prozessen wegen des weit geringeren Ausmaßes an verfügbarem Flüssigkeitsvolumen Beträge von über i 'o%. Die Anwendungsmengen müssen daher, je nach dem besonderen Anwendungsfall, der Art des vorliegenden Reaktionsgemisches und der Zuträglichkeit für die vorhandenen biologischen Wirkstoffe und Reaktionsabläufe, ermittelt werden. In Anwendung kommen die anhydrischen anorganischen Phosphate je nach dem Verwendungszweck hauptsächlich als neutrale, basische oder saure Salze des Ammoniums, der Alkalien oder Erdalkalien.
  • Da die anhydrischen Phosphate im biologischen Reaktionsablauf, durch fermentativ bewirkte Hydrolyse und Resorption vielfach einem ständigen Verbrauch unterliegen können, ist es in solchen Fällen zweckmäßig, die optimale Konzentration durch laufende Ergänzung konstant zu halten, was bei Züchtungs- und Gärungsprozessen nach dem Zulaufverfahren zusammen mit der Ergänzung der übrigen Bedarfsstoffe möglich und in anderen Fällen entsprechend zu regeln ist.
  • Bei der plasmolytischen Hefeverfettung hat sich durch Mitverwendung kleiner Mengen Harnstoff bzw. Harnstoffderivat eine weitere Wirkungssteigerung ergeben. Von den sonstig benötigten Nährsalzen können die Orthophosphate, etwa nach Maßgabe des festgestellten Verbrauches von anhydrischem Phosphat, reduziert werden. Das Verfahren eignet sich wie für die Erzielung der Stoffwechsel- bzw. Gärungsendprodukte gleicherweise auch für die Gewinnung der intermediären Zwischenprodukte dieser Art. Wenn diese Zwischenprodukte selbst Phosphorverbindungen sind, wie z. B. die Phosphorsäureester der Zucker oder ihrer Spaltprodukte, so ist es nach dem vorher Gesagten in diesem Sonderfall möglich und sogar zweckdienlich, für den hier entsprechend größeren Verbrauch an Gesamtphosphat unter weitgehendem oder völligem Verzicht auf üblicherweise angewandtes Orthophosphat entsprechend vergrößerte Mengen von anhydrischen anorganischen Phosphaten zu verwenden. Für die Durchführung der biologischen Prozesse in Gegenwart anhydrischer anorganischer Phosphate gelten im übrigen alle für dieses Gebiet maßgeblichen Regeln und Methoden.
  • Die Wirksamkeit der anhydrischen Phosphate äußert sich teils in der beschriebenen Beeinflussung der Art und Menge der Endprodukte, teils auch in der Beschleunigung der Reaktionsabläufe. Durchweg scheint auch die Stabilität der Mikroorganismen und ihrer, Inhaltsstoffe gegen höhere Temperaturen und gegen sonstige schädliche Beeinflussung chemischer oder physikalischer Art wesentlich erhöht, so daß bei z. B. höherer Temperatur gearbeitet werden kann, wodurch wiederum eine noch raschere Arbeitsweise ermöglicht wird.
  • Hinsichtlich des vermutlich in verschiedensten Richtungen eingreifenden Wirkungsmechanismus der anhy drischen anorganischen Phosphate kann angenommen werden, daß als ein wesentlicher Faktor die katalytische Beeinflussung der aktiven Grenzflächen von Zellen und Zelleninhalt eine Rolle spielt, also ein physikalisch-chemischerEffekt, bei welchem die anhydrischen Phosphate unverändert bleiben. Andererseits wird bei den Zellsystemen, welche diese Phosphate zu hydrolysieren und also auch chemisch umzusetzen und sogar zu resorbieren vermögen, gegenüber Orthophosphat offenbar eine stärkere Belebung des Phosphorsäureumsatzes und bzw. oder eine verbesserte Kohlenhydratverwertung bewirkt, und zwar zusätzlich zu dem erstgenannten Beeinflussungsmoment.
  • Das Verfahren besitzt für die Beeinflussung des Wachstums und Stoffwechsels von Mikroorganismen bzw. für die Gewinnung von deren Stoffwechsel- oder Gärungsprodukten allgemeinere Bedeutung.
  • Beispiele i. Gewinnung von Preßhefe (biologische Eiweißsynthese) Aus 25o g Gerstenmalz, die in bekannter Weise mit Wasser in «süße Würze» übergeführt werden, wird unter Zusatz von ioo g Traubenzucker, io g Harnstoff, io g prim. Natriumphosphat und 2o g Natriumhexametaphosphat einekonzentrierteNährlösung in einer Menge von z2oo ccm hergestellt, die anschließend sterilisiert wird. In einem mit einer Feinbelüftungseinrichtung versehenen Gärgefäß werden 41 steriles Wasser mit 400 ccm der obigen Nährlösung versetzt, sodann wird eine Aufschlämmung von 2o g Preßhefe (Sprithefe) in 6o ccm Wasser hinzugefügt. Bei einer Arbeitstemperatur von 25° C befindet sich dieser Ansatz nach etwa einer Stunde in lebhafter Gärung. In diesem Zeitpunkt wird durch Einschalten der Feinbelüftung der biologische Prozeß auf überwiegendes Hefewachstum umgeschaltet und unter gleichzeitiger Steigerung der Arbeitstemperatur auf 30° C weitergearbeitet. Nunmehr erfolgt laufend jeweils nach Ablauf von 3 Stunden Zugabe von je Zoo ccm der konzentrierten Nährlösung. Nach vollständigem Einbringen der Würze wird noch 4 Stunden bei 30° C weiterbelüftet. Der danach völlig zuckerfreie Ansatz wird bis zum Absitzen der Hefe stehengelassen. Nach Dekantieren der klaren oberen Flüssigkeit wird die untenliegende Hefesuspension durch Zentrifugieren weitmöglichst von Flüssigkeit befreit und etwa in der gleichen Konsistenz des Ausgangsmaterials, d. h. mit einem Wassergehalt von etwa 8o °/o erhalten. Ausbeute 390 g Preßhefe rnit einem Fettgehalt von 5,6 °/o in der Trockensubstanz; der gleiche Ansatz lieferte ohne Mitverwendung von Hexametaphosphat 308 g Preßhefe mit einem Fett -Behalt von 2,4 % in der Trockensubstanz. Das Hefewachstum wurde also beträchtlich gesteigert, ob-.wohl die hier benutzte Sprithefe für die biologische Eiweißsynthese nicht speziell geeignet erscheinen kann. 2. Gewinnung von Hexosephosphaten In 400 g feinzerbröckelter frischer Unterhefe knetet man ein feinpulvriges Gemisch aus Zoo g Dextrose, 45 g Trinatriumpyrophosphat, 45 g Natriumhexametaphosphat ein. Binnen weniger Minuten entsteht durch Plasmolyse ein dünner heller Brei, dessen PH-Wert mittels Bikarbonatlösung auf etwa 6,5 eingestellt wird. Bei einer Temperatur von 35° C: setzt rasch Gärung ein, die innerhalb von 15 bis 30 Minuten zu überraschender Stärke anschwillt. Um ein überschäumen zu verhindern, muß mit Wasser so weit verdünnt werden, daß die Kohlensäure unbehindert rasch aus dem Reaktionsansatz entweichen kann. Mittels abfiltrierter Proben, deren Verhalten gegen Silbernitratlösung geprüft wird, verfolgt man den Umsatz von Pyro- und Metaphosphat, welche nach I bis i12 Stunden nicht mehr nachweisbar sind. Sobald dieser Punkt erreicht ist, wird durch kurzes Erhitzen auf ioo° C die Gärung zum Stillstand gebracht, die Hefe durch Abzentrifugieren abgetrennt und die klare Reaktionsflüssigkeit zur Abscheidung der Hexosephosphate bis auf nahezu ioo° C erhitzt und mit siedender konzentrierter Calciumchloridlösung versetzt, worauf die somit ausgefällten Hexosephosphate abgetrennt und in bekannter Weise gereinigt und getrocknet werden. Ausbeute etwa 170 g Calciumhexosephosphat. Bei stufenweisem Zusatz der anhydrischen Phosphate kann der Bedarf an Hefe und Kohlenhydrat noch weiter verringert werden. Im Vergleich zu der bekannten, mit Orthophosphat arbeitenden Methode werden bei der vorliegenden Arbeitsweise der Rohstoffverbrauch, das Arbeitsvolumen und der Zeitverbrauch stark verringert und die Ausbeute erhöht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Gewinnung von Mikroorganismen bzw. deren Stoffwechsel- oder Gärungsprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gewinnungsprozeß in Gegenwart von untergeordneten Mengen löslicher anhydrischer anorganischer Phosphate ablaufen läßt. In Betracht gezogene Druckschriften: Biochemische Zeitschrift, 1920, S. 193 bis 215; 1931 S. 335 bis 338; 1933 S. 185 bis 195; Biochemical Journal, 1939, S. 143 bis 148; Journal of Biological Chemistry, 1940, S. 393 bis 398.
DEB13102D 1941-07-03 1941-07-03 Verfahren zur Gewinnung von Mikroorganismen bzw. deren Stoffwechsel- oder Gaerungsprodukten Expired DE968602C (de)

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