RU2081175C1 - Strain of bacillus subtilis - a producer of riboflavin (variants) - Google Patents

Strain of bacillus subtilis - a producer of riboflavin (variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2081175C1
RU2081175C1 RU94003444/13A RU94003444A RU2081175C1 RU 2081175 C1 RU2081175 C1 RU 2081175C1 RU 94003444/13 A RU94003444/13 A RU 94003444/13A RU 94003444 A RU94003444 A RU 94003444A RU 2081175 C1 RU2081175 C1 RU 2081175C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
riboflavin
bacillus subtilis
strain
strains
medium
Prior art date
Application number
RU94003444/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94003444A (en
Inventor
Анатолий Иванович Степанов
Анна Яковлевна Куканова
Зо Михайловна Галушкина
Зоя Михайловна Галушкина
Александр Константинович Соколов
Моисей Аронович Гулько
Original Assignee
Анатолий Иванович Степанов
Анна Яковлевна Куканова
Зоя Михайловна Галушкина
Александр Константинович Соколов
Моисей Аронович Гулько
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Иванович Степанов, Анна Яковлевна Куканова, Зоя Михайловна Галушкина, Александр Константинович Соколов, Моисей Аронович Гулько filed Critical Анатолий Иванович Степанов
Priority to RU94003444/13A priority Critical patent/RU2081175C1/en
Publication of RU94003444A publication Critical patent/RU94003444A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2081175C1 publication Critical patent/RU2081175C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: microbiology industry. SUBSTANCE: new mutant strains of Bacillus subtilis exhibiting resistance to purines were obtained by genetic-selection methods. Each of the obtained strain has additional traits: adenine auxotrophy (2159) and reversion to prototrophicity (2160). Yield of riboflavin at these strains culturing in flasks and fermenter - 7.2 and to 12 g/l, respectively. Strains were cultured on media containing sugar or glucose, or syrup, or molasses as carbon source. EFFECT: increased yield of riboflavin. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к микробиологической промышленности, конкретно к микробиологическому синтезу рибофлавина. The invention relates to the microbiological industry, specifically to the microbiological synthesis of riboflavin.

Рибофлавин (витамин В2) применяется в животноводстве, звероводстве, и птицеводстве (свиньи, куры, пушные звери) в качестве кормовой добавки. Кристаллический рибофлавин используют в пищевой и фармацевтической промышленности.Riboflavin (vitamin B 2 ) is used in animal husbandry, animal husbandry, and poultry farming (pigs, chickens, fur animals) as a feed additive. Crystalline riboflavin is used in the food and pharmaceutical industries.

В мировой практике для получения рибофлавина микробиологическим способом используют грибной продуцент. Известен штамм Eremothecium ashbyii "ВНИИгенетика 1906" [1] который на соевой среде с гидролом и кукурузным экстрактом накапливает за 96 ч роста при 20oС 1,9 г/л рибофлавина. Главным недостатком грибного продуцента является большая продолжительность процесса ферментации.In world practice, to obtain riboflavin, a mushroom producer is used by the microbiological method. Known strain Eremothecium ashbyii "VNIIgenetika 1906" [1] which is a medium with soy and corn extract hydrologo accumulates over 96 hours of growth at 20 o C of 1.9 g / l of riboflavin. The main disadvantage of the mushroom producer is the long duration of the fermentation process.

Известны штаммы Bacillus subtilis, обладающие сверхпродукцией рибофлавина [2] и характеризующиеся разрегулированным биосинтезом пуринов и рибофлавина, а также инверсией и амплификацией рибофлавинового оперона на хромосоме Bacillus subtilis. При использовании сложных питательных сред, содержащих глюкозу, мальтозу, дрожжевой экстракт, кукурузный экстракт, фосфаты калия, глютамат и цитрат натрия, соли Мg++, Ca++, Mn++, Fe+++, янтарную кислоту и др. а также введения в ферментер углеводной подпитки при помощи компьютера в режиме поддержания определенного уровня растворенного кислорода (15±5) в культуральной жидкости эти штаммы способны накапливать 13-14 г/л рибофлавина за 48 ч и 15 г/л за 56 ч. Недостатком этого процесса является то, что высокие показатели достигаются только при применении дорогих и дефицитных компонентов питательной среды и сложной технологии.Known strains of Bacillus subtilis with overproduction of riboflavin [2] and characterized by an unregulated biosynthesis of purines and riboflavin, as well as inversion and amplification of the riboflavin operon on the Bacillus subtilis chromosome. When using complex nutrient media containing glucose, maltose, yeast extract, corn extract, potassium phosphates, glutamate and sodium citrate, Mg ++ , Ca ++ , Mn ++ , Fe +++ salts, succinic acid, etc. as well introducing carbohydrate feed into the fermenter using a computer while maintaining a certain level of dissolved oxygen (15 ± 5) in the culture fluid, these strains are able to accumulate 13-14 g / l of riboflavin in 48 hours and 15 g / l in 56 hours. The disadvantage of this process is the fact that high performance is achieved only with the use of roads large and scarce components of the nutrient medium and complex technology.

Разработан микробиологический способ получения рибофлавина на основе штаммов Bacillus subtilis ВНИИгенетика 304 и 304а [3] полученных с помощью генетических и селекционных методов, включающих получение мутантов, устойчивых к аналогу рибофлавина-розеофлавину, объединение мутаций по операторной и регуляторной областям с помощью генетической трансформации, ступенчатый отбор с использованием мутагенов. Недостатком этих штаммов является относительно низкий уровень синтеза рибофлавина, достигающий 1,0 г/л. A microbiological method for producing riboflavin based on Bacillus subtilis strains of the All-Russian Research Institute of Genetics 304 and 304a [3] obtained using genetic and selection methods, including obtaining mutants resistant to the riboflavin-rosoflavin analogue, combining mutations in the operator and regulatory regions using genetic transformation, and stepwise selection has been developed using mutagens. The disadvantage of these strains is the relatively low level of riboflavin synthesis, reaching 1.0 g / L.

В авторском свидетельстве СССР N 1429568 [4] описан штамм Bacillus subtilis "ВНИИгенетика 24/рМХ45", созданный на основе штамма Bacillus subtilis "ВНИИгенетика 304а". Этот штамм, рассматриваемый в качестве прототипа, получен генетико-селекционными и генно-инженерными методами, включающими получение регуляторных и других мутантов, конструирование гибридной плазмиды, несущей рибофлавиновый оперон Bacillus subtilis, введение данной плазмиды в реципиентный штамм Bacillus subtilis, обеспечение экспрессии рибофлавинового оперона в составе плазмиды клетки хозяина. При выращивании штамма в глубинных условиях при температуре 37-42oС и аэрации на среде, содержащей в качестве источников углерода глюкозу или сахарозу, зеленую патоку или мелассу, источников минерального азота мочевину или соли аммония, аммиачную воду, минеральные соли и ростовые факторы, например, сухую биомассу дрожжей, БВК, дрожжевой экстракт, пептон, гидролизат казеина в культуральной жидкости накапливается 6,0 г/л рибофлавина за 48-50 ч роста.The USSR author's certificate N 1429568 [4] describes the Bacillus subtilis strain "VNIIgenetics 24 / rMX45", created on the basis of the Bacillus subtilis strain "VNIIgenetics 304a". This strain, considered as a prototype, was obtained by genetic selection and genetic engineering methods, including the preparation of regulatory and other mutants, the construction of a hybrid plasmid carrying the Bacillus subtilis riboflavin operon, the introduction of this plasmid into the Bacillus subtilis recipient strain, and the expression of the riboflavin operon host cell plasmids. When growing the strain in deep conditions at a temperature of 37-42 o C and aeration on a medium containing glucose or sucrose, green molasses, molasses, sources of mineral nitrogen, urea or ammonium salts, ammonia water, mineral salts and growth factors, for example , dry biomass of yeast, BVK, yeast extract, peptone, casein hydrolyzate in the culture fluid accumulates 6.0 g / l of riboflavin for 48-50 hours of growth.

В случае применения способа получения рибофлавина, описанного в авторском свидетельстве СССР N 1561513 [5] достигается увеличение коэффициента конверсии источника углеводов в рибофлавин и снижение количества посторонних примесей в культуральной жидкости. Способ включает культивирование штаммов-продуцентов вида Bacillus subtilis в глубинных условиях при перемешивании и аэрировании на ферментационной среде, содержащей источники углерода, азота, ростовые вещества и минеральные соли, при этом источник углерода в ферментационную среду подают с постоянной скоростью 1-3 г/л в час. In the case of applying the method for producing riboflavin described in USSR author's certificate N 1561513 [5], an increase in the conversion rate of the carbohydrate source to riboflavin and a decrease in the amount of impurities in the culture fluid are achieved. The method includes cultivating producer strains of the species Bacillus subtilis under deep conditions with stirring and aeration on a fermentation medium containing carbon sources, nitrogen, growth substances and mineral salts, while the carbon source is supplied to the fermentation medium at a constant speed of 1-3 g / l hour.

Недостатком штамма-прототипа ВНИИгенетика 24/рМХ45 является относительно невысокая биосинтетическая активность в колбах и в ферментерах с применением описанного выше способа. The disadvantage of the prototype strain VNIIgenetics 24 / rMX45 is the relatively low biosynthetic activity in flasks and in fermenters using the method described above.

Целью изобретения является получение высокоактивного штамма-продуцента витамина В у бактерий вида Bacillus subti- lis. The aim of the invention is to obtain a highly active strain producing vitamin B in bacteria of the species Bacillus subtilis.

Поставленная цель достигается получением новых штаммов Bacillus subtilis Биореактор-1 А3, коллекционный номер 2159 и Биореактор-1 ST12, коллекционный номер 2160 в Коллекции культур микроорганизмов Государственного научного центра по антибиотикам (ГНЦА), которые за 72 ч роста при температуре 37-43oС в условиях перемешивания и аэрации накапливают при культивировании в колбах до 7,2 г/л рибофлавина. В лабораторном ферментере при ведении процесса с подпиткой по способу [5] в культуральной жидкости накапливается до 12 г/л рибофлавина за 50-60 ч.This goal is achieved by obtaining new strains of Bacillus subtilis Bioreactor-1 A3, collection number 2159 and Bioreactor-1 ST12, collection number 2160 in the Collection of microorganism cultures of the State Scientific Center for Antibiotics (SSCA), which after 72 hours of growth at a temperature of 37-43 o С under stirring and aeration, up to 7.2 g / l of riboflavin is accumulated during cultivation in flasks. In a laboratory fermenter, when the process is fed with water according to the method [5], up to 12 g / l of riboflavin is accumulated in the culture fluid in 50-60 hours.

Новые штаммы получены с применением генетико-селекционных методов из исходного штамма Bacillus subtilis ВНИИгенетика 24/рМХ 45 и несут мутации с изменениями пуринового биосинтеза. Мутанты отбирали по признакам: устойчивость к аналогам пуринов 8-азагуанину и 6-меркаптопурину; адениновая ауксотрофность (АЗ) и реверсия к прототрофности (ST12). В результате были получены штаммы Bacillus subtilis Биоректор-1 АЗ (2159) и Биореактор-1 ST12 (2160), уровень продуктивности которых достигает 7,2 г/л в колбах и 12 г/л в ферментерах, что на 20-90% больше в сравнении с прототипом Bacillus subtilis ВНИИгенетика 24/рМХ45. New strains were obtained using genetic selection methods from the original Bacillus subtilis strain VNIIgenetika 24 / rMX 45 and carry mutations with changes in purine biosynthesis. Mutants were selected according to the following characteristics: resistance to 8-azaguanine and 6-mercaptopurine analogs to purines; adenine auxotrophy (AZ) and reversal to prototrophy (ST12). As a result, strains of Bacillus subtilis Biorector-1 AZ (2159) and Bioreactor-1 ST12 (2160) were obtained, the productivity of which reaches 7.2 g / l in flasks and 12 g / l in fermenters, which is 20-90% more in comparison with the prototype Bacillus subtilis VNIIgenetics 24 / pMX45.

Получение рибофлавина с помощью штаммов Bacillus subtilis 2159 и 2160 осуществляют следующим образом: Полутора- или двухсуточную культуру, выращенную на косяке МПА, переносят в колбы с посевной средой, содержащей мелассу или сахарозу, биомассу дрожжей и минеральные соли. Посевной материал выращивают 12-20 ч при 37-40oС в условиях аэрации и в количестве 1-5% передают в основную ферментационную среду. Можно засевать ферментационную среду, минуя стадию посевной среды смывом с косяка (титр клеток в ферментационной среде после засева 105. Ферментационная среда содержит в качестве источника углеводов глюкозу, или патоку, или сахарозу, или мелассу, в качестве ростовых факторов высушенную биомассу дрожжей, или дрожжевой экстракт, или пептон, или гидролизат казеина, источники минерального азота, например, мочевину, соли аммония, аммиачную воду, минеральные соли - соли магния, марганца, железа и др. Ферментацию осуществляют при температуре 37-43oС при перемешивании и аэрации. Через 48-72 ч ферментации штаммов Биореактор-1 А3 (2159) и Биореактор ST12 (2160) в среде накапливается 5-7,2 г/л рибофлавина в колбах и 8-12 г/л в лабораторном ферментере.Obtaining riboflavin using strains of Bacillus subtilis 2159 and 2160 is as follows: One and a half or two day old culture grown on an IPA jamb is transferred to flasks with inoculum containing molasses or sucrose, yeast biomass and mineral salts. The seed is grown for 12-20 hours at 37-40 ° C under aeration conditions and in an amount of 1-5% is transferred to the main fermentation medium. You can inoculate the fermentation medium, bypassing the stage of the inoculum by flushing from the jamb (the titer of the cells in the fermentation medium after inoculation is 10 5. The fermentation medium contains glucose, or molasses, or sucrose, or molasses, dried yeast biomass as growth factors, or yeast extract or peptone or casein hydrolyzate, inorganic nitrogen sources, e.g., urea, ammonium salts, ammonia water, mineral salts -. magnesium, manganese, iron, etc. The fermentation is carried out at a temperature of 37-43 o with stirring and aeration. After 48-72 hours of fermentation bioreactor strains A3-1 (2159) and the bioreactor ST12 (2160) in a medium accumulates 5-7,2 g / l of riboflavin in flasks and 8-12 g / l in laboratory fermenter.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. 2-суточную культуру штамма 2159, выращенную в термостате при 37oС на агаризованной среде МПА, содержащей 20 мкг/мл эритромицина, петлей переносят в колбы Эрленмейера объемом 750 мл, содержащие по 25 мл ферментационной среды. Состав ферментационной среды, мас.ч. сахароза 10, биомасса дрожжей 2, MgSO4 0,05; мочевина 0,6. Ферментацию осуществляют на качалке 240 об/мин при 40oС в течение 72 ч. Концентрация рибофлавина в культуральной жидкости составляет 5 г/л.Example 1. A 2-day culture of strain 2159 grown in an incubator at 37 ° C. on MPA agar medium containing 20 μg / ml of erythromycin was transferred by loop to 750 ml Erlenmeyer flasks containing 25 ml of fermentation medium. The composition of the fermentation medium, parts by weight sucrose 10, yeast biomass 2, MgSO 4 0.05; urea 0.6. The fermentation is carried out on a shaker 240 rpm at 40 o C for 72 hours. The concentration of riboflavin in the culture fluid is 5 g / L.

Пример 2. Двухсуточную культуру штамма 2160, выращенную в термостате при температуре 37oС на агаризованной среде МПА, содержащей 20 мкг/мл эритромицина, петлей переносят в колбы Эрленмейера, содержащие 25 мл ферментационной среды. Состав среды и условия ферментации, как в примере 1. Концентрация рибофлавина в культуральной жидкости составляет 7,2 г/л.Example 2. A two-day culture of strain 2160, grown in a thermostat at a temperature of 37 o With agar medium MPA containing 20 μg / ml of erythromycin, loop transferred to Erlenmeyer flasks containing 25 ml of fermentation medium. The composition of the medium and the fermentation conditions, as in example 1. The concentration of riboflavin in the culture fluid is 7.2 g / L.

Пример 3. Двухсуточную культуру штамма 2159, выращенную в термостате при температуре 37oС на скошенной агаризованной среде МПА с 20 мкг/мл эритромицина петлей переносят в посевную среду, разлитую по колбам Эрленмейера (750 мл) в количестве 50 мл. Состав посевной среды, мас. сахароза 2, биомасса дрожжей 1, сернокислый магний 0,05, мочевина 0,3. Через 16 ч культивирования в колбах на качалке при 37oС производят засев ферментационной среды в лабораторном ферментере типа "Marubishi" объемом 1,2 л (начальный рабочий объем 0,7 л). Состав ферментационной среды, мас. биомасса дрожжей (БВК) 2, сернокислый магний 0,05, пеногаситель (ниоген) 0,1. После засева ферментацию осуществляют при аэрации (1:1), перемешивании (700-1000 об/мин), температуре 41±1oС и постоянной подаче подпитки в виде раствора мелассы (концентрация около 50%) со скоростью около 2 г/л в час. Через 60 ч культивирования в среде накапливается 12 г/л рибофлавина.Example 3. A two-day culture of strain 2159 grown in an incubator at a temperature of 37 ° C on agarized agarized MPA medium with 20 μg / ml erythromycin loop is transferred to a seed medium spilled in 50 ml Erlenmeyer flasks (750 ml). The composition of the seed medium, wt. sucrose 2, yeast biomass 1, magnesium sulfate 0.05, urea 0.3. After 16 hours of cultivation in flasks on a shaker at 37 ° C, the fermentation medium is seeded in a 1.2 L Marubishi laboratory fermenter (initial working volume 0.7 L). The composition of the fermentation medium, wt. yeast biomass (BVK) 2, magnesium sulfate 0.05, antifoam (niogen) 0.1. After sowing, fermentation is carried out by aeration (1: 1), stirring (700-1000 rpm), a temperature of 41 ± 1 o C and a constant supply of makeup in the form of a molasses solution (concentration of about 50%) at a speed of about 2 g / l hour. After 60 hours of cultivation, 12 g / l of riboflavin accumulates in the medium.

Пример 4. Двухсуточную культуру штамма 2160, выращенную в условиях, как в примере 3 на посевной среде переносят в ферментационную среду, как в примере 3. Через 50 ч культивирования в среде накапливается 12 г/л рибофлавина. Example 4. A two-day culture of strain 2160 grown under conditions as in Example 3 on a seed medium is transferred to a fermentation medium, as in Example 3. After 50 hours of cultivation, 12 g / l of riboflavin accumulates in the medium.

Предлагаемые штаммы 2159 и 2160 на аналогичных прототипу средах обеспечивает уровень синтеза рибофлавина на 20-90% больше по сравнению с штаммом-прототипом ВНИИгенетика 24/рМХ45. The proposed strains 2159 and 2160 on media similar to the prototype provide a level of riboflavin synthesis of 20-90% more in comparison with the prototype strain VNIIgenetika 24 / rMX45.

Claims (2)

1. Штамм Bacillus subtilis ГНЦА 2159 продуцент рибофлавина. 1. Strain Bacillus subtilis SSCA 2159 producer of riboflavin. 2. Штамм Bacillus subtilis ГНЦА 2160 продуцент рибофлавина. 2. Strain Bacillus subtilis GNCA 2160 producer of riboflavin.
RU94003444/13A 1994-01-28 1994-01-28 Strain of bacillus subtilis - a producer of riboflavin (variants) RU2081175C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94003444/13A RU2081175C1 (en) 1994-01-28 1994-01-28 Strain of bacillus subtilis - a producer of riboflavin (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94003444/13A RU2081175C1 (en) 1994-01-28 1994-01-28 Strain of bacillus subtilis - a producer of riboflavin (variants)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94003444A RU94003444A (en) 1995-09-20
RU2081175C1 true RU2081175C1 (en) 1997-06-10

Family

ID=20151955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94003444/13A RU2081175C1 (en) 1994-01-28 1994-01-28 Strain of bacillus subtilis - a producer of riboflavin (variants)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2081175C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112980715A (en) * 2020-12-14 2021-06-18 内蒙古工业大学 Bacillus subtilis strain B13 and application thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 368302, кл. C 12 P 25/00, 1970. 2. Патент WO N 0405370, кл. C 12 P 25/00, 1981. 3. Патент СССР N 908092, кл. C 12 P 25/00, 1984. 4. Авторское свидетельство СССР N 1429568, кл. C 12 P 25/00, 1988. 5. Авторское свидетельство СССР N 1561513, кл. C 12 P 25/00, 1989. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112980715A (en) * 2020-12-14 2021-06-18 内蒙古工业大学 Bacillus subtilis strain B13 and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3966583B2 (en) Method for producing L-amino acid by fermentation
CN1353192A (en) Method for producing objective fermentation product
SU1435159A3 (en) Method of producing l-carnitine
JPH044887A (en) Fermentative production of l-lysine
SK287293B6 (en) A method for fermentation of polymyxin B by means of productive microorganism Bacillus polymyxa
RU2081175C1 (en) Strain of bacillus subtilis - a producer of riboflavin (variants)
CN110468051B (en) K252A fermentation medium and preparation method thereof
KR880002417B1 (en) Method of producing guandsine
CN1223674C (en) Microorganism for producing riboflavin and method for producing riboflavin using the same
Nishio et al. Utilization of hydrocarbons by microorganisms: part III. Effects of organic nutrients, mineral salts and other factors on the accumulation of vitamin B2
RU2103350C1 (en) Yeast strain rhodotorula glutinis - a producer of carotinoids
SI9600120A (en) New and improved fermentative procedure for the production of clavulanic acid and its salts
SU908092A1 (en) Method of obtaining riboflavin
US20060270004A1 (en) Fermentation processes with low concentrations of carbon-and nitrogen-containing nutrients
CN114350688B (en) Application of guaA gene, plasmid and strain in expression of azotobacter ferrite
Igarashi et al. Excretion of L-tryptophan by analogue-resistant mutants of Pseudomonas hydrogenothermophila TH-1 in autotrophic cultures
RU2796923C1 (en) Ogataea parapolymorpha vkpm y-5081 yeast strain - producer of protein biomass
RU2747583C1 (en) Method for synthesis of (2r, 3s)-isocitric acid from sunflower seed oil using yarrowia lipolytica yeast
KR930001389B1 (en) Process for producing l-arginine
CN116144645A (en) Method for producing spores by regulating and controlling growth of bacillus subtilis by using redox electrode
RU2103351C1 (en) Yeast strain rhodosporidium diabovatum - a producer of carotinoids
SU1713929A1 (en) Method of l-asparaginase preparation
KR930008971B1 (en) Method for culture of photobacteria
SU1631079A1 (en) Strain of bacteria brevibacterium stationis producing nad-kinase
SU923186A1 (en) Method of producing uridine-5'-monophosphate and uracil

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050129