RU2789351C2 - Method for purification of l-fucose from fermentation broth - Google Patents

Method for purification of l-fucose from fermentation broth Download PDF

Info

Publication number
RU2789351C2
RU2789351C2 RU2020119395A RU2020119395A RU2789351C2 RU 2789351 C2 RU2789351 C2 RU 2789351C2 RU 2020119395 A RU2020119395 A RU 2020119395A RU 2020119395 A RU2020119395 A RU 2020119395A RU 2789351 C2 RU2789351 C2 RU 2789351C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fucose
solution
exchanger
treatment
paragraphs
Prior art date
Application number
RU2020119395A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020119395A (en
Inventor
Маркус ХЕЛЬФРИХ
Штефан ЙЕННЕВАЙН
Original Assignee
Хр. Ханзен ХМО ГмбХ
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
Priority claimed from EP17202833.4A external-priority patent/EP3486326A1/en
Application filed by Хр. Ханзен ХМО ГмбХ filed Critical Хр. Ханзен ХМО ГмбХ
Publication of RU2020119395A publication Critical patent/RU2020119395A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2789351C2 publication Critical patent/RU2789351C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: food industry.
SUBSTANCE: method for purification of L-fucose from fermentation broth is proposed, according to which biomass is removed by means of centrifugation and/or filtration from fermentation broth containing L-fucose to obtain a clarified solution. A purified solution is obtained by subjecting the clarified solution to treatment on a cation exchanger and treatment on an anion exchanger. Salts are removed from the purified solution by electrodialysis and/or nano-filtration. In this case, biomass contains cells, which produce L-fucose.
EFFECT: invention provides effective isolation of L-fucose from fermentation broth.
17 cl, 7 dwg, 3 tbl, 7 ex

Description

Настоящее изобретение относится к эффективному способу выделения L-фукозы из ферментационного бульона. L-Фукоза, содержащаяся в ферментационном бульоне, образуется в результате ферментации с использованием микроорганизмов (бактерий и дрожжей). Способ по изобретению включает стадию удаления биомассы из ферментационного бульона, стадию подвергания полученного раствора по меньшей мере одной обработке на катионообменнике и одной обработке на анионообменнике и стадию удаления солей после обработки на ионообменнике. Применение данного способа может обеспечить получение L-фукозы в порошковой форме, в гранулированной форме, а также в форме кристаллической L-фукозы.The present invention relates to an efficient method for isolating L-fucose from a fermentation broth. The L-Fucose contained in the fermentation broth is produced by fermentation using microorganisms (bacteria and yeast). The method according to the invention includes the step of removing biomass from the fermentation broth, the step of subjecting the resulting solution to at least one treatment with a cation exchanger and one treatment with an anion exchanger, and the step of removing salts after treatment with an ion exchanger. The use of this method can provide L-fucose in powder form, in granular form, as well as in the form of crystalline L-fucose.

Углеводы принимают участие во всех формах жизни, играя жизненно важные роли в запасании энергии, структурной функции, передаче сигнала, сохранении информации и так далее. Для решения этих задач в природе синтезируются несколько основных моносахаридов, таких как глюкоза, N-ацетилглюкозамин, манноза, N-ацетилманнозамин, фруктоза, фукоза, рибоза, L-фукоза, ксилоза и так далее, и несколько вспомогательных моносахаридов для более специализированных применений, такие как, например, D-аллоза.Carbohydrates are involved in all forms of life, playing vital roles in energy storage, structural function, signal transmission, information storage, and so on. To solve these problems, several basic monosaccharides are synthesized in nature, such as glucose, N-acetylglucosamine, mannose, N-acetylmannosamine, fructose, fucose, ribose, L-fucose, xylose, etc., and several auxiliary monosaccharides for more specialized applications, such such as D-allose.

L-Фукоза (6-дезокси-L-галактоза) представляет собой один из так называемых редко встречающихся моносахаридов. Она обнаружена во многих природных продуктах как в D-, так и в L-форме: в виде L-фукозы (также называемой рамнозой) и D-фукозы (CAS (Химическая реферативная служба) 3615-37-0). Самой распространенной в природе является L-форма. L-Фукоза представляет собой простую молекулу для применения в научных исследованиях и разработках и является характерным компонентом структуры гликанов. Научные исследования в области фукозилированных веществ показали, среди прочего, что они имеют очень важное значение для эмбрионального развития и вовлечены в иммунный ответ организма.L-Fucose (6-deoxy-L-galactose) is one of the so-called rare monosaccharides. It is found in many natural products in both D- and L-forms: L-fucose (also called rhamnose) and D-fucose (CAS (Chemical Abstracts Service) 3615-37-0). The most common in nature is the L-shape. L-Fucose is a simple molecule for research and development applications and is a characteristic component of the structure of glycans. Scientific research in the field of fucosylated substances has shown, among other things, that they are very important for embryonic development and are involved in the body's immune response.

L-Фукоза и фукозилированные олиго- и полисахариды представляют особый интерес для химической, пищевой, косметической и фармацевтической промышленности, поскольку они обладают огромным потенциалом для применения в питании и биомедицине (Hauber et al., 2008, Int. J. Med. Sci., 5: 371-376.; Isnard et al., 2005, Ophthalmologics 219: 324-333; Robert et al., 2004, Biomed. Pharmacother., 58: 123-128; Wild et al., 2002, Cells Tissues Organs. 172: 161-173; Adam et al., 1997, Am. J. Respir. Care Med., 155: 2102-2104). В дополнение к этому, фукозилированные производные известны своими противоаллергическими и эмульгирующими свойствами. Также известно, что поступающая с пищей L-фукоза может быть использована для синтеза фукозилированных гликанов посредством пути реутилизации L-фукозы, имеющегося у млекопитающих. Таким образом, наличие L-фукозы важно для развития головного мозга и иммунной системы. Доказательством важности этого также служит существование синдрома дефицита адгезии лейкоцитов II типа, врожденного расстройства метаболизма фукозы.L-Fucose and fucosylated oligo- and polysaccharides are of particular interest to the chemical, food, cosmetic and pharmaceutical industries because of their great potential for nutritional and biomedical applications (Hauber et al., 2008, Int. J. Med. Sci., 5: 371-376.; Isnard et al., 2005, Ophthalmologics 219: 324-333; Robert et al., 2004, Biomed. Pharmacother., 58: 123-128; Wild et al., 2002, Cells Tissues Organs. 172: 161-173; Adam et al., 1997, Am. J. Respir. Care Med., 155: 2102-2104). In addition to this, fucosylated derivatives are known for their antiallergic and emulsifying properties. It is also known that dietary L-fucose can be used to synthesize fucosylated glycans via the L-fucose recycling pathway found in mammals. Thus, the presence of L-fucose is important for the development of the brain and the immune system. The existence of leukocyte adhesion deficiency syndrome type II, an inborn disorder of fucose metabolism, is also evidence of the importance of this.

В клетках млекопитающих L-фукоза присутствует в фукозилированных гликанах, таких как антигены группы крови АВО и олигосахариды грудного молока. L-Фукоза и фукозилированные олигосахариды или белки также представляют большой интерес для химической, фармацевтической и нутрицевтической промышленности.In mammalian cells, L-fucose is present in fucosylated glycans such as ABO blood group antigens and human milk oligosaccharides. L-Fucose and fucosylated oligosaccharides or proteins are also of great interest to the chemical, pharmaceutical and nutraceutical industries.

L-Фукозу также обнаруживают, среди прочих веществ, в женском грудном молоке в концентрации приблизительно (0,5 г/л). Женскому грудному молоку придается важная роль в здоровом развитии детей. Вещества, содержащиеся в нем, в частности, олигосахариды (олигосахариды грудного молока (НМО)), являются одними из основных твердых компонентов грудного молока и имеют коровую структуру, которая содержит лактозное звено на редуцирующем конце и является разветвленной, или цепь заканчивается молекулой N-ацетиллактозамина. Структурная изменчивость усиливается благодаря модификациям остатка фукозы в концевых положениях. Если говорить о пользе для здоровья и развития, то биологическая функция НМО являлась объектом многочисленных исследований, но для ее выяснения требуется техническая очистка данных соединений в достаточных количествах. Из предшествующего уровня техники известно о получении L-фукозы либо путем непосредственной экстракции из природных источников, либо путем химической модификации моносахаридов (РТ Vanhooren et al., 1999, J. Chem., Technol., Biotechnol., 74, 479).L-Fucose is also found, among other substances, in human breast milk at a concentration of approximately (0.5 g/l). Human breast milk is given an important role in the healthy development of children. The substances it contains, in particular the oligosaccharides (human milk oligosaccharides (HMO)), are one of the main solid components of breast milk and have a core structure that contains a lactose unit at the reducing end and is branched, or the chain ends with an N-acetyllactosamine molecule . Structural variability is enhanced by modifications of the fucose residue at the terminal positions. In terms of health and developmental benefits, the biological function of HMOs has been the subject of much research, but technical purification of these compounds in sufficient quantities is required to elucidate it. It is known in the prior art to obtain L-fucose either by direct extraction from natural sources or by chemical modification of monosaccharides (PT Vanhooren et al., 1999, J. Chem., Technol., Biotechnol., 74, 479).

Несмотря на то, что некоторые моносахариды могут быть получены из природных источников в больших количествах и с разумными затратами (например, глюкоза, N-ацетилглюкозамин и фруктоза), большинство моносахаридов являются довольно редкими веществами и могут быть обнаружены в природе лишь в небольших количествах, такие как, например, L-фукоза (6-дезокси-L-галактоза).Although some monosaccharides can be obtained from natural sources in large quantities and at a reasonable cost (for example, glucose, N-acetylglucosamine and fructose), most monosaccharides are quite rare substances and can only be found in nature in small quantities, such such as L-fucose (6-deoxy-L-galactose).

В случае промышленного производства моносахаридов, в качестве источников используют почти исключительно олигосахариды, полученные из природных источников. Эти олигосахариды подвергают кислотному гидролизу и из высвободившихся моносахаридов выделяют индивидуальные сахара. Вследствие высокого химического сходства моносахаридов (отличающихся друг от друга главным образом только ориентацией индивидуальных гидроксильных групп) разделение индивидуальных моносахаридов в чистой форме является довольно трудоемким и дорогостоящим процессом.In the case of industrial production of monosaccharides, oligosaccharides obtained from natural sources are almost exclusively used as sources. These oligosaccharides are subjected to acid hydrolysis and individual sugars are isolated from the released monosaccharides. Due to the high chemical similarity of monosaccharides (which differ from each other mainly only in the orientation of the individual hydroxyl groups), the separation of individual monosaccharides in pure form is a rather laborious and expensive process.

Природными источниками L-фукозы являются полисахариды из растений, таких как морские водоросли (фукоидан, сульфатированный полимер на основе фукозы), картофель, соевые бобы и так далее. В растениях фукоза обычно входит в состав полисахаридов, имеющих L-фукопиранозильные звенья на концах или внутри полисахарид ной цепи. Другим важным источником L-фукозы являются внеклеточные полисахариды бактерий, грибов и микроскопических водорослей.Natural sources of L-fucose are polysaccharides from plants such as seaweed (fucoidan, a sulfated polymer based on fucose), potatoes, soybeans, and so on. In plants, fucose is usually included in the composition of polysaccharides having L-fucopyranosyl units at the ends or inside the polysaccharide chain. Another important source of L-fucose is the extracellular polysaccharides of bacteria, fungi and microalgae.

L-Фукоза может быть получена из природных источников, например, может происходить из водорослей или бактерий, с использованием различных методов экстракции. Эти редко встречающиеся вещества природного происхождения, используемые для извлечения L-фукозы, обычно представляют собой многокомпонентные смеси. В настоящее время L-фукозу получают посредством гидролиза этих сложных олигосахаридов. Выделение L-фукозы, обладающей достаточной степенью чистоты, является труднодостижимой процедурой и представляет собой проблему уровня данной области техники.L-Fucose can be obtained from natural sources, such as algae or bacteria, using various extraction methods. These rare naturally occurring substances used to extract L-fucose are usually multi-component mixtures. Currently, L-fucose is obtained through the hydrolysis of these complex oligosaccharides. The isolation of L-fucose having a sufficient degree of purity is an elusive procedure and represents a problem of the state of the art.

Для очистки отдельных моносахаридов из сложных гидролизатов зачастую должны быть применены токсичные химические реагенты. Например, в US 3240776 раскрыт способ экстрагирования L-фукозы, согласно которому L-фукозу выделяют путем применения ацетата свинца и избыточных количеств органических растворителей.To purify individual monosaccharides from complex hydrolysates, toxic chemicals often must be used. For example, US 3240776 discloses a method for extracting L-fucose, in which L-fucose is isolated by the use of lead acetate and excess amounts of organic solvents.

Поэтому выделение отдельных моносахаридов из сложного гидролизата олигосахаридов представляется проблематичным (вследствие большого химического сходства этих высвобождающихся отдельных моносахаридов) и вредного воздействия на окружающую среду (вследствие чрезмерного применения токсичных химических реагентов, таких как карбонат свинца).Therefore, the isolation of individual monosaccharides from a complex hydrolyzate of oligosaccharides is problematic (due to the great chemical similarity of these released individual monosaccharides) and harmful to the environment (due to excessive use of toxic chemicals such as lead carbonate).

Кроме того, в природе наличие олигосахаридов, богатых определенным сахаром, может быть довольно лимитировано и также сильно варьировать вследствие сезонных изменений. L-Фукоза происходит главным образом из полисахарида фукоидана, фукана моносульфата, присутствующего во всех обычных бурых морских водорослях, входящих в семейства Fucaceae и Laminariaceae (Black, WAP (1954): The seasonal variation in the combined L-fucose content of the common british Laminariaceae and Fucaceae. J. Sci. Food Agric, 5, 445-448).In addition, in nature, the availability of oligosaccharides rich in a certain sugar can be quite limited and also vary greatly due to seasonal changes. L-Fucose is derived primarily from the polysaccharide fucoidan, fucane monosulphate, present in all common brown seaweeds in the families Fucaceae and Laminariaceae (Black, WAP (1954): The seasonal variation in the combined L-fucose content of the common british Laminariaceae and Fucaceae, J. Sci. Food Agric, 5, 445-448).

На сегодняшний день L-фукозу получают в больших количествах главным образом благодаря сбору бурых морских водорослей, принадлежащих семейству Fucaceae, которые можно найти по всему миру, но в больших количествах на европейском побережье Атлантического океана. Крупномасштабный сбор бурых морских водорослей с морского побережья приводит к экологическим проблемам и ограничивается законами об охране окружающей среды. L-Фукоза и L-фукозосодержащие вещества являются предметом постоянных исследований.To date, L-fucose is obtained in large quantities mainly from the collection of brown seaweeds belonging to the Fucaceae family, which can be found throughout the world, but in large quantities on the European Atlantic coast. The large-scale harvesting of brown seaweed from the sea coast leads to environmental problems and is restricted by environmental laws. L-Fucose and L-fucose-containing substances are the subject of ongoing research.

Например, в JP 2000351790 раскрыт способ экстрагирования фукоидана и получения и выделения фукозосодержащего олигосахарида из экстрагированного фукоидана.For example, JP 2000351790 discloses a method for extracting fucoidan and obtaining and isolating a fucose-containing oligosaccharide from the extracted fucoidan.

В WO 2012/034996 А1 показано, что L-фукоза также может быть получена путем гидролиза содержащих L-фукозу бактериальных полисахаридов природного происхождения. В этом документе раскрыт штамм, принадлежащий семейству Enterobacteriaceae, при этом штамм способен продуцировать внеклеточные полисахариды, которые содержат L-фукозу. Чтобы получить L-фукозу, полисахариды, продуцируемые данным штаммом, извлекают и подвергают гидролизу, например, путем обработки серной кислотой или трифторуксусной кислотой.WO 2012/034996 A1 shows that L-fucose can also be obtained by hydrolysis of naturally occurring bacterial polysaccharides containing L-fucose. This document discloses a strain belonging to the Enterobacteriaceae family, wherein the strain is capable of producing extracellular polysaccharides that contain L-fucose. To obtain L-fucose, the polysaccharides produced by this strain are recovered and subjected to hydrolysis, for example by treatment with sulfuric acid or trifluoroacetic acid.

Помимо экстрагирования L-фукозы из гидролизатов поли- или олигосахаридов были разработаны различные способы получения L-фукозы путем синтеза. Исходным веществом в таких способах получения являются другие моносахариды, такие как L-арабиноза, D-галактоза, L-рамноза, D-манноза и D-глюкоза. Используя наиболее эффективный путь синтеза исходя из редко встречающегося моносахарида L-рамнозы, можно добиться эффективного синтеза L-фукозы (Defaye et al., 1984, Carbohydr. Res., 126, 165-169). Как правило, эти методы химического синтеза часто демонстрируют довольно низкие выходы и включают несколько стадий химических превращений. Для осуществления химического синтеза L-фукозы следует, помимо включения нескольких стадий синтеза, применять большой объем химических реакций для введения защитных групп. В общем, нет доказательств экономической целесообразности крупномасштабного химического синтеза моносахаридов по сравнению с экстрагированием L-фукозы из полисахаридов, собранных из природных источников.In addition to extracting L-fucose from poly- or oligosaccharide hydrolysates, various methods have been developed to obtain L-fucose by synthesis. The starting material in such preparations are other monosaccharides such as L-arabinose, D-galactose, L-rhamnose, D-mannose and D-glucose. Using the most efficient synthesis route starting from the rare monosaccharide L-rhamnose, efficient synthesis of L-fucose can be achieved (Defaye et al., 1984, Carbohydr. Res., 126, 165-169). As a rule, these chemical synthesis methods often show rather low yields and involve several chemical transformation steps. To carry out the chemical synthesis of L-fucose, in addition to including several stages of synthesis, a large amount of chemical reactions should be used to introduce protective groups. In general, there is no evidence for the economic feasibility of large-scale chemical synthesis of monosaccharides compared to the extraction of L-fucose from polysaccharides harvested from natural sources.

Обычно для извлечения L-фукозы необходимы сложные методы разделения, такие как хроматография с использованием анионо- или катионообменных смол, диализ, фракционная кристаллизация и т.д., в зависимости от природы сопутствующих Сахаров или родственных сахарам соединений (WO 2005/040430 А1).In general, the recovery of L-fucose requires complex separation techniques such as chromatography using anion or cation exchange resins, dialysis, fractional crystallization, etc., depending on the nature of the accompanying sugars or sugar-related compounds (WO 2005/040430 A1).

В JP 63027496 описывается прямая экстракция L-фукозы из водорослей, принадлежащих семейству Chordariaceae или Spermatochnaceae. Эти водоросли диспергировали в воде и обрабатывали концентрированной серной кислотой. Полученный раствор гидролизованных водорослей охлаждали и нерастворенные вещества удаляли фильтрованием. Значение рН фильтрата подводили до 5, фильтрат обрабатывали активированным углем и фильтровали. Для того, чтобы расщепить и удалить другие сахара, отличающиеся от L-фукозы, к фильтрату добавляли дрожжи. Смесь обрабатывали активированным углем и фильтровали. Фильтрат обрабатывали с использованием катионо- и анионообменных смол для деионизации и концентрировали. Концентрированный раствор сахара смешивали с этанолом и оставляли кристаллизоваться. Таким способом получали L-фукозу с чистотой 98,7%.JP 63027496 describes the direct extraction of L-fucose from algae belonging to the family Chordariaceae or Spermatochnaceae. These algae were dispersed in water and treated with concentrated sulfuric acid. The resulting solution of hydrolyzed algae was cooled and insoluble matter was removed by filtration. The pH of the filtrate was adjusted to 5, the filtrate was treated with activated carbon and filtered. In order to break down and remove other sugars other than L-fucose, yeast was added to the filtrate. The mixture was treated with activated carbon and filtered. The filtrate was treated with cation and anion exchange resins for deionization and concentrated. The concentrated sugar solution was mixed with ethanol and allowed to crystallize. In this way, L-fucose was obtained with a purity of 98.7%.

В одной из публикаций описывается выделение пектинов из нерастворимого в этаноле остатка свекловичного жома (Rombouts et al., 1986, Carbohydrate Research, 154: 177-187). Выделенные пектины очищали хроматографией на DEAE(диэтиламиноэтил)-целлюлозе или путем осаждения с использованием CuSO4. Пектины имели относительно высокое содержание нейтральных сахаров. Основными нейтральными сахарами в каждом пектине были арабиноза и галактоза; другими присутствующими сахарами были рамноза, L-фукоза, ксилоза, манноза и глюкоза. L-Фукозу из смеси сахар/пектин не выделяли.One publication describes the isolation of pectins from the ethanol-insoluble residue of beet pulp (Rombouts et al., 1986, Carbohydrate Research, 154: 177-187). The isolated pectins were purified by chromatography on DEAE(diethylaminoethyl)-cellulose or by precipitation using CuSO 4 . The pectins had a relatively high content of neutral sugars. The main neutral sugars in each pectin were arabinose and galactose; other sugars present were rhamnose, L-fucose, xylose, mannose, and glucose. L-Fucose was not isolated from the sugar/pectin mixture.

Таким образом, на сегодняшний день для получения любого моносахарида в чистой форме необходимо приложить значительное усилие, чтобы отделить желаемый моносахарид от других моносахаридов в смеси, зачастую с вовлечением больших объемов органических растворителей и других токсичных химических реагентов. Как следствие, огромной помощью было бы исключительное накопление одного желаемого моносахарида, типа, например L-фукозы. Однако, большинство микроорганизмов имеют ограничения с точки зрения видов моносахаридов, которые они способны использовать. Помимо этого, они часто отдают значительное предпочтение определенным моносахаридам в том случае, когда в качестве источника углерода одновременно доступны несколько моносахаридов.Thus, today, to obtain any monosaccharide in pure form, considerable effort must be made to separate the desired monosaccharide from other monosaccharides in mixtures, often involving large volumes of organic solvents and other toxic chemicals. As a consequence, the exclusive accumulation of one desired monosaccharide, such as L-fucose, would be of great help. However, most microorganisms are limited in terms of the types of monosaccharides they are able to use. In addition, they often show a significant preference for certain monosaccharides when several monosaccharides are simultaneously available as a carbon source.

Другим возможным способом получения L-фукозы является химический синтез. В результате деоксигенирования D-галактозы по атому углерода в положении С-6 образуется D-фукоза. Однако, эта методология нецелесообразна в случае синтеза L-фукозы, поскольку L-галактоза недоступна в больших количествах. L-Фукоза может быть получена из L-арабинозы в результате сложной последовательности реакций с участием многочисленных промежуточных соединений. Инверсия конфигурации при атоме С-5 и деоксигенирование по С-6 в D-глюкозе приводит к получению L-фукозы в результате осуществления многостадийной методики.Another possible way to obtain L-fucose is chemical synthesis. As a result of deoxygenation of D-galactose at the carbon atom in the C-6 position, D-fucose is formed. However, this methodology is not practical in the case of L-fucose synthesis because L-galactose is not available in large quantities. L-Fucose can be obtained from L-arabinose through a complex sequence of reactions involving numerous intermediates. Configuration inversion at the C-5 atom and deoxygenation at C-6 in D-glucose results in L-fucose by a multi-step procedure.

L-Фукоза также может быть получена путем химического синтеза из L-арабинозы (Tanimura, 1961, Chem. Abstr., 55: 12306), из D-глюкозы (Chiba, Т. & Tejima, 1979, Chem. Pharm. Bull., 27: 2838-2840), из метил-L-рамнозы (Defaye, J., et al., 1984, Carbohydrate Res., 126: 165-169), из D-маннозы (Gesson, J-P et al., 1992, Tetrahedron Lett., 33: 3637-3640) и из D-галактозы (Dejter-Juszynski, M & Flowers, H-M., 1973, Carbohydrate Res., 28: 144-146). С использованием мультиферментной системы был осуществлен ферментативный синтез L-фукозы и ее аналогов из фукулозо-6-фосфата (см. WO 97/15683 А1).L-Fucose can also be obtained by chemical synthesis from L-arabinose (Tanimura, 1961, Chem. Abstr., 55: 12306), from D-glucose (Chiba, T. & Tejima, 1979, Chem. Pharm. Bull., 27: 2838-2840), from methyl-L-rhamnose (Defaye, J., et al., 1984, Carbohydrate Res., 126: 165-169), from D-mannose (Gesson, J-P et al., 1992, Tetrahedron Lett., 33: 3637-3640) and from D-galactose (Dejter-Juszynski, M & Flowers, H-M., 1973, Carbohydrate Res., 28: 144-146). An enzymatic synthesis of L-fucose and its analogues from fuculose-6-phosphate was carried out using a multi-enzyme system (see WO 97/15683 A1).

Для получения L-фукозы исходя из D-маннозы необходимы стереоселективное удлинение цепи по С-1 и отщепление концевой гликоль-содержащей части. В случае L-рамнозы, как 6-дезоксигексозы, для получения L-фукозы необходимы ОН-инверсии, а именно, при атомах С-2 и С-4. По-видимому, D-галактоза являлась наиболее подходящим исходным веществом для получения L-фукозы, поскольку нет необходимости в выполнении инверсии: L-фукоза образуется в результате восстановления формильной группы при С-1 и окисления первичного гидроксила при С-6 до формила. Общей характеристикой вышеупомянутых способов является неизбежная временная защита гидроксилов, которые в данном способе не должны подвергаться стадиям инверсии конфигурации, деоксигенации и восстановления и/или окисления. Многократно выполняемые стадии введения защиты/удаления защиты, часто требующие селективных методов, делают эти методологии неэффективными. Помимо этого, в некоторых случаях для трудоемких хроматографических разделений необходимо отделение промежуточных соединений от побочных продуктов.To obtain L-fucose starting from D-mannose, stereoselective chain elongation at C-1 and cleavage of the terminal glycol-containing moiety are required. In the case of L-rhamnose, as 6-deoxyhexose, OH inversions are necessary to obtain L-fucose, namely, at the C-2 and C-4 atoms. Apparently, D-galactose was the most suitable starting material for obtaining L-fucose, since there is no need to perform an inversion: L-fucose is formed as a result of the reduction of the formyl group at C-1 and the oxidation of the primary hydroxyl at C-6 to formyl. A common characteristic of the above methods is the inevitable temporary protection of hydroxyls, which in this method should not be subjected to the steps of configuration inversion, deoxygenation and reduction and/or oxidation. The repeated protection/deprotection steps, often requiring selective methods, make these methodologies inefficient. In addition, in some cases, laborious chromatographic separations require the separation of intermediates from by-products.

В WO 2014/067696 А1 впервые описан способ получения L-фукозы с использованием рекомбинантного микроорганизма, обладающего гликозилтрансферазой и гликозидазой, которые действуют совместно для синтеза L-фукозы в свободной форме. Для этого способа необходимы два фермента и акцепторная молекула. Гликозилтрансфераза катализирует перенос фукозы с ГДФ-L-фукозы (гуанозин-дифосфат-L-фукозы) на акцептор, например лактулозу, с получением фукозиллактулозы. Затем фукозилированный акцептор (например, фукозиллактулоза) гидролизуется под действием гликозидазы до акцепторной молекулы и L-фукозы. Далее акцептор снова доступен для фукозилирования под действием применяемой фукозилтрансферазы. Затем L-фукоза высвобождается из клетки путем выделения в среду, после чего она может быть извлечена из супернатанта. Таким образом может быть легко преодолено ингибирование по типу обратной связи ГДФ-фукозного пути и могут быть получены значительные (несколько г/л) количества свободной L-фукозы в результате ферментации с применением микроорганизмов.WO 2014/067696 A1 describes for the first time a process for the production of L-fucose using a recombinant microorganism having a glycosyltransferase and a glycosidase that work together to synthesize free form L-fucose. This method requires two enzymes and an acceptor molecule. Glycosyltransferase catalyzes the transfer of fucose from GDP-L-fucose (guanosine diphosphate-L-fucose) to an acceptor such as lactulose to form fucosyl lactulose. The fucosylated acceptor (eg, fucosyllactulose) is then hydrolyzed by glycosidase to the acceptor molecule and L-fucose. The acceptor is then again available for fucosylation by the fucosyl transferase used. L-fucose is then released from the cell by isolation into the medium, after which it can be recovered from the supernatant. Thus, the feedback inhibition of the GDP-fucose pathway can be easily overcome, and significant (several g/l) amounts of free L-fucose can be obtained from fermentation using microorganisms.

Сама L-фукоза и фукозилированные субстраты являются важными исходными веществами в химической и фармацевтической отраслях промышленности, равно как и полезными веществами для изготовления косметических и нутрицевтических средств. Поэтому существует постоянная потребность в инновационных производственных способах получения L-фукозы в промышленном масштабе.L-fucose itself and fucosylated substrates are important starting materials in the chemical and pharmaceutical industries, as well as useful substances for the manufacture of cosmetics and nutraceuticals. Therefore, there is a continuing need for innovative manufacturing methods for the production of L-fucose on an industrial scale.

Предложены биотехнологические способы извлечения L-фукозы. Например, в WO 2012/034996 А1 описывается способ получения L-фукозы с использованием выделенного микроорганизма семейства Enterobacteriaceae для ферментативного получения L-фукозы. Однако, L-фукозу получают только после длительной ферментации в виде неочищенной смеси, поэтому для получения L-фукозы необходимы тщательно разработанные дополнительные стадии очистки.Biotechnological methods for the extraction of L-fucose have been proposed. For example, WO 2012/034996 A1 describes a process for the production of L-fucose using an isolated microorganism from the family Enterobacteriaceae to enzymatically produce L-fucose. However, L-fucose is obtained only after a long fermentation as a crude mixture, so carefully designed additional purification steps are necessary to obtain L-fucose.

В US 8642297 В2 постулируется общий ферментативный способ, предлагаемый для получения L-фукозы с использованием рекомбинантной маннит-1-дегидрогеназы из Apium graveolens. Однако, для этой цели не описано ни конкретного воплощения, ни примера. Кроме того, не описано никакого альтернативного фермента, который можно было бы использовать для данной реакции.US 8642297 B2 postulates a general enzymatic method proposed for the production of L-fucose using recombinant mannitol-1-dehydrogenase from Apium graveolens. However, neither a specific embodiment nor an example is described for this purpose. In addition, no alternative enzyme has been described that could be used for this reaction.

В WO 2005/087941 А1 раскрыт комбинированный ферментационно-энзиматический способ получения L-фукозы. В этом случае сначала происходит образование L-фукулозы из L-фуцита в результате использования дегидрогеназы из ацетобактерии. Затем из нее на следующей стадии должен быть осуществлен синтез с получением L-фукозы.WO 2005/087941 A1 discloses a combined fermentation-enzymatic process for the production of L-fucose. In this case, the formation of L-fuculose from L-fucit first occurs as a result of the use of dehydrogenase from acetobacteria. Then from it in the next stage should be synthesized to obtain L-fucose.

Другой способ описывает разделение сложной смеси олигосахаридов посредством анионообменной хроматографии (Derevitskaya et al., 1975, Dokl. Akad. Nauk. SSSR, 223: 1137-1139). В соответствии с данным описанием 2-амино-2-дезоксиглюцит, глюкозамин, галактоза и L-фукоза были успешно разделены из смесей олигосахаридов, забуференных 0,2 М раствором бората, посредством анионообменной хроматографии.Another method describes the separation of a complex mixture of oligosaccharides by anion exchange chromatography (Derevitskaya et al., 1975, Dokl. Akad. Nauk. SSSR, 223: 1137-1139). In accordance with this description, 2-amino-2-deoxyglucite, glucosamine, galactose and L-fucose were successfully separated from mixtures of oligosaccharides buffered with 0.2 M borate solution by anion exchange chromatography.

В JP Н11-035591 раскрыт способ получения L-фукозы из фукоидана, полученного из Cladosiphon okamuranus Tokida, или экстракта, содержащего фукоидан. Данный способ представляет собой многостадийный способ, включающий, например, обработки водой и/или кислотой, нейтрализацию, обработки методами диализа и электродиализа и обработку на ионообменнике с использованием щелочного раствора в качестве элюента. В конце L-фукозу кристаллизуют из спирта.JP H11-035591 discloses a process for producing L-fucose from fucoidan obtained from Cladosiphon okamuranus Tokida or an extract containing fucoidan. This method is a multi-step process including, for example, water and/or acid treatments, neutralization, dialysis and electrodialysis treatments, and ion exchanger treatment using an alkaline solution as eluent. Finally, L-fucose is crystallized from alcohol.

Для получения L-фукозы также был использован ферментативный и микробиологический синтез. L-Фукозу получают посредством ферментативного синтеза из дигидроксиацетонфосфата (DHAP) и DL-лактальдегида, катализируемого L-фукулозо-1-фосфат-альдолазой с последующим взаимодействием с участием кислой фосфатазы и L-фукозоизомеразы. Продукт L-фукозу выделяли хроматографией на Dowex® 50W-X8 (в Ва2+-форме), возможно в сочетании с разделением на силикагеле (Wong et al., 1995; J. Org. Chem., 60: 7360-7363).Enzymatic and microbiological synthesis was also used to obtain L-fucose. L-Fucose is obtained by enzymatic synthesis from dihydroxyacetone phosphate (DHAP) and DL-lactaldehyde catalyzed by L-fuculose-1-phosphate aldolase followed by reaction involving acid phosphatase and L-fucose isomerase. The L-fucose product was isolated by Dowex® 50W-X8 chromatography (in Ba 2+ form), possibly in combination with silica gel separation (Wong et al., 1995; J. Org. Chem., 60: 7360-7363).

В ЕР 0102535 A2 раскрыт способ получения дезоксисахаров, выбранных из фукозы и рамнозы, путем ферментации с использованием видов Alcaligenes, Klebsiella, Pseudomonas или Enterobacter, которые продуцируют внеклеточные полисахариды, содержащие более 10% фукозы и/или рамнозы. Описано, что фукоза и/или рамноза могут быть извлечены из гидролизата продукта ферментации посредством хроматографии, ионообменной или адсорбционной (например, с использованием целитов), или посредством дополнительной обработки путем ферментации.EP 0102535 A2 discloses a process for the production of deoxysaccharides selected from fucose and rhamnose by fermentation using Alcaligenes, Klebsiella, Pseudomonas or Enterobacter species that produce extracellular polysaccharides containing more than 10% fucose and/or rhamnose. It is described that fucose and/or rhamnose can be recovered from the hydrolyzate of the fermentation product by chromatography, ion exchange or adsorption (eg using celites), or by further processing by fermentation.

Аналогично, обнаружено, что бактериальный штамм семейства Enterobacteriaceae в аэробных условиях ферментации способен продуцировать L-фукозосодержащие полисахариды, при этом фукоза была отделена и выделена посредством кислотного гидролиза и многочисленных стадий очистки (WO 2012/034996 А1).Similarly, it has been found that a bacterial strain of the family Enterobacteriaceae under aerobic fermentation conditions is capable of producing L-fucose-containing polysaccharides, and the fucose has been separated and isolated by acid hydrolysis and numerous purification steps (WO 2012/034996 A1).

Однако, необходимы низкозатратные способы получения фукозилированных лактоз, как например, путем ферментации с использованием трансформированных Е. coli (Drouillard et al., 2006, Angew. Chem, Int. Ed., 45, 1778; WO 2010/070104 A1; WO 2010/142305 A1; WO 2012/097950 A1, WO 2012/112777 A2; Baumgartner et al., 2013, Microb. Cell Fact., 12: 40).However, low-cost methods for producing fucosylated lactoses are needed, such as by fermentation using transformed E. coli (Drouillard et al., 2006, Angew. Chem, Int. Ed., 45, 1778; WO 2010/070104 A1; WO 2010/ 142305 A1, WO 2012/097950 A1, WO 2012/112777 A2, Baumgartner et al., 2013, Microb.Cell Fact., 12:40).

В WO 2015/032412 A1 раскрыт способ получения смеси 2'-фукозиллактозы (2'-FL) и дифукозиллактозы (DFL) с высоким выходом путем культивирования генетически модифицированной клетки, имеющей рекомбинантный ген, который кодирует единственную фукозил-трансферазу, в присутствии лактозы. Для образования L-фукозы с высокими выходами полученную смесь 2'-FL и DFL можно подвергнуть гидролизу, инициируемому кислотой или опосредуемому фукозидазой.WO 2015/032412 A1 discloses a method for producing a high yield mixture of 2'-fucosyl lactose (2'-FL) and difucosyl lactose (DFL) by culturing a genetically modified cell having a recombinant gene that encodes a single fucosyl transferase in the presence of lactose. To form L-fucose in high yields, the resulting mixture of 2'-FL and DFL can be subjected to acid-initiated or fucosidase-mediated hydrolysis.

В WO 2016/150629 А1 показан способ биокаталитического и/или ферментативного получения L-фукозы путем использования L-фуцита в качестве исходного вещества. Чтобы преобразовать L-фуцит в L-фукозу в одностадийную реакции, используют галактозооксидазу после выделения на стадии биокатализа или непосредственно в продуцирующих клетках in vivo.WO 2016/150629 A1 shows a process for the biocatalytic and/or enzymatic production of L-fucose using L-fucite as a starting material. To convert L-fucit to L-fucose in a one-step reaction, galactose oxidase is used after isolation in the biocatalysis step or directly in the producing cells in vivo.

В WO 2016/120448 А1 описан способ ферментативного получения L-фукозы. Описан способ получения моносахарида, например L-фукозы, в свободной форме с использованием процесса микробиологической ферментации. Используемый микроорганизм проявляет гидролазную активность в отношении продуцируемых внутриклеточно активированных нуклеотидами сахаров и высвобождает моносахарид в немодифицированной свободной форме. L-Фукоза в свободной форме транспортируется в культуральный супернатант.WO 2016/120448 A1 describes a process for the enzymatic production of L-fucose. Described is a method for obtaining a monosaccharide, such as L-fucose, in free form using a microbiological fermentation process. The microorganism used exhibits hydrolase activity against intracellularly produced sugars activated by nucleotides and releases the monosaccharide in an unmodified free form. Free form L-Fucose is transported into the culture supernatant.

Существующие попытки получения очищенной L-фукозы включали только мелкомасштабные примеры, но на сегодняшний день не существует никакого способа очистки L-фукозы от ферментационного бульона в больших масштабах с достижением чистоты и качества, пригодных для применения в пищевой промышленности.Existing attempts to obtain purified L-fucose have included only small-scale examples, but to date, there is no way to purify L-fucose from fermentation broth on a large scale with purity and quality suitable for use in the food industry.

Цель настоящего изобретения заключалась в разработке способа крупномасштабной (в промышленных масштабах) очистки с получением L-фукозы высокой степени чистоты. В частности, данный способ должен быть пригоден для получения L-фукозы в масштабе от нескольких кг до нескольких тонн с качеством, подходящим для применения в пищевой промышленности, и должен быть пригоден для выполнения в непрерывном режиме.The purpose of the present invention was to develop a large-scale (industrial scale) purification process to obtain high purity L-fucose. In particular, the process should be suitable for the production of L-fucose on a scale of a few kg to several tons in a quality suitable for use in the food industry, and should be suitable for continuous operation.

Данная цель достигается путем разработки способа по п. 1, композиции по п. 18, пищевой композиции по п. 21, жидкого, готового к применению продукта питания для детей грудного или ясельного возраста по п. 28, высушенного распылением продукта в виде смеси для детей грудного возраста по п. 29, пищевой добавки по п. 30, премикса по п. 31 и применения композиции по п. 33. Зависимые пункты формулы изобретения иллюстрируют предпочтительные воплощения.This goal is achieved by developing a method according to claim 1, a composition according to claim 18, a food composition according to claim 21, a liquid, ready-to-use food product for infants or toddlers according to claim 28, a spray-dried product in the form of a mixture for children infants according to claim 29, a nutritional supplement according to claim 30, a premix according to claim 31, and the use of a composition according to claim 33. The dependent claims illustrate preferred embodiments.

Согласно изобретению предложен способ очистки L-фукозы от ферментационного бульона. Данный способ включает следующие стадии:According to the invention, a method is provided for purifying L-fucose from a fermentation broth. This method includes the following steps:

удаление биомассы из ферментационного бульона, содержащего L-фукозу, при этом получается осветленный раствор,removal of biomass from the fermentation broth containing L-fucose, thus obtaining a clarified solution,

получение очищенного раствора путем подвергания осветленного раствора обработке на катионообменнике с использованием катионообменного носителя, при этом обработку на катионообменнике осуществляют в условиях, при которых L-фукоза проходит через катионообменный носитель и присутствует в проходящем потоке; иobtaining a purified solution by subjecting the clarified solution to treatment on a cation exchanger using a cation exchange carrier, while the treatment on the cation exchanger is carried out under conditions under which L-fucose passes through the cation exchange carrier and is present in the passing stream; And

обработке на анионообменнике с использованием анионообменного носителя, при этом обработку на анионообменнике осуществляют в условиях, при которых L-фукоза проходит через анионообменный носитель и присутствует в проходящем потоке; иtreatment on an anion exchanger using an anion exchange carrier, while the treatment on an anion exchanger is carried out under conditions under which L-fucose passes through the anion exchange carrier and is present in the passing stream; And

удаление солей из очищенного раствора путем электродиализа и/или нанофильтрации.removal of salts from the purified solution by electrodialysis and/or nanofiltration.

Способ по изобретению подходит для получения желаемой L-фукозы с высокой степенью чистоты (с качеством, пригодным для применения в пищевой промышленности) и в больших масштабах (в промышленных масштабах в диапазоне от одного кг до нескольких тонн за один цикл). Помимо этого, способ по изобретению может быть осуществлен очень быстро и без больших затрат. Следовательно, он может быть проведен очень экономичным образом. Кроме того, способ может быть осуществлен периодическим или непрерывным образом. Последнее еще больше улучшает выход получаемого продукта в единицу времени. По окончании применения способа чистота L-фукозы может составлять выше 80%, предпочтительно выше 90%, более предпочтительно выше 95%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 98%.The method according to the invention is suitable for obtaining the desired L-fucose in high purity (of food grade quality) and on a large scale (on an industrial scale ranging from one kg to several tons per cycle). In addition, the method according to the invention can be carried out very quickly and without great expense. Therefore, it can be carried out in a very economical manner. In addition, the method can be carried out in a batch or continuous manner. The latter further improves the yield of the resulting product per unit time. At the end of the process, the purity of L-fucose may be above 80%, preferably above 90%, more preferably above 95%, most preferably at least 98%.

Преимущество предложенного способа очистки L-фукозы также заключается в том, что препарат L-фукозы не содержит рекомбинантной ДНК и рекомбинантных белков, происходящих при ферментации из рекомбинантных микробных штаммов, которые используют для получения L-фукозы.The advantage of the proposed L-fucose purification method also lies in the fact that the L-fucose preparation does not contain recombinant DNA and recombinant proteins occurring during fermentation from recombinant microbial strains that are used to obtain L-fucose.

Несмотря на то, что способ по изобретению был задуман для очистки конкретной L-фукозы от ферментационного бульона, указанный способ также может быть применен для очистки L-фукозы, получаемой с использованием ферментативной реакции in vitro, так называемой биокаталитической реакции in vitro, или с использованием метода биокатализа с применением пермеабилизированных цельных клеток. Очевидно, что при очистке L-фукозы из реакционной смеси в случае биокаталитической реакции in vitro нет необходимости в удалении биомассы из реакционной смеси. Таким образом, реакционная смесь в случае биокаталитической реакции in vitro соответствует осветленному технологическому потоку.Although the method of the invention was conceived for the purification of a particular L-fucose from a fermentation broth, said method can also be applied to purify L-fucose obtained using an in vitro enzymatic reaction, the so-called in vitro biocatalytic reaction, or using biocatalysis method using permeabilized whole cells. Obviously, when purifying L-fucose from the reaction mixture in the case of an in vitro biocatalytic reaction, there is no need to remove the biomass from the reaction mixture. Thus, the reaction mixture in the case of an in vitro biocatalytic reaction corresponds to a clarified process stream.

ОпределенияDefinitions

Согласно изобретению, термин "чистота" относится к химической чистоте и конкретизирует степень, до которой вещество, такое как L-фукоза, является неразбавленным или несмешанным с посторонними веществами. Таким образом, химическая чистота представляет собой показатель взаимосвязи между индивидуальным веществом и побочными продуктами/примесями. Химическую чистоту выражают в виде процентного содержания (%) и рассчитывают, используя следующую формулу:According to the invention, the term "purity" refers to chemical purity and specifies the degree to which a substance, such as L-fucose, is undiluted or unmixed with foreign matter. Thus, chemical purity is a measure of the relationship between an individual substance and by-products/impurities. Chemical purity is expressed as a percentage (%) and calculated using the following formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

В композиции, содержащей L-фукозу, чистота L-фукозы может быть определена любым подходящим методом, известным специалисту в данной области техники, например, посредством использования высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC). Соответствующий детектор может представлять собой детектор, выбранный из группы, состоящей из электрохимического детектора, рефрактометрического (RI) детектора, масс-спектрометрического (MS) детектора, диодного матричного детектора (DAD) и детектора ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Например, в случае HPLC это есть отношение площади под пиком, представляющим количество L-фукозы, к сумме площадей под пиками, представляющими как количество L-фукозы, так и соединений, отличающихся от этой L-фукозы, на одной и той же хроматограмме. Тем не менее, это подразумевает, что выбранным методом с использованием HPLC могут быть проанализированы все примеси. В противном случае необходим подход, основанный на балансе масс, т.е. на определении абсолютного количества желаемого продукта (например, L-фукозы). В указанном подходе в качестве референсного вещества для количественного определения чистоты используют чистые вещества, и чистоту тогда оценивают для полученного продукта в виде сухого вещества (желаемого продукта со всеми примесями). Указанный подход, основанный на балансе масс, также можно использовать для определения чистоты согласно изобретению.In a composition containing L-fucose, the purity of L-fucose can be determined by any suitable method known to the person skilled in the art, for example, through the use of high performance liquid chromatography (HPLC). A suitable detector may be a detector selected from the group consisting of an electrochemical detector, a refractive index (RI) detector, a mass spectrometric (MS) detector, a diode array detector (DAD), and a nuclear magnetic resonance (NMR) detector. For example, in the case of HPLC, this is the ratio of the area under the peak representing the amount of L-fucose to the sum of the areas under the peaks representing both the amount of L-fucose and compounds other than this L-fucose in the same chromatogram. However, this implies that all impurities can be analyzed by the chosen method using HPLC. Otherwise, an approach based on the mass balance is needed, i.e. on determining the absolute amount of the desired product (eg L-fucose). In this approach, pure substances are used as a reference substance for purity quantification, and purity is then assessed for the resulting product as a dry matter (desired product with all impurities). This mass balance approach can also be used to determine purity according to the invention.

Согласно изобретению, термин "культуральная жидкость" относится к любой жидкости после проведения ферментации, которая содержит L-фукозу, подлежащую очистке. Термины "культуральная жидкость", "ферментационный бульон" и "культуральная среда" используют в данном описании как синонимы. Культуральная жидкость содержит L-фукозу, которая подлежит очистке, а также биомассу (например, биологические клетки и клеточный дебрис), компоненты среды, соли и примеси типа других кислот и окрашенных соединений. Чистота L-фукозы в пределах культуральной жидкости может составлять меньше 80%. Биологическими клетками, содержащимися в культуральной жидкости, являются биологические клетки, которые продуцируют L-фукозу внутриклеточно и секретируют продуцируемую L-фукозу в жидкую культуральную среду. Биологические клетки могут включать или представлять собой генетически модифицированные биологические клетки, например, генетически модифицированные клетки Е. coli. Генетическая модификация может включать или представлять собой модификацию с целью получения L-фукозы, в частности во время фазы роста указанных биологических клеток.According to the invention, the term "culture liquid" refers to any liquid after fermentation, which contains L-fucose to be purified. The terms "culture liquid", "fermentation broth" and "culture medium" are used in this description as synonyms. The culture fluid contains L-fucose to be purified, as well as biomass (eg, biological cells and cell debris), media components, salts, and impurities such as other acids and colored compounds. The purity of L-fucose within the culture fluid can be less than 80%. The biological cells contained in the culture fluid are biological cells that produce L-fucose intracellularly and secrete the produced L-fucose into the culture fluid. Biological cells may include or be genetically modified biological cells, such as genetically modified E. coli cells. The genetic modification may include or be a modification to produce L-fucose, in particular during the growth phase of said biological cells.

Термин "биомасса", использованный в данном описании, относится ко всей совокупности биологических клеток, находящихся в ферментационном бульоне по окончании стадии ферментации. Биомасса включает в себя клетки микроорганизма, которые продуцировали L-фукозу, дочерние клетки микроорганизма, которые могут утратить свою способность продуцировать L-фукозу в ходе стадии ферментации, а также какие-либо другие клетки, которые случайно находятся в ферментационном бульоне по окончании стадии ферментации. Поэтому, по существу все биологические клетки, находящиеся в ферментационном бульоне по окончании стадии ферментации, отделяют от ферментационного бульона, в результате чего осветленный ферментационный бульон, т.е. технологический поток, по существу не содержит клеток.The term "biomass" as used herein refers to the totality of biological cells present in the fermentation broth at the end of the fermentation step. The biomass includes cells of the microorganism that have produced L-fucose, progeny cells of the microorganism that may lose their ability to produce L-fucose during the fermentation step, and any other cells that happen to be in the fermentation broth at the end of the fermentation step. Therefore, essentially all biological cells present in the fermentation broth at the end of the fermentation step are separated from the fermentation broth, whereby the clarified fermentation broth, i. the process stream is substantially free of cells.

Термин "технологический поток" относится к любому раствору, содержащему L-фукозу, которая подлежит очистке.The term "process stream" refers to any solution containing L-fucose that is to be purified.

Термин "проходящий поток" относится к раствору, содержащему L-фукозу, подлежащую очистке, который только что прошел через ионообменный носитель (т.е. катионо- и/или анионообменный носитель), т.е. представляет собой подвижную фазу, содержащую L-фукозу после контакта с твердой фазой ионообменного носителя. Другими словами, L-фукоза, находящаяся в проходящем потоке, не была адсорбирована или не абсорбировалась неподвижной фазой.The term "through stream" refers to a solution containing the L-fucose to be purified, which has just passed through an ion exchange carrier (ie cation and/or anion exchange carrier), i.e. is a mobile phase containing L-fucose after contact with the solid phase of the ion exchange carrier. In other words, the L-fucose present in the passing stream was not adsorbed or absorbed by the stationary phase.

Согласно данному изобретению различие между слабым катионообменным носителем и сильным катионообменным носителем заключается в том, что у первого химические группы, подходящие для ионного обмена, имеют значения pKa, составляющие по меньшей мере 1 (например, pKa от 2 до 5, аналогично карбоксилатной группе), тогда как у последнего имеют значения pKa меньше 1 (например, pKa от -4 до 0, аналогично сульфогруппе).According to the present invention, the difference between a weak cation exchange carrier and a strong cation exchange carrier is that, in the former, the chemical groups suitable for ion exchange have pKa values of at least 1 (for example, a pKa of 2 to 5, similar to a carboxylate group), while the latter has pKa values less than 1 (for example, pKa from -4 to 0, similar to the sulfo group).

Получение осветленного раствораObtaining a clarified solution

Биомасса предпочтительно содержит биологические клетки, которые продуцируют L-фукозу, предпочтительно бактериальные клетки, которые продуцируют L-фукозу, более предпочтительно рекомбинантные бактериальные клетки, которые продуцируют L-фукозу, наиболее предпочтительно рекомбинантные клетки Е. coii, рекомбинантные клетки Bacillus sp.и/или рекомбинантные клетки Corynebacterium sp., в особенности рекомбинантные клетки Bacillus subtilis и/или рекомбинантные клетки Bacillus megaterium, которые продуцируют L-фукозу.The biomass preferably contains biological cells that produce L-fucose, preferably bacterial cells that produce L-fucose, more preferably recombinant bacterial cells that produce L-fucose, most preferably recombinant E. coii cells, recombinant Bacillus sp. and/or recombinant cells of Corynebacterium sp., in particular recombinant cells of Bacillus subtilis and/or recombinant cells of Bacillus megaterium, which produce L-fucose.

Биомасса может быть удалена из ферментационного бульона посредством центрифугирования и/или фильтрации, при этом фильтрация предпочтительно выбрана из группы, состоящей из микрофильтрации, ультрафильтрации, фильтрации в тангенциальном потоке, диафильтрации и их комбинаций.Biomass can be removed from the fermentation broth by centrifugation and/or filtration, with the filtration being preferably selected from the group consisting of microfiltration, ultrafiltration, tangential flow filtration, diafiltration, and combinations thereof.

В методах центрифугирования, подходящих для удаления биомассы из культуральной жидкости, биомассу получают в виде осадка после центрифугирования, а супернатант в виде осветленного технологического потока, который подвергают дальнейшим обработкам. В методах фильтрации, подходящих для удаления биомассы из культуральной жидкости, фильтрат становится осветленным технологический потоком. Предпочтительным методом фильтрации для удаления биомассы является микрофильтрация и/или ультрафильтрация. При проведении ультрафильтрации могут быть удалены даже более мелкие частицы, чем при использовании микрофильтрации. Возможно, что ультрафильтрация представляет собой ультрафильтрацию в тангенциальном потоке.In centrifugation methods suitable for removing biomass from the culture fluid, the biomass is obtained as a centrifugation pellet and the supernatant as a clarified process stream which is subjected to further treatments. In filtration methods suitable for removing biomass from culture fluid, the filtrate becomes a clarified process stream. The preferred filtration method for biomass removal is microfiltration and/or ultrafiltration. Ultrafiltration can remove even finer particles than microfiltration. It is possible that ultrafiltration is ultrafiltration in tangential flow.

Микрофильтрация представляет собой способ физического разделения, при котором содержащую частицы жидкость пропускают через среду, при этом указанная среда представляет собой либо пористое вещество, содержащее извилистые каналы для удерживания частиц (глубинное фильтрование) и/или мембрану с определенным размером пор, позволяющую проходить частицам/молекулам, размер которых меньше указанного размера пор (мембранная фильтрация или тупиковая фильтрация). Термин "микрофильтрация", использованный в данном описании, относится к способу физического разделения, при котором биологические клетки (и клеточный дебрис) удаляют из ферментационного бульона, получая (осветленный) технологический поток.Microfiltration is a physical separation process in which a particle-containing liquid is passed through a medium, said medium being either a porous substance containing tortuous channels to retain particles (deep filtration) and/or a membrane with a defined pore size to allow particles/molecules to pass through. , the size of which is less than the specified pore size (membrane filtration or dead-end filtration). The term "microfiltration" as used herein refers to a physical separation process in which biological cells (and cell debris) are removed from the fermentation broth to produce a (clarified) process stream.

Ультрафильтрация представляет собой форму мембранной фильтрации, которая радикально не отличается от тупиковой микрофильтрации. При проведении ультрафильтрации силы, создаваемые градиентами давления и концентрации, приводят к удалению частиц и больших молекул растворенных веществ путем пропускания жидкости, содержащей такие частицы и большие молекулы растворенных веществ, через полупроницаемую мембрану, в результате чего частицы и большие молекулы растворенных веществ будут удерживаться в так называемом ретентате, в то время как вода и низкомолекулярные растворенные вещества, такие как L-фукоза, проходят через мембрану в пермеат (фильтрат). Мембраны для ультрафильтрации характеризуются в соответствии с их значением отсечения по молекулярной массе (MWCO), которое описывает максимальную молекулярную массу молекулы растворенного вещества, которая может пройти через мембрану в пермеат. Любые частицы, а также молекулы размером больше MWCO, не способны пройти через мембрану и остаются в ретентате. Ультрафильтрация может применяться в режиме с тангенциальным потоком, когда поток жидкости параллелен поверхности мембраны, или в тупиковом режиме, когда поток жидкости перпендикулярен поверхности мембраны.Ultrafiltration is a form of membrane filtration that is not radically different from dead-end microfiltration. In ultrafiltration, the forces generated by pressure and concentration gradients result in the removal of particles and large solute molecules by passing a liquid containing such particles and large solute molecules through a semi-permeable membrane, causing the particles and large solute molecules to be held in such a way. called retentate, while water and low molecular weight solutes such as L-fucose pass through the membrane into the permeate (filtrate). Ultrafiltration membranes are characterized according to their molecular weight cut-off value (MWCO), which describes the maximum molecular weight of a solute molecule that can pass through the membrane into the permeate. Any particles, as well as molecules larger than MWCO, are unable to pass through the membrane and remain in the retentate. Ultrafiltration can be applied in tangential flow mode, where the liquid flow is parallel to the membrane surface, or in dead-end mode, where the liquid flow is perpendicular to the membrane surface.

Неограничивающие примеры и подходящие фильтры для микрофильтрации и/или ультрафильтрации для удаления биомассы из ферментационного бульона включают SPIRA-CEL® DS МР005 4333, который представляет собой модуль, содержащий полиэфирсульфоновую мембрану с намоткой по спирали для обеспечения компактной конструкции и лучшей производительности и имеющую номинальный размер пор 0,05 мкм для ультрафильтрационных применений. Подходящие мембраны для удаления биомассы посредством микрофильтрации могут иметь размер пор по меньшей мере 0,2 мкм. Альтернативно, удаление биомассы может быть выполнено посредством микрофильтрации с применением мембран, имеющих MWCO от 100 до 1000 кДа, предпочтительно от 150 кДа до 500 кДа, для удаления биомассы и дополнительного клеточного дебриса, такого как более крупные белки. Например, в качестве альтернативы можно использовать FS10-FC FUS1582 (Microdyn-Nadir GmbH, Wiesbaden, DE), ультрафильтрационный модуль на полых волокнах, в котором применяется полиэфирсульфоновая мембрана (5 м2) с MWCO 150000 дальтон (150 кДа).Non-limiting examples and suitable microfiltration and/or ultrafiltration filters for removing biomass from fermentation broth include SPIRA-CEL® DS MP005 4333, which is a module containing a helically wound polyethersulfone membrane for compact design and better performance and having a nominal pore size 0.05 µm for ultrafiltration applications. Suitable membranes for biomass removal by microfiltration may have a pore size of at least 0.2 µm. Alternatively, biomass removal can be accomplished by microfiltration using membranes having an MWCO of 100 to 1000 kDa, preferably 150 kDa to 500 kDa, to remove biomass and additional cellular debris such as larger proteins. For example, FS10-FC FUS1582 (Microdyn-Nadir GmbH, Wiesbaden, DE), a hollow fiber ultrafiltration module using a polyethersulfone membrane (5 m 2 ) with an MWCO of 150,000 daltons (150 kDa) can be used as an alternative.

В дополнительном и/или альтернативном воплощении более мелкие частицы и большие молекулы растворенных веществ удаляют из осветленного технологического потока с использованием ультрафильтрации в тангенциальном потоке. Здесь осветленный технологический поток может быть подвергнут стадии ультрафильтрации с применением фильтра, имеющего MWCO равное 10 кДа, например, Spira-Cel® DSUP010 (Microdyn-Nadir GmbH, Wiesbaden, DE), ультрафильтрационного модуля с намоткой по спирали с использованием полиэфирсульфоновой мембраны (5,7 м2) с MWCO 10000 дальтон (10 кДа).In a further and/or alternative embodiment, smaller particles and large solute molecules are removed from the clarified process stream using tangential flow ultrafiltration. Here, the clarified process stream may be subjected to an ultrafiltration step using a filter having a MWCO of 10 kDa, such as Spira-Cel® DSUP010 (Microdyn-Nadir GmbH, Wiesbaden, DE), a helical wound ultrafiltration module using a polyethersulfone membrane (5, 7 m 2 ) with MWCO 10,000 daltons (10 kDa).

В итоге, в настоящем изобретении могут быть использованы следующие возможности для удаления биомассы из ферментационного бульона:In summary, the following possibilities can be used in the present invention to remove biomass from the fermentation broth:

1) сбор посредством центрифугирования. Нерастворенные части удаляют из культуральной жидкости за одну стадию. Преимущество: быстрое удаление нерастворенных частей;1) collection by centrifugation. Undissolved parts are removed from the culture fluid in one step. Benefit: fast removal of undissolved parts;

2) сбор посредством микрофильтрации. Нерастворенные части и большие молекулы выше определенного размера удаляют из культуральной жидкости за одну стадию. При проведении микрофильтрации можно использовать мембраны с намоткой по спирали или фильтровальное устройство на полых волокнах в режиме с тангенциальным потоком. Можно использовать микрофильтрационные мембраны, которые имеют значение отсечения по молекулярной массе ≥500 кДа, более предпочтительно ≥150 кДа. Преимущество: быстрое удаление нерастворенных частей и больших молекул выше определенного размера;2) collection by microfiltration. Undissolved parts and large molecules above a certain size are removed from the culture fluid in one step. When performing microfiltration, you can use spiral wound membranes or a hollow fiber filter device in a tangential flow mode. You can use microfiltration membranes that have a molecular weight cut-off ≥500 kDa, more preferably ≥150 kDa. Advantage: fast removal of undissolved parts and large molecules above a certain size;

3) сбор посредством ультрафильтрации. Нерастворенные части, большие молекулы и малые молекулы выше определенного размера удаляют из культуральной жидкости за одну стадию. При проведении ультрафильтрации можно использовать мембраны с намоткой по спирали или фильтровальное устройство на полых волокнах в режиме с тангенциальным потоком. Можно использовать ультрафильтрационные мембраны, которые имеют значение отсечения по молекулярной массе ≤100 кДа, более предпочтительно ≤10 кДа. Преимущество: быстрое удаление нерастворенных частей, больших молекул и малых молекул выше определенного размера;3) collection by ultrafiltration. Undissolved parts, large molecules and small molecules above a certain size are removed from the culture liquid in one step. When performing ultrafiltration, you can use spiral wound membranes or a hollow fiber filter device in a tangential flow mode. You can use ultrafiltration membranes that have a molecular weight cut-off ≦100 kDa, more preferably ≦10 kDa. Advantage: fast removal of undissolved parts, large molecules and small molecules above a certain size;

4) сбор посредством центрифугирования в сочетании с микрофильтрацией. Нерастворенные части и большие молекулы выше определенного размера удаляют из культуральной жидкости за две стадии. При проведении микрофильтрации можно использовать мембраны с намоткой по спирали или фильтровальное устройство на полых волокнах в режиме с тангенциальным потоком. Можно использовать микрофильтрационные мембраны, которые имеют значение отсечения по молекулярной массе ≥500 кДа, более предпочтительно ≥150 кДа. Преимущество: быстрое удаление нерастворенных частей и больших молекул выше определенного размера без забивания пор в мембранах или фильтрах, используемых при проведении микрофильтрации;4) collection by centrifugation combined with microfiltration. Undissolved parts and large molecules above a certain size are removed from the culture liquid in two stages. When performing microfiltration, you can use spiral wound membranes or a hollow fiber filter device in a tangential flow mode. You can use microfiltration membranes that have a molecular weight cut-off ≥500 kDa, more preferably ≥150 kDa. Benefit: fast removal of undissolved parts and large molecules above a certain size without clogging the pores in membranes or filters used in microfiltration;

5) сбор посредством центрифугирования в сочетании с ультрафильтрацией. Нерастворенные части, большие молекулы и малые молекулы выше определенного размера удаляют из культуральной жидкости за две стадии. При проведении ультрафильтрации можно использовать мембраны с намоткой по спирали или фильтровальное устройство на полых волокнах в режиме с тангенциальным потоком. Можно использовать ультрафильтрационные мембраны, которые имеют значение отсечения по молекулярной массе ≤100 кДа, более предпочтительно ≤10 кДа. Преимущество: быстрое удаление нерастворенных частей, больших молекул и малых молекул выше определенного размера без забивания пор в мембранах или фильтрах, используемых при проведении ультрафильтрации;5) collection by centrifugation combined with ultrafiltration. Undissolved parts, large molecules and small molecules above a certain size are removed from the culture liquid in two stages. When performing ultrafiltration, you can use spiral wound membranes or a hollow fiber filter device in a tangential flow mode. You can use ultrafiltration membranes that have a molecular weight cut-off value of ≦100 kDa, more preferably ≦10 kDa. Advantage: fast removal of undissolved parts, large molecules and small molecules above a certain size without clogging the pores in membranes or filters used in ultrafiltration;

6) сбор посредством микрофильтрации в сочетании со стадией ультрафильтрации. Нерастворенные части, большие молекулы и малые молекулы выше определенного размера удаляют из культуральной жидкости за две стадии. При проведении микрофильтрации и/или ультрафильтрации можно использовать мембраны с намоткой по спирали или фильтровальное устройство на полых волокнах в режиме с тангенциальным потоком. Можно использовать микрофильтрационные мембраны, которые имеют значение отсечения по молекулярной массе ≥500 кДа, более предпочтительно ≥150 кДа. Можно использовать ультрафильтрационные мембраны, которые имеют значение отсечения по молекулярной массе ≤100 кДа, более предпочтительно ≤10 кДа. Преимущество: наиболее быстрое удаление нерастворенных частей, больших молекул и малых молекул выше определенного размера со сниженным риском забивания пор в мембранах или фильтрах, используемых при проведении ультрафильтрации.6) collection by microfiltration combined with an ultrafiltration step. Undissolved parts, large molecules and small molecules above a certain size are removed from the culture liquid in two stages. When performing microfiltration and/or ultrafiltration, spiral wound membranes or a hollow fiber filter device in tangential flow mode can be used. You can use microfiltration membranes that have a molecular weight cut-off ≥500 kDa, more preferably ≥150 kDa. You can use ultrafiltration membranes that have a molecular weight cut-off value of ≦100 kDa, more preferably ≦10 kDa. Benefit: Most rapid removal of undissolved particles, large molecules and small molecules above a certain size with reduced risk of plugging pores in membranes or filters used in ultrafiltration.

Осветленный технологический поток, содержащий L-фукозу, обычно может содержать значительное количество нежелательных примесей, включая (но не ограничиваясь этим) одновалентные ионы, двухвалентные ионы, аминокислоты, полипептиды, белки, органические кислоты, нуклеиновые кислоты, моносахариды и/или олигосахариды.The clarified process stream containing L-fucose can typically contain a significant amount of undesirable impurities, including (but not limited to) monovalent ions, divalent ions, amino acids, polypeptides, proteins, organic acids, nucleic acids, monosaccharides and/or oligosaccharides.

Стадии, которые предпочтительно отсутствуют в способе по изобретениюSteps which are preferably absent in the method of the invention

Способ по изобретению может включать одну или более чем одну стадию хроматографического разделения. Однако, в предпочтительных воплощениях данный способ может отличаться тем, что он не требует или не включает хроматографического разделения (например, нет никакой необходимости в хроматографическом фракционировании). Преимущество отсутствия хроматографического разделения заключается в том, что данный способ можно быть выполнен быстрее и с меньшими затратами, потому что отпадают затраты времени и средств на приготовление элюирующего раствора, его использование для элюирования L-фукозы с твердой фазы и сбор фракций после элюирования.The process of the invention may include one or more chromatographic separation steps. However, in preferred embodiments, this method may be characterized in that it does not require or involve chromatographic separation (eg, there is no need for chromatographic fractionation). The advantage of not having a chromatographic separation is that the process can be done faster and at a lower cost because there is no time and expense involved in preparing the elution solution, using it to elute L-fucose from the solid phase, and collecting fractions after elution.

Кроме того, способ по изобретению может отличаться тем, что он не включает применение метанола, н-пропанола, изопропанола, 2-бутанона и/или этилацетата, возможно не включает применение какого-либо органического растворителя. Преимущество неиспользования органического растворителя заключается в том, что это может гарантировать отсутствие метанола, этанола, н-пропанола, изопропанола, 2-бутанона и/или этилацетата в конечном продукте, конечной L-фукозе или композиции, содержащей L-фукозу, возможно отсутствие какого-либо органического растворителя. Помимо этого данный способ становится менее затратным, экологически чистым и более безопасным для работников.In addition, the method of the invention may differ in that it does not include the use of methanol, n-propanol, isopropanol, 2-butanone and/or ethyl acetate, possibly does not include the use of any organic solvent. The advantage of not using an organic solvent is that it can guarantee the absence of methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, 2-butanone and/or ethyl acetate in the final product, the final L-fucose or composition containing L-fucose, possibly the absence of any or an organic solvent. In addition, this method becomes less costly, environmentally friendly and safer for workers.

Кроме того, способ по изобретению может отличаться тем, что он не включает стадии элюирования L-фукозы с неподвижной фазы с использованием раствора, содержащего органический растворитель. Преимущество заключается в том, что очищенную L-фукозу можно хранить без какого-либо органического растворителя. Помимо этого данный способ становится менее затратным, экологически чистым и более безопасным для работников.In addition, the method according to the invention may differ in that it does not include the steps of eluting L-fucose from the stationary phase using a solution containing an organic solvent. The advantage is that the purified L-fucose can be stored without any organic solvent. In addition, this method becomes less costly, environmentally friendly and safer for workers.

Более того, способ по изобретению может отличаться тем, что он не требует применения тяжелого металла. Преимущество заключается в том, что он может гарантировать отсутствие тяжелых металлов в очищенной L-фукозе.Moreover, the method according to the invention may be characterized in that it does not require the use of a heavy metal. The advantage is that it can guarantee the absence of heavy metals in purified L-fucose.

Способ по изобретению может включать одну или более стадий нагревания технологического потока, предпочтительно до температуры выше 45°С. Однако, в предпочтительном воплощении способ по изобретению не включает стадию нагревания ферментационного бульона, осветленного раствора и/или очищенного раствора до температуры выше 45°С. Преимущество заключается в том, что по сравнению со способами предшествующего уровня техники, в которых используется такая стадия тепловой обработки, экономится энергия на нагревание соответствующих растворов, что делает данный способ более экономичным и более экологичным.The method according to the invention may include one or more stages of heating the process stream, preferably to a temperature above 45°C. However, in a preferred embodiment, the method of the invention does not include the step of heating the fermentation broth, the clarified solution and/or the purified solution to a temperature above 45°C. The advantage is that, compared to prior art methods using such a heat treatment step, energy is saved to heat the respective solutions, making the process more economical and more environmentally friendly.

Обработка на катионообменникеProcessing on a cation exchanger

Катионы могут быть удалены из осветленного технологического потока среди других примесей на стадии обработки на катионообменнике способа по изобретению, т.е. путем применения по меньшей мере одной обработки на катионообменнике осветленного технологического потока. Конкретно, катионы заменяют на другие катионы, которые связывают с катионообменным носителем (неподвижной фазой) перед тем, как осветленный технологический поток подают на стадию обработки на катионообменнике. Важно, что было обнаружено, что в результате обработки на катионообменнике из осветленного технологического потока удаляется аммиак и часть загрязняющих белков.Cations can be removed from the clarified process stream, among other impurities, in the cation exchanger treatment step of the process of the invention, i.e. by applying at least one cation exchanger treatment of the clarified process stream. Specifically, the cations are exchanged for other cations that are bound to the cation exchange carrier (stationary phase) before the clarified process stream is fed to the cation exchanger treatment step. Significantly, it was found that the cation exchanger treatment removed ammonia and some of the protein contaminants from the clarified process stream.

На стадии обработки на катионообменнике положительно заряженные вещества могут быть удалены из не содержащей клеток культуральной жидкости, поскольку они связываются со смолой. Водный раствор L-фукозы приводят в контакт любым подходящим способом, который позволяет положительно заряженным веществам адсорбироваться на катионообменном носителе, в то время как L-фукоза проходит через него. Жидкость, полученная после приведения в контакт с катионообменной смолой, содержит воду, определенные катионы (те, которые были иммобилизованы на катионообменном носителе до проведения этой стадии), анионы, окрашивающие вещества и L-фукозу.In the cation exchanger treatment step, positively charged substances can be removed from the cell-free culture fluid as they bind to the resin. The aqueous solution of L-fucose is brought into contact in any suitable manner which allows the positively charged species to be adsorbed onto the cation exchange carrier while the L-fucose passes through it. The liquid obtained after contacting the cation exchange resin contains water, certain cations (those that were immobilized on the cation exchange carrier prior to this step), anions, colorants and L-fucose.

Обработка на катионообменнике может быть проведена с применением слабого катионообменного носителя или с применением сильного катионообменного носителя, предпочтительно ее проводят с применением сильного катионообменного носителя.The treatment on the cation exchanger can be carried out using a weak cation exchange carrier or using a strong cation exchange carrier, preferably it is carried out using a strong cation exchange carrier.

При обработке на катионообменнике согласно способу по изобретению можно использовать сильный катионообменник. Подходящие для удаления положительно заряженных соединений катионообменные смолы представляют собой сильнокислотные катионообменные смолы, такие как смолы, которые содержат карбоксильную группу (слабый катионообменник) или сульфогруппу (сильный катионообменник), присоединенную к твердому остову (например, к полистирольному остову). Подходящие смолы включают (но не ограничиваются этим) Lewatit® S2568 (Н+) (Lanxess AG, Cologne, DE), Dowex® 50WX2 (Merck KGaA, Darmstadt, DE); Amberlite® IR-116 (Japan Organo Co., Ltd.) и Diaion™ SK-102 (Mitsubishi Chemical Industries, Ltd).When processing on a cation exchanger according to the method according to the invention, a strong cation exchanger can be used. Cation exchange resins suitable for removing positively charged compounds are strongly acidic cation exchange resins, such as resins that contain a carboxyl group (weak cation exchanger) or a sulfo group (strong cation exchanger) attached to a solid backbone (eg, a polystyrene backbone). Suitable resins include (but are not limited to) Lewatit® S2568 (H + ) (Lanxess AG, Cologne, DE), Dowex® 50WX2 (Merck KGaA, Darmstadt, DE); Amberlite® IR-116 (Japan Organo Co., Ltd.) and Diaion™ SK-102 (Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.).

Стадия обработки на катионообменнике может представлять собой первую стадию после удаления биомассы из культуральной среды, т.е. первую стадию, которой подвергают осветленную культуральную среду.The cation exchanger treatment step may be the first step after removal of the biomass from the culture medium, i. e. the first stage, which is subjected to a clarified culture medium.

Неспецифические катионы предпочтительно заменяют на конкретный катион Н+ или Na+. Если неспецифические катионы заменяют на Н+, то значение рН в проходящем потоке предпочтительно доводят до рН 6-8 перед проведением последующей стадии обработки (например, обработки на анионообменнике), наиболее предпочтительно путем добавления NaOH к проходящему потоку.Non-specific cations are preferably replaced by a specific H + or Na + cation. If non-specific cations are replaced by H + , then the pH value in the passing stream is preferably adjusted to pH 6-8 before carrying out the subsequent processing step (eg, processing on an anion exchanger), most preferably by adding NaOH to the passing stream.

В предпочтительном воплощении перед попаданием на катионообменник осветленного технологического потока катионообменный носитель находится в Н+-форме, т.е. обменивающийся ионами лиганд на катионообменном носителе протонирован. Это приводит к тому, что при проведении катионного обмена катионы в осветленном технологическом потоке заменяются на Н+. Поэтому значение рН раствора после завершения указанной стадии (в проходящем потоке) оказывается соответствующим более кислым средам, чем значение рН раствора до проведения указанной стадии. Предпочтительно, чтобы перед проведением последующих стадий очистки значение рН в проходящем потоке было повышено до нейтрального или почти нейтрального значения рН (например, рН ≥6,5 и рН ≤7,5). Повышение значения рН может быть достигнуто путем добавления NaOH в технологический поток.In a preferred embodiment, before the clarified process stream enters the cation exchanger, the cation exchange carrier is in the H + form, i. the ion-exchanging ligand on the cation-exchange support is protonated. This leads to the fact that during the cation exchange, the cations in the clarified process stream are replaced by H + . Therefore, the pH value of the solution after completion of this stage (in the passing stream) is corresponding to more acidic environments than the pH value of the solution before the said stage. Preferably, the pH of the through stream is raised to a neutral or near neutral pH (eg, pH ≧6.5 and pH ≦7.5) before carrying out subsequent purification steps. Raising the pH value can be achieved by adding NaOH to the process stream.

В качестве противоиона в катионообменнике может быть использован ион любого щелочного металла (Li+, Na+, K+), ион щелочноземельного металла (такой как Са2+, Mg2+), ион аммония или карбонат-ион. Предпочтительно, противоионом катионообменника является ион натрия (Na4). Более предпочтительно, противоионом является ион водорода (Н4). Преимущество иона водорода как противоиона заключается в том, что в результате приведения в контакт с катионообменным носителем образуется протонированная форма анионов в технологическом потоке, и эти протонированные анионы обнаруживаются в проходящем потоке, т.е. в растворе, прошедшем через катионообменный носитель. После этого протонированная форма указанных анионов может быть нейтрализована путем добавления основания (например, NaOH) в содержащий продукт поток, в результате чего протонированная форма указанных анионов преобразуется в конкретную солевую форму (например, натриевую солевую форму). Наличие анионов в натриевой солевой форме предпочтительно, поскольку ионы натрия являются относительно небольшими катионами и могут быть с большей легкостью удалены посредством нанофильтрации и/или электродиализа, чем более крупные катионы.Any alkali metal ion (Li + , Na + , K + ), alkaline earth metal ion (such as Ca 2+ , Mg 2+ ), ammonium ion or carbonate ion can be used as the counterion in the cation exchanger. Preferably, the counterion of the cation exchanger is sodium ion (Na 4 ). More preferably, the counterion is a hydrogen ion (H 4 ). The advantage of the hydrogen ion as a counterion is that upon contact with the cation exchange carrier, the protonated form of the anions is formed in the process stream and these protonated anions are found in the passing stream, ie. in solution passed through a cation-exchange carrier. The protonated form of said anions can then be neutralized by adding a base (eg NaOH) to the product containing stream, whereby the protonated form of said anions is converted to a specific salt form (eg the sodium salt form). The presence of anions in the sodium salt form is preferred because sodium ions are relatively small cations and can be more easily removed by nanofiltration and/or electrodialysis than larger cations.

Предпочтительно, стадию обработки на катионообменнике осуществляют перед стадией обработки на анионообменнике. Однако, в принципе, обработка на катионообменнике также может быть проведена после стадии обработки на анионообменнике.Preferably, the cation exchange step is carried out before the anion exchange step. However, in principle, the cation exchange treatment can also be carried out after the anion exchange treatment step.

Размер частиц катионообменной смолы предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 1 мм. Такой диапазон размера частиц способствует эффективному прохождению используемой не содержащей клеток культуральной жидкости, по-прежнему с одновременным эффективным удалением заряженных веществ на катионообменной смоле. Чтобы обеспечить возможность протекания эффективного обмена ионов, объемная скорость потока предпочтительно должна составлять от 0,5 до 2,5 объема хроматографического слоя, более предпочтительно от 1,0 до 2,0 объема хроматографического слоя. Обработка на ионообменнике может быть осуществлена традиционным образом, например, партиями или непрерывно, предпочтительно непрерывно.The particle size of the cation exchange resin is preferably in the range of 0.1 to 1 mm. This range of particle sizes allows efficient passage of the cell-free culture fluid used, while still effectively removing charged substances on the cation exchange resin. In order to allow efficient ion exchange to take place, the volumetric flow rate should preferably be from 0.5 to 2.5 times the volume of the chromatography layer, more preferably from 1.0 to 2.0 times the volume of the chromatography layer. The treatment on the ion exchanger can be carried out in a conventional manner, for example in batches or continuously, preferably continuously.

Условия, при которых L-фукоза проходит через катионообменный носитель, могут быть установлены путем регулирования рН и/или концентрации солей в осветленном растворе, предпочтительно путем доведения рН осветленного раствора до значения рН в диапазоне 6-8 и/или путем регулирования концентрации солей, если необходимо.The conditions under which L-fucose passes through the cation exchange carrier can be adjusted by adjusting the pH and/or the salt concentration of the clarified solution, preferably by adjusting the pH of the clarified solution to a pH value in the range of 6-8 and/or by adjusting the salt concentration if necessary.

После обработки на катионообменнике и обработки на анионообменнике очищенный раствор может содержать L-фукозу, придающие окраску вещества и соль, при этом соль предпочтительно представляет собой NaCl. Согласно предпочтительному воплощению изобретения, при обработке на анионообменнике анионообменный носитель используют в хлоридной форме.After treatment with a cation exchanger and treatment with an anion exchanger, the purified solution may contain L-fucose, coloring agents and a salt, the salt being preferably NaCl. According to a preferred embodiment of the invention, in the anion exchanger treatment, the anion exchange carrier is used in the chloride form.

Согласно следующему предпочтительному воплощению изобретения, при обработке на катионообменнике катионообменный носитель используют в водородной форме. Было обнаружено, что использование катионообменника в водородной форме (противоионом является Н+) является предпочтительным, поскольку достигается гораздо лучшее связывание солей и загрязняющих белков по сравнению с катионообменным носителем в любой другой форме (противоионом не является Н+). Применение водородной формы приводит к тому, что проходящий поток имеет соответствующее более кислым средам значение рН, чем раствор, который наносили для проведения обработки на катионообменнике. Однако, указанное значение рН можно легко повысить путем добавления основания, предпочтительно NaOH, до нейтрального значения рН, предпочтительно до значения рН в диапазоне 6-8. Осуществление нейтрализации с использованием NaOH предпочтительно, поскольку введенные ионы натрия являются относительно небольшими и могут быть легко удалены посредством нанофильтрации и/или электродиализа.According to a further preferred embodiment of the invention, the cation exchange carrier is used in hydrogen form in the cation exchange treatment. It has been found that the use of a cation exchanger in the hydrogen form (the counterion is H + ) is preferred because a much better binding of salts and contaminant proteins is achieved compared to a cation exchange carrier in any other form (the counterion is not H + ). The use of the hydrogen form results in the passing stream having a pH corresponding to more acidic media than the solution that was applied for the cation exchanger treatment. However, this pH value can easily be raised by adding a base, preferably NaOH, to a neutral pH, preferably to a pH value in the range of 6-8. The implementation of neutralization using NaOH is preferred because the introduced sodium ions are relatively small and can be easily removed by nanofiltration and/or electrodialysis.

Размер частиц катионообменной смолы следует выбирать таким, чтобы способствовать эффективному прохождению используемой не содержащей клеток культуральной жидкости по-прежнему с одновременным эффективным удалением заряженных веществ на катионообменной смоле. Чтобы обеспечить возможность протекания эффективного обмена ионов, объемная скорость потока предпочтительно должна составлять от 0,2 до 2,0 объема хроматографического слоя, более предпочтительно от 0,5 до 1,5 объема хроматографического слоя. Обработка на ионообменнике может быть осуществлена традиционным образом, например, партиями или непрерывно, предпочтительно непрерывно.The particle size of the cation exchange resin should be chosen to facilitate efficient passage of the cell-free culture fluid used, while still effectively removing charged substances on the cation exchange resin. In order to allow efficient ion exchange to take place, the volumetric flow rate should preferably be from 0.2 to 2.0 chromatographic layer volume, more preferably 0.5 to 1.5 chromatographic layer volume. The treatment on the ion exchanger can be carried out in a conventional manner, for example in batches or continuously, preferably continuously.

Сначала осветленный раствор может быть подвергнут обработке на катионообменнике, а затем обработке на анионообменнике. Преимущество такой последовательности в способе заключается в том, что катионообменный носитель может быть в Н+-форме для получения сильного связывания загрязняющих белков, а после нейтрализации с использованием основания (например, NaOH) через анионообменный носитель может быть пропущен раствор, содержащий определенную солевую форму анионов в технологическом потоке (например, анионы в Na+-форме).First, the clarified solution can be treated with a cation exchanger and then treated with an anion exchanger. The advantage of this sequence in the method is that the cation exchange carrier can be in the H + form to obtain strong binding of contaminant proteins, and after neutralization using a base (for example, NaOH), a solution containing a certain salt form of anions can be passed through the anion exchange carrier in the process stream (for example, anions in the Na + -form).

Обработка на анионообменникеProcessing on an anion exchanger

Предпочтительно, стадию обработки на анионообменнике осуществляют после стадии обработки на катионообменнике. Однако, в принципе, она также может быть проведена до стадии обработки на катионообменнике, т.е. до того, как технологический поток будет обработан на катионообменнике.Preferably, the anion exchange step is carried out after the cation exchange step. However, in principle, it can also be carried out before the stage of treatment on the cation exchanger, ie. before the process stream is processed by the cation exchanger.

Стадию обработки на анионообменнике проводят для удаления неспецифических анионов и замены их на конкретные анионы, предпочтительно на конкретный анион Cl- или ОН-. Если неспецифические анионы заменяют на Cl-, то значение рН в проходящем потоке предпочтительно доводят до рН 6-8 перед проведением последующей стадии обработки (например, удаление солей из очищенного раствора путем электродиализа), наиболее предпочтительно путем добавления NaOH к проходящему потоку.The anion exchange step is carried out to remove non-specific anions and replace them with specific anions, preferably a specific Cl - or OH - anion. If non-specific anions are replaced by Cl - , then the pH value in the passing stream is preferably adjusted to pH 6-8 before carrying out the subsequent processing step (for example, removal of salts from the purified solution by electrodialysis), most preferably by adding NaOH to the passing stream.

Анионы могут быть удалены из осветленного технологического потока на стадии обработки на анионообменнике способа по изобретению, т.е. посредством применения по меньшей мере одной обработки на анионообменнике в отношении осветленного технологического потока. Стадия обработки на анионообменнике может представлять собой первую стадию после удаления биомассы из культуральной среды, т.е. первую стадию, которой подвергают осветленную культуральную среду. Предпочтительно, обработку на анионообменнике проводят на стадии, осуществляемой после стадии обработки на катионообменнике.Anions can be removed from the clarified process stream in the anion exchanger treatment step of the process of the invention, i.e. by applying at least one anion exchanger treatment to the clarified process stream. The anion exchange treatment step may be the first step after removal of the biomass from the culture medium, ie. the first stage, which is subjected to a clarified culture medium. Preferably, the anion exchanger treatment is carried out in a step carried out after the cation exchanger treatment step.

Отрицательно заряженные вещества могут быть удалены из технологического потока, поскольку они связываются с анионообменной смолой. Водный раствор, содержащий L-фукозу, приводят в контакт любым подходящим способом, который позволяет отрицательно заряженным веществам адсорбироваться на анионообменном носителе, в то время как L-фукоза проходит через него. Жидкость, полученная после приведения в контакт с анионообменной смолой, содержит воду, определенные катионы, определенные анионы, окрашивающие вещества и L-фукозу. Условия стадии обработки на анионообменнике таковы, что L-фукоза не связывается с анионообменным носителем, т.е. находится в проходящем потоке после контакта с носителем.Negatively charged substances can be removed from the process stream as they bind to the anion exchange resin. The aqueous solution containing L-fucose is brought into contact in any suitable manner which allows the negatively charged species to be adsorbed onto the anion exchange carrier while the L-fucose passes through it. The liquid obtained after contact with the anion exchange resin contains water, certain cations, certain anions, colorants and L-fucose. The conditions of the anion exchange treatment step are such that L-fucose does not bind to the anion exchange carrier, i.e. is in the passing stream after contact with the carrier.

В начале обработки на анионообменнике значение рН содержащего продукт потока предпочтительно доводят до рН 6-8 (наиболее предпочтительно до рН 7). Проходящий поток (содержащий продукт поток, прошедший через анионообменный носитель) может иметь более низкое значение рН, например, рН в диапазоне от 4,5 до 6. При этом значении рН анионы в проходящем потоке могут находиться в протонированной форме. Значение рН в проходящем потоке может быть повышено путем добавления основания, например, NaOH.At the start of the anion exchanger treatment, the pH of the product-containing stream is preferably adjusted to pH 6-8 (most preferably pH 7). The passing stream (containing the product stream passing through the anion exchange carrier) may have a lower pH value, for example, a pH in the range from 4.5 to 6. At this pH value, the anions in the passing stream may be in protonated form. The pH value in the passing stream can be increased by adding a base, such as NaOH.

Во время обмена анионов анионы в осветленном технологическом потоке могут быть заменены на Cl-. Поэтому значение рН в технологическом потоке становится соответствующим немного более кислым средам. Предпочтительно, значение рН повышают перед последующими стадиями очистки, предпочтительно до достижения нейтрального или почти нейтрального значения рН (т.е. рН ≥6,5 и рН ≤7,5) в технологическом потоке. Более предпочтительно, данного повышения значения рН в технологическом потоке достигают путем добавления в технологический поток NaOH.During anion exchange, anions in the clarified process stream may be exchanged for Cl - . Therefore, the pH value in the process stream becomes corresponding to slightly more acidic environments. Preferably, the pH is raised prior to subsequent purification steps, preferably until a neutral or nearly neutral pH (ie pH ≥6.5 and pH ≤7.5) is reached in the process stream. More preferably, this increase in pH in the process stream is achieved by adding NaOH to the process stream.

Анионообменник может представлять собой слабый анионообменник или сильный анионообменник, предпочтительно сильный анионообменник.The anion exchanger may be a weak anion exchanger or a strong anion exchanger, preferably a strong anion exchanger.

Подходящими сильноосновными анионообменными смолами являются смолы, которые содержат группу триметиламмония или гидроксиэтильную группу, соединенную с твердым остовом (например, с полистирольным остовом). Подходящие смолы включают (но не ограничиваются этим) Lewatit® S6368 А, Lewatit® S4268, Lewatit® S5528, Lewatit® S6368A (Lanxess AG, Cologne, DE), Dowex® AG 1×2, Dowex® 1×8, Purolite® Chromalite CGA100x4 (Purolite GmbH, Ratingen, DE), Amberlite® FPA51 (Dow Chemicals, MI, USA). Анионообменная смола предпочтительно находится в хлоридной форме. Подходящими слабыми анионообменными смолами являются смолы, которые содержат аминогруппу, соединенную с твердым остовом (например, с полистирольным остовом).Suitable strong base anion exchange resins are resins that contain a trimethylammonium group or a hydroxyethyl group attached to a solid backbone (eg a polystyrene backbone). Suitable resins include (but are not limited to) Lewatit® S6368A, Lewatit® S4268 , Lewatit® S5528, Lewatit® S6368A (Lanxess AG, Cologne, DE), Dowex® AG 1×2, Dowex® 1×8, Purolite® Chromalite CGA100x4 (Purolite GmbH, Ratingen, DE), Amberlite® FPA51 (Dow Chemicals, MI, USA). The anion exchange resin is preferably in the chloride form. Suitable weak anion exchange resins are resins which contain an amino group attached to a solid backbone (eg a polystyrene backbone).

Анионообменник может быть использован с любым основанием в качестве противоиона, например, НСО3 -, I-, Br-, NO3 -. Предпочтительно, противоионом является гидроксид-ион (ОН-). Более предпочтительно, противоионом является хлорид-ион (Cl-). Преимущество использования хлорид-иона в качестве противоиона заключается в том, что анион Cl- меньше многих других анионов, которые изначально присутствуют в ферментационном бульоне. Это приводит к тому, что анион хлора может быть более легко удален из технологического потока путем электродиализа и/или нанофильтрации (например, диафильтрации). Преимущество использования аниона ОН- в качестве противоиона заключается в том, что, когда на стадии после обработки на анионообменнике рН доводят до нейтрального значения с использованием HCl, тогда в технологический поток вводят небольшой анион хлора, который может быть более легко удален, чем другие анионы.The anion exchanger can be used with any base as the counterion, eg HCO 3 - , I - , Br - , NO 3 - . Preferably, the counterion is hydroxide ion (OH - ). More preferably, the counterion is chloride ion (Cl - ). The advantage of using the chloride ion as the counterion is that the Cl anion is smaller than many other anions that are originally present in the fermentation broth. This results in the chloride anion being more easily removed from the process stream by electrodialysis and/or nanofiltration (eg diafiltration). The advantage of using the OH anion as the counterion is that when the pH is adjusted to neutral using HCl in the post-anion exchange step, then a small chlorine anion is introduced into the process stream, which can be removed more easily than other anions.

Размер частиц анионообменной смолы предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 1 мм, что способствует эффективному прохождению используемого технологического потока по-прежнему с одновременным эффективным удалением заряженных веществ на анионообменной смоле. Чтобы обеспечить возможность протекания эффективного обмена ионов, объемная скорость потока предпочтительно должна составлять от 0,5 до 2,5 объема хроматографического слоя, более предпочтительно от 1,0 до 2,0 объема хроматографического слоя. Обработка на ионообменнике может быть осуществлена традиционным образом, например, партиями или непрерывно, предпочтительно непрерывно.The particle size of the anion exchange resin is preferably in the range of 0.1 to 1 mm, which allows efficient passage of the process stream used while still effectively removing charged substances on the anion exchange resin. In order to allow efficient ion exchange to take place, the volumetric flow rate should preferably be from 0.5 to 2.5 times the volume of the chromatography layer, more preferably from 1.0 to 2.0 times the volume of the chromatography layer. The treatment on the ion exchanger can be carried out in a conventional manner, for example in batches or continuously, preferably continuously.

Условия, при которых L-фукоза проходит через анионообменный носитель, могут быть установлены путем регулирования рН и/или концентрации солей в осветленном растворе, предпочтительно путем доведения рН осветленного раствора до значения рН в диапазоне 6-8 и/или путем подведения концентрации солей, если необходимо. Например, отмечено, что, если раствор, содержащий L-фукозу, который получен в результате обработки проходящего потока на катионообменнике с Н+ в качестве противоиона и в котором значение рН подведено до 6-8 путем добавления NaOH, подвергают обработке на анионообменнике, то концентрация солей в проходящем потоке оказывается достаточно высокой, чтобы предотвратить связывание L-фукозы с анионообменной смолой. Тем не менее отмечено, что нежелательные примеси (например, некоторые белки, молекулы ДНК и РНК (в частности, молекулы рекомбинантных ДНК и РНК) и окрашенные вещества) все же связываются с анионообменной смолой в указанных условиях.The conditions under which L-fucose passes through the anion exchange carrier can be adjusted by adjusting the pH and/or salt concentration of the clarified solution, preferably by adjusting the clarified solution to a pH value in the range of 6-8 and/or by adjusting the salt concentration if necessary. For example, it is noted that if a solution containing L-fucose, which is obtained by treating a passing stream on a cation exchanger with H + as a counterion and in which the pH value is adjusted to 6-8 by adding NaOH, is treated on an anion exchanger, then the concentration salts in the passing stream is high enough to prevent the binding of L-fucose with the anion exchange resin. However, it is noted that undesirable impurities (eg, some proteins, DNA and RNA molecules (in particular, recombinant DNA and RNA molecules) and colored substances) still bind to the anion exchange resin under these conditions.

В предпочтительном воплощении способ очистки включает обработку с использованием катионообменной смолы в водородной (Н+) форме и анионообменной смолы в хлоридной (Cl-) форме. Катионообменная смола предпочтительно представляет собой сильный катионообменник. Анионообменник может быть слабым или сильным анионообменником, предпочтительно он является сильным анионообменником. Кроме того, анионообменный носитель также может представлять собой абсорбирующий носитель. Обработка с использованием как катионообменной смолы, так и анионообменной смолы позволяет удалить все неспецифические ионы из содержащего продукт потока. Таким образом, неспецифические ионы могут быть заменены на конкретные ионы, предпочтительно на катион натрия (например, введенный в результате нейтрализации содержащего продукт потока с использованием NaOH после контактирования с катионообменным носителем с Н+ в качестве противоиона) и анион хлора. Катион натрия и анион хлора оба являются относительно небольшими ионами и могут быть удалены посредством электродиализа и/или нанофильтрации (диафильтрации) более быстрым и более экономичным образом, чем более крупные ионы.In a preferred embodiment, the purification process comprises treatment using a cation exchange resin in hydrogen (H + ) form and an anion exchange resin in chloride (Cl - ) form. The cation exchange resin is preferably a strong cation exchanger. The anion exchanger may be a weak or strong anion exchanger, preferably it is a strong anion exchanger. In addition, the anion exchange carrier may also be an absorbent carrier. Treatment using both the cation exchange resin and the anion exchange resin removes all non-specific ions from the product-containing stream. Thus, non-specific ions can be replaced by specific ions, preferably a sodium cation (eg, introduced by neutralization of a product-containing stream using NaOH after contact with a cation exchange carrier with H + as a counterion) and a chlorine anion. The sodium cation and chloride anion are both relatively small ions and can be removed by electrodialysis and/or nanofiltration (diafiltration) in a faster and more economical manner than larger ions.

Концентрирование очищенного раствораConcentration of the purified solution

В предпочтительном воплощении раствор после обработки на ионообменнике (проходящий поток), который содержит L-фукозу, концентрируют, предпочтительно посредством нанофильтрации, обратного осмоса и/или упаривания в вакууме (например, с применением испарителя с падающей пленкой, роторного испарителя или пластинчатого испарителя). Обратный осмос и/или нанофильтрация представляют собой предпочтительные способы (например, нанофильтрация с применением нанофильтрационной мембраны, имеющей предел исключения по размеру

Figure 00000002
Особенно предпочтительной является нанофильтрация и/или обратный осмос.Преимущество нанофильтрации по сравнению с обратным осмосом заключается в том, что нанофильтрация обеспечивает более быстрое концентрирование, а также позволяет частично удалять ионы солей. Преимущество нанофильтрации и/или обратного осмоса по сравнению с упариванием в вакууме заключается в том, что никаких реакций карамелизации с L-фукозой не происходит, т.е. в процессе концентрирования не образуется никаких окрашенных "карамельных" продуктов.In a preferred embodiment, the ion exchanger (throughstream) solution that contains L-fucose is concentrated, preferably by nanofiltration, reverse osmosis and/or vacuum evaporation (e.g. using a falling film evaporator, rotary evaporator or plate evaporator). Reverse osmosis and/or nanofiltration are the preferred methods (for example, nanofiltration using a nanofiltration membrane having a size exclusion limit
Figure 00000002
Particularly preferred is nanofiltration and/or reverse osmosis. An advantage of nanofiltration compared to reverse osmosis is that nanofiltration provides faster concentration and also allows partial removal of salt ions. The advantage of nanofiltration and/or reverse osmosis over vacuum evaporation is that no caramelization reactions occur with L-fucose, i.e. no colored "caramel" products are formed during the concentration process.

Наиболее предпочтительно концентрирование очищенного раствора посредством нанофильтрации, при этом наиболее предпочтительной используемой нанофильтрационной мембраной является мембрана, которая имеет значение отсечения по молекулярной массе в диапазоне 100-200 кДа. Преимущество такого отсечения по молекулярной массе заключается в том, что L-фукоза удерживается, в то время как ионы солей могут проходить через мембрану, т.е. помимо концентрирования осуществляется обессоливание.It is most preferred to concentrate the purified solution by nanofiltration, with the most preferred nanofiltration membrane used being a membrane that has a molecular weight cut-off value in the range of 100-200 kDa. The advantage of this molecular weight cutoff is that L-fucose is retained while salt ions can pass through the membrane, i.e. in addition to concentration, desalination is carried out.

Перед концентрированием раствора концентрация L-фукозы в растворе может составлять ≤20% (масс/масс), ≤10% (масс/масс.) или ≤5% (масс/масс).Before concentrating the solution, the concentration of L-fucose in the solution may be ≦20% (w/w), ≦10% (w/w), or ≦5% (w/w).

В ходе этого процесса осветленный раствор и/или очищенный раствор может быть сконцентрирован до концентрации L-фукозы ≥100 г/л, предпочтительно ≥200 г/л, более предпочтительно ≥300 г/л.During this process, the clarified solution and/or the purified solution can be concentrated to an L-fucose concentration of ≧100 g/l, preferably ≧200 g/l, more preferably ≧300 g/l.

Кроме того, осветленный раствор и/или очищенный раствор может быть сконцентрирован посредством нанофильтрации при температуре ниже 80°С, предпочтительно ниже 50°С, более предпочтительно от 4°С до 45°С, более предпочтительно от 10°С до 40°С, еще более предпочтительно от 15°С до 30°С, наиболее предпочтительно от 15°С до 20°С.In addition, the clarified solution and/or the purified solution can be concentrated by nanofiltration at temperatures below 80°C, preferably below 50°C, more preferably 4°C to 45°C, more preferably 10°C to 40°C, even more preferably 15°C to 30°C, most preferably 15°C to 20°C.

Кроме того, осветленный раствор и/или очищенный раствор может быть сконцентрирован посредством обратного осмоса при температуре от 20°С до 50°С, более предпочтительно от 30°С до 45°С, наиболее предпочтительно от 35°С до 45°С.In addition, the clarified solution and/or the purified solution can be concentrated by reverse osmosis at a temperature of 20°C to 50°C, more preferably 30°C to 45°C, most preferably 35°C to 45°C.

Более того, осветленный раствор и/или очищенный раствор может быть сконцентрирован посредством нанофильтрации при давлении в диапазоне от выше 5 бар (0,5 МПа) до ниже 50 бар (5 МПа), предпочтительно при давлении от выше 10 бар (1 МПа) до ниже 40 бар (4 МПа), более предпочтительно при давлении от выше 15 до ниже 30 бар (3 МПа).Moreover, the clarified solution and/or the purified solution can be concentrated by nanofiltration at pressures ranging from above 5 bar (0.5 MPa) to below 50 bar (5 MPa), preferably at pressures from above 10 bar (1 MPa) to below 40 bar (4 MPa), more preferably at pressures above 15 to below 30 bar (3 MPa).

Кроме того, осветленный раствор и/или очищенный раствор может быть сконцентрирован посредством обратного осмоса при давлении в диапазоне от выше 5 бар (0,5 МПа) до ниже 100 бар (10 МПа), предпочтительно при давлении от выше 10 бар (1 МПа) до ниже 80 бар (8 МПа), более предпочтительно при давлении от выше 15 до ниже 70 бар (7 МПа).In addition, the clarified solution and/or the purified solution can be concentrated by reverse osmosis at a pressure in the range from above 5 bar (0.5 MPa) to below 100 bar (10 MPa), preferably at a pressure from above 10 bar (1 MPa) to below 80 bar (8 MPa), more preferably at pressures from above 15 to below 70 bar (7 MPa).

Обратный осмос представляет собой способ мембранной фильтрации, с помощью которого из раствора (технологического потока) удаляют частицы размером больше 0,1 нм. Из технологического потока будет удалена только вода, в то время как все другие молекулы, например, ионы, сахара и т.д., будут концентрироваться внутри ретентата. При использовании обратного осмоса можно осуществить только повышение концентрации L-фукозы, но без ее обессоливания.Reverse osmosis is a membrane filtration method that removes particles larger than 0.1 nm from a solution (process stream). Only water will be removed from the process stream, while all other molecules such as ions, sugars, etc. will be concentrated inside the retentate. When using reverse osmosis, only an increase in the concentration of L-fucose can be carried out, but without its desalting.

В дополнительном и/или альтернативном воплощении стадия концентрирования характеризуется по меньшей мере одним из следующих параметров, возможно всеми следующими параметрами:In a further and/or alternative embodiment, the concentration step is characterized by at least one of the following, possibly all of the following:

1) концентрирование проводят до достижения концентрации L-фукозы ≥100 г/л, предпочтительно ≥200 г/л, более предпочтительно ≥300 г/л;1) concentration is carried out to achieve a concentration of L-fucose ≥100 g/l, preferably ≥200 g/l, more preferably ≥300 g/l;

2) концентрирование проводят при температуре ниже 80°С, предпочтительно ≤50°С, более предпочтительно от 4°С до 45°С; наиболее предпочтительно от 4°С до 40°С, если концентрирование проводят посредством нанофильтрации;2) the concentration is carried out at a temperature below 80°C, preferably ≤50°C, more preferably from 4°C to 45°C; most preferably from 4°C to 40°C if the concentration is carried out by nanofiltration;

3) концентрирование проводят при температуре ниже 50°С, предпочтительно от 20°С до 45°С; наиболее предпочтительно от 30°С до 45°С, более предпочтительно от 35°С до 45°С, если концентрирование проводят посредством обратного осмоса и/или упаривания в вакууме; и3) concentration is carried out at a temperature below 50°C, preferably from 20°C to 45°C; most preferably from 30°C to 45°C, more preferably from 35°C to 45°C, if the concentration is carried out by reverse osmosis and/or evaporation in vacuum; And

4) концентрирование осуществляют при давлении в диапазоне от выше 5 бар (0,5 МПа) до ниже 50 бар (5 МПа), предпочтительно при давлении от выше 10 бар (1 МПа) до ниже 40 бар (4 МПа), более предпочтительно при давлении от выше 15 до ниже 30 бар (3 МПа).4) concentration is carried out at a pressure in the range from above 5 bar (0.5 MPa) to below 50 bar (5 MPa), preferably at a pressure from above 10 bar (1 MPa) to below 40 bar (4 MPa), more preferably at pressure from above 15 to below 30 bar (3 MPa).

В предпочтительном воплощении изобретения раствор, содержащий L-фукозу, концентрируют перед проведением стадии электродиализа с использованием упаривания в вакууме (например, используя испаритель с падающей пленкой или пластинчатый испаритель), обратного осмоса или нанофильтрации (например, нанофильтрации с применением нанофильтрационной мембраны, имеющей предел исключения по размеру

Figure 00000003
предпочтительно с использованием нанофильтрации или обратного осмоса, более предпочтительно с использованием нанофильтрации.In a preferred embodiment of the invention, the solution containing L-fucose is concentrated prior to the electrodialysis step using vacuum evaporation (for example, using a falling film evaporator or plate evaporator), reverse osmosis, or nanofiltration (for example, nanofiltration using a nanofiltration membrane having an exclusion limit to size
Figure 00000003
preferably using nanofiltration or reverse osmosis, more preferably using nanofiltration.

В другом предпочтительном воплощении изобретения раствор, содержащий L-фукозу, концентрируют после стадии электродиализа с использованием упаривания в вакууме (например, используя испаритель с падающей пленкой или пластинчатый испаритель), обратного осмоса или нанофильтрации (например, нанофильтрации с применением нанофильтрационной мембраны, имеющей предел исключения по размеру

Figure 00000004
предпочтительно с использованием нанофильтрации или обратного осмоса, более предпочтительно с использованием нанофильтрации.In another preferred embodiment of the invention, the solution containing L-fucose is concentrated after an electrodialysis step using vacuum evaporation (for example, using a falling film evaporator or plate evaporator), reverse osmosis or nanofiltration (for example, nanofiltration using a nanofiltration membrane having an exclusion limit to size
Figure 00000004
preferably using nanofiltration or reverse osmosis, more preferably using nanofiltration.

Предпочтительно, раствор, содержащий L-фукозу, концентрируют перед проведением выделения L-фукозы в твердой форме (например, кристаллической форме или гранулированной форме).Preferably, the solution containing L-fucose is concentrated prior to isolation of L-fucose in solid form (eg, crystalline form or granular form).

Удаление солейSalt removal

Способ очистки L-фукозы включает стадию, на которой из раствора удаляют соли, предпочтительно удаляют из осветленного раствора и/или очищенного раствора. Удаление солей может быть достигнуто путем подвергания раствора обессоливанию с использованием нанофильтрации и/или электродиализа.The method for purifying L-fucose includes a step in which salts are removed from the solution, preferably removed from the clarified solution and/or the purified solution. Salt removal can be achieved by subjecting the solution to desalting using nanofiltration and/or electrodialysis.

Нанофильтрация представляет собой метод мембранной фильтрации, при котором мембрана содержит поры нанометрового размера. Нанофильтрационные мембраны имеют размеры пор в диапазоне от 1 до 10 нанометров. Размер пор нанофильтрационных мембран меньше размеров пор, используемых при микрофильтрации, и даже меньше размеров пор ультрафильтрационных мембран, но обычно больше размеров пор мембран, используемых для обратного осмоса. Мембраны для применения при нанофильтрации преимущественно изготавливают из тонких полимерных пленок. Обычно используемые материалы включают полиэтилентерефталат или такие металлы, как алюминий. Плотность пор может находиться в диапазоне от 1 до 106 пор на один см2. Нанофильтрацию используют в способе очистки L-фукозы для повышения концентрации L-фукозы в растворе, например, в осветленный растворе и/или очищенном растворе. Помимо этого происходит обессоливание раствора (технологического потока).Nanofiltration is a membrane filtration method in which the membrane contains nanometer-sized pores. Nanofiltration membranes have pore sizes ranging from 1 to 10 nanometers. The pore size of nanofiltration membranes is smaller than the pore sizes used in microfiltration and even smaller than the pore sizes of ultrafiltration membranes, but usually larger than the pore sizes of membranes used for reverse osmosis. Membranes for nanofiltration applications are predominantly made from thin polymer films. Commonly used materials include polyethylene terephthalate or metals such as aluminium. The pore density can range from 1 to 10 6 pores per cm 2 . Nanofiltration is used in the L-fucose purification process to increase the concentration of L-fucose in a solution, such as a clarified solution and/or a purified solution. In addition, the solution (process stream) is desalted.

Мембраны, подходящие для нанофильтрации, включают мембраны из полиамида или полипиперазина, тонкопленочного композитного мембранного материала, обеспечивающего исключение по размеру в диапазоне от 150 до 300 Да, например, Dow Filmtec™ NF270 (Dow Chemical Company, USA). Такие мембраны позволяют работать с большим потоком. В частности, нанофильтрационные мембраны с отсечением по молекулярной массе в диапазоне от 100 до 300 кДа выгодны для повышения концентрации L-фукозы в технологическом потоке. Мембраны с таким значением отсечения по молекулярной массе предотвращают прохождение L-фукозы через мембрану и имеют то преимущество, что они также выполняют обессоливание, поскольку соль (например, хлорид натрия), которая имеется в технологическом потоке после обработки на ионообменном(ых) носителе(ях), проходит через мембрану и отделяется от L-фукозы. Дополнительные примеры мембран, подходящих для нанофильтрации, включают Trisep® 4040-XN45-TSF (Microdyn-Nadir GmbH, Wiesbaden, DE), GE4040F30 и GH4040F50 (GE Water & Process Technologies, Ratingen, DE).Membranes suitable for nanofiltration include those made of polyamide or polypiperazine, a thin film composite membrane material providing size exclusion in the range of 150 to 300 Da, such as Dow Filmtec™ NF270 (Dow Chemical Company, USA). Such membranes allow you to work with a large flow. In particular, nanofiltration membranes with a molecular weight cutoff in the range of 100 to 300 kDa are advantageous for increasing the concentration of L-fucose in the process stream. Membranes with this molecular weight cut-off prevent L-fucose from passing through the membrane and have the advantage that they also perform desalting since the salt (e.g. sodium chloride) that is present in the process stream after treatment on the ion exchange carrier(s) ), passes through the membrane and is separated from L-fucose. Additional examples of membranes suitable for nanofiltration include Trisep® 4040-XN45-TSF (Microdyn-Nadir GmbH, Wiesbaden, DE), GE4040F30 and GH4040F50 (GE Water & Process Technologies, Ratingen, DE).

Было обнаружено, что с использованием нанофильтрации эффективно удаляются значительные количества примесей (например, ионов солей) перед обработкой раствора, содержащего L-фукозу, электродиализом. Также было обнаружено, что нанофильтрация эффективна для удаления низкомолекулярных примесей из осветленной ферментационного бульона после удаления биомассы из ферментационного бульона (например, на стадии ультрафильтрации). Удаление низкомолекулярных компонентов оказывается полезным для концентрирования и деминерализации раствора, содержащего L-фукозу, перед обработкой на ионообменнике. Применение нанофильтрации для повышения концентрации L-фукозы приводит к снижению энергетических затрат и затрат на переработку, а также к улучшению качества продукта благодаря уменьшению теплового воздействия.It has been found that significant amounts of impurities (eg, salt ions) are effectively removed using nanofiltration prior to electrodialysis of the solution containing L-fucose. Nanofiltration has also been found to be effective in removing low molecular weight contaminants from the clarified fermentation broth after removal of the biomass from the fermentation broth (eg, in an ultrafiltration step). Removal of low molecular weight components is useful for concentrating and demineralizing a solution containing L-fucose before processing on an ion exchanger. The use of nanofiltration to increase the concentration of L-fucose leads to a reduction in energy and processing costs, as well as an improvement in product quality due to a decrease in thermal effects.

Электродиализ сочетает в себе диализ и электролиз, и его можно использовать для разделения или концентрирования ионов в растворах на основании их селективной электромиграции через полупроницаемую мембрану. Первые применения электродиализа в промышленности датируются началом 1960-х годов, когда этот метод использовали для деминерализации сырной сыворотки с целью включения в смесь для грудных детей. Другие применения электродиализа включают его использование для регулирования рН таких напитков, как вина, виноградное сусло, яблочный сок и апельсиновый сок.Electrodialysis combines dialysis and electrolysis and can be used to separate or concentrate ions in solutions based on their selective electromigration across a semipermeable membrane. The first industrial applications of electrodialysis date back to the early 1960s, when this method was used to demineralize cheese whey for inclusion in infant formula. Other uses for electrodialysis include its use to adjust the pH of beverages such as wines, grape must, apple juice, and orange juice.

Опреснение слабоминерализованной воды с целью получения питьевой воды и деминерализация молочной сыворотки для производства детского питания являются наиболее распространенными видами применения электродиализа в настоящее время. Основной принцип электродиализа заключается в использовании электролитической ячейки, содержащей пару электродов, погруженных для обеспечения ионной проводимости в электролит и подключенных к источнику постоянного тока. Электрод, соединенный с положительным полюсом источника постоянного тока, представляет собой анод, а электрод, соединенный с отрицательным полюсом, представляет собой катод. Таким образом, раствор электролита поддерживает электрический ток, который обусловлен движением отрицательных и положительных ионов по направлению к аноду и катоду, соответственно. Мембраны, используемые для электродиализа, по существу представляют собой листы из пористых ионообменных смол с отрицательно или положительно заряженными группами и поэтому описываются как катионные или анионные мембраны, соответственно. Ионообменные мембраны обычно изготовлены из полистирола, несущего подходящую функциональную группу (такую как сульфогруппа для катионных мембран или группа четвертичного аммония для анионных мембран), перекрестно сшитого с использованием дивинилбензола.The desalination of brackish water for drinking water and the demineralization of whey for the production of baby food are the most common applications of electrodialysis today. The basic principle of electrodialysis is the use of an electrolytic cell containing a pair of electrodes immersed in an electrolyte to provide ionic conductivity and connected to a direct current source. The electrode connected to the positive pole of the DC source is the anode, and the electrode connected to the negative pole is the cathode. Thus, the electrolyte solution maintains an electric current, which is caused by the movement of negative and positive ions towards the anode and cathode, respectively. The membranes used for electrodialysis are essentially sheets of porous ion exchange resins with negatively or positively charged groups and are therefore described as cationic or anionic membranes, respectively. Ion exchange membranes are typically made from polystyrene bearing a suitable functional group (such as a sulfo group for cationic membranes or a quaternary ammonium group for anionic membranes) crosslinked using divinylbenzene.

Электролитом может быть, например, водный раствор, содержащий хлорид натрия, ацетат натрия, пропионат натрия и/или сульфаминовую кислоту. Электролит окружает катод и анод и служит для обеспечения протекания электрического тока внутри ячейки. Затем собирают электродиализный пакет таким образом, чтобы анионные и катионные мембраны располагались параллельно как в фильтр-прессе между двумя электродными блоками, с тем, чтобы поток, подвергающийся обеднению ионами, хорошо отделялся от потока, подвергающегося обогащению ионами (эти два раствора также называются разбавленным раствором (раствором, подвергающимся обеднению ионами) и концентратом (раствором, подвергающимся обогащению ионами)).The electrolyte may be, for example, an aqueous solution containing sodium chloride, sodium acetate, sodium propionate and/or sulfamic acid. The electrolyte surrounds the cathode and anode and serves to ensure the flow of electrical current within the cell. The electrodialysis stack is then assembled in such a way that the anionic and cationic membranes are arranged in parallel, as in a filter press between two electrode blocks, so that the ion-depleted stream is well separated from the ion-rich stream (these two solutions are also called the dilute solution). (solution subjected to depletion of ions) and concentrate (solution subjected to enrichment in ions)).

Основой процесса электродиализа является использование пакета мембран, который состоит из нескольких разделенных прокладками анионообменных мембран и катионообменных мембран, установленных между двумя электродами. При подключении источника постоянного электрического тока анионы и катионы будут мигрировать сквозь мембраны по направлению к электродам, образуя (обессоленный) поток разбавленного раствора и поток концентрата.The basis of the electrodialysis process is the use of a membrane stack, which consists of several spaced anion exchange membranes and cation exchange membranes installed between two electrodes. When a direct current source is connected, anions and cations will migrate through the membranes towards the electrodes, forming a (desalinated) dilute solution stream and a concentrate stream.

Размер пор ионообменных мембран для применения в электродиализе достаточно мал, чтобы предотвратить диффузию продукта из потока разбавленного раствора в поток концентрата, обусловленную большой разницей в концентрациях между этими двумя потоками. После отделения биомассы и/или обмена катионов и/или анионов должно произойти количественное удаление белков и в особенности молекул рекомбинантной ДНК (изменяющихся в размере от фрагментов до целых геномов) из желаемого продукта.The pore size of ion exchange membranes for electrodialysis applications is small enough to prevent diffusion of product from the dilute solution stream into the concentrate stream due to the large concentration difference between the two streams. After separation of the biomass and/or exchange of cations and/or anions, quantitative removal of proteins and especially recombinant DNA molecules (ranging in size from fragments to whole genomes) from the desired product must occur.

Электродиализ используют для удаления ионов из водного раствора, в то время как L-фукоза будет оставаться внутри технологического потока. Важное преимущество электродиализа заключается в том, что из раствора, содержащего L-фукозу, молекулы рекомбинантной ДНК могут быть удалены полностью. Кроме того обнаружено, что посредством электродиализа можно значительно уменьшать количество соли в технологическом потоке. Фактически было открыто, что из содержащего продукт потока можно полностью удалить хлорид натрия. Это имеет то преимущество, что можно получить L-фукозу, не содержащую такой соли, как хлорид натрия, что предотвращает любое негативное влияние, которое может оказать наличие соли (например, хлорида натрия) в конечном продукте, например, для питания детей грудного возраста.Electrodialysis is used to remove ions from an aqueous solution while the L-fucose remains inside the process stream. An important advantage of electrodialysis is that recombinant DNA molecules can be completely removed from a solution containing L-fucose. In addition, it has been found that by means of electrodialysis it is possible to significantly reduce the amount of salt in the process stream. In fact, it has been discovered that sodium chloride can be completely removed from the product-containing stream. This has the advantage that it is possible to obtain L-fucose free of salt such as sodium chloride, which prevents any negative effect that the presence of salt (eg sodium chloride) in the final product, for example for infant nutrition, can have.

Удаление солей (например, путем электродиализа) можно проводить до тех пор, пока не будет достигнуто стабильное значение электропроводности (мСм/см2) в диапазоне от 0,2 до 10,0 мСм/см2, предпочтительно от 0,4 до 5,0 мСм/см2, более предпочтительно от 0,5 до 1,0 мСм/см2. Кроме того, электродиализ может быть проведен до тех пор, пока концентрация соли (г/л) не станет ниже 10,0 г/л, предпочтительно ниже 5,0 г/л, более предпочтительно ниже 1,0 г/л, еще более предпочтительно ≤0,5 г/л, наиболее предпочтительно ≤0,4 г/л, в особенности ≤0,2 г/л.Removal of salts (for example, by electrodialysis) can be carried out until a stable value of electrical conductivity (mS/cm 2 ) is reached in the range from 0.2 to 10.0 mS/cm 2 , preferably from 0.4 to 5, 0 mS/cm 2 , more preferably 0.5 to 1.0 mS/cm 2 . In addition, electrodialysis can be carried out until the salt concentration (g/l) is below 10.0 g/l, preferably below 5.0 g/l, more preferably below 1.0 g/l, even more preferably ≦0.5 g/l, most preferably ≦0.4 g/l, in particular ≦0.2 g/l.

Электродиализ можно проводить в нейтральных условиях или в кислотных условиях. Различие между этими двумя вариантами заключается в форме анионов, находящихся в технологическом потоке.The electrodialysis can be carried out under neutral conditions or under acidic conditions. The difference between these two options lies in the form of the anions present in the process stream.

В случае электродиализа в нейтральных условиях, до начала проведения электродиализа, значение рН технологического потока может быть подведено с использованием кислоты, предпочтительно соляной кислоты (HCl), или основания, предпочтительно гидроксида натрия (NaOH), до достижения рН от 5,0 до 9,0, предпочтительно от 6,0 до 8,0, более предпочтительно от 6,5 до 7,5.In the case of electrodialysis under neutral conditions, before the start of electrodialysis, the pH of the process stream can be adjusted using an acid, preferably hydrochloric acid (HCl), or a base, preferably sodium hydroxide (NaOH), until a pH of 5.0 to 9 is reached, 0, preferably 6.0 to 8.0, more preferably 6.5 to 7.5.

В случае электродиализа в кислотных условиях, до начала проведения электродиализа, технологический поток подкисляют с использованием кислоты, предпочтительно соляной кислоты (HCl), до достижения рН от 1,0 до 3,0, предпочтительно от 1,5 до 2,5, более предпочтительно от 1,8 до 2,2. Электродиализ предпочтительно проводят до достижения стабильных значений электропроводности (мСм/см2) и рН.In the case of electrodialysis under acidic conditions, before the start of electrodialysis, the process stream is acidified using an acid, preferably hydrochloric acid (HCl), until a pH of 1.0 to 3.0 is reached, preferably 1.5 to 2.5, more preferably from 1.8 to 2.2. Electrodialysis is preferably carried out until stable values of electrical conductivity (mS/cm 2 ) and pH are reached.

Электродиализ может быть проведен до тех пор, пока не достигнуто стабильное значение электропроводности (мСм/см2) в диапазоне от 1,0 до 10,0 мСм/см2, предпочтительно от 1,5 до 10,0 мСм/см2, более предпочтительно от 2,0 до 8,0 мСм/см2. Во время проведения электродиализа рН необходимо регулировать и доводить с использованием основания, предпочтительно гидроксида натрия. В нейтральных условиях электродиализ может быть проведен с использованием биполярных мембран. В этом случае L-фукоза может быть сконцентрирована в отдельном контуре для электродиализного концентрата. Таким образом, во время проведения электродиализа L-фукоза может быть обогащена.Electrodialysis can be carried out until a stable value of electrical conductivity (mS/cm 2 ) is reached in the range from 1.0 to 10.0 mS/cm 2 , preferably from 1.5 to 10.0 mS/cm 2 , more preferably from 2.0 to 8.0 mS/cm 2 . During electrodialysis, the pH must be adjusted and adjusted using a base, preferably sodium hydroxide. Under neutral conditions, electrodialysis can be carried out using bipolar membranes. In this case, L-fucose can be concentrated in a separate circuit for electrodialysis concentrate. Thus, during electrodialysis, L-fucose can be enriched.

В данном способе после удаления солей из очищенного раствораIn this method, after removing salts from the purified solution

1) количество соли в очищенном растворе может составлять меньше 10% (масс./масс.), предпочтительно меньше 5% (масс./масс.), более предпочтительно меньше 1% (масс./масс.), еще более предпочтительно ≤0,5% (масс./масс.), наиболее предпочтительно ≤0,4% (масс./масс.), в особенности ≤0,2% (масс./масс.); и/или1) the amount of salt in the purified solution may be less than 10% (w/w), preferably less than 5% (w/w), more preferably less than 1% (w/w), even more preferably ≤0 .5% (w/w), most preferably ≦0.4% (w/w), especially ≦0.2% (w/w); and/or

2) значение электропроводности может находиться в диапазоне от 0,2 до 10,0 мСм/см2, предпочтительно в диапазоне от 0,4 до 5,0 мСм/см2, более предпочтительно в диапазоне от 0,5 до 1,0 мСм/см2.2) The conductivity value may be in the range of 0.2 to 10.0 mS/cm 2 , preferably in the range of 0.4 to 5.0 mS/cm 2 , more preferably in the range of 0.5 to 1.0 mS /cm 2 .

Обесцвечивание осветленного и/или очищенного раствора Осветленный раствор и/или очищенный раствор может быть подвергнут стадии обесцвечивания, предпочтительно путем обработки активированным углем и/или обработки с использованием катионообменника и анионообменника, которые соединены последовательно.Decolorization of the clarified and/or purified solution The clarified solution and/or purified solution can be subjected to a decolorization step, preferably by treatment with activated carbon and/or treatment using a cation exchanger and an anion exchanger which are connected in series.

Стадия обесцвечивания может быть проведенаThe bleaching step can be carried out

1) до или после стадии диафильтрации и/или концентрирования осветленного раствора; и/или1) before or after the stage of diafiltration and/or concentration of the clarified solution; and/or

2) до или после стадии электродиализа и/или диафильтрации осветленного раствора.2) before or after the stage of electrodialysis and/or diafiltration of the clarified solution.

Предпочтительно, стадию обесцвечивания проводят после стадии электродиализа, особенно в том случае, когда указанную стадию проводят путем обработки с использованием катионообменника и анионообменника (которые соединены последовательно). Преимущество заключается в том, что на катионообменнике и анионообменнике можно работать с использованием технологического потока, который содержит соль в очень низкой концентрации, и это приводит к тому, что многие электрически заряженные вещества (например, электрически заряженные пептиды и/или молекулы ДНК) связываются с ионообменным носителем, в то время как L-фукоза остается несвязанной и находится в проходящем потоке. Таким образом, на этой стадии чистота L-фукозы в отношении окрашенных веществ и неокрашенных электрически заряженных веществ может быть значительно улучшена. Возможно, что указанную стадию проводят после стадии нанофильтрации и/или перед стадией электродиализа.Preferably, the bleaching step is carried out after the electrodialysis step, especially when said step is carried out by treatment using a cation exchanger and an anion exchanger (which are connected in series). The advantage is that the cation exchanger and anion exchanger can be operated using a process stream that contains very low salt concentration and this results in many electrically charged substances (e.g. electrically charged peptides and/or DNA molecules) being bound to ion-exchange carrier, while L-fucose remains unbound and is in the passing stream. Thus, at this stage, the purity of L-fucose in terms of colored substances and uncolored electrically charged substances can be significantly improved. It is possible that said step is carried out after the nanofiltration step and/or before the electrodialysis step.

Преимущество удаления придающих окраску веществ путем обработки активированным углем по сравнению с обработкой с использованием катионообменника и анионообменника (которые соединены последовательно) заключается в том, что могут быть удалены как электрически заряженные, так и электрически незаряженные (нейтральные) придающие окраску вещества и могут быть удалены электрически незаряженные (нейтральные) углеводы (например, олигосахариды, моносахариды).The advantage of removing coloring substances by treatment with activated carbon compared to treatment using a cation exchanger and an anion exchanger (which are connected in series) is that both electrically charged and electrically uncharged (neutral) coloring substances can be removed and can be removed electrically. uncharged (neutral) carbohydrates (for example, oligosaccharides, monosaccharides).

Активированный углерод, также называемый активированным углем, представляет собой форму углерода, которая была обработана с целью получения небольших пор малого объема, которые увеличивают площадь поверхности, доступную для адсорбции. Обычно всего лишь один грамм активированного угля ввиду высокой степени его микропористости имеет площадь поверхности, превышающую 3000 м2, что определено по данным адсорбции газа.Activated carbon, also called activated carbon, is a form of carbon that has been processed to produce small, low volume pores that increase the surface area available for adsorption. Typically, only one gram of activated carbon, due to its high degree of microporosity, has a surface area in excess of 3000 m 2 as determined from gas adsorption data.

Углевод, подобный моносахариду или олигосахариду, имеет тенденцию связываться с поверхностью частиц активированного угля из водного раствора. Взаимодействие олигосахаридов с активированным углем является гораздо более сильным, чем взаимодействие моносахаридов. Такое поведение обусловлено их структурой и приводит к тому, что L-фукоза связывается слабее, т.е. в меньшем количестве, с активированным углем, чем примесный олигосахарид. Кроме олигосахаридов на активированном угле адсорбируются окрашенные вещества. Другие водорастворимые соединения, такие как соли, связываются слабее и элюируются с активированного угля вместе с L-фукозой в результате промывки активированного угля водой (после инкубирования). После элюирования водой адсорбированные олигосахариды и окрашенные вещества по-прежнему остаются связанными с активированным углем. Поэтому на стадии обработки активированным углем возможно удаление примесных олигосахаридов и окрашенных примесей. В итоге, на стадии с использованием активированного угля удаляются окрашивающие вещества, другие примеси и уменьшается количество водорастворимых загрязняющих веществ, таких как соль.A carbohydrate like a monosaccharide or an oligosaccharide tends to bind to the surface of activated carbon particles from an aqueous solution. The interaction of oligosaccharides with activated carbon is much stronger than the interaction of monosaccharides. This behavior is due to their structure and leads to the fact that L-fucose binds weaker, i.e. in a smaller amount, with activated carbon than the impurity oligosaccharide. In addition to oligosaccharides, colored substances are adsorbed on activated carbon. Other water-soluble compounds, such as salts, bind weaker and elute from the activated charcoal along with L-fucose by washing the activated charcoal with water (after incubation). After eluting with water, the adsorbed oligosaccharides and colored substances still remain bound to the activated charcoal. Therefore, at the stage of treatment with activated carbon, it is possible to remove impurity oligosaccharides and colored impurities. Finally, the activated carbon step removes colorants, other impurities, and reduces water-soluble contaminants such as salt.

Подходящими активированными углями для удаления придающих окраску соединений, олигосахаридов или загрязняющих веществ являются (но не ограничиваются этим) гранулированные активированные угли, такие как Norit® GAC830EN (Carbot Cooperation) и Epibon® Y 12x40 spezial (Donaucarbon) или порошкообразный активированный уголь, такой как Norit® DX1, Norit® SA2 (Carbot Cooperation) и Carbopal® MB 4 (Donaucarbon).Suitable activated carbons for removing coloring compounds, oligosaccharides, or contaminants include, but are not limited to, granular activated carbons such as Norit® GAC830EN (Carbot Cooperation) and Epibon® Y 12x40 spezial (Donaucarbon) or powdered activated carbon such as Norit ® DX1, Norit ® SA2 (Carbot Cooperation) and Carbopal ® MB 4 (Donaucarbon).

Удаление придающих окраску веществ путем обработки с использованием катионообменника и анионообменника (которые соединены последовательно) имеет то преимущество по сравнению с обработкой активированным углем, что не только придающие окраску вещества могут быть удалены из раствора, но и в растворе может быть выполнена замена неспецифических ионов солей на конкретные ионы солей, такие как, например, Na+ и Cl-, и могут быть удалены электрически заряженные пептиды. Преимущество указанного ионного обмена заключается том, что процесс обессоливания может стать более эффективным (Na+ и Cl- являются небольшими ионами по сравнению с другими возможными ионами и поэтому могут быть более легко удалены на стадии обработки с целью обессоливания). Дополнительное преимущество заключается в том, что можно избежать негативного влияния некоторых неспецифических солей на кристаллизацию L-фукозы.The removal of color-imparting substances by treatment with a cation exchanger and an anion exchanger (which are connected in series) has the advantage over activated carbon treatment that not only color-imparting substances can be removed from the solution, but non-specific salt ions can also be replaced in the solution with specific salt ions such as, for example, Na + and Cl - and electrically charged peptides can be removed. The advantage of this ion exchange is that the desalting process can become more efficient (Na + and Cl - are small ions compared to other possible ions and can therefore be more easily removed in the desalting treatment step). An additional advantage is that the negative influence of some non-specific salts on the crystallization of L-fucose can be avoided.

Обработку на ионообменнике проводят таким образом, что заряженные вещества и придающие окраску вещества адсорбируются на соответствующем ионообменном носителе, в то время как L-фукоза проходит через соответствующий ионообменный носитель, т.е. находится в проходящем потоке. Полученная жидкость (проходящий поток) содержит воду, небольшое количество определенных ионов, более низкое количество придающих окраску веществ и L-фукозу.The treatment on the ion exchanger is carried out in such a way that charged substances and coloring substances are adsorbed on the appropriate ion exchange carrier, while L-fucose passes through the appropriate ion exchange carrier, i.e. is in the flow. The resulting liquid (the passing stream) contains water, a small amount of certain ions, a lower amount of coloring agents and L-fucose.

Катионообменник может представлять собой слабый катионообменник или сильный катионообменник, предпочтительно сильный катионообменник.The cation exchanger may be a weak cation exchanger or a strong cation exchanger, preferably a strong cation exchanger.

Подходящими катионообменными смолами являются сильнокислотные катионообменные смолы, такие как (но не ограничиваясь этим) Lewatit® S2568(H+) (Lanxess AG, Cologne, DE), Dowex® 50WX2 (Merck KGaA, Darmstadt, DE); Amberlite® IR-116 (Japan Organo Co., Ltd.) и Diaion™ SK-102 (Mitsubishi Chemical Industries, Ltd).Suitable cation exchange resins are strongly acid cation exchange resins such as (but not limited to) Lewatit® S2568(H + ) (Lanxess AG, Cologne, DE), Dowex® 50WX2 (Merck KGaA, Darmstadt, DE); Amberlite® IR-116 (Japan Organo Co., Ltd.) and Diaion™ SK-102 (Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.).

Катионообменник можно использовать с ионом любого щелочного металла (Li+, Na+, K+), ионом щелочноземельного металла (таким как Са2+, Mg2+), ионом аммония или карбонат-ионом в качестве противоиона. Предпочтительно, противоионом является ион натрия (Na+).The cation exchanger can be used with any alkali metal ion (Li + , Na + , K + ), alkaline earth metal ion (such as Ca 2+ , Mg 2+ ), ammonium ion or carbonate ion as the counter ion. Preferably, the counterion is a sodium ion (Na + ).

Анионообменник может представлять собой слабый анионообменник или сильный анионообменник, предпочтительно сильный анионообменник.The anion exchanger may be a weak anion exchanger or a strong anion exchanger, preferably a strong anion exchanger.

Подходящими анионообменными смолами являются сильноосновные (типа I) анионообменные смолы, такие как (но не ограничиваясь этим) Lewatit® S6368 А, Lewatit® S4268, Lewatit® S5528, Lewatit® S6368A (Lanxess AG, Cologne, DE), Dowex® AG 1×2, Dowex® 1×8, Purolite® Chromalite CGA100×4 (Purolite GmbH, Ratingen, DE), Amberlite® FPA51 (Dow Chemicals, MI, USA). Предпочтительно, анионообменная смола находится в хлоридной форме.Suitable anion exchange resins are strongly basic (type I) anion exchange resins such as, but not limited to, Lewatit® S6368 A, Lewatit® S4268 , Lewatit® S5528, Lewatit® S6368A (Lanxess AG, Cologne, DE), Dowex® AG 1× 2, Dowex® 1×8, Purolite® Chromalite CGA100×4 (Purolite GmbH, Ratingen, DE), Amberlite® FPA51 (Dow Chemicals, MI, USA). Preferably, the anion exchange resin is in the chloride form.

Анионообменник можно использовать с любым основанием в качестве противоиона, например, HCO3 -, I-, Br-, NO3 -. Предпочтительно, в качестве противоиона используют гидроксид-ион (ОН). Более предпочтительно, в качестве противоиона используют хлорид-ион (Cl-).The anion exchanger can be used with any base as the counterion, eg HCO 3 - , I - , Br - , NO 3 - . Preferably, hydroxide ion (OH) is used as the counterion. More preferably, chloride ion (Cl - ) is used as the counterion.

В случае последовательного соединения катионообменника и анионообменника анионообменник может быть расположен выше или ниже по потоку по отношению к катионообменнику. Предпочтительно, анионообменник располагают ниже по потоку по отношению к катионообменнику в случае последовательного соединения. Таким образом, раствор, проходящий через такое последовательное соединение, сначала проходит через катионообменник, а затем проходит через анионообменник.In the case of a serial connection of the cation exchanger and the anion exchanger, the anion exchanger can be located upstream or downstream of the cation exchanger. Preferably, the anion exchanger is located downstream of the cation exchanger in the case of a series connection. Thus, a solution passing through such a serial connection first passes through a cation exchanger and then passes through an anion exchanger.

Значение рН технологического потока, прошедшего через катионообменник и/или анионообменник (т.е. соответствующего проходящего потока), предпочтительно составляет выше 2,0 и ниже 10,0, более предпочтительно выше 3,0 и ниже 9,0, наиболее предпочтительно выше 4,0 и ниже 8,0.The pH value of the process stream that has passed through the cation exchanger and/or anion exchanger (i.e. the respective passing stream) is preferably above 2.0 and below 10.0, more preferably above 3.0 and below 9.0, most preferably above 4 .0 and below 8.0.

Размер частиц ионообменной смолы должен быть выбран таким, чтобы способствовать эффективному прохождению технологического потока с одновременным при этом эффективным удалением заряженных веществ и придающих окраску веществ на ионообменной смоле. Чтобы обеспечить эффективный обмен ионов, объемная скорость потока предпочтительно должна составлять от 0,2 до 2,0 объема хроматографического слоя, более предпочтительно от 0,5 до 1,5 объема хроматографического слоя и наиболее предпочтительно от 0,75 до 1,2 объема хроматографического слоя. Обработка на ионообменнике может быть осуществлена традиционным образом, например, партиями или непрерывно, предпочтительно непрерывно.The particle size of the ion exchange resin should be chosen to facilitate efficient flow of the process stream while effectively removing charged and coloring agents on the ion exchange resin. To ensure efficient ion exchange, the volumetric flow rate should preferably be from 0.2 to 2.0 chromatographic layer volume, more preferably 0.5 to 1.5 chromatographic layer volume, and most preferably 0.75 to 1.2 chromatographic layer volume. layer. The treatment on the ion exchanger can be carried out in a conventional manner, for example in batches or continuously, preferably continuously.

Однако, в случае использования не содержащего эндотоксинов штамма (например, штамма Bacillus и/или генетически модифицированного не содержащего эндотоксинов штамма) стадия удаления эндотоксинов может не потребоваться.However, if an endotoxin-free strain is used (eg, a Bacillus strain and/or a genetically modified endotoxin-free strain), the endotoxin removal step may not be required.

Стерилизующая фильтрация и/или удаление эндотоксинов В предпочтительном воплощении изобретения очищенный раствор фильтруют в стерильных условиях и/или подвергают удалению эндотоксинов, предпочтительно путем фильтрования очищенного раствора через фильтрующий модуль (≤10 кДа). В качестве примера очищенный раствор, содержащий L-фукозу, стерилизуют фильтрованием и/или подвергают стадии удаления эндотоксинов путем фильтрования очищенного раствора через фильтр (3 кДа) или через фильтр (6 кДа). Удаление эндотоксинов является необходимым, если L-фукоза предназначена для потребления человеком.Sterilizing Filtration and/or Endotoxin Removal In a preferred embodiment of the invention, the purified solution is sterile filtered and/or endotoxin removed, preferably by filtering the purified solution through a filter module (≤10 kDa). As an example, the purified solution containing L-fucose is sterilized by filtration and/or subjected to an endotoxin removal step by filtering the purified solution through a filter (3 kDa) or through a filter (6 kDa). Removal of endotoxins is necessary if the L-fucose is intended for human consumption.

Получение гранулированной формы L-фукозыObtaining the granular form of L-fucose

Агломерация порошкобразного пищевого концентрата обычно используется для улучшения свойств гранулированных (например, высушенных распылением) продуктов с точки зрения быстрого приготовления. Этот способ используют, когда желательно увеличить размер частиц продукта с целью улучшения их сыпучести и/или внешнего вида.Agglomeration of powdered food concentrate is commonly used to improve the fast cooking properties of granular (eg spray dried) products. This method is used when it is desirable to increase the particle size of the product in order to improve its flowability and/or appearance.

В общем случае, основные свойства гранулятов или агломератов, такие как размер, пористость, растворимость, смачиваемость, форма и/или плотность, зависят от типа способа агломерации (гранулирования) и от технологических условий в процессе агломерации. Агломерация в псевдоожиженном слое является одним из способов, подходящих для получения агломератов с высокой пористостью и хорошей механической прочностью при транспортировке и упаковке.In general, the basic properties of granulates or agglomerates, such as size, porosity, solubility, wettability, shape and/or density, depend on the type of agglomeration (granulation) process and on the process conditions in the agglomeration process. Fluidized bed agglomeration is one of the methods suitable for obtaining agglomerates with high porosity and good mechanical strength during transportation and packaging.

Принципы применения агломерации в псевдоожиженном слое заключаются во флюидизации частиц потоком горячего воздуха и смачивания поверхности частиц распылением жидкого связующего вещества. В результате столкновений между влажными частицами в псевдоожиженном слое образуются жидкие мостики и происходит слияние частиц. После высушивания этих частиц мостики отвердевают, что приводит к укрупнению агломератов.The principles of fluidized bed agglomeration are to fluidize the particles with a stream of hot air and wet the surface of the particles by spraying a liquid binder. As a result of collisions between wet particles in a fluidized bed, liquid bridges are formed and the particles merge. After drying of these particles, the bridges harden, which leads to coarsening of the agglomerates.

Согласно данному изобретению очищенный раствор может быть подвергнут гранулированию, в частности, подвергнут гранулированию при концентрации L-фукозы 5-50% (масс./масс.), предпочтительно 10-40% (масс./масс.), более предпочтительно 15-35% (масс./масс.).According to the invention, the purified solution can be granulated, in particular granulated at a L-fucose concentration of 5-50% (w/w), preferably 10-40% (w/w), more preferably 15-35 % (w/w).

Температура на входе может находиться в диапазоне 50°С-120°С, предпочтительно 65°С-110°С, более предпочтительно 80°С-100°С.The inlet temperature may be in the range of 50°C-120°C, preferably 65°C-110°C, more preferably 80°C-100°C.

Температура на выходе (температура продукта) может находиться в диапазоне 30°С-80°С, предпочтительно 35°С-75°С, более предпочтительно 40°С-75°С.The outlet temperature (product temperature) may be in the range of 30°C-80°C, preferably 35°C-75°C, more preferably 40°C-75°C.

Полученный гранулят должен иметь потери при сушке, составляющие предпочтительно от 0,1 до 5% массы вещества, более предпочтительно от 0,5 до 2,5% массы вещества, наиболее предпочтительно от 0,7 до 1,5% массы вещества.The resulting granulate should have a loss on drying, preferably from 0.1 to 5% by weight of the substance, more preferably from 0.5 to 2.5% by weight of the substance, most preferably from 0.7 to 1.5% by weight of the substance.

В предпочтительном воплощении гранулированная L-фукоза предпочтительно по меньшей мере на 50% (масс./масс.) представляет собой вещество с размером частиц от 150 мкм до 1400 мкм, более предпочтительно по меньшей мере выше, чем 60% (масс./масс.), с размером частиц от 150 мкм до 1400 мкм, наиболее предпочтительно выше, чем 70% (масс./масс.), с размером частиц от 150 мкм до 1400 мкм.In a preferred embodiment, the granular L-fucose is preferably at least 50% (w/w) a substance with a particle size of 150 µm to 1400 µm, more preferably at least higher than 60% (w/w). ), with a particle size of 150 µm to 1400 µm, most preferably greater than 70% (w/w), with a particle size of 150 µm to 1400 µm.

Размер частиц может быть определен путем просеивания вещества через сита, имеющие разные размеры пор. Например, чтобы получить L-фукозу в виде вещества с размером частиц от 150 мкм до 1400 мкм, можно использовать последовательно (в любом порядке) сито, имеющее диаметр ячейки сита 1400 мкм, и сито с диаметром ячейки сита 150 мкм для отбора вещества, имеющего желаемый размер частиц.Particle size can be determined by sieving the material through sieves having different pore sizes. For example, in order to obtain L-fucose as a substance with a particle size of 150 µm to 1400 µm, a 1400 µm sieve and a 150 µm sieve can be used sequentially (in any order) to select a substance having desired particle size.

Получение формы L-фукозы, высушенной на вальцовой сушилкеObtaining the form of L-fucose dried on a roller dryer

L-Фукоза может быть получена в форме, высушенной на вальцовой сушилке. С этой целью очищенный раствор может быть высушен на вальцовой сушилке, т.е. подвергнут процедуре сушки на вальцовой сушилке.L-Fucose can be obtained in roll-dried form. To this end, the purified solution can be dried on a roller dryer, i.e. subjected to a drying procedure on a roller dryer.

Получение кристаллической формы L-фукозыObtaining the crystalline form of L-fucose

L-Фукоза может быть получена в кристаллической форме. Способ кристаллизации L-фукозы из водных растворов будет изложен в данном описании.L-Fucose can be obtained in crystalline form. The method of crystallization of L-fucose from aqueous solutions will be described in this description.

Обнаружено, что L-фукоза может быть избирательно закристаллизована после применения биокаталитического подхода с использованием ферментов или из ферментационного бульона (культуральной жидкости).It has been found that L-fucose can be selectively crystallized after applying a biocatalytic approach using enzymes or from a fermentation broth (culture fluid).

В предпочтительном воплощении водный раствор L-фукозы, подлежащий кристаллизации, характеризуется содержанием данного углевода выше 50% (масс./масс.), предпочтительно выше 60% (масс./масс.), предпочтительно выше 70% (масс./масс.), в особенности, выше 80% (масс./масс.).In a preferred embodiment, the aqueous L-fucose solution to be crystallized has a given carbohydrate content of greater than 50% (w/w), preferably greater than 60% (w/w), preferably greater than 70% (w/w) , in particular, above 80% (wt./mass.).

Альтернативно, концентрация L-фукозы в водном растворе, подлежащем кристаллизации, составляет 650-950 г/л, предпочтительно 800-880 г/л.Alternatively, the concentration of L-fucose in the aqueous solution to be crystallized is 650-950 g/l, preferably 800-880 g/l.

Приведенные выше диапазоны и соотношения концентраций могут быть достигнуты традиционным образом путем концентрирования водного технологического потока из культуральной жидкости, предпочтительно после удаления, например клеток, придающих окраску веществ, солей и/или заряженных молекул, из культуральной жидкости с использованием описанных ранее способов.The concentration ranges and ratios given above can be achieved in a conventional manner by concentrating an aqueous process stream from the culture fluid, preferably after removal of e.g. coloring cells, salts and/or charged molecules from the culture fluid using the previously described methods.

Концентрирование раствора, содержащего L-фукозу, может быть осуществлено путем удаления воды с применением нанофильтрации и/или упаривания в вакууме (например, с использованием роторного испарителя или пластинчатого испарителя), предпочтительна нанофильтрация в сочетании с упариванием в вакууме.Concentration of the solution containing L-fucose can be carried out by removal of water using nanofiltration and/or vacuum evaporation (for example, using a rotary evaporator or plate evaporator), preferably nanofiltration in combination with vacuum evaporation.

Для начала кристаллизации к указанному концентрированному раствору L-фукозы могут быть добавлены затравочные кристаллы при температуре в диапазоне от 20°С до 50°С, предпочтительно при 25°С.Seed crystals can be added to said concentrated L-fucose solution to start crystallization at a temperature in the range of 20°C to 50°C, preferably at 25°C.

Концентрированный раствор, содержащий L-фукозу, предпочтительно имеет концентрацию данного углевода, в частности, выше 75% (масс./масс.).The concentrated solution containing L-fucose preferably has a concentration of this carbohydrate, in particular above 75% (w/w).

Раствор, содержащий L-фукозу, можно инкубировать под вакуумом, предпочтительно при давлении ниже 200 мбар (20 кПа), более предпочтительно при давлении ниже 100 мбар (10 кПа), в частности, при давлении ниже 50 мбар (5 кПа).The solution containing L-fucose can be incubated under vacuum, preferably below 200 mbar (20 kPa), more preferably below 100 mbar (10 kPa), in particular below 50 mbar (5 kPa).

Кроме того, раствор, содержащий L-фукозу, можно инкубировать при температуре в диапазоне от 15°С до 60°С, предпочтительно от 20°С до 45°С, более предпочтительно от 25°С до 40°С, в частности, от 30°С до 35°С.In addition, the solution containing L-fucose can be incubated at a temperature in the range from 15°C to 60°C, preferably from 20°C to 45°C, more preferably from 25°C to 40°C, in particular from 30°C to 35°C.

Кроме того, раствор, содержащий L-фукозу, можно инкубировать до тех пор, пока концентрация данного углевода не достигнет значения выше 85%, предпочтительно выше 90%, или пока не образуется вязкая пульпа кристаллизации.In addition, a solution containing L-fucose can be incubated until the concentration of this carbohydrate reaches a value above 85%, preferably above 90%, or until a viscous crystallization slurry is formed.

Затем раствор (кристаллизуемую смесь), содержащий(ую) L-фукозу, можно поместить в подходящий сосуд для кристаллизации и инкубировать при комнатной температуре (25°С) в течение 12-96 часов до тех пор, пока не образуется твердая закристаллизованная масса.The solution (crystallizable mixture) containing L-fucose can then be placed in a suitable crystallization vessel and incubated at room temperature (25° C.) for 12-96 hours until a solid crystallized mass is formed.

Закристаллизованную массу можно разделить механически и в раствор с кристаллами можно добавить органический растворитель, например, метанол, ацетон, изопропанол и/или этанол, предпочтительно этанол. Для того, чтобы разъединить кристаллы L-фукозы, 1 кг раствора закристаллизованного вещества смешивают с 0,5-3 л этанола, предпочтительно с 0,7-2,0 л этанола, более предпочтительно с 1,0-1,5 л этанола.The crystallized mass can be separated mechanically and an organic solvent such as methanol, acetone, isopropanol and/or ethanol, preferably ethanol, can be added to the crystal solution. In order to separate the L-fucose crystals, 1 kg of the crystallized substance solution is mixed with 0.5-3 L of ethanol, preferably 0.7-2.0 L of ethanol, more preferably 1.0-1.5 L of ethanol.

Кристаллы L-фукозы могут быть извлечены из жидкой фазы путем фильтрования (с использованием или без использования вакуума) или путем центрифугирования. Для удаления оставшейся маточной жидкости кристаллы можно промывать органическим растворителем, например, метанолом, ацетоном, изопропанолом и/или этанолом, предпочтительно этанолом. Чтобы удалить оставшуюся маточную жидкость, 1 кг закристаллизованной L-фукозы предпочтительно промывают 0,5-3 л, предпочтительно 0,7-2,0 л, более предпочтительно 1,0-1,5 л этанола.L-fucose crystals can be recovered from the liquid phase by filtration (with or without vacuum) or by centrifugation. To remove the remaining mother liquor, the crystals can be washed with an organic solvent, for example methanol, acetone, isopropanol and/or ethanol, preferably ethanol. To remove the remaining mother liquor, 1 kg of crystallized L-fucose is preferably washed with 0.5-3 L, preferably 0.7-2.0 L, more preferably 1.0-1.5 L of ethanol.

Полученные кристаллы можно сушить в течение 4-48 ч, предпочтительно 8-36 ч, более предпочтительно 12-24 ч или до тех пор, пока не будет происходить никакого изменения массы. Температуру сушки выбирают в диапазоне от 10°С до 80°С, предпочтительно от 20°С до 70°С, более предпочтительно от 30°С до 60°С, в частности, от 40° до 50°С.The resulting crystals can be dried for 4-48 hours, preferably 8-36 hours, more preferably 12-24 hours, or until no change in weight occurs. The drying temperature is chosen in the range from 10°C to 80°C, preferably from 20°C to 70°C, more preferably from 30°C to 60°C, in particular from 40° to 50°C.

Для кристаллизации L-фукозы из водного раствора в данном описании будет изложен второй альтернативный способ кристаллизации L-фукозы из водных растворов с использованием органических растворителей.For crystallizing L-fucose from an aqueous solution, a second alternative method for crystallizing L-fucose from aqueous solutions using organic solvents will be described herein.

В предпочтительном воплощении водный раствор L-фукозы, подлежащий кристаллизации, имеет содержание данного углевода выше 40% (масс./масс.), предпочтительно выше 50% (масс./масс.), более предпочтительно выше 60% (масс./масс.), в частности, выше 70% (масс./масс.).In a preferred embodiment, the aqueous L-fucose solution to be crystallized has a given carbohydrate content of greater than 40% (w/w), preferably greater than 50% (w/w), more preferably greater than 60% (w/w). ), in particular above 70% (w/w).

Альтернативно, концентрация L-фукозы в водном растворе, подлежащем кристаллизации, может составлять 650-850 г/л, предпочтительно 700-780 г/л.Alternatively, the concentration of L-fucose in the aqueous solution to be crystallized may be 650-850 g/l, preferably 700-780 g/l.

Приведенные выше диапазоны и соотношения концентраций могут быть достигнуты традиционным образом путем концентрирования водного технологического потока из культуральной жидкости, предпочтительно после удаления, например, клеток, придающих окраску веществ, солей и/или заряженных молекул, из культуральной жидкости с использованием описанных ранее методов.The above concentration ranges and ratios can be achieved in a conventional manner by concentrating an aqueous process stream from the culture fluid, preferably after removal of, for example, cells, colorants, salts and/or charged molecules from the culture fluid using methods previously described.

Концентрирование раствора, содержащего L-фукозу, может быть осуществлено путем удаления воды с применением нанофильтрации и/или упаривания в вакууме (например, с использованием роторного испарителя или пластинчатого испарителя). Предпочтительно используют нанофильтрацию в сочетании с упариванием в вакууме.The concentration of the solution containing L-fucose can be carried out by removal of water using nanofiltration and/or evaporation in vacuum (for example, using a rotary evaporator or plate evaporator). Preferably, nanofiltration is used in combination with vacuum evaporation.

После концентрирования раствора, содержащего L-фукозу, данный раствор имеет концентрацию углевода L-фукозы, составляющую, в частности, выше 70% (масс/масс). Для того, чтобы удалить оставшуюся воду из кристаллизуемой смеси, в этот раствор можно добавить 0,5 объема бутанола. Затем кристаллизуемую смесь можно инкубировать под вакуумом до тех пор, пока вакуумной перегонкой не будет удалено эквивалентное количество добавленной жидкости.After concentrating a solution containing L-fucose, this solution has an L-fucose carbohydrate concentration of more than 70% (w/w) in particular. In order to remove the remaining water from the mixture to be crystallized, 0.5 volumes of butanol can be added to this solution. The mixture to be crystallized can then be incubated under vacuum until an equivalent amount of added liquid has been removed by vacuum distillation.

Для начала кристаллизации к указанному концентрированному раствору L-фукозы могут быть добавлены затравочные кристаллы при температуре в диапазоне от 20°С до 50°С, предпочтительно при 25°С.Seed crystals can be added to said concentrated L-fucose solution to start crystallization at a temperature in the range of 20°C to 50°C, preferably at 25°C.

Кристаллизация может быть предпочтительно осуществлена при давлении ниже 200 мбар (20 кПа), более предпочтительно ниже 100 мбар (10 кПа), в частности, ниже 50 мбар (5 кПа).The crystallization can preferably be carried out at a pressure below 200 mbar (20 kPa), more preferably below 100 mbar (10 kPa), in particular below 50 mbar (5 kPa).

Кроме того, кристаллизация может быть осуществлена при температуре кристаллизуемого раствора в диапазоне от 15°С до 60°С, предпочтительно от 20°С до 45°С, более предпочтительно от 25°С до 40°С, в частности, от 30°С до 35°С.In addition, the crystallization can be carried out at a temperature of the crystallizing solution in the range of 15°C to 60°C, preferably 20°C to 45°C, more preferably 25°C to 40°C, in particular 30°C. up to 35°С.

Более того, кристаллизуемый раствор можно инкубировать до тех пор, пока концентрация данного углевода не достигнет значения выше 85%, предпочтительно выше 90%, или пока не образуется вязкая пульпа кристаллизации.Moreover, the crystallizable solution can be incubated until the concentration of this carbohydrate reaches a value above 85%, preferably above 90%, or until a viscous crystallization slurry is formed.

Затем кристаллизуемую смесь можно поместить в подходящий сосуд для кристаллизации и инкубировать при комнатной температуре (25°С) в течение 12-96 часов до тех пор, пока не образуется твердая закристаллизованная масса.The crystallizable mixture can then be placed in a suitable crystallization vessel and incubated at room temperature (25° C.) for 12-96 hours until a solid crystallized mass is formed.

Закристаллизованную массу можно разделить механически и к закристаллизованной массе можно добавить органический растворитель, например, метанол, ацетон, изопропанол и/или этанол, предпочтительно этанол. Для того чтобы разъединить кристаллы L-фукозы, 1 кг раствора закристаллизованного вещества предпочтительно смешивают с 0,5-3 л этанола, предпочтительно с 0,7-2,0 л этанола, более предпочтительно с 1,0-1,5 л этанола.The crystallized mass can be separated mechanically and an organic solvent such as methanol, acetone, isopropanol and/or ethanol, preferably ethanol, can be added to the crystallized mass. In order to separate the L-fucose crystals, 1 kg of the crystallized substance solution is preferably mixed with 0.5-3 L of ethanol, preferably with 0.7-2.0 L of ethanol, more preferably with 1.0-1.5 L of ethanol.

Кристаллы L-фукозы могут быть извлечены из жидкой фазы путем фильтрования с использованием или без использования вакуума либо путем центрифугирования. Для удаления оставшейся маточной жидкости кристаллы можно промывать органическим растворителем, например, метанолом, ацетоном, изопропанолом и/или этанолом, предпочтительно этанолом. Чтобы удалить оставшуюся маточную жидкость, 1 кг кристаллизованной L-фукозы предпочтительно промывают 0,5-3 л, предпочтительно 0,7-2,0 л, более предпочтительно 1,0-1,5 л этанола.L-fucose crystals can be recovered from the liquid phase by filtration with or without vacuum or by centrifugation. To remove the remaining mother liquor, the crystals can be washed with an organic solvent, for example methanol, acetone, isopropanol and/or ethanol, preferably ethanol. To remove the remaining mother liquor, 1 kg of crystallized L-fucose is preferably washed with 0.5-3 L, preferably 0.7-2.0 L, more preferably 1.0-1.5 L of ethanol.

Полученные кристаллы можно сушить в течение 4-48 ч, предпочтительно 8-36 ч, более предпочтительно 12-24 ч или до тех пор, пока не будет происходить никакого изменения массы. Температура сушки может быть выбрана в диапазоне от 10°С до 80°С, предпочтительно от 20°С до 70°С, более предпочтительно от 30°С до 60°С, в частности, от 40° до 50°С.The resulting crystals can be dried for 4-48 hours, preferably 8-36 hours, more preferably 12-24 hours, or until no change in weight occurs. The drying temperature can be selected in the range of 10°C to 80°C, preferably 20°C to 70°C, more preferably 30°C to 60°C, in particular 40° to 50°C.

Получение лиофилизированной формы L-фукозыObtaining a lyophilized form of L-fucose

Очищенный раствор, содержащий L-фукозу, также может быть лиофилизирован. При указанной лиофилизации очищенный раствор, содержащий L-фукозу, замораживают и затем снижают давление, в результате чего замороженная вода сублимируется непосредственно из твердой фазы в газовую фазу. При применении этого метода обычно получается гигроскопичный порошок L-фукозы.The purified solution containing L-fucose can also be lyophilized. In said lyophilization, the purified solution containing L-fucose is frozen and then the pressure is reduced, whereby the frozen water sublimes directly from the solid phase to the gas phase. This method usually results in a hygroscopic L-fucose powder.

Композиции и продукты, предложенные согласно изобретениюCompositions and products according to the invention

Согласно данному изобретению предложена композиция, которая содержитThe present invention provides a composition which contains

a) по меньшей мере 98 масс. % L-фукозы;a) at least 98 wt. % L-fucose;

b) не более 1 масс. % органического растворителя; иb) not more than 1 wt. % organic solvent; And

c) не более 1 масс. % солей.c) not more than 1 wt. % salts.

В предпочтительном воплощении композиция содержитIn a preferred embodiment, the composition contains

a) от 95,50 до 100,00 масс. % L-фукозы, предпочтительно от 98,00 до 100,00 масс. % L-фукозы, более предпочтительно от 98,50 до 100,00 масс. % L-фукозы, возможно от 98,70 до 99,90 масс. % L-фукозы; и/илиa) from 95.50 to 100.00 wt. % L-fucose, preferably from 98.00 to 100.00 wt. % L-fucose, more preferably from 98.50 to 100.00 wt. % L-fucose, possibly from 98.70 to 99.90 wt. % L-fucose; and/or

b) от 0,00 до 1,00 масс. % органического растворителя, предпочтительно от 0,00 до 0,50 масс. % органического растворителя, более предпочтительно от 0,00 до 0,40 масс. % органического растворителя, возможно от 0,10 до 0,20 масс. % органического растворителя; и/илиb) from 0.00 to 1.00 wt. % organic solvent, preferably from 0.00 to 0.50 wt. % organic solvent, more preferably from 0.00 to 0.40 wt. % organic solvent, possibly from 0.10 to 0.20 wt. % organic solvent; and/or

c) от 0,00 до 1,00 масс. % солей, предпочтительно от 0,00 до 0,50 масс. % солей, более предпочтительно от 0,00 до 0,40 масс. % солей, возможно от 0,10 до 0,20 масс. % солей.c) from 0.00 to 1.00 wt. % salts, preferably from 0.00 to 0.50 wt. % salts, more preferably from 0.00 to 0.40 wt. % salts, possibly from 0.10 to 0.20 wt. % salts.

Предпочтительно, композиция содержит (только)Preferably, the composition contains (only)

а) от 0,00 до 0,50 масс. % белков, более предпочтительно от 0,00 до 0,40 масс. % белков, возможно от 0,10 до 0,20 масс. % белков; и/илиa) from 0.00 to 0.50 wt. % proteins, more preferably from 0.00 to 0.40 wt. % proteins, possibly from 0.10 to 0.20 wt. % proteins; and/or

b) от 0,00 до 0,50 масс. % ДНК, более предпочтительно от 0,00 до 0,40 масс. % ДНК, возможно от 0,10 до 0,20 масс. % ДНК.b) from 0.00 to 0.50 wt. % DNA, more preferably from 0.00 to 0.40 wt. % DNA, possibly from 0.10 to 0.20 wt. % DNA.

Композиция может отличаться тем, что L-фукоза находится в аморфной форме или в кристаллической форме, предпочтительно в гранулированной форме или в кристаллической форме. Кристаллическая форма предпочтительно представляет собой кристаллическую форму в виде дигидрата.The composition may be characterized in that the L-fucose is in amorphous form or in crystalline form, preferably in granular form or in crystalline form. The crystalline form is preferably the dihydrate crystalline form.

Грудное молоко является самым лучшим источником питания для младенца. Грудное молоко содержит свободную L-фукозу. Известно, что фукоза может усваиваться людьми и активироваться посредством пути реутилизации фукозы с образованием ГДФ-фукозы. Затем ГДФ-фукоза используется для синтеза фукозилированных гликанов, которые играют важную роль в процессах межклеточной коммуникации, таких как иммунное распознавание, и в развитии головного мозга.Breast milk is the best source of nutrition for an infant. Breast milk contains free L-fucose. It is known that fucose can be taken up by humans and activated via the fucose recycling pathway to form GDP-fucose. GDP-fucose is then used to synthesize fucosylated glycans, which play an important role in cell-to-cell communication processes such as immune recognition and in brain development.

Предложена пищевая композиция, предпочтительно смесь для питания детей грудного возраста, смесь для питания детей ясельного возраста или продукт для лечебного питания, причем данная пищевая композиция содержит L-фукозу и пробиотический углевод (например, галактоолигосахарид (GOS), фруктоолигосахарид (FOS), инулин, мальтодекстрин, изомальтозу, лактулозу и т.д.) или другой моносахарид (например, сиаловую кислоту, такую как N-ацетилнейраминовая кислота).A food composition is provided, preferably an infant formula, a toddler formula, or a health food product, wherein the food composition contains L-fucose and a probiotic carbohydrate (e.g., galactooligosaccharide (GOS), fructooligosaccharide (FOS), inulin, maltodextrin, isomaltose, lactulose, etc.) or another monosaccharide (for example, sialic acid such as N-acetylneuraminic acid).

Пищевая композиция, предпочтительно смесь для питания детей грудного возраста, смесь для питания детей ясельного возраста или продукт для лечебного питания, может содержать L-фукозу и по меньшей мере один олигосахарид грудного молока.The nutritional composition, preferably an infant formula, a toddler formula, or a health food product, may contain L-fucose and at least one human milk oligosaccharide.

Пищевая композиция может содержать по меньшей мере один сахар, выбранный из группы, состоящей из 2'-фукозиллактозы, 3-фукозиллактозы, лакто-N-тетраозы, лакто-N-триозы II, лакто-N-фукопентаозы I, лакто-N-фукопентаозы III, лакто-N-фукопентаозы V, дифукозиллактозы, лакто-N-неотетраозы, 3'-сиалиллактозы, 6'-сиалиллактозы и сиалилированных производных лакто-N-неотетраозы и лакто-N-тетраозы.The food composition may contain at least one sugar selected from the group consisting of 2'-fucosyllactose, 3-fucosyllactose, lacto-N-tetraose, lacto-N-triose II, lacto-N-fucopentaose I, lacto-N-fucopentaose III, lacto-N-fucopentose V, difucosyllactose, lacto-N-neotetraose, 3'-sialyllactose, 6'-sialyllactose and sialylated derivatives of lacto-N-neotetraose and lacto-N-tetraose.

Пищевая композиция может представлять собойThe food composition may be

1) жидкую пищевую композицию и содержать L-фукозу в концентрации от 1 мг/л до 2 г/л, более предпочтительно в концентрации от 5 мг/л до 1,5 г/л, еще более предпочтительно в концентрации от 20 мг/л до 1 г/л, наиболее предпочтительно в концентрации от 50 мг/л до 0,7 г/л; или1) liquid food composition and contain L-fucose at a concentration of 1 mg/l to 2 g/l, more preferably at a concentration of 5 mg/l to 1.5 g/l, even more preferably at a concentration of 20 mg/l up to 1 g/l, most preferably at a concentration of 50 mg/l to 0.7 g/l; or

2) твердую пищевую композицию и содержать L-фукозу в концентрации от 5 мг/кг до 15 г/кг, более предпочтительно в концентрации от 25 мг/кг до 10 г/кг, еще более предпочтительно в концентрации от 100 мг/кг до 10 г/кг, наиболее предпочтительно в концентрации от 375 мг/кг до 5,25 г/кг.2) a solid food composition and contain L-fucose at a concentration of 5 mg/kg to 15 g/kg, more preferably at a concentration of 25 mg/kg to 10 g/kg, even more preferably at a concentration of 100 mg/kg to 10 g/kg, most preferably at a concentration of 375 mg/kg to 5.25 g/kg.

Пищевая композиция может содержать сиаловую кислоту (например, N-ацетилнейраминовую кислоту) в той же концентрации (том же диапазоне), что и для L-фукозы (см. выше).The food composition may contain sialic acid (eg, N-acetylneuraminic acid) in the same concentration (same range) as for L-fucose (see above).

Пищевая композиция может содержатьThe food composition may contain

1) по меньшей мере один нейтральный олигосахарид грудного молока, предпочтительно по меньшей мере один нейтральный олигосахарид грудного молока выбранный из группы, состоящей из 2'-фукозиллактозы, 3-фукозиллактозы, лакто-N-тетраозы и лакто-N-неотетраозы, наиболее предпочтительно все из указанных нейтральных олигосахаридов грудного молока; и1) at least one neutral human milk oligosaccharide, preferably at least one neutral human milk oligosaccharide selected from the group consisting of 2'-fucosyl lactose, 3-fucosyl lactose, lacto-N-tetraose and lacto-N-neotetraose, most preferably all from said neutral breast milk oligosaccharides; And

2) по меньшей мере один кислый олигосахарид грудного молока, предпочтительно по меньшей мере один кислый олигосахарид грудного молока, выбранный из группы, состоящей из 3'-сиалиллактозы и 6'-сиалиллактозы, наиболее предпочтительно все из указанных кислых олигосахаридов грудного молока; и2) at least one human milk acid oligosaccharide, preferably at least one human milk acid oligosaccharide selected from the group consisting of 3'-sialyllactose and 6'-sialyllactose, most preferably all of said human milk acid oligosaccharides; And

3) сиаловую кислоту (например, N-ацетилнейраминовую кислоту).3) sialic acid (eg N-acetylneuraminic acid).

Композиция может дополнительно содержать по меньшей мере одно вещество, возможно все вещества, выбранное(ые) из группы, состоящей из лактозы, белка молочной сыворотки, биотина, обезжиренного молока, растительного масла, сухого обезжиренного молока, масла из Mortierella alpine, рыбьего жира, карбоната кальция, хлорида калия, витамина С, хлорида натрия, витамина Е, ацетата железа, сульфата цинка, ниацина, D-пантотената кальция, сульфата меди, витамина А, витамина В1, витамина В6, сульфата магния, иодата калия, фолиевой кислоты, витамина K, селенита натрия и витамина D.The composition may further comprise at least one, possibly all, selected from the group consisting of lactose, whey protein, biotin, skimmed milk, vegetable oil, skimmed milk powder, Mortierella alpine oil, fish oil, carbonate calcium, potassium chloride, vitamin C, sodium chloride, vitamin E, iron acetate, zinc sulfate, niacin, calcium D-pantothenate, copper sulfate, vitamin A, vitamin B1, vitamin B6, magnesium sulfate, potassium iodate, folic acid, vitamin K , sodium selenite and vitamin D.

Пищевая композиция может содержать по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, состоящей из источника белка, витамина, масла, минерального вещества, фермента, дополнительного углевода и пробиотического штамма.The food composition may contain at least one substance selected from the group consisting of a protein source, a vitamin, an oil, a mineral, an enzyme, an additional carbohydrate, and a probiotic strain.

Пищевой композицией может быть композиция, выбранная из группы, состоящей из композиции для лечебного питания, пищевой добавки, продукта в саше, жидкого готового к применению продукта питания для детей грудного возраста, жидкого готового к применению продукта питания для детей ясельного возраста, гранулированного продукта, высушенного распылением продукта в виде смеси для детей грудного возраста и их комбинаций.The nutritional composition may be a composition selected from the group consisting of a health food composition, a dietary supplement, a sachet product, a liquid ready-to-use infant food, a liquid ready-to-use toddler food, a granular product, dried spraying the product as a mixture for infants and combinations thereof.

Далее предложен жидкий готовый к применению продукт питания для детей грудного или ясельного возраста, содержащий L-фукозу в концентрации от 1 мг/л до 2 г/л, сиаловую кислоту (например, N-ацетилнейраминовую кислоту) (предпочтительно в концентрации от 1 мг/л до 2 г/л) иThe following is a liquid ready-to-use food product for infants or toddlers containing L-fucose at a concentration of 1 mg/l to 2 g/l, sialic acid (for example, N-acetylneuraminic acid) (preferably at a concentration of 1 mg/l l up to 2 g/l) and

1) по меньшей мере один нейтральный олигосахарид грудного молока, выбранный из группы, состоящей из 2'-фукозиллактозы, 3-фукозиллактозы, дифукозиллактозы, лакто-N-тетраозы и лакто-N-неотетраозы; и/или1) at least one neutral human milk oligosaccharide selected from the group consisting of 2'-fucosyl lactose, 3-fucosyl lactose, difucosyl lactose, lacto-N-tetraose and lacto-N-neotetraose; and/or

2) по меньшей мере один кислый олигосахарид грудного молока, выбранный из группы, состоящей из 3'-сиалиллактозы или 6'-сиалиллактозы.2) at least one human milk acid oligosaccharide selected from the group consisting of 3'-sialyllactose or 6'-sialyllactose.

Согласно изобретению также предложен высушенный распылением продукт в виде смеси для детей грудного возраста, содержащий L-фукозу в концентрации от 5 мг/кг до 15 г/кг, сиаловую кислоту (например, N-ацетилнейраминовую кислоту) (предпочтительно в концентрации от 5 мг/кг до 15 г/кг) иThe invention also provides a spray-dried infant formula containing L-fucose at a concentration of 5 mg/kg to 15 g/kg, sialic acid (for example, N-acetylneuraminic acid) (preferably at a concentration of 5 mg/kg/kg). kg up to 15 g/kg) and

1) по меньшей мере один нейтральный олигосахарид грудного молока, выбранный из группы, состоящей из 2'-фукозиллактозы, 3-фукозиллактозы, дифукозиллактозы, лакто-N-тетраозы и лакто-N-неотетраозы; и/или1) at least one neutral human milk oligosaccharide selected from the group consisting of 2'-fucosyl lactose, 3-fucosyl lactose, difucosyl lactose, lacto-N-tetraose and lacto-N-neotetraose; and/or

2) по меньшей мере один кислый олигосахарид грудного молока, выбранный из группы, состоящей из 3'-сиалиллактозы и 6'-сиалиллактозы.2) at least one human milk acid oligosaccharide selected from the group consisting of 3'-sialyllactose and 6'-sialyllactose.

Кроме того, предложена пищевая добавка, содержащая L-фукозу и по меньшей мере один нейтральный НМО, выбранный из группы, состоящей из 2'-фукозиллактозы, 3-фукозиллактозы, дифукозиллактозы, лакто-N-триозы II, лакто-N-тетраозы и лакто-N-неотетраозы, лакто-N-фукопентаозы I.In addition, a nutritional supplement is provided containing L-fucose and at least one neutral HMO selected from the group consisting of 2'-fucosyl lactose, 3-fucosyl lactose, difucosyl lactose, lacto-N-triose II, lacto-N-tetraose and lacto -N-neotetraose, lacto-N-fucopentaose I.

Согласно изобретению предложен премикс для пищевого продукта (например, премикс для смеси для питания детей грудного возраста или ясельного возраста), который содержит L-фукозу и по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, состоящей из источника белка, витамина, масла, минерального вещества, фермента, дополнительного углевода (например, углевода, отличающегося от L-фукозы, уже имеющейся в премиксе) и пробиотического штамма. Более предпочтительно, премикс содержит все из указанных веществ.The invention provides a premix for a food product (for example, a premix for infant or toddler formula) which contains L-fucose and at least one substance selected from the group consisting of a protein source, a vitamin, an oil, a mineral. , an enzyme, an additional carbohydrate (eg, a carbohydrate other than the L-fucose already present in the premix), and a probiotic strain. More preferably, the premix contains all of these substances.

Источник белка может быть выбран из группы, состоящей из молочной сыворотки, соево-зерновой смеси (CSB), белковых гидролизатов и их комбинаций.The protein source may be selected from the group consisting of whey, soybean grain blend (CSB), protein hydrolysates, and combinations thereof.

Витамин может быть выбран из группы, состоящей из витамина А, тиамина, рибофлавина, витамина В12, фолата и их комбинаций.The vitamin may be selected from the group consisting of vitamin A, thiamine, riboflavin, vitamin B12, folate, and combinations thereof.

Масло может быть выбрано из группы, состоящей из пальмового масла, докозагексаеновой кислоты (DHA), арахидоновой кислоты и их комбинаций.The oil may be selected from the group consisting of palm oil, docosahexaenoic acid (DHA), arachidonic acid, and combinations thereof.

Минеральное вещество может быть выбрано из группы, состоящей из хлорида калия, иодата калия, оксида цинка и их комбинаций.The mineral may be selected from the group consisting of potassium chloride, potassium iodate, zinc oxide, and combinations thereof.

Фермент может быть выбран из группы, состоящей из амилазы, амилоглюкозидазы и их комбинаций.The enzyme may be selected from the group consisting of amylase, amyloglucosidase, and combinations thereof.

Углевод может быть выбран из группы, состоящей из олигосахарида грудного молока (НМО), галактоолигосахарида (GOS), инулина, фруктоолигосахарида (FOS), лактозы, изомальтозы, сиаловой кислоты и их комбинаций.The carbohydrate may be selected from the group consisting of human milk oligosaccharide (HMO), galactooligosaccharide (GOS), inulin, fructooligosaccharide (FOS), lactose, isomaltose, sialic acid, and combinations thereof.

Пробиотический штамм может быть выбран из группы, состоящей из штаммов Lactobacillus, Bifidobacterium, Bacillus, дрожжей и их комбинаций.The probiotic strain may be selected from the group consisting of strains of Lactobacillus, Bifidobacterium, Bacillus, yeast, and combinations thereof.

Премикс может быть в форме высушенного распылением, гранулированного или жидкого (сиропообразного) продукта.The premix may be in the form of a spray-dried, granular or liquid (syrup) product.

Согласно данному изобретению предложена фармацевтическая композиция, предпочтительно фармацевтическая композиция для применения в предупреждении или лечении по меньшей мере одного из следующего: вирусной инфекции, бактериальной инфекции (для улучшения иммунной функции), потери памяти, нарушения развития головного мозга и дисбиоза. Такая фармацевтическая композиция содержит композицию по изобретению и возможно содержит по меньшей мере один сахар, отличающийся от L-фукозы, и/или по меньшей мере один пробиотический бактериальный штамм, при этом по меньшей мере один сахар представляет собой предпочтительно по меньшей мере один сахар, выбранный из группы, состоящей из лактозы, лактулозы, инулина и сахарозы.The present invention provides a pharmaceutical composition, preferably a pharmaceutical composition, for use in the prevention or treatment of at least one of the following: viral infection, bacterial infection (to improve immune function), memory loss, brain development disorder, and dysbiosis. Such a pharmaceutical composition contains a composition according to the invention and optionally contains at least one sugar other than L-fucose and/or at least one probiotic bacterial strain, wherein at least one sugar is preferably at least one sugar selected from the group consisting of lactose, lactulose, inulin and sucrose.

Все композиции по настоящему изобретению (например, пищевая композиция, жидкий готовый к применению продукт питания для детей грудного или ясельного возраста, высушенный распылением продукт в виде смеси для детей грудного возраста, пищевая добавка и премикс) могут характеризоваться по меньшей мере одним из приведенных далее признаков.All compositions of the present invention (e.g., food composition, liquid ready-to-use infant or toddler food, spray-dried infant formula, dietary supplement, and premix) may have at least one of the following: .

Композиция предпочтительно содержит лактозу.The composition preferably contains lactose.

В случае твердой композиции концентрация лактозы может составлять от 50 до 800 г/кг, предпочтительно от 100 до 750 г/кг, более предпочтительно от 200 до 700 г/кг, еще более предпочтительно от 300 до 650 г/кг, наиболее предпочтительно от 400 до 600, в особенности от 440 до 560 г/кг.In the case of a solid composition, the lactose concentration may be from 50 to 800 g/kg, preferably from 100 to 750 g/kg, more preferably from 200 to 700 g/kg, even more preferably from 300 to 650 g/kg, most preferably from 400 up to 600, in particular from 440 to 560 g/kg.

В случае жидкой композиции концентрация лактозы может составлять от 10 до 95 г/л, предпочтительно от 20 до 90 г/л, более предпочтительно от 30 до 85 г/л, еще более предпочтительно от 40 до 80 г/л, наиболее предпочтительно от 50 до 75 г/л, в особенности от 60 до 74 г/л.In the case of a liquid composition, the lactose concentration may be from 10 to 95 g/l, preferably from 20 to 90 g/l, more preferably from 30 to 85 g/l, even more preferably from 40 to 80 g/l, most preferably from 50 up to 75 g/l, in particular from 60 to 74 g/l.

Было обнаружено, что наличие в композиции лактозы положительно влияет на самочувствие субъекта, который потребляет такую композицию в качестве пищи. Это влияние обусловлено комбинаторным действием лактозы вместе с другими ингредиентами, которые присутствуют в композиции по изобретению (например, с фукозой, сиаловой кислотой, нейтральным НМО и кислым НМО). Предполагается, что лактоза вместе с другими ингредиентами действуют совместно, защищая организм от патогенных бактерий и снижая интенсивность воспалительных реакций в желудочно-кишечном тракте субъектов, потребляющих данную композицию.It has been found that the presence of lactose in the composition has a positive effect on the well-being of the subject who consumes such a composition as food. This effect is due to the combinatorial action of lactose along with other ingredients that are present in the composition of the invention (eg fucose, sialic acid, neutral HMO and acidic HMO). It is believed that lactose, along with other ingredients, work together to protect the body from pathogenic bacteria and reduce the intensity of inflammatory reactions in the gastrointestinal tract of subjects consuming this composition.

Композиция предпочтительно содержит НМО (кислые и нейтральные НМО) в максимальном количестве.The composition preferably contains HMOs (acidic and neutral HMOs) in the maximum amount.

В случае твердой композиции максимальная концентрация НМО может находиться в диапазоне от 20 до 70 г/кг, предпочтительно от 25 до 65 г/кг, более предпочтительно от 30 до 60 г/кг, еще более предпочтительно от 35 до 55 г/кг, наиболее предпочтительно от 40 до 50, в особенности от 42,2 до 48,1 г/кг.In the case of a solid composition, the maximum HMO concentration may be in the range of 20 to 70 g/kg, preferably 25 to 65 g/kg, more preferably 30 to 60 g/kg, even more preferably 35 to 55 g/kg, most preferably 40 to 50, in particular 42.2 to 48.1 g/kg.

В случае жидкой композиции максимальная концентрация НМО может составлять от 2,0 до 9,0 г/л, предпочтительно от 3,0 до 8,0 г/л, более предпочтительно от 4,0 до 7,0 г/л, еще более предпочтительно от 4,5 до 6,5 г/л, наиболее предпочтительно от 5,0 до 7,0 г/л, в особенности от 5,7 до 6,5 г/л.In the case of a liquid composition, the maximum concentration of HMO may be from 2.0 to 9.0 g/l, preferably from 3.0 to 8.0 g/l, more preferably from 4.0 to 7.0 g/l, even more preferably 4.5 to 6.5 g/l, most preferably 5.0 to 7.0 g/l, especially 5.7 to 6.5 g/l.

Композиция предпочтительно содержит НМО в определенной концентрации.The composition preferably contains HMO in a certain concentration.

В случае твердой композиции концентрация 2'-фукозиллактозы (2'-FL) может составлять от 5 до 40 г/кг, предпочтительно от 10 до 35 г/кг, более предпочтительно от 12,5 до 30 г/кг, наиболее предпочтительно от 15 до 25 г/кг, в особенности от 18,5 до 22,2 г/кг.In the case of a solid composition, the concentration of 2'-fucosyllactose (2'-FL) may be from 5 to 40 g/kg, preferably from 10 to 35 g/kg, more preferably from 12.5 to 30 g/kg, most preferably from 15 up to 25 g/kg, in particular from 18.5 to 22.2 g/kg.

В случае жидкой композиции концентрация 2'-FL может составлять от 0,5 до 5,5 г/л, предпочтительно от 1,0 до 4,5 г/л, более предпочтительно от 1,5 до 4,0 г/л, наиболее предпочтительно от 2,0 до 3,5 г/л, в особенности от 2,5 до 3,0 г/л.In the case of a liquid composition, the concentration of 2'-FL may be from 0.5 to 5.5 g/l, preferably from 1.0 to 4.5 g/l, more preferably from 1.5 to 4.0 g/l, most preferably 2.0 to 3.5 g/l, especially 2.5 to 3.0 g/l.

В случае твердой композиции концентрация 3'-FL может составлять от 3,5 до 7,5 г/кг, предпочтительно от 4,0 до 7,0 г/кг, более предпочтительно от 4,5 до 6,5 г/кг, наиболее предпочтительно от 5,0 до 6,0 г/кг, в особенности от 5,5 до 5,9 г/кг.In the case of a solid composition, the concentration of 3'-FL may be from 3.5 to 7.5 g/kg, preferably from 4.0 to 7.0 g/kg, more preferably from 4.5 to 6.5 g/kg, most preferably 5.0 to 6.0 g/kg, especially 5.5 to 5.9 g/kg.

В случае жидкой композиции концентрация 3'-FL может составлять от 500 до 1000 мг/л, предпочтительно от 600 до 950 мг/л, более предпочтительно от 650 до 900 мг/л, наиболее предпочтительно от 700 до 850 мг/л, в особенности от 750 до 800 мг/л.In the case of a liquid composition, the concentration of 3'-FL may be from 500 to 1000 mg/l, preferably from 600 to 950 mg/l, more preferably from 650 to 900 mg/l, most preferably from 700 to 850 mg/l, in particular from 750 to 800 mg/l.

В случае твердой композиции концентрация лакто-N-тетраозы (LWT) может составлять от 7 до 15 г/кг, предпочтительно от 8 до 14 г/кг, более предпочтительно от 9 до 13 г/кг, наиболее предпочтительно от 10 до 12 г/кг, в особенности 11,1 г/кг.In the case of a solid composition, the concentration of lacto-N-tetraose (LWT) may be from 7 to 15 g/kg, preferably from 8 to 14 g/kg, more preferably from 9 to 13 g/kg, most preferably from 10 to 12 g/kg. kg, especially 11.1 g/kg.

В случае жидкой композиции концентрация LNT может составлять от 0,2 до 3,5 г/л, предпочтительно от 0,4 до 3,0 г/л, более предпочтительно от 0,8 до 2,5 г/л, наиболее предпочтительно от 1,0 до 2,0 г/л, в особенности 1,5 г/л.In the case of a liquid composition, the concentration of LNT may be from 0.2 to 3.5 g/l, preferably from 0.4 to 3.0 g/l, more preferably from 0.8 to 2.5 g/l, most preferably from 1.0 to 2.0 g/l, in particular 1.5 g/l.

В случае твердой композиции концентрация 3'-сиалиллактозы (3'-SL) может составлять от 0,4 до 3,5 г/кг, предпочтительно от 0,8 до 3,0 г/кг, более предпочтительно от 1,0 до 2,5 г/кг, наиболее предпочтительно от 1,4 до 2,0 г/кг, в особенности от 1,48 до 1,7 г/кг.In the case of a solid composition, the concentration of 3'-sialyllactose (3'-SL) may be from 0.4 to 3.5 g/kg, preferably from 0.8 to 3.0 g/kg, more preferably from 1.0 to 2 .5 g/kg, most preferably 1.4 to 2.0 g/kg, in particular 1.48 to 1.7 g/kg.

В случае жидкой композиции концентрация 3'-SL может составлять от 50 до 400 мг/л, предпочтительно от 100 до 350 мг/л, более предпочтительно от 150 до 300 мг/л, наиболее предпочтительно от 180 до 250 мг/л, в особенности от 200 до 230 мг/л.In the case of a liquid composition, the concentration of 3'-SL may be from 50 to 400 mg/l, preferably from 100 to 350 mg/l, more preferably from 150 to 300 mg/l, most preferably from 180 to 250 mg/l, in particular from 200 to 230 mg/l.

В случае твердой композиции концентрация 6'-SL может составлять от 0,5 до 3,5 г/кг, предпочтительно от 1,0 до 3,0 г/кг, более предпочтительно от 1,5 до 2,5 г/кг, наиболее предпочтительно от 2,0 до 2,3 г/кг, в особенности от 2,07 до 2,22 г/кг.In the case of a solid composition, the concentration of 6'-SL may be from 0.5 to 3.5 g/kg, preferably from 1.0 to 3.0 g/kg, more preferably from 1.5 to 2.5 g/kg, most preferably 2.0 to 2.3 g/kg, especially 2.07 to 2.22 g/kg.

В случае жидкой композиции концентрация 6'-SL может составлять от 100 до 500 мг/л, предпочтительно от 150 до 450 мг/л, более предпочтительно от 200 до 400 мг/л, наиболее предпочтительно от 250 до 350 мг/л, в особенности от 280 до 300 мг/л.In the case of a liquid composition, the concentration of 6'-SL may be from 100 to 500 mg/l, preferably from 150 to 450 mg/l, more preferably from 200 to 400 mg/l, most preferably from 250 to 350 mg/l, in particular from 280 to 300 mg/l.

В случае твердой композиции концентрация лакто-N-неотетраозы (LNnT) может составлять от 0,2 до 3,5 г/кг, предпочтительно от 0,4 до 1,8 г/кг, более предпочтительно от 0,8 до 1,4 г/кг, наиболее предпочтительно от 1,0 до 1,2 г/кг, в особенности 1,11 г/кг.In the case of a solid composition, the concentration of lacto-N-neotetraose (LNnT) may be from 0.2 to 3.5 g/kg, preferably from 0.4 to 1.8 g/kg, more preferably from 0.8 to 1.4 g/kg, most preferably 1.0 to 1.2 g/kg, in particular 1.11 g/kg.

В случае жидкой композиции концентрация LNnT может составлять от 10 до 350 мг/л, предпочтительно от 20 до 300 мг/л, более предпочтительно от 50 до 250 мг/л, наиболее предпочтительно от 100 до 200 мг/л, в особенности 150 мг/л.In the case of a liquid composition, the concentration of LNnT may be from 10 to 350 mg/l, preferably from 20 to 300 mg/l, more preferably from 50 to 250 mg/l, most preferably from 100 to 200 mg/l, in particular 150 mg/l l.

В случае твердой композиции концентрация лакто-N-фукопентаозы I (LNFP-I) может составлять от 1,0 до 10,0 г/кг, предпочтительно от 3,0 до 9,0 г/кг, более предпочтительно от 6,0 до 8,0 г/кг, наиболее предпочтительно от 7,0 до 7,5 г/кг, в особенности 7,4 г/кг.In the case of a solid composition, the concentration of lacto-N-fucopentose I (LNFP-I) may be from 1.0 to 10.0 g/kg, preferably from 3.0 to 9.0 g/kg, more preferably from 6.0 to 8.0 g/kg, most preferably 7.0 to 7.5 g/kg, in particular 7.4 g/kg.

В случае жидкой композиции концентрация LNFP-I может составлять от 0,1 до 2,0 г/л, предпочтительно от 0,3 до 1,5 г/л, более предпочтительно от 0,6 до 1,2 г/л, наиболее предпочтительно от 0,8 до 1,1 г/л, в особенности 1,0 г/л.In the case of a liquid composition, the concentration of LNFP-I may be from 0.1 to 2.0 g/l, preferably from 0.3 to 1.5 g/l, more preferably from 0.6 to 1.2 g/l, most preferably 0.8 to 1.1 g/l, in particular 1.0 g/l.

В том случае, когда композиция представляет собой премикс, вышеупомянутые концентрации могут быть выше по меньшей мере в 2 раза, предпочтительно по меньшей мере в 4 раза, более предпочтительно по меньшей мере в 8 раз, еще более предпочтительно по меньшей мере в 16 раз, наиболее предпочтительно по меньшей мере в 20 раз, в особенности, по меньшей мере в 22 раза.When the composition is a premix, the above concentrations may be at least 2 times higher, preferably at least 4 times higher, more preferably at least 8 times higher, even more preferably at least 16 times higher, most preferably at least 20 times, in particular at least 22 times.

Типичная пищевая композицияTypical food composition

Способ по изобретению обеспечивает получение желаемой L-фукозы с чистотой, достаточной для того, чтобы ее можно было использовать в пищевых продуктах или кормах, в частности, пригодной для включения в продукты питания для детей грудного и ясельного возраста. Полученную L-фукозу можно использовать для приготовления смеси для грудных детей путем смешивания ее с компонентами базовой смеси для грудных детей. Смесь для грудных детей может представлять собой сухую смесь или готовую к применению жидкую смесь для грудных детей.The method of the invention provides the desired L-fucose with a purity sufficient to be useful in foods or feeds, in particular suitable for inclusion in foods for infants and toddlers. The resulting L-fucose can be used to prepare infant formula by mixing it with the components of the base infant formula. The infant formula may be a dry formula or a ready-to-use liquid formula for infants.

Базовая смесь может иметь по меньшей мере один, возможно все, из приведенных ниже компонентов.The base mixture may have at least one, possibly all, of the following components.

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Применение композиции по изобретениюThe use of the composition according to the invention

Предложено применение композиции по изобретению для изготовления пищевой композиции и/или фармацевтической композиции.The proposed use of the composition according to the invention for the manufacture of food compositions and/or pharmaceutical compositions.

Подразумевается, что на основании следующих далее фигур и примеров предмет изобретения будет более подробно разъяснен без ограничения указанного предмета специальными воплощениями, показанными в данном описании.It is intended that on the basis of the following figures and examples, the subject matter of the invention will be explained in more detail without limiting said subject matter to the specific embodiments shown in this specification.

На Фиг. 1 показан пример способа очистки L-фукозы по изобретению. После проведения ферментации среду ферментации осветляют посредством центрифугирования и/или фильтрования. Осветленную среду ферментации подвергают обработке на ионообменнике для удаления электрически заряженных примесей и для обмена неспецифических ионов на конкретные ионы. Проходящий поток после обработки на ионообменнике затем подвергают диафильтрации и/или концентрированию. После выполнения указанной стадии раствор, содержащий L-фукозу, подвергают электродиализу и/или диафильтрации. Затем раствор, содержащий L-фукозу, подвергают дополнительной обработке на ионообменнике для удаления электрически заряженных окрашенных веществ и пептидов. После этого раствор, содержащий L-фукозу, подвергают обработке активированным углем. Затем раствор либо подвергают кристаллизации L-фукозы, либо подвергают дополнительной стадии электродиализа и/или диафильтрации с последующим проведением гранулирования и/или распылительной сушки.On FIG. 1 shows an example of the L-fucose purification process according to the invention. After fermentation, the fermentation medium is clarified by centrifugation and/or filtration. The clarified fermentation medium is treated with an ion exchanger to remove electrically charged impurities and to exchange non-specific ions for specific ions. The passing stream after treatment on the ion exchanger is then subjected to diafiltration and/or concentration. After this step, the solution containing L-fucose is subjected to electrodialysis and/or diafiltration. Then the solution containing L-fucose is subjected to additional processing on an ion exchanger to remove electrically charged colored substances and peptides. Thereafter, the solution containing L-fucose is treated with activated charcoal. The solution is then either subjected to L-fucose crystallization or subjected to an additional electrodialysis and/or diafiltration step followed by granulation and/or spray drying.

На Фиг. 2 показан пример второго способа очистки L-фукозы по изобретению. После проведения ферментации среду ферментации осветляют посредством центрифугирования и/или фильтрования. Осветленную среду ферментации подвергают обработке на ионообменнике для удаления электрически заряженных примесей и для обмена неспецифических ионов на конкретные ионы. Проходящий поток после обработки на ионообменнике затем подвергают диафильтрации и/или концентрированию. После выполнения указанной стадии раствор, содержащий L-фукозу, подвергают электродиализу и/или диафильтрации. Затем раствор, содержащий L-фукозу, подвергают обработке активированным углем. После этого раствор, содержащий L-фукозу, подвергают дополнительной обработке на ионообменнике для удаления электрически заряженных окрашенных веществ и пептидов. Затем раствор либо подвергают кристаллизации L-фукозы, либо подвергают дополнительной стадии электродиализа и/или диафильтрации с последующим проведением гранулирования и/или распылительной сушки.On FIG. 2 shows an example of a second L-fucose purification process according to the invention. After fermentation, the fermentation medium is clarified by centrifugation and/or filtration. The clarified fermentation medium is treated with an ion exchanger to remove electrically charged impurities and to exchange non-specific ions for specific ions. The passing stream after treatment on the ion exchanger is then subjected to diafiltration and/or concentration. After this step, the solution containing L-fucose is subjected to electrodialysis and/or diafiltration. The solution containing L-fucose is then treated with activated charcoal. After that, the solution containing L-fucose is subjected to additional processing on an ion exchanger to remove electrically charged colored substances and peptides. The solution is then either subjected to L-fucose crystallization or subjected to an additional electrodialysis and/or diafiltration step followed by granulation and/or spray drying.

На Фиг. 3 показан пример третьего способа очистки L-фукозы по изобретению. После проведения ферментации среду ферментации осветляют посредством центрифугирования и/или фильтрования. Осветленную среду ферментации подвергают диафильтрации и/или концентрированию. Затем раствор подвергают обработке на ионообменнике для удаления электрически заряженных примесей и для обмена неспецифических ионов на конкретные ионы. После выполнения указанной стадии раствор, содержащий L-фукозу, подвергают электродиализу и/или диафильтрации. Затем раствор, содержащий L-фукозу, подвергают обработке активированным углем. После этого раствор, содержащий L-фукозу, подвергают дополнительной обработке на ионообменнике для удаления электрически заряженных окрашенных веществ и пептидов. Затем раствор либо подвергают кристаллизации L-фукозы или подвергают дополнительной стадии электродиализа и/или диафильтрации с последующим проведением гранулирования и/или распылительной сушки.On FIG. 3 shows an example of a third L-fucose purification process according to the invention. After fermentation, the fermentation medium is clarified by centrifugation and/or filtration. The clarified fermentation medium is subjected to diafiltration and/or concentration. The solution is then treated with an ion exchanger to remove electrically charged impurities and to exchange non-specific ions for specific ions. After this step, the solution containing L-fucose is subjected to electrodialysis and/or diafiltration. The solution containing L-fucose is then treated with activated charcoal. After that, the solution containing L-fucose is subjected to additional processing on an ion exchanger to remove electrically charged colored substances and peptides. The solution is then either subjected to L-fucose crystallization or subjected to an additional electrodialysis and/or diafiltration step followed by granulation and/or spray drying.

На Фиг. 4 показан пример четвертого способа очистки L-фукозы по изобретению. После проведения ферментации среду ферментации осветляют посредством центрифугирования и/или фильтрования. Осветленную среду ферментации подвергают диафильтрации и/или концентрированию. Затем раствор подвергают обработке активированным углем. После выполнения указанной стадии раствор, содержащий L-фукозу, подвергают обработке на ионообменнике для удаления электрически заряженных примесей и для обмена неспецифических ионов на конкретные ионы. После этого раствор, содержащий L-фукозу, подвергают электродиализу и/или диафильтрации. После этого раствор подвергают дополнительной обработке на ионообменнике для удаления электрически заряженных окрашенных веществ и пептидов. Затем раствор либо подвергают кристаллизации L-фукозы или подвергают дополнительной стадии электродиализа и/или диафильтрации с последующим проведением гранулирования и/или распылительной сушки.On FIG. 4 shows an example of a fourth L-fucose purification process according to the invention. After fermentation, the fermentation medium is clarified by centrifugation and/or filtration. The clarified fermentation medium is subjected to diafiltration and/or concentration. The solution is then treated with activated carbon. After completing this step, the solution containing L-fucose is treated with an ion exchanger to remove electrically charged impurities and to exchange non-specific ions for specific ions. After that, the solution containing L-fucose is subjected to electrodialysis and/or diafiltration. After that, the solution is subjected to additional processing on an ion exchanger to remove electrically charged colored substances and peptides. The solution is then either subjected to L-fucose crystallization or subjected to an additional electrodialysis and/or diafiltration step followed by granulation and/or spray drying.

На Фиг. 5 показано изображение под микроскопом кристаллов L-фукозы, образованных в результате кристаллизации из водного раствора. Можно видеть, что L-фукоза образует иглоподобные кристаллы длиной от 50 мкм до 150 мкм.On FIG. 5 shows a microscope image of L-fucose crystals formed by crystallization from an aqueous solution. It can be seen that L-fucose forms needle-like crystals with a length of 50 µm to 150 µm.

На Фиг. 6 приведена HPLC-диаграмма, которая была зарегистрирована для L-фукозы, закристаллизованной из водного раствора. Обнаружено, что чистота закристаллизованной L-фукозы составляет 99,8%. Содержание воды составляет 0,1% (масс./масс.).On FIG. 6 shows the HPLC diagram that was recorded for L-fucose crystallized from an aqueous solution. The purity of crystallized L-fucose was found to be 99.8%. The water content is 0.1% (w/w).

На Фиг. 7 приведена HPLC-диаграмма, которая была зарегистрирована для L-фукозы, подвергнутой гранулированию из водного раствора. Обнаружено, что чистота гранулированной L-фукозы составляет 97,8%. Содержание воды составляет 1,7% (масс./масс.).On FIG. 7 shows the HPLC chart that was recorded for L-fucose granulated from an aqueous solution. Granulated L-fucose was found to be 97.8% pure. The water content is 1.7% (w/w).

Пример 1. Очистка L-фукозы после бактериальной ферментацииExample 1 Purification of L-fucose after bacterial fermentation

L-Фукоза образовывалась в результате бактериальной ферментации, и ее собирали фильтрованием. Полученный прозрачный, не содержащий частиц раствор L-фукозы (34 г/л) обрабатывали с использованием сильного катионообменника (Lewatit® S2568 в протонированной форме, Lanxess). После нейтрализации с использованием гидроксида натрия раствор дополнительно обрабатывали с использованием сильного анионообменника (Lewatit® S 6368А в хлорид ной форме).L-Fucose was formed by bacterial fermentation and was collected by filtration. The resulting clear, particle-free solution of L-fucose (34 g/l) was treated using a strong cation exchanger (Lewatit® S2568 in protonated form, Lanxess). After neutralization with sodium hydroxide, the solution was further treated with a strong anion exchanger ( Lewatit® S 6368A in chloride form).

Для концентрирования раствора L-фукозы после обработки на ионообменнике раствор дополнительно обрабатывали, используя стадию с применением обратного осмоса. Систему обратного осмоса Emrich EMRO 1.8 (Emrich Edelstahlbau) оснащали нанофильтрационным модулем Trisep® TS80 (80-40-TS80-TSA). Устанавливали давление на входе 25 бар (2,5 МПа) и раствор концентрировали до тех пор, пока концентрация L-фукозы не достигала 100 г/л. Альтернативно, концентрирование раствора L-фукозы также можно осуществлять посредством упаривания в вакууме, тем не менее методы фильтрации снижают возможность образования продуктов реакций Майяра в процессе концентрирования.To concentrate the L-fucose solution after treatment with an ion exchanger, the solution was further processed using a reverse osmosis step. An Emrich EMRO 1.8 reverse osmosis system (Emrich Edelstahlbau) was equipped with a Trisep® TS80 nanofiltration module (80-40-TS80-TSA). The inlet pressure was set to 25 bar (2.5 MPa) and the solution was concentrated until the concentration of L-fucose reached 100 g/l. Alternatively, concentration of the L-fucose solution can also be carried out by evaporation in vacuo, however, filtration techniques reduce the possibility of formation of Maillard products during the concentration process.

Для удаления хлорида натрия со стадии с использованием ионообменника и других ионов раствор подвергали электродиализу с применением системы для электродиализа PCCell Р15 (производства PCCell, Heusweiler, Германия), оснащенную пакетом мембран PCCell ED 1000А. Указанный пакет содержал следующие мембраны: катионообменную мембрану СЕМ: PC SK и анионообменную мембрану СЕМ: PcAcid60, имеющие предел исключения по размеру, составляющий 60 Да. Значение электропроводности исходных растворов составляло от 15 до 25 мСм/см2, и раствор подвергали электродиализу до достижения значения электропроводности 1,5-2 мСм/см2.To remove sodium chloride from the ion exchanger step and other ions, the solution was subjected to electrodialysis using a PCCell P15 electrodialysis system (manufactured by PCCell, Heusweiler, Germany) equipped with a PCCell ED 1000A membrane package. This package contained the following membranes: cation exchange membrane CEM: PC SK and anion exchange membrane CEM: PcAcid60 having a size exclusion limit of 60 Da. The value of the electrical conductivity of the original solutions ranged from 15 to 25 mS/cm 2 and the solution was subjected to electrodialysis to achieve a value of electrical conductivity of 1.5-2 mS/cm 2 .

После проведения электродиализа раствор еще раз обрабатывали с использованием сильного катионообменника (Lewatit® S2568 в натриевой форме, Lanxess) и сильного анионообменника (Lewatit® S 6368А в хлоридной форме), чтобы удалить окрашенные вещества и возможно оставшиеся неспецифические ионы (такие как, например, заряженные пептиды).After electrodialysis, the solution was once again treated with a strong cation exchanger ( Lewatit® S2568 in sodium form, Lanxess) and a strong anion exchanger ( Lewatit® S 6368A in chloride form) to remove colored substances and possibly remaining non-specific ions (such as, for example, charged peptides).

Для более полноценного удаления окрашенных веществ раствор, содержащий L-фукозу, далее обрабатывали порошком активированного угля. Раствор инкубировали в течение 2 часов при перемешивании с активированным углем Norit DX1. После инкубирования активированный уголь удаляли фильтрованием.For a more complete removal of colored substances, the solution containing L-fucose was further treated with activated carbon powder. The solution was incubated for 2 hours with stirring with Norit DX1 activated charcoal. After incubation, activated charcoal was removed by filtration.

После обработки активированным углем раствор, содержащий L-фукозу, концентрировали посредством фильтрования с использованием обратного осмоса, применяя систему обратного осмоса Emrich EMRO 1.8 (Emrich Edelstahlbau), которая была оснащена модулем обратного осмоса CSM RE8040BE. Раствор концентрировали до тех пор, пока скорость потока не падала ниже 50 литров в час.Содержание по сухому веществу после концентрирования составляло от 30 до 35% (масс./масс.).After activated carbon treatment, the solution containing L-fucose was concentrated by reverse osmosis filtration using an Emrich EMRO 1.8 reverse osmosis system (Emrich Edelstahlbau) which was equipped with a CSM RE8040BE reverse osmosis module. The solution was concentrated until the flow rate dropped below 50 liters per hour. The dry matter content after concentration was 30 to 35% (w/w).

Альтернативно, концентрирование раствора L-фукозы также можно осуществлять посредством упаривания в вакууме. Этот метод приводит к достижению более высокой концентрации (от 50 до 60% (масс./масс.) L-фукозы. Недостаток концентрирования посредством упаривания в вакууме заключается в том, что L-фукоза будет частично подвергаться карамелизации, о чем свидетельствует изменение окраски раствора до отчетливого коричневого цвета. Вкратце, этот метод концентрирования снижает качество продукта, чистоту продукта и выход продукта.Alternatively, concentration of the L-fucose solution can also be carried out by evaporation in vacuo. This method results in higher concentrations (50 to 60% (w/w) of L-fucose. The disadvantage of concentration by vacuum evaporation is that the L-fucose will partially caramelize, as evidenced by the color change of the solution to a distinct brown color Briefly, this concentration method reduces product quality, product purity, and product yield.

Пример 2. Кристаллизация L-фукозы с использованием органических растворителейExample 2 Crystallization of L-Fucose Using Organic Solvents

Для проведения кристаллизации L-фукозы 15 литров 32%-ного (масс./масс.) раствора концентрировали до конечной концентрации по сухому веществу 80-85% (масс./масс.) посредством упаривания в вакууме с применением промышленного испарителя Hei-VAP (Heidolph Instruments GmbH, Schwabach, Германия) с целью получения маточной жидкости для кристаллизации L-фукозы.To carry out the crystallization of L-fucose, 15 liters of a 32% (w/w) solution was concentrated to a final dry matter concentration of 80-85% (w/w) by evaporation in vacuo using an industrial Hei-VAP evaporator ( Heidolph Instruments GmbH, Schwabach, Germany) in order to obtain a mother liquor for the crystallization of L-fucose.

Чтобы начать процесс кристаллизации, в маточную жидкость вводили затравочные кристаллы. Добавляли дополнительно 2,5 литра н-бутанола (соотношение бутанола и фукозы составляло 1:2) и раствор концентрировали под вакуумом до насыщения раствора кристаллами.To start the crystallization process, seed crystals were introduced into the mother liquor. An additional 2.5 liters of n-butanol (the ratio of butanol and fucose was 1:2) was added and the solution was concentrated under vacuum until the solution was saturated with crystals.

Закристаллизованную массу снимали с крышки резервуара (piston) и инкубировали в течение по меньшей мере 24 часов до получения твердой закристаллизованной массы.The crystallized mass was removed from the cap of the reservoir (piston) and incubated for at least 24 hours until a solid crystallized mass was obtained.

Твердые кристаллы смешивали с этанолом в соотношении 1:1 (1 литр этанола с 1 кг закристаллизованной массы). Для отделения маточной жидкости и этанола от кристаллов раствор центрифугировали.Solid crystals were mixed with ethanol in a ratio of 1:1 (1 liter of ethanol with 1 kg of crystallized mass). The solution was centrifuged to separate the mother liquor and ethanol from the crystals.

Кристаллы снова промывали этанолом (2,5 литра на 5 кг кристаллов L-фукозы) и вновь центрифугировали. Твердые кристаллы L-фукозы извлекали из центрифуги и сушили при 40°С до полного отсутствия этанола. L-Фукозу просеивали через грубое сито с диаметром ячейки 0,2 мм.The crystals were washed again with ethanol (2.5 liters per 5 kg of L-fucose crystals) and centrifuged again. Solid crystals of L-fucose were removed from the centrifuge and dried at 40°C until the complete absence of ethanol. L-Fucose was sieved through a coarse sieve with a mesh diameter of 0.2 mm.

В итоге из 5 кг содержащей L-фукозу кристаллизуемой смеси получали 3,3 кг L-фукозы (выход: 66%).As a result, 3.3 kg of L-fucose was obtained from 5 kg of L-fucose-containing crystallizable mixture (yield: 66%).

Пример 3. Кристаллизация L-фукозы из водных растворовExample 3 Crystallization of L-Fucose from Aqueous Solutions

Для проведения кристаллизации L-фукозы из водных растворов 15 литров 32%-ного (масс./масс.) раствора концентрировали до конечной концентрации по сухому веществу 80-85% (масс./масс.) посредством упаривания в вакууме с применением промышленного испарителя Hei-VAP (Heidolph Instruments GmbH, Schwabach, Германия).To carry out the crystallization of L-fucose from aqueous solutions, 15 liters of a 32% (w/w) solution was concentrated to a final dry matter concentration of 80-85% (w/w) by evaporation under vacuum using an industrial Hei evaporator. -VAP (Heidolph Instruments GmbH, Schwabach, Germany).

Чтобы начать процесс кристаллизации, в маточную жидкость вводили затравочные кристаллы. Раствор концентрировали под вакуумом до тех пор, пока не начинали образовываться прозрачные кристаллы.To start the crystallization process, seed crystals were introduced into the mother liquor. The solution was concentrated in vacuo until clear crystals began to form.

Закристаллизованную массу снимали с крышки резервуара (piston) и инкубировали в течение по меньшей мере 72 часов до получения твердой закристаллизованной массы. Твердые кристаллы смешивали с этанолом в соотношении 1:1 (1 литр этанола с 1 кг закристаллизованной массы).The crystallized mass was removed from the lid of the reservoir (piston) and incubated for at least 72 hours until a solid crystallized mass was obtained. Solid crystals were mixed with ethanol in a ratio of 1:1 (1 liter of ethanol with 1 kg of crystallized mass).

Для отделения маточной жидкости и этанола от кристаллов раствор центрифугировали. Кристаллы промывали этанолом (2,5 литра на 5 кг кристаллов L-фукозы) и снова центрифугировали. Твердые кристаллы L-фукозы извлекали из центрифуги и сушили при 40°С до полного отсутствия этанола. L-Фукозу просеивали через грубое сито с диаметром ячейки 0,2 мм.The solution was centrifuged to separate the mother liquor and ethanol from the crystals. The crystals were washed with ethanol (2.5 liters per 5 kg L-fucose crystals) and centrifuged again. Solid crystals of L-fucose were removed from the centrifuge and dried at 40°C until the complete absence of ethanol. L-Fucose was sieved through a coarse sieve with a mesh diameter of 0.2 mm.

В итоге из 5 кг содержащей L-фукозу кристаллизуемой смеси получали 3,0 кг L-фукозы (выход: 60%).As a result, 3.0 kg of L-fucose was obtained from 5 kg of L-fucose-containing crystallizable mixture (yield: 60%).

Пример 4. Выделение L-фукозы посредством гранулированияExample 4 Isolation of L-Fucose by Granulation

Для гранулирования L-фукозы использовали систему с псевдоожиженным слоем от Glatt (Glatt GmbH, Германия). Из кристаллизуемой смеси L-фукозы готовили 40%-ный (масс./масс.) раствор L-фукозы и его использовали для гранулирования в системе с псевдоожиженным слоем.For granulation of L-fucose, a fluid bed system from Glatt (Glatt GmbH, Germany) was used. A 40% (w/w) L-fucose solution was prepared from the L-fucose crystallizable mixture and used for granulation in a fluid bed system.

В систему с псевдоожиженным слоем загружали в общей сложности 500 г твердой L-фукозы и систему запускали путем добавления исходного раствора. В системе постоянно поддерживали температуру продукта от 45°С до 50°С. После добавления 300 г L-фукозы образовывались первые агломераты. После добавления 1000 г 40%-ного (масс/масс.) раствора L-фукозы (400 г L-фукозы) систему останавливали и проводили анализ.A total of 500 g of solid L-fucose was charged to the fluidized bed system, and the system was started by adding stock solution. The system constantly maintained the temperature of the product from 45°C to 50°C. After adding 300 g of L-fucose, the first agglomerates were formed. After adding 1000 g of a 40% (w/w) solution of L-fucose (400 g of L-fucose), the system was stopped and analyzed.

После проведения гранулирования и достижения степени извлечения, равной 80%, можно было получить 720 г L-фукозы с насыпной плотностью 570 г/л и потерями при сушке, составляющими 0,9%. Размер гранулированной L-фукозы анализировали путем просеивания. Этот тест показывает, что 70% данного вещества имеет размер от 150 мкм до 1400 мкм.After granulation had been carried out and a recovery of 80% had been achieved, 720 g of L-fucose could be obtained with a bulk density of 570 g/l and a loss on drying of 0.9%. The size of the granulated L-fucose was analyzed by sieving. This test shows that 70% of a given substance has a size between 150 µm and 1400 µm.

Пример 5. Степень чистоты после типичной очистки L-фукозыExample 5 Purity After Typical Purification of L-Fucose

Степень чистоты после типичной очистки L-фукозы из культуральной жидкости показана в Таблице 1.The degree of purity after a typical purification of L-fucose from the culture fluid is shown in Table 1.

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Пример 6. Состав типичного продукта в виде смеси для детей грудного возрастаExample 6 Composition of a Typical Infant Formula Product

Далее представлен состав типичного продукта в виде смеси для детей грудного возраста (см. приведенную ниже Таблицу 2).The following is the composition of a typical infant formula product (see Table 2 below).

В данный состав входит L-фукоза в комбинации с имеющимися в избытке нейтральными НМО, а именно: 2'-фукозиллактозой (2-FL), 3-фукозиллактозой (3-FL), лакто-N-тетраозой (LWT) и возможно лакто-N-неотетраозой (LNnT) и лакто-N-фукопентаозой I (LNFP-I), кислыми НМО (6'-сиалиллактозой (6'-SL) и 3'-сиалиллактозой (3'-SL)) и сиаловой кислотой N-ацетилнейраминовой кислотой (Neu5Ac).This composition includes L-fucose in combination with neutral HMOs present in excess, namely: 2'-fucosyllactose (2-FL), 3-fucosyllactose (3-FL), lacto-N-tetraose (LWT) and possibly lacto- N-neotetraose (LNnT) and lacto-N-fucopentaose I (LNFP-I), acid HMOs (6'-sialyllactose (6'-SL) and 3'-sialyllactose (3'-SL)) and N-acetylneuraminic acid sialic acid acid (Neu5Ac).

В продукте может быть представлен один или более чем один из пробиотических штаммов. Значение конечной концентрации каждого ингредиента основывается на приготовлении композиции из расчета 13,5 г порошка в 90 мл воды.One or more of the probiotic strains may be present in the product. The value of the final concentration of each ingredient is based on the preparation of the composition at the rate of 13.5 g of powder in 90 ml of water.

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Пример 7. Состав типичного премикса для продукта в виде смеси для детей грудного возраста, содержащего олигосахариды грудного молока, моносахарид L-фукозу и моносахарид N-ацетилнейраминовую кислоту (Neu5Ac)Example 7 Composition of a typical premix for an infant formula product containing human milk oligosaccharides, the monosaccharide L-fucose and the monosaccharide N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac)

Далее представлен состав типичного премикса для продукта в виде смеси для детей грудного возраста (см. приведенную ниже Таблицу 3).The following is the composition of a typical premix for an infant formula product (see Table 3 below).

В данный состав входит моносахарид L-фукоза в комбинации с имеющимися в избытке нейтральными НМО, а именно: 2'-фукозиллактозой (2'-FL), 3-фукозиллактозой (3-FL), лакто-N-тетраозой (LNnT) и возможно лакто-N-неотетраозой (LNnT) и лакто-N-фукопентаозой I (LNFP-I), кислыми НМО (такими как 6'-сиалиллактоза (6'-SL), 3'-сиалиллактоза (3'-SL) и сиалилированные производные LNT) и сиаловой кислотой N-ацетилнейраминовой кислотой (Neu5Ac).This composition includes the monosaccharide L-fucose in combination with the neutral HMOs present in excess, namely: lacto-N-neotetraose (LNnT) and lacto-N-fucopentaose I (LNFP-I), acidic HMOs (such as 6'-sialyllactose (6'-SL), 3'-sialyllactose (3'-SL) and sialylated derivatives LNT) and sialic acid N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac).

Такой премикс можно использовать для повторного разведения смеси для грудных детей путем добавления указанного премикса к другим продуктам питания, которые необходимы для повторного разведения смеси для питания детей грудного возраста, таким как молочная сыворотка, лактоза, липиды (насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты) и минеральные вещества. Подразумевается, что премикс, приведенный в Таблице 3, будет использован для приготовления 1 кг конечного продукта в виде смеси для детей грудного возраста.This premix can be used to reconstitute infant formula by adding said premix to other foods that are needed to reconstitute infant formula, such as whey, lactose, lipids (saturated and unsaturated fatty acids) and minerals. . It is assumed that the premix shown in Table 3 will be used to prepare 1 kg of the final product as an infant formula.

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Claims (36)

1. Способ очистки L-фукозы от ферментационного бульона, включающий следующие стадии:1. A method for purifying L-fucose from a fermentation broth, comprising the following steps: удаление биомассы посредством центрифугирования и/или фильтрации из ферментационного бульона, содержащего L-фукозу, с получением осветленного раствора,removal of biomass by centrifugation and/or filtration from the fermentation broth containing L-fucose to obtain a clarified solution, получение очищенного раствора путем подвергания осветленного раствора обработке на катионообменнике и обработке на анионообменнике; иobtaining a purified solution by subjecting the clarified solution to a cation exchanger and an anion exchanger; And удаление солей из очищенного раствора путем электродиализа и/или нанофильтрации,removal of salts from the purified solution by electrodialysis and/or nanofiltration, где биомасса содержит клетки, которые продуцируют L-фукозу.where the biomass contains cells that produce L-fucose. 2. Способ по п. 1, где обработку на катионообменнике осуществляют в условиях, при которых L-фукоза проходит через катионообменный материал и присутствует в проходящем потоке, и где обработку на анионообменнике осуществляют в условиях, при которых L-фукоза проходит через анионообменный материал и присутствует в проходящем потоке.2. The method of claim 1, wherein the cation exchanger treatment is carried out under conditions under which L-fucose passes through the cation exchange material and is present in the passing stream, and where the anion exchanger treatment is carried out under conditions under which L-fucose passes through the anion exchange material and present in the passing stream. 3. Способ по п. 1 или 2, в котором3. The method according to claim 1 or 2, in which 1) биомассу удаляют из ферментационного бульона посредством центрифугирования и/или фильтрации, при этом фильтрация предпочтительно выбрана из группы, состоящей из микрофильтрации, ультрафильтрации, фильтрации в тангенциальном потоке, диафильтрации и их комбинаций; и/или1) the biomass is removed from the fermentation broth by centrifugation and/or filtration, the filtration being preferably selected from the group consisting of microfiltration, ultrafiltration, tangential flow filtration, diafiltration and combinations thereof; and/or 2) биомасса содержит бактериальные клетки, которые продуцируют L-фукозу, предпочтительно рекомбинантные бактериальные клетки, наиболее предпочтительно рекомбинантные клетки Е. coli, рекомбинантные клетки Bacillus sp. и/или рекомбинантные клетки Corynebacterium sp., в частности рекомбинантные клетки Bacillus subtiils и/или рекомбинантные клетки Bacillus megaterium.2) the biomass contains bacterial cells that produce L-fucose, preferably recombinant bacterial cells, most preferably recombinant E. coli cells, recombinant Bacillus sp. and/or recombinant cells of Corynebacterium sp., in particular recombinant cells of Bacillus subtiils and/or recombinant cells of Bacillus megaterium. 4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором при обработке на катионообменнике используют сильный катионообменник и/или при обработке на анионообменнике используют сильный анионообменник.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, wherein the cation exchange treatment uses a strong cation exchanger and/or the anion exchange treatment uses a strong anion exchanger. 5. Способ по любому из пп. 1-4, где обработку на катионообменнике выполняют для удаления неспецифических катионов и для замены их на конкретные катионы, предпочтительно для замены их на конкретный катион Н+ или Na+, при этом если неспецифические катионы заменяют на Н+, то значение рН в проходящем потоке предпочтительно доводят до рН 6-8 перед проведением последующей стадии обработки, наиболее предпочтительно путем добавления NaOH к проходящему потоку.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, where the treatment on the cation exchanger is performed to remove non-specific cations and to replace them with specific cations, preferably to replace them with a specific H + or Na + cation, while if non-specific cations are replaced with H + , then the pH value in the passing stream preferably adjusted to pH 6-8 before carrying out the subsequent processing step, most preferably by adding NaOH to the passing stream. 6. Способ по любому из пп. 1-5, где стадию обработки на анионообменнике проводят для удаления неспецифических анионов и замены их на конкретные анионы, предпочтительно на конкретный анион Cl- или ОН-, при этом если неспецифические анионы заменяют на Cl-, то значение рН в проходящем потоке предпочтительно доводят до рН 6-8 перед проведением последующей стадии обработки, наиболее предпочтительно путем добавления NaOH к проходящему потоку.6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, where the stage of treatment on an anion exchanger is carried out to remove non-specific anions and replace them with specific anions, preferably with a specific Cl - or OH - anion, while if non-specific anions are replaced with Cl - , then the pH value in the passing stream is preferably adjusted to pH 6-8 before carrying out the subsequent stage of processing, most preferably by adding NaOH to the passing stream. 7. Способ по любому из пп. 1-6, где условия, при которых L-фукоза проходит через анионообменный материал и катионообменный материал, устанавливают путем регулирования рН и/или концентрации солей в осветленном растворе, предпочтительно путем доведения рН осветленного раствора до значения рН в диапазоне 6-8.7. The method according to any one of paragraphs. 1-6, wherein the conditions under which L-fucose passes through the anion exchange material and the cation exchange material are set by adjusting the pH and/or salt concentration of the clarified solution, preferably by adjusting the pH of the clarified solution to a pH value in the range of 6-8. 8. Способ по любому из пп. 1-7, где после обработки на катионообменнике и обработки на анионообменнике очищенный раствор содержит L-фукозу, придающие окраску вещества и соль, при этом соль предпочтительно представляет собой NaCl.8. The method according to any one of paragraphs. 1-7, where after treatment with a cation exchanger and treatment with an anion exchanger, the purified solution contains L-fucose, coloring agents and a salt, the salt being preferably NaCl. 9. Способ по любому из пп. 1-8, где при обработке на анионообменнике используют анионообменный материал в хлоридной форме и/или при обработке на катионообменнике используют катионообменный материал в водородной форме.9. The method according to any one of paragraphs. 1-8 wherein the anion exchanger treatment uses an anion exchange material in chloride form and/or the cation exchanger treatment uses a cation exchange material in hydrogen form. 10. Способ по любому из пп. 1-9, где осветленный раствор сначала подвергают обработке на катионообменнике, а затем обработке на анионообменнике.10. The method according to any one of paragraphs. 1-9, where the clarified solution is first treated with a cation exchanger and then treated with an anion exchanger. 11. Способ по любому из пп. 1-10, где очищенный раствор концентрируют, предпочтительно посредством нанофильтрации и/или обратного осмоса, более предпочтительно посредством нанофильтрации, при этом наиболее предпочтительно используют нанофильтрационную мембрану, которая имеет значение отсечения по молекулярной массе в диапазоне 100-200 кДа.11. The method according to any one of paragraphs. 1-10, where the purified solution is concentrated, preferably by nanofiltration and/or reverse osmosis, more preferably by nanofiltration, most preferably using a nanofiltration membrane that has a molecular weight cut-off in the range of 100-200 kDa. 12. Способ по любому из пп. 1-11, где осветленный раствор и/или очищенный раствор концентрируют12. The method according to any one of paragraphs. 1-11 where the clarified solution and/or the purified solution is concentrated 1) до достижения концентрации L-фукозы, большей или равной 100 г/л, предпочтительно большей или равной 200 г/л, более предпочтительно большей или равной 300 г/л; и/или1) until the L-fucose concentration is greater than or equal to 100 g/l, preferably greater than or equal to 200 g/l, more preferably greater than or equal to 300 g/l; and/or 2) посредством нанофильтрации при температуре ниже 80°С, предпочтительно ниже 50°С, более предпочтительно от 4 до 45°С, более предпочтительно от 10 до 40°С, еще более предпочтительно от 15 до 30°С, наиболее предпочтительно от 15 до 20°С; и/или2) by nanofiltration below 80°C, preferably below 50°C, more preferably 4 to 45°C, more preferably 10 to 40°C, even more preferably 15 to 30°C, most preferably 15 to 20°C; and/or 3) посредством обратного осмоса при температуре от 20 до 50°С, более предпочтительно от 30 до 45°С, наиболее предпочтительно от 35 до 45°С; и/или3) by reverse osmosis at 20 to 50°C, more preferably 30 to 45°C, most preferably 35 to 45°C; and/or 4) посредством нанофильтрации при давлении в диапазоне от выше 5 бар (0,5 МПа) до ниже 50 бар (5 МПа), предпочтительно при давлении от выше 10 бар (1 МПа) до ниже 40 бар (4 МПа), более предпочтительно при давлении от выше 15 бар (1,5 МПа) до ниже 30 бар (3 МПа); и/или4) by nanofiltration at a pressure in the range from above 5 bar (0.5 MPa) to below 50 bar (5 MPa), preferably at a pressure from above 10 bar (1 MPa) to below 40 bar (4 MPa), more preferably at pressure from above 15 bar (1.5 MPa) to below 30 bar (3 MPa); and/or 5) посредством обратного осмоса при давлении в диапазоне от выше 5 бар (0,5 МПа) до ниже 100 бар (10 МПа), предпочтительно при давлении от выше 10 бар (1 МПа) до ниже 80 бар (8 МПа), более предпочтительно при давлении от выше 15 бар (1,5 МПа) до ниже 70 бар (7 МПа).5) by reverse osmosis at a pressure in the range from above 5 bar (0.5 MPa) to below 100 bar (10 MPa), preferably at a pressure from above 10 bar (1 MPa) to below 80 bar (8 MPa), more preferably at pressures from above 15 bar (1.5 MPa) to below 70 bar (7 MPa). 13. Способ по любому из пп. 1-12, где электродиализ представляет собой электродиализ в нейтральных условиях или электродиализ в кислотных условиях.13. The method according to any one of paragraphs. 1-12, where the electrodialysis is electrodialysis under neutral conditions or electrodialysis under acidic conditions. 14. Способ по любому из пп. 1-13, где после удаления солей из очищенного раствора14. The method according to any one of paragraphs. 1-13, where after removal of salts from the purified solution 1) количество соли в очищенном растворе составляет меньше 10% (масс/масс), предпочтительно меньше 5% (масс./масс.), более предпочтительно 1% (масс./масс.) или менее, еще более предпочтительно 0,5% (масс./масс.) или менее, наиболее предпочтительно 0,4% (масс./масс.) или менее, в особенности 0,2% (масс./масс.) или менее; и/или1) the amount of salt in the purified solution is less than 10% (w/w), preferably less than 5% (w/w), more preferably 1% (w/w) or less, even more preferably 0.5% (w/w) or less, most preferably 0.4% (w/w) or less, especially 0.2% (w/w) or less; and/or 2) значение электропроводности находится в диапазоне от 0,2 до 10,0 мСм/см2, предпочтительно от 0,4 до 5,0 мСм/см2, более предпочтительно от 0,5 до 1,0 мСм/см2.2) the conductivity value is in the range of 0.2 to 10.0 mS/cm 2 , preferably 0.4 to 5.0 mS/cm 2 , more preferably 0.5 to 1.0 mS/cm 2 . 15. Способ по любому из пп. 1-14, где осветленный раствор и/или очищенный раствор подвергают стадии обесцвечивания, предпочтительно путем обработки активированным углем и/или обработки с использованием катионообменника и анионообменника, которые соединены последовательно, причем указанное удаление возможно осуществляют15. The method according to any one of paragraphs. 1-14, where the clarified solution and/or the purified solution is subjected to a decolorization step, preferably by treatment with activated carbon and/or treatment using a cation exchanger and an anion exchanger, which are connected in series, and said removal may be carried out 1) до или после стадии диафильтрации и/или концентрирования осветленного раствора; и/или1) before or after the stage of diafiltration and/or concentration of the clarified solution; and/or 2) до или после стадии электродиализа и/или диафильтрации осветленного раствора.2) before or after the stage of electrodialysis and/or diafiltration of the clarified solution. 16. Способ по любому из пп. 1-15, где очищенный раствор подвергают16. The method according to any one of paragraphs. 1-15, where the purified solution is subjected to 1) гранулированию;1) granulation; 2) распылительной сушке;2) spray drying; 3) сушке на вальцовой сушилке; или3) drying on a roller dryer; or 4) лиофилизации.4) lyophilization. 17. Способ по любому из пп. 1-16, где очищенный раствор подвергают кристаллизации, возможно, путем добавления бутанола к очищенному раствору или без добавления какого-либо органического растворителя к очищенному раствору.17. The method according to any one of paragraphs. 1-16 where the purified solution is subjected to crystallization, possibly by adding butanol to the purified solution or without adding any organic solvent to the purified solution.
RU2020119395A 2017-11-21 2018-11-15 Method for purification of l-fucose from fermentation broth RU2789351C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17202833.4A EP3486326A1 (en) 2017-11-21 2017-11-21 Method for the purification of n-acetylneuraminic acid from a fermentation broth
EP17202833.4 2017-11-21
PCT/EP2018/079908 WO2019101489A1 (en) 2017-11-21 2018-10-31 Process for the purification of a sialic acid from a fermentation broth
EPPCT/EP2018/079908 2018-10-31
PCT/EP2018/081468 WO2019101629A1 (en) 2017-11-21 2018-11-15 Process for the purification of l-fucose from a fermentation broth

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020119395A RU2020119395A (en) 2021-12-22
RU2789351C2 true RU2789351C2 (en) 2023-02-01

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201017392D0 (en) * 2010-10-14 2010-11-24 Glycom As Method for producing L-fucose
WO2012034996A1 (en) * 2010-09-13 2012-03-22 Inalco S.P.A. Process for production of l-fucose
RU2524425C2 (en) * 2008-07-22 2014-07-27 Й-Оил Миллс, Инц L-FUCOSE α1→6 SPECIFIC LECTIN
RU2571274C2 (en) * 2013-09-24 2015-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ") Method for producing fucose and fucose-containing hydrolysate from brown algal biomass

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524425C2 (en) * 2008-07-22 2014-07-27 Й-Оил Миллс, Инц L-FUCOSE α1→6 SPECIFIC LECTIN
WO2012034996A1 (en) * 2010-09-13 2012-03-22 Inalco S.P.A. Process for production of l-fucose
GB201017392D0 (en) * 2010-10-14 2010-11-24 Glycom As Method for producing L-fucose
RU2571274C2 (en) * 2013-09-24 2015-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ") Method for producing fucose and fucose-containing hydrolysate from brown algal biomass

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11732282B2 (en) Process for the purification of L-fucose from a fermentation broth
WO2019003135A1 (en) Purification of oligosaccharides
KR20210105385A (en) Separation of oligosaccharides
WO2022263426A1 (en) Separation of human milk oligosaccharides from a fermentation broth
RU2789351C2 (en) Method for purification of l-fucose from fermentation broth
RU2780437C1 (en) Method for purification of sialic acid from fermentation broth
DK181124B1 (en) Separation of neutral human milk oligosaccharides from a fermentation broth
BE1029436B1 (en) SEPARATION OF BREAST MILK OLIGOSACCHARIDES FROM A FERMENTATION BROTH
DK202100635A1 (en) Separation of neutral human milk oligosaccharides from a fermentation broth
WO2022263424A1 (en) Separation of human milk oligosaccharides from a fermentation broth
WO2022263406A1 (en) Separation of human milk oligosaccharides from a fermentation broth
CN117651602A (en) Separation of human milk oligosaccharides from fermentation broth
DK202200566A1 (en) Separation of human milk oligosaccharides from a fermentation broth
CN117480001A (en) Separation of human milk oligosaccharides from fermentation broth
WO2023242184A1 (en) Separation of human milk oligosaccharides from a fermentation broth
DK202100626A1 (en) Separation of neutral human milk oligosaccharides from a fermentation broth
CN117480000A (en) Separation of human milk oligosaccharides from fermentation broth