DE974991C - Process for the production of citric acid by submerged mold fermentation - Google Patents

Process for the production of citric acid by submerged mold fermentation

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DE974991C
DE974991C DEM21307A DEM0021307A DE974991C DE 974991 C DE974991 C DE 974991C DE M21307 A DEM21307 A DE M21307A DE M0021307 A DEM0021307 A DE M0021307A DE 974991 C DE974991 C DE 974991C
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DE
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copper
per liter
citric acid
iron
typical
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/44Polycarboxylic acids
    • C12P7/48Tricarboxylic acids, e.g. citric acid

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Description

AUSGEGEBEN AM 29. JUNI 1961ISSUED JUNE 29, 1961

M 21307 IVaJObM 21307 IVaJOb

SchimmelpilzgärungMold fermentation

Die Erfindung bezieht sich auf die Zitronensäureherstellung aus Kohlehydrate enthaltenden Stoffen durch submerse Gärung mittels Schimmelpilzen, nämlich Aspergillus niger, und betrifft insbesondere die Verwendung von Kupfer in ionisierter Form als Bestandteil des Nährsubstrates, um die Ausbeute an Zitronensäure zu erhöhen.The invention relates to the production of citric acid from carbohydrates Substances produced by submerged fermentation by means of molds, namely Aspergillus niger, and relates in particular the use of copper in ionized form as part of the nutrient substrate to to increase the yield of citric acid.

Es ist aus früheren Arbeiten bekannt, von denen einige in der USA.-Patentschrift 2 492 667 berücksichtigt wurden, daß geringe Mengen von Eisen im Kohlehydratmedium eine Bildung von großen Mengen solcher Zellen verursachen, die nicht zu einer Bildung von Zitronensäure führt. Es wurde auch gezeigt, daß man die unerwünschte Wirkung des Eisens durch Verwendung von Zn++ herabsetzen kann, wenn die Fe+++-Konzentration innerhalb von 0,2 bis 0,8 mg je Liter gehalten wird. Die Entfernung der meist in den üblichen Nährmedien in wesentlich größerer Menge vorkommenden Fe-Ionen bis zu dieser Konzentration sowie auch anderer Kationen wurde durch die Anwendung von Kationenaustauschern erreicht.It is known from previous work, some of which was considered in U.S. Patent 2,492,667, that small amounts of iron in the carbohydrate medium cause large amounts of such cells to form which do not lead to citric acid formation. It has also been shown that one can reduce the undesirable effect of iron by using Zn ++ if the Fe + ++ concentration is kept within 0.2 to 0.8 mg per liter. The removal of the Fe ions, which mostly occur in much larger quantities in the usual nutrient media, up to this concentration, as well as other cations, was achieved through the use of cation exchangers.

Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die schädliche Wirkung der hohen Eisenionenkonzentration in dem Nährmedium durch Zugabe von Kupfer in ionisierter Form aufgehoben werden kann. Erfindungsgemäß wird der nicht weniger als etwa 0,36 mg Eisenionen je Liter enthaltenden Substratlösung Kupfer in ionisierter Form in einer Menge von etwa 5 bis 500 mg je Liter zugesetzt. Diese Zugabe von Kupferionen, z. B. in Form von Kupfersalzen, wie Kupfersulfat, ist wesentlichIt has now been found, surprisingly, that the harmful effect of the high iron ion concentration in the nutrient medium can be neutralized by adding copper in ionized form. According to the invention, the substrate solution containing not less than about 0.36 mg iron ions per liter is added copper in ionized form in an amount of about 5 to 500 mg per liter. This addition of copper ions, e.g. B. in the form of copper salts, such as copper sulfate, is essential

109 605/4109 605/4

höher, als es der an sich für das Zellwachstum notwendigen Kupferkonzentration in der Nährlösung entspricht. Die Entwicklung unproduktiver Zellen, die bei höheren Eisenkonzentrationen auftritt, wird nun zurückgedrängt oder deren Entwicklung praktisch verhindert und die Bildung der Zitronensäure in Gäransätzen, deren Eisenionenkonzentration über den notwendigen geringen Spurenmengen liegt, gefördert. Diese Wirkung war nicht vorauszusehen, ίο nachdem vielmehr bekannt war, daß Kupfer in größeren Konzentrationen gegenüber Mikroorganismen im allgemeinen toxisch wirkt.higher than the copper concentration in the nutrient solution, which is necessary for cell growth is equivalent to. The development of unproductive cells that occurs at higher iron concentrations will now pushed back or their development practically prevented and the formation of citric acid in fermentation batches whose iron ion concentration is above the necessary small trace amounts, promoted. This effect could not be foreseen, ίο after it was rather known that copper in larger Concentrations towards microorganisms are generally toxic.

Eine Entfernung von Eisen aus dem Nährmedium ist nicht mehr nötig. In speziellen Fällen kann man zwar auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Konzentration der Kationen vor Zugabe des Kupfers durch Anwendung von Kationenaustauschern in an sich bekannter Weise verringern.It is no longer necessary to remove iron from the nutrient medium. In special cases, in the process according to the invention, the concentration of the cations before the addition of the copper can be reduced by using cation exchangers in a manner known per se.

Die Wirkung kleiner Mengen von Cu++ auf die Entwicklung von Sporen und das vegetative Wachstum der Gärungspilze ist bereits Gegenstand umfangreicher Untersuchungen gewesen. So hat man Kupfer als Spurenelement neben anderen, z. B. in einer Menge von 0,48 mg je Liter Nährsubstrat, verwendet, um optimales Wachstum zu erhalten. Über spezifische Wirkungen von Kupferionen auf das Wachstum und den Stoffwechsel der Pilze unter Bedingungen, die ihrem natürlichen Wachstum fremd sind, wie z. B. in den submersen KuI-türen, ist wenig bekannt. Bei diesen submersen Bedingungen ist insbesondere die normale Zellmorphologie stark gestört. Hierdurch werden biochemische Reaktionen auf bestimmte Wege gelenkt. Im folgenden werden einige erläuternde Beispiele gegeben, um die speziell dem Eisen antagonistische Wirkung der Kupferzugabe in ionisierter Form zu erläutern. Eine Beschränkung der Erfindung auf irgendeine bestimmte Anwendung ist damit nicht beabsichtigt.The effect of small amounts of Cu ++ on the development of spores and the vegetative growth of fermentation fungi has already been the subject of extensive studies. So one has copper as a trace element alongside others, e.g. B. in an amount of 0.48 mg per liter of nutrient substrate, used to obtain optimal growth. About the specific effects of copper ions on the growth and metabolism of fungi under conditions that are foreign to their natural growth, such as: B. in the submerged KuI-doors, is little known. In these submerged conditions, the normal cell morphology in particular is severely disturbed. This directs biochemical reactions in certain ways. Some illustrative examples are given below in order to explain the iron-antagonistic effect of adding copper in ionized form. It is not intended to limit the invention to any particular application.

Gärbedingungen und Verfahren der Analyse sind die gleichen wie die in der US A.-Patentschrif t 2 492 667 beschriebenen. Wie ersichtlich ist, wurde die Zeilstruktur eines ausgewählten Stammes von Aspergillus niger als Grundlage für die Aufstellung einer Beziehung zur Bestimmung der Effekte des Kupfers verwendet. Die typischen oder optimalen Wachstumseigenschaften sind diejenigen, die in dem vorerwähnten Patent beschrieben sind.Fermentation conditions and methods of analysis are the same as those in U.S. Patent 2,492,667. As can be seen, the cellular structure of a selected strain of Aspergillus niger as the basis for establishing a relationship to determine the effects of the Used copper. The typical or optimal growth characteristics are those found in in the aforementioned patent.

Das Kupfer kann vorteilhaft als Kupfersulfat ^o zugegeben werden, es kann aber auch in Form eines beliebigen Salzes, das in den Lösungsmitteln löslich ist, zugegeben werden, welches Salz jedoch kein toxisches oder sonst unerwünschtes Anion haben darf. Die Mengen der verschiedenen kationischen Bestandteile in der Beschreibung beziehen sich auf Milligramm von Kupfer, Eisen oder Zink je Liter Medium.The copper can advantageously be added as copper sulfate ^ o , but it can also be added in the form of any salt that is soluble in the solvents, which salt, however, must not have a toxic or otherwise undesirable anion. The amounts of the various cationic constituents in the description refer to milligrams of copper, iron or zinc per liter of medium.

Beispiel 1example 1

Nicht von Kationen befreiter Maisstärkesirup (corn sugar) mit verschiedenen Aschen- und Eisengehalten wurde der Gärung unterworfen. Zusätzlich zu den angegebenen veränderlichen Mengen von Cu++ und Fe+++ wurden 50 mg Zn++ je Liter zu den Gärmedien zugegeben, welche die folgenden festen Bestandteile hatten:Corn syrup (corn sugar) with various ash and iron contents, which had not been freed from cations, was subjected to fermentation. In addition to the specified variable amounts of Cu + + and Fe +++ , 50 mg Zn ++ per liter were added to the fermentation media, which had the following solid components:

Das Medium war auf einen pH-Wert von 2,5 bis 2,65 mit konzentrierter H2SO4 eingestellt, sterilisiert in einem Autoklav bei 0,7 at während 10 Minuten und wurde eingeführt in eine Gärsäule. Die Säuregrade wurden als Zitronensäure-Monohydrat berechnet, und die Zuckerumwandlungen waren auf der Anfangskonzentration an vergärbaren Kohlehydraten, die nach dem Zuckeranalyseverfahren nach Somogyi bestimmt waren, basiert. 10,The medium was adjusted to a pH value from 2.5 to 2.65 with concentrated H 2 SO 4, sterilized in an autoclave at 0.7 at 10 minutes and was introduced into a Gärsäule. Acidity levels were calculated as citric acid monohydrate and sugar conversions were based on the initial concentration of fermentable carbohydrates determined by the Somogyi sugar analysis method. 10 ,

Ammoniumcarbonat ...Ammonium carbonate ... 0,2%0.2% Monokaliumphosphat ..Monopotassium phosphate .. 0,014%0.014% Magnesiumsulfat Magnesium sulfate 0,1«/»0.1 «/» Kohlehydrate Carbohydrates 12,0 bis 15,0%12.0 to 15.0% Nicht von KationenNot from cations befreites Wasserfreed water , 4000 ecm, 4000 ecm

Tabelle ITable I.

Ascheash Fe+++Fe +++ Cu+ +Cu ++ SäuregradAcidity Umwandlungconversion ZellstrukturCell structure mg/1mg / 1 mg/1mg / 1 gG 0/00/0 Ο,ΟΟ, Ο 0,00.0 0,00.0 *
Fadenförmig, keine Säure
*
Filiform, no acid
erzeugendgenerating 200,O200, O 400,0400.0 77,077.0 Wachstum typischGrowth typical O,I5O, I5 0,91 < 0.91 < dichte Aggregatedense aggregates 300,0300.0 307,0307.0 59.059.0 Stark gehemmt, kompakteHeavily inhibited, compact AggregateAggregates ff 100,0100.0 379,0379.0 73,073.0 Wachstum typischGrowth typical 0,190.19 0.73 j0.73 y 200,0200.0 412,0412.0 79.279.2 Wachstum typischGrowth typical rr 0,00.0 0,00.0 0,00.0 Fadenförmig, nichtsäure-Thread-like, non-acidic O,2OO, 2O 0,36 j0.36 j 100,0100.0 402,0402.0 77,277.2 bildend
Wachstum typisch
forming
Growth typical
II. 200,0200.0 385,0385.0 74,274.2 Wachstum typischGrowth typical

Fortsetzung Tabelle ITable I continued

Ascheash Fe+ + +
mg/1
Fe +++
mg / 1
Cu+ +
mg/1
Cu ++
mg / 1
Säuregrad
g
Acidity
G
Umwandlung
Vo
conversion
Vo
ZellstrukturCell structure
0,210.21 O.55 {O.55 { 100,0
200,0
100.0
200.0
423.O
382,0
423.O
382.0
8l,5
73.5
8l, 5
73.5
Wachstum typisch
Etwas gehemmt
Growth typical
A little inhibited
O,25O, 25 2,912.91 100,0
200,0
100.0
200.0
400,0
382,0
400.0
382.0
77.O
73.2
77.O
73.2
Wachstum typisch
Wachstum typisch
etwas gehemmt
Growth typical
Growth typical
somewhat inhibited
0,290.29 2.79 \ 2.79 \ 100,0
200,0
300,O
100.0
200.0
300, O
361,0
396.O
393,0
361.0
396.O
393.0
69.4
76,2
75.6
69.4
76.2
75.6
Üppiges Wachstum, zur
Fadenbildung neigend
Wachstum typisch
Wachstum typisch
Abundant growth, for
Tending to thread formation
Growth typical
Growth typical

Bei diesen Versuchen zeigt sich das Wesentlichste wohl im Versuch Nr. 3, bei dem der Eisengehalt nur 0,36 mg je Liter beträgt, der zu einem eindeutigen Hemmeffekt bei der Gärung eines Mediums mit mittlerem Aschengehalt führte. In Abwesenheit von Kupfer in ionisierter Form entwikkelt sich in dem Aspergillus-Niger-Stamm eine fadenförmige, nichtsäurebildende Zellstruktur. Mit der möglichen Ausnahme des Ansatzes Nr. 6, in dem 100 mg Kupfer je Liter ein Wachstum mit verminderter Neigung zur Säurebildung verursacht haben, waren alle Ansätze in Mengen zwischen 100 und 200 mg je Liter befriedigend mit Kupfer vergoren.In these experiments, the most important thing is shown in experiment No. 3, in which the iron content is only 0.36 mg per liter, which clearly inhibits the fermentation of a medium with a medium ash content. Developed in the absence of copper in ionized form In the Aspergillus Niger strain, there is a thread-like, non-acid-forming cell structure. With the possible exception of approach no. 6, in which 100 mg copper per liter a growth with Reduced acidity tendency, all approaches were in between 100 and 200 mg per liter fermented satisfactorily with copper.

Beispiel 2Example 2

In einer anderen Reihe von Versuchen mit nicht von Kationen befreitem Maisstärkesirup ließ man die Konzentration von Cu++ und Fe+++ gegenseitig variieren. Die Ergebnisse solcher Versuche an einem Zuckermedium, wie es im Beispiel 1 verwendet wurde, sind in der Tabelle II aufgeführt.In another series of experiments with non-cationic corn syrup, allowed the concentration of Cu ++ and Fe +++ vary mutually. The results of such experiments on a sugar medium as used in Example 1 are listed in Table II.

Tabelle IITable II

Ansatz
Nr.
approach
No.
Fe++ +
mg/1
Fe ++ +
mg / 1
Cu+ +
mg/1
Cu ++
mg / 1
Säuregrad
g
Acidity
G
Anfangs
zucker
S
At first
sugar
S.
Um
wand
lung
»/0
Around
Wall
lung
»/ 0
20 J
-I
22 J
20 y
-I
22 y
ΙΟ,Ο
5O,O
ΙΟΟ,Ο
150,0
10,0
50,0
100,0
150,0
10,0
50,0
100,0
150,0
ΙΟ, Ο
5O, O
ΙΟΟ, Ο
150.0
10.0
50.0
100.0
150.0
10.0
50.0
100.0
150.0
50,0
50,0
50,0
50,0
100,0
100,0
100,0
100,0
200,0
200,0
200,0
200,0
50.0
50.0
50.0
50.0
100.0
100.0
100.0
100.0
200.0
200.0
200.0
200.0
393.0
349,0
256,0
62,0
380,0
317.0
272,0
149,0
375,0
341,0
181,0
68,0
393.0
349.0
256.0
62.0
380.0
317.0
272.0
149.0
375.0
341.0
181.0
68.0
5O5,O
505.0
505,0
505,0
505,0
5OO,O
505,0
500,0
500,0
500,O
5OO,O
500,0
5O5, O
505.0
505.0
505.0
505.0
5OO, O
505.0
500.0
500.0
500, O
5OO, O
500.0
77,8
69,1
50,7
14.2
77.4
65,4
53,9
29,8
75,o
68,2
36,2
13,6
77.8
69.1
50.7
14.2
77.4
65.4
53.9
29.8
75, o
68.2
36.2
13.6

Fortsetzung Tabelle IITable II continued

Ansatz
Nr.
approach
No.
ίί 2.
23
2.
23
ιι Fe+++Fe +++ Cu+ +Cu ++ SäuregradAcidity Anfangs
zucker
At first
sugar
Um
wand
lung
Around
Wall
lung
ίί mg/1mg / 1 mg/1mg / 1 gG gG °/o° / o < < ΙΟ,ΟΙΟ, Ο 3ΟΟ,Ο3ΟΟ, Ο 378,0378.0 5OO,O5OO, O 75,675.6 T* 1T * 1 5ο,ο5ο, ο 3ΟΟ,Ο3ΟΟ, Ο 344.Ο344.Ο 500,0500.0 68,868.8 ίί ΙΟΟ,ΟΙΟΟ, Ο 300,0300.0 274,Ο274, Ο 5OO,O5OO, O 54,854.8 150,0150.0 300,0300.0 133.Ο133.Ο 500,0500.0 26,626.6 ΙΟ,ΟΙΟ, Ο 5ΟΟ,Ο5ΟΟ, Ο 37Ο,Ο37Ο, Ο 5OO,O5OO, O 74.Ο74.Ο 5ο,ο5ο, ο 5ΟΟ,Ο5ΟΟ, Ο 327,Ο327, Ο 5OO,O5OO, O 65,465.4 ΙΟΟ,ΟΙΟΟ, Ο 5ΟΟ,Ο5ΟΟ, Ο 298,0298.0 5OO,O5OO, O 60,660.6 ΐ5ο,οΐ5ο, ο 5ΟΟ,Ο5ΟΟ, Ο 138,0138.0 500,0500.0 27,627.6

Diese Tabelle zeigt deutlich den entgegenwirkenden Effekt von Kupfer über einen weiten Bereich von Fe+++-Konzentration. Cu++ in Mengen von 50 bis 100 mg je Liter machte Fe+++ in Konzentrationen von 50 mg je Liter inaktiv hinsichtlich der Entwicklung einer befriedigenden Säuremenge. Es sei jedoch bemerkt, daß, obwohl 500 mg je Liter Cu++ verwendet wurden, die Fe+++-Mengen von 100 bis 150 mg je Liter nicht bis zu einem Punkt geregelt wurden, daß eine Säurebildüng in normalen technischen Prozentwerten erhalten wurde. Trotzdem wurden unter diesen Bedingungen bessere als 5oe/oige Umwandlungen der vergärbaren Ausgangs-Kohlehydrate erhalten, wenn 50 bis 500 mg je Liter Cu++ zusammen mit 100 mg je Liter Fe+++ angewendet werden.This table clearly shows the counteracting effect of copper over a wide range of Fe + ++ - concentration. Cu ++ in amounts of 50 to 100 mg per liter made Fe +++ in concentrations of 50 mg per liter inactive with regard to the development of a satisfactory amount of acid. It should be noted, however, that although were 500 mg per liter of Cu + + used, the Fe +++ quantities of 100 to 150 mg per liter were not regulated up to a point that a Säurebildüng was obtained in normal technical scores. Nevertheless, better under these conditions were obtained as 5o e / o conversion of the fermentable carbohydrates output when 50 to 500 mg per liter Cu ++, together with 100 mg per liter of Fe +++ are used.

Beispiel 3Example 3

Wie schon früher festgestellt wurde, war es eine allgemeine Erfahrung in der Technik der Gärung, daß unerwünschte Einwirkungen von Eisen durch die Anwendung von Zn++ vermindert werden können, wenn die Fe++-Mengen innerhalb der Grenzen von etwa 0,2 bis 0,8 mg je Liter gehalten werden. Trotz dieser Tatsache wird das Fehlen einer Äquivalenz zwischen Cu++ und Zn++ als Antagonisten gegen Eisen durch das Folgende gezeigt: As has been stated earlier, it was a common experience in the art of fermentation that undesirable effects of iron by the use of Zn ++ may be reduced if the Fe + + quantities within the limits of about 0.2 to 0 .8 mg per liter can be maintained. Despite this fact, the lack of equivalence between Cu + + and Zn ++ is shown as antagonists to iron by the following:

Tabelle IIITable III

Ansatz Nr.Approach no. Cu++Cu ++ Zn++Zn ++ SäuregradAcidity Anfangs
zucker
At first
sugar
Umwandlungconversion ZellstrukturCell structure Typisch: dichte Aggregate,Typical: dense aggregates,
mg/1mg / 1 mg/1mg / 1
ö
0 ·
ö
gG %% überdurchschnittlicheabove average
3D3D Ο,ΟΟ, Ο Ο,ΟΟ, Ο 0,00.0 507507 3131 Ο,ΟΟ, Ο 5.O5.O 0,00.0 507507 - Ausbeuteyield 3232 Ο,ΟΟ, Ο ΙΟ,ΟΙΟ, Ο 0,00.0 507507 - 33
34
33
34
Ο,Ο
Ο,Ο
Ο, Ο
Ο, Ο
2O,O
40,0
2O, O
40.0
0,0
0,0
0.0
0.0
507
507
507
507
3535 Ο,ΟΟ, Ο 8o,O8o, O 0,00.0 507507 - 3636 Ο,ΟΟ, Ο 160,0160.0 0,00.0 507507 - 3737 0,00.0 320,0320.0 66,066.0 507507 l8,Ol8, O 3838 5>o5> o Ο,ΟΟ, Ο 213,0213.0 507507 42,042.0 Nicht typisch: fadenbildend,Not typical: thread-forming, 3939 10,010.0 Ο,ΟΟ, Ο 207,0207.0 507507 40,040.0 nichtsäurebildendnon-acidifying 4040 20,020.0 0,O0, O 367,0367.0 507507 72,472.4 4141 40,040.0 Ο,ΟΟ, Ο 339>o339> above 502502 67,567.5 4242 80,080.0 Ο,ΟΟ, Ο 34634 6 > ° 502502 69,269.2 Nicht typisch: fadenförmigeNot typical: thread-like 4343 160,0160.0 Ο,ΟΟ, Ο 407.0407.0 502502 81,181.1 AggregateAggregates \ Dichte bis fadenförmige \ Dense to thread-like J AggregateJ aggregates II. } Typisch: dichte Aggregate } Typical: dense aggregates JJ

Diese Versuche bezüglich der vergleichenden, dem Eisenion entgegenwirkenden Effekte von Cu++ und Zn++ wurden mit einem nicht von Kationen befreiten Medium mit Maisstärkesirup, wie er im Beispiel ι verwendet wurde, mit 0,8 mg je Fe+++ je Liter erhalten. Wie ersichtlich ist, sind Zinkmengen bis zu 160 mg je Liter unzureichend, um die unerwünschte Zellstruktur zu steuern, die von Fe+++ und anderen, unbekannten Spurenelementen, die mit dem Rohzuckersubstrat eingeführt werden, herrühren. Eine Tendenz zur Entwicklung eines säurebildenden Zellmaterials zeigt sich bei 320 mg Zn++ je Liter. Jedoch ist es von Interesse, zu bemerken, daß Kupfer wirksam ist in der Erzeugung einer völlig typischen Zellstruktur in einer Konzentration von nur 20 mg je Liter.These experiments with regard to the comparative, iron ion counteracting effects of Cu ++ and Zn ++ were mixed with a non-cationic medium with corn syrup, such as it was used in Example ι, obtained with 0.8 mg per Fe +++ per liter. As can be seen, are Zinc amounts of up to 160 mg per liter are insufficient to control the undesired cell structure that is caused by Fe +++ and other, unknown trace elements introduced with the raw sugar substrate will come from. There is a tendency towards the development of an acid-forming cell material 320 mg Zn ++ per liter. However, it is of interest to note that copper is effective in production a completely typical cell structure in a concentration of only 20 mg per liter.

Beispiel 4Example 4

In den Fällen, in denen, wie gefunden wurde, es wünschenswert ist, mit einem von Kationen befreiten, Kohlehydrate enthaltenden Rohmaterial zu arbeiten, um den Vorteil eines verminderten Aschengehaltes, der durch eine Ionenentfernung erreicht wird,-wahrzunehmen, ist noch ein Hemmeffekt des Kupfers deutlich. Die folgende Tabelle zeigt die antagonistische Wirkung von Cu++ und Zn++ gegenüber Eisen in einem solchen von. Kationen befreiten Zuckermedium, dem. 10 mg je Liter des Fe+++ nach der Entionisierung zugegeben waren. Das spezielle, von Kationen befreite Medium aus Maisstärkesirup, das verwendet wurde, um den Vergleich der antagonistischen Effekte von Kupfer und Zink gegenüber Eisen darzutun, hatte die folgende Zusammensetzung:In cases where, as has been found, it is desirable to work with a depleted, carbohydrate-containing raw material in order to take advantage of a reduced ash content achieved by ion removal, there is still an inhibitory effect of copper clear. The following table shows the antagonistic effect of Cu + and Zn ++ + to iron in such from. Cations released sugar medium, the. 10 mg per liter of the Fe +++ were added after deionization. The special, cation-depleted corn syrup medium used to compare the antagonistic effects of copper and zinc with iron had the following composition:

95 Ammoniumcarbonat .. 0,2 %95 ammonium carbonate .. 0.2%

Monokaliumphosphat.. 0,0141VoMonopotassium phosphate. 0.014 1 vol

Magnesiumsulfat 0,1%Magnesium sulfate 0.1%

Calciumchlorid 6,o Teile je MillionCalcium chloride 6.0 parts per million

Molybdänsäure 5o,oTeilejeMillionMolybdic acid 50, o parts per million

H2O 6,0 Teile je MillionH 2 O 6.0 parts per million

Morpholin 500,0TeilejeMillionMorpholine 500.0 parts per million

Kohlehydrate (vonCarbohydrates (from

Kationen befreit) ... 12,0 bis 15,0%Cations free) ... 12.0 to 15.0%

Wasser (von KationenWater (of cations

befreit) 4000 ecm.exempt) 4000 ecm.

''

Dieses Medium wurde auf einen pH-Wert von 2,5 bis 2,65 mit konzentrierter Salzsäure eingestellt, in einem Autoklav bei 0,7 atü 10 Minuten sterilisiert und dann in die Gärsäule eingeführt.This medium was adjusted to a pH value from 2.5 to 2.65 with concentrated hydrochloric acid, sterilized in an autoclave at 0.7 atmospheres for 10 minutes and then introduced into the Gärsäule.

Die Ergebnisse der Erprobung dieses von Kationen befreiten Mediums sind in der Tabelle IV gezeigt und sind vergleichbar mit denen, die in Tabelle III für von Kationen befreiten Maisstärkesirup gegeben sind. Bei jeder normalen Konzentration versagte das Zink hinsichtlich der Erzeugung von gutem säurebildendem Zellmaterial, während eine nahezu typische Zellstruktur bei einer Kupferkonzentration von nur 25 Teilen je Million in Erscheinung zu treten begann.The results of the testing of this cation-depleted medium are given in Table IV and are comparable to those in Table III for de-cationized corn syrup given are. At any normal concentration, the zinc failed to produce of good acid-forming cell material, while an almost typical cell structure with a copper concentration of only 25 parts per million began to appear.

Tabelle IVTable IV

Ansatz Nr.Approach no. Cu++
mg/1
Cu ++
mg / 1
Zn+ +
mg/1
Zn ++
mg / 1
Säuregrad
g
Acidity
G
Anfangs
zucker
g
At first
sugar
G
Umwandlung
°/o
conversion
° / o
ZellstrukturCell structure
5050 Ο,ΟΟ, Ο Ο,ΟΟ, Ο 27,027.0 493493 5,65.6 Fadenförmig, sehr wenig
Säure bildendes Zellmaterial
Thread-like, very little
Acid-producing cell material
5151 5,O5, O 0,00.0 I45.OI45.O 493493 29,429.4 Fadenförmig bis zusammen
ballend, wenig Säure
bildendes Zellmaterial
Thread-like up together
balling, little acid
forming cell material
5252 25,025.0 0,00.0 258,0258.0 493493 52,352.3 Zusammenballend bis faden
förmig, mäßig Säure bilden
des Zellmaterial
Balled up to thread
shaped, moderately acidic
of the cell material
5353 50,050.0 0,00.0 385,O385, O 493493 78,178.1 Typisches ZellmaterialTypical cell material 5454 100,0100.0 0,00.0 361,0361.0 493493 73,273.2 Gehemmte, dichte Aggregate,
gutes säurebildendes Zell
material
Inhibited, tight aggregates,
good acid-producing cell
material
55
56
57
58
55
56
57
58
0,0
0,0
0,0
0,0
0.0
0.0
0.0
0.0
5.0
25,0
50,0
100,0
5.0
25.0
50.0
100.0
31.O
29,0
II5.0
107,0
31.O
29.0
II5.0
107.0
493
493
493
493
493
493
493
493
6,3
5,3
23,3
21,7
6.3
5.3
23.3
21.7
Fadenförmiges, sehr wenig
Säure bildendes Zellmaterial
Filiform, very little
Acid-producing cell material

Die Beispiele zeigen, daß durch die Verwendung von Kupferionen bei submersen Gärungen zuckerhaltige Nährlösungen, die nicht von Kationen befreit waren, sowie auch Nährmedien, die von Kationen befreit waren, in guter Ausbeute zu Zitronensäure vergoren werden können. Die große Bedeutung dieses aufgefundenen Effekts von ionisiertem Kupfer liegt in der Tatsache, daß durch seine Anwendung die Stufe der Entionisierung des kohlehydrathaltigen Nährmediums vermieden werden kann. Diese Entionisierungsbehandlung war bisher notwendig, um die Hauptmenge der Eisenionen zu entfernen und deren Konzentration in der zu vergärenden Lösung herabzusetzen. Darüber hinaus erlaubt die festgestellte antagonistische Wirkung von Kupfer gegenüber Eisen die Anwendung von technisch reinen Substraten, die bisher auf Grund ihres verhältnismäßig hohen Gehaltes an Schwermetallen, insbesondere an Eisen, nicht verwendet werden konnten. Außerdem braucht man nunmehr für diese Kulturlösungen hinsichtlich der Art der Behälter und der Vorrichtungen und der Länge der Aufbewahrungszeit in solchen Einrichtungen nur eine geringe Beachtung zu schenken, da die Metallverunreinigungen, die als Hemmstoffe aufgenommen werden, bei Anwesenheit von Kupfer nur einen geringen Einfluß auf die Art der Zellstruktur der Zitronensäurebildung haben.The examples show that the use of copper ions in submerged fermentations results in sugary fermentations Nutrient solutions that have not been freed from cations, as well as nutrient media that have not been freed from cations were released, can be fermented to citric acid in good yield. The size Significance of this discovered effect of ionized copper lies in the fact that by its application, the deionization stage of the nutrient medium containing carbohydrates can be avoided can. This deionization treatment has hitherto been necessary to remove most of the iron ions to remove and reduce their concentration in the solution to be fermented. About that In addition, the established antagonistic effect of copper in relation to iron allows it to be used of technically pure substrates, which were previously due to their relatively high content of Heavy metals, especially iron, could not be used. Besides, you need now for these culture solutions in terms of the type of container and the devices and the Pay little attention to the length of the storage time in such facilities, because the metal impurities, which are absorbed as inhibitors, in the presence of copper have only a minor influence on the type of cell structure in which citric acid is formed.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Zitronensäure durch submerse Gärung von Kohlehydrat und Eisenionen enthaltenden. Nährsubstraten durch Aspergillus niger, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht weniger als etwa 0,36 mg Eisenionen je Liter enthaltenden Substratlösung Kupfer in ionisierter Form in einer Menge von etwa 5 bis 500 mg je Liter zugesetzt wird.1. Process for the production of citric acid by submerged fermentation of carbohydrate and containing iron ions. Nutrient substrates by Aspergillus niger, characterized in that that of the substrate solution containing no less than about 0.36 mg of iron ions per liter Copper is added in ionized form in an amount of about 5 to 500 mg per liter. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlehydrat enthaltende Nährsubstrat vor Zugabe des Kupfers einer tailweisen Entionisierung unterzogen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the carbohydrate-containing nutrient substrate is subjected to a tail-wise deionization before the addition of the copper. In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 492 673;
Ind. Eng. Chem., 40, S. 1203, Tafel 1 (1948);
»Ergebnisse der Enzymforschung« von R. Weidenhagen, Bd. 11, S. 226 bis 229, 1950.
Considered publications:
U.S. Patent No. 2,492,673;
Ind. Eng. Chem., 40, p. 1203, panel 1 (1948);
"Results of Enzyme Research" by R. Weidenhagen, Vol. 11, pp. 226 to 229, 1950.
109 60S/4 6.61109 60S / 4 6.61
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2492673A (en) * 1947-04-21 1949-12-27 Miles Lab Conditioning molasses and the like for production of citric acid by fermentation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2492673A (en) * 1947-04-21 1949-12-27 Miles Lab Conditioning molasses and the like for production of citric acid by fermentation

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