SK279771B6 - Method of a submerged cultivation of cells producing g-penicillin amidase - Google Patents

Method of a submerged cultivation of cells producing g-penicillin amidase Download PDF

Info

Publication number
SK279771B6
SK279771B6 SK1457-94A SK145794A SK279771B6 SK 279771 B6 SK279771 B6 SK 279771B6 SK 145794 A SK145794 A SK 145794A SK 279771 B6 SK279771 B6 SK 279771B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
concentration
cultivation
pag
culture
penicillin amidase
Prior art date
Application number
SK1457-94A
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK145794A3 (en
Inventor
Kamila Plháčková
Václav Štěpánek
Pavel Kyslík
Lenka Sobotková
Original Assignee
Mikrobiologický Ústav Av Čr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mikrobiologický Ústav Av Čr filed Critical Mikrobiologický Ústav Av Čr
Publication of SK145794A3 publication Critical patent/SK145794A3/en
Publication of SK279771B6 publication Critical patent/SK279771B6/en

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

A method of a submerged cultivation of cells, especially Escherichia coli strain which contains recombinant plasmides, producing G-penicillin amidase in a mineral, cultivating medium containing fermentable saccharide-as a source of an assimilable carbon-and inorganic salt and mineral nutrient salts-as a source of nitrogen-resides in admixing fermentable saccharide, during the microorganism strain cultivation, in amounts corresponding with the concentration from 0.01 to 3 percents or, continually, depending on the saccharide consumption; at a simultaneously regulated pH ranging from 6.0 to 7.5, preferably 6.4 to 7.0, by alkali addition, at increased 7.3 to 8.0 pH, in the beginning of cultivation.

Description

Vynález sa týka spôsobu submerznej kultivácie buniek s aktivitou G-penicilin amidázy, najmä buniek obsahujúcich plazmidy, nesúce gén na syntézu G-penicilín amidázy.The invention relates to a method for submerged cultivation of cells with G-penicillin amidase activity, in particular cells containing plasmids carrying a gene for the synthesis of G-penicillin amidase.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

G-penicilín amidáza (ďalej len PAG) hydrolyzuje amidickú väzbu G-penicilínu (benzyplpenicilín) na 6-aminopenicilánovú kyselinu (6-APK), prípadne amidickú väzbu deacetoxycefalosporínu G (N-fenyl-7-aminodeacetoxycefalosporánová kyselina) na 7-aminocefalosporánovú kyselinu (7-ADCK).G-penicillin amidase (hereinafter PAG) hydrolyzes the amidic bond of G-penicillin (benzyplpenicillin) to 6-aminopenicillanic acid (6-APK), or the amidic bond of deacetoxycephalosporin G (N-phenyl-7-aminodeacetoxycephalosporanoic acid) to 7-aminocecein 7-ADCA).

Sú známe spôsoby kultivácie baktérii s aktivitou PAG, využívajúce komplexné zložky živných pôd, ako kvasničné a kukuričné extrakty, rôzne bielkovinové hydrolyzáty v kombinácii s induktorom enzýmu - fenyloctovou kyselinou (pat. spis SRN 1 015 554). Použitie komplexného média v kombinácii s glukózou a fenyloctovou kyselinou je uvádzané tiež na kultiváciu kmeňov, ktoré nesú gén pre PAG na rekombinovaných plazmidoch (Robas a spol., Biotechnol. Bioeng. 41, 14-24, 1993; Lee a Chang, Biotechnol. Lett. 10,787-792,1988).Methods for culturing bacteria with PAG activity using complex nutrient components such as yeast and corn extracts, various protein hydrolysates in combination with an enzyme inducer-phenylacetic acid are known (U.S. Pat. No. 1,015,554). The use of a complex medium in combination with glucose and phenylacetic acid has also been reported for the cultivation of strains carrying the PAG gene on recombinant plasmids (Robas et al., Biotechnol. Bioeng. 41, 14-24, 1993; Lee and Chang, Biotechnol. Lett. 10,787-792,1988).

Použitie syntetickej, chemicky definovanej živnej pôdy, obsahujúcej organický zdroj dusíka a skvasiteľný sacharid (napr. sacharózu) ako zdroj uhlíka, ktorý je možné počas fermentácie pridávať vo viacerých dávkach, pre kmene s aktivitou PAG, uvádza CS 151240. Je známe, že aj pri použití chemicky definovaných pôd je však rýchlosť syntézy PAG značne zvýšená prídavkami induktora fenyloctovej kyseliny, najmä pri použití fenyloctovej kyseliny ako jediného zdroja uhlíka (Vojtíšek a Slezák, Fólia Microbiol. 20, 289-297, 1975; Babu a Panda, Bioprocess Eng. 6,71-74, 1991).The use of a synthetic, chemically defined nutrient medium containing an organic nitrogen source and a fermentable carbohydrate (e.g. sucrose) as a carbon source that can be added in multiple portions during fermentation for strains with PAG activity is reported in CS 151240. It is known that however, the use of chemically defined soils significantly increases the rate of PAG synthesis by the addition of a phenylacetic acid inducer, particularly when using phenylacetic acid as the sole carbon source (Vojtíšek and Slezák, Foil Microbiol. 20, 289-297, 1975; Babu and Panda, Bioprocess Eng. 6, 71-74 (1991).

Vzhľadom na to, že syntéza PAG podlieha katabolickej represii glukózou (príp. inými sacharidmi) a parciálnej represii acetátom, vznikajúcej tiež pri utilizácii glukózy (Vojtíšek a Slezák, Fólia Microbiol. 20, 298-306, 1975), boli v minulosti pripravené rôzne regulačné mutantné kmene menej citlivé proti tejto represii (Robas a spol., Biotechnol. Bioeng., 41, 14-24, 1993; CS 188 631). Špecifická aktivita PAG však bez fenyloctovej kyseliny nedosiahla vysoké hodnoty (40 U.g*l suchej hmoty buniek) (Vojtíšek a Slezák, Fólia Microbiol. 20, 289-297, 1975). Rekombinantné kmene, pripravené z týchto mutantných kmeňov, sú taktiež menej citlivé proti katabolickej represii a celý rad z nich môže syntetizovať PAG konštitutívne v neprítomnosti fenyloctovej kyseliny. Vlastnosti kmeňov Escherichia coli, nesúcich rôzne nekombinované plazmidy, sú uvedené v CS 278 516aCS(PV 1269-92).Since PAG synthesis is subject to catabolic glucose (or other carbohydrate) repression and partial acetate repression, also produced by glucose utilization (Vojtíšek and Slezák, Microbiol Foil 20, 298-306, 1975), various regulatory regimes have been prepared in the past. mutant strains less sensitive to this repression (Robas et al., Biotechnol. Bioeng., 41, 14-24, 1993; CS 188 631). However, the specific activity of PAG without phenylacetic acid did not reach high values (40 µg * 1 dry cell mass) (Vojtíšek and Slezák, Foil Microbiol. 20, 289-297, 1975). Recombinant strains prepared from these mutant strains are also less sensitive to catabolic repression and many of them can synthesize PAG constitutively in the absence of phenylacetic acid. The properties of strains of Escherichia coli carrying various non-combined plasmids are disclosed in CS 278 516aCS (PV 1269-92).

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstatou vynálezu je spôsob submerznej kultivácie buniek kmeňa mikroorganizmu, najmä Escherichia coli obsahujúceho rekombinované plazmidy, produkujúcich G-penicilín amidázu (PAG) v minerálnej živnej pôde, obsahujúcej ako zdroj asimilovateľného uhlíka skvasiteľný sacharid a ako zdroj dusíka anorganickú soľ a minerálne živné soli, ktorý spočíva v tom, že sa v priebehu kultivácie kmeňa mikroorganizmu pridáva skvasiteľný sacharid v dávkach zodpovedajúcich koncentrácii 0,01 až 3,0 %, alebo kontinuálne v závislosti od spotreby sacharidu, pri súčasnej úprave pH v rozmedzí 6,0 až 7,5, výhodne 6,4 až 7,0, prídavkom alkálií, pri zvýšenom pH 7,3 až 8,0 na začiatku kultivácie. Živné médium môže výhodne obsahovať vápnik vo forme rozpustnej soli, v koncentrácii Ca 2.10*5 až 0,1 % a/alebo vo forme CaCC>3 v koncentrácii 0,05 až 1 %, železo vo forme rozpustných solí v koncentrácii 1.10*5 až 2.10*3 % a horčík vo forme rozpustných solí v koncentrácii Mg zodpovedajúcej 0,001 až 0,05 %. Vynález sa týka kultivácie najmä buniek obsahujúcich rekombinované plazmidy, nesúce gén pre PAG. Tieto rekombinantné kmene produkujú väčšinou PAG aj bez prídavku fenyloctovej kyseliny pri súčasne zníženej represii syntézy PAG zdrojmi uhlíka (napr. glukóza, sacharóza, glycerol). Tieto vlastnosti zvýhodňuje predmetný vynález vhodne regulovanou kultiváciou na dosiahnutie maximálnej produkcie PAG. Spôsob submerznej kultivácie spočíva v použití syntetických, chemicky definovaných pôd, obsahujúcich utilizovateľný zdroj uhlíka, výhodne sacharid, a anorganický zdroj dusíka, pričom sa obidva počas kultivácie, vzhľadom na eventuálnu a čiastočnú represiu, dávkujú, aby sa dosiahla vysoká koncentrácia buniek s vysokou aktivitou PAG. Vzhľadom na to, že počas utilizácie zdroja uhlíka vznikajú organické kyseliny (napr. octová kyselina), ktoré znižujú pH pod optimálnu hodnotu a tým negatívne ovplyvňujú rast, je žiaduca súčasná regulácia pH. Vzhľadom na to, že skorá regulácia pH môže negatívne ovplyvniť produkciu enzýmu, je výhodnejšie zvýšiť štartovacie pH média alebo pridať CaCC>3, ktorý zvyšuje pufrovaciu kapacitu média. Pre produkciu PAG je dôležitá tiež vhodná koncentrácia Mg2+ iónov a nízka koncentrácia Fe2+ resp. Fe3+ iónov. Je výhodné dávkovať zdroj dusíka vo forme hydroxidu amónneho, čím sa súčasne udržuje optimálne pH a potrebná hladina dusíka. Celý kultivačný proces je možné kombinovať sledovaním parciálneho tlaku kyslíka (pOž) vyregulovaného tak, že rýchly a náhly nárast pO2 signalizuje zastavenie rastu bunkovej kultúry z nedostatku zdroja uhlíka, prípadne dusíka. Po pridaní ďalšej dávky potrebného zdroja a jeho pokračujúcej utilizácii pC>2 opäť poklesne. Týmto spôsobom je možné dosiahnuť vysokú koncentráciu buniek s vysokou aktivitou PAG (t. zn. vysokú celkovú a špecifickú aktivitu PAG) a teda značne zvýšiť výťažnosť enzýmu a získať kvalitný bunkový materiál.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for submerged cultivation of cells of a strain of a microorganism, in particular Escherichia coli, containing recombinant plasmids producing G-penicillin amidase (PAG) in a mineral nutrient medium containing an fermentable carbohydrate as an assimilable carbon source. in that during fermentation of the microorganism strain a fermentable carbohydrate is added in doses corresponding to a concentration of 0.01 to 3.0%, or continuously depending on the carbohydrate consumption, while simultaneously adjusting the pH in the range of 6.0 to 7.5, preferably 6 4 to 7.0 by addition of alkali at an elevated pH of 7.3 to 8.0 at the beginning of the culture. The nutrient medium may advantageously contain calcium in the form of a soluble salt in a concentration of Ca 2.10 * 5 to 0.1% and / or in the form of CaCC> 3 in a concentration of 0.05 to 1%, iron in the form of soluble salts in a concentration of 1.10 * 5 to 5%. 2.10 * 3% and magnesium in the form of soluble salts at a concentration of Mg corresponding to 0.001 to 0.05%. In particular, the invention relates to the cultivation of cells containing recombinant plasmids carrying the PAG gene. These recombinant strains usually produce PAG even without the addition of phenylacetic acid, while reducing the repression of PAG synthesis by carbon sources (e.g. glucose, sucrose, glycerol). These properties favor the present invention by suitably controlled cultivation to achieve maximum PAG production. The method of submerged culture consists in using synthetic, chemically defined soils containing a utilizable carbon source, preferably a carbohydrate, and an inorganic nitrogen source, both dosed during cultivation, due to eventual and partial repression, to achieve a high cell concentration with high PAG activity . Since organic acids (e.g. acetic acid) are formed during utilization of the carbon source, which lower the pH below the optimum value and thereby negatively affect growth, simultaneous pH control is desirable. Since early pH control may negatively affect enzyme production, it is preferable to increase the start pH of the medium or to add CaCC> 3, which increases the buffering capacity of the medium. An appropriate concentration of Mg2 + ions and a low concentration of Fe2 +, respectively, are important for PAG production. Fe3 + ions. It is advantageous to feed the nitrogen source in the form of ammonium hydroxide, thereby simultaneously maintaining an optimal pH and the necessary nitrogen level. The whole culture process can be combined by monitoring the oxygen partial pressure (pO2) regulated so that a rapid and sudden increase in pO2 signals a halt in cell culture growth due to a lack of carbon or nitrogen source. After adding the next dose of the necessary resource and its continued utilization, pC> 2 will decrease again. In this way, it is possible to achieve a high concentration of cells with a high PAG activity (i.e., a high total and specific PAG activity) and thus greatly increase the yield of the enzyme and obtain a quality cellular material.

Spôsob kultivácie je možné použiť najmä pre kmene Escherichia coli obsahujúce rekombinované plazmidy, nesúce PAG gén, ako sú napr. kmene obsahujúce plazmidy podľa CS 278 516 a podľa CS (PV 1269-92). Tak isto je možné kultivačný postup použiť pre rôznych producentov PAG neobsahujúcich rekombinované plazmidy, najmä so zníženou katabolickou represiou proti použitému zdroju uhlíka a bez potreby induktora Výhodne je možné použiť kmeň Escherichia coli CCM 4228, obsahujúci rekombinovaný plazmid pKA18. Opísaným spôsobom kultivácie je možné dosiahnuť bez prítomnosti fenyloctovej kyseliny značnú produkciu PAG, pričom je eliminované nebezpečenstvo občasných lýz (rozpadnutí) bunkovej populácie v prevádzkovom meradle farmaceutického priemyslu, ku ktorým dochádzalo pri indukcii PAG fenyloctovou kyselinou (pravdepodobne genetická súvislosť uvoľnenia profága pri intenzívnom prepise génov).The culture method is particularly useful for strains of Escherichia coli containing recombinant plasmids carrying a PAG gene, such as e.g. strains containing plasmids according to CS 278 516 and CS (PV 1269-92). Also, the culture procedure can be used for various PAG producers lacking recombinant plasmids, particularly with reduced catabolic repression against the carbon source used and without the inducer need. Preferably an Escherichia coli CCM 4228 strain containing the recombinant plasmid pKA18 can be used. With the described culture method, significant PAG production can be achieved in the absence of phenylacetic acid, eliminating the risk of intermittent lysis (disintegration) of the cell population in the pharmaceutical industry's scale of induction of PAG with phenylacetic acid (probably genetic association of prophage release with intensive gene transcription) .

Množstvo PAG bolo určované v bunkách, premytých 0,1 M fosfátovým tlmivým roztokom pH 8,0, meraním počiatočnej rýchlosti hydrolýzy penicilínu G v 0,05 M fosfá2 tovom tlmivom roztoku s pH 8,0 pri teplote 37 °C v oblasti kinetiky nultého radu. Produkt reakcie 6-APK bol stanovený spektrofotometricky s použitím p-dimetylaminobenzaldehydu (Balasingham a spol., Biochim. Biophys. Acta 276, 250-260, 1972). Jednou jednotkou je také množstvo enzýmu, ktoré zodpovedá tvorbe jedného mikromolu 6-APK za minútu. Špecifická aktivita je definovaná ako U.g' suchej hmoty buniek.The amount of PAG was determined in cells washed with 0.1 M phosphate buffer pH 8.0 by measuring the initial rate of hydrolysis of penicillin G in 0.05 M phosphate buffer pH 8.0 at 37 ° C in the zero order kinetics . The product of the 6-APK reaction was determined spectrophotometrically using p-dimethylaminobenzaldehyde (Balasingham et al., Biochim. Biophys. Acta 276, 250-260, 1972). One unit is the amount of enzyme that corresponds to the formation of one micromole of 6-APK per minute. Specific activity is defined as Ug 'dry cell mass.

Získanú suspenziu vysoko aktívnych buniek je možné použiť alebo vo forme separovanej bunkovej pasty, alebo vo forme zahustenej suspenzie ako východiskový materiál na výrobu imobilizovaných celých buniek alebo ich častí po dezintegrácii, alebo je možné pastu, resp. zahustenú suspenziu použiť na izoláciu surového enzýmu a jeho následnú imobilizáciu a získať tak katalyzátory' s vysokou aktivitou PAG a s vysokou účinnosťou pri štiepení G-penicilínu.The obtained highly active cell suspension may be used or in the form of a separate cell paste, or in the form of a thickened suspension as a starting material for the production of immobilized whole cells or parts thereof after disintegration, or it is possible to paste respectively. The thickened slurry can be used to isolate the crude enzyme and then immobilize it to obtain catalysts with high PAG activity and high G-penicillin cleavage efficiency.

Vynález je ďalej doložený príkladmi uskutočnenia, ktoré ho však neobmedzujú.The invention is further illustrated by the following non-limiting examples.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Príklad 1Example 1

Pripravila sa tuhá a tekutá živná pôda s nasledujúcim zložením: 2 % glycerol, 0,4 % (NH4)2SC>4, 1,36 % KH2PO4, 0,3 % NaOH, 0,001 % FeSO4.7H2O, 0,005 % CaC12.6H2O, 0,2 % MgSO4.7H2O, pH 7,2-7,3; sterilizácia 30 minút pri 1,2 atm. V prípade tuhej živnej pôdy bolo toto médium doplnené 1,5 % agaru. K tekutej aj tuhej pôde sa v aseptických podmienkach pridal kanamycín v koncentrácii 35 pg.ml'l.A solid and liquid broth was prepared with the following composition: 2% glycerol, 0.4% (NH4) 2 SC> 4, 1.36% KH2PO4, 0.3% NaOH, 0.001% FeSO4.7H2O, 0.005% CaCl2.6H2O 0.2% MgSO 4 .7H 2 O, pH 7.2-7.3; sterilization for 30 minutes at 1.2 atm. In the case of solid broth, this medium was supplemented with 1.5% agar. Under aseptic conditions, kanamycin was added to the liquid and solid soils at a concentration of 35 µg / ml.

Na tuhú pôdu v Petriho miskách sa naočkoval kmeň z glycerolovej konzervy skladovanej pri -20 °C a misky sa inkubovali pri 30 °C 48 hodín. Vyrasteným kmeňom sa slučkou zaočkovalo 100 ml tekutej pôdy v 500 ml varnej banke a táto sa inkubovala na rotačnej trepačke (240 ot/min. výstredník 25 mm) 24 hodín pri 30 °C.The glycerol can strain stored at -20 ° C was seeded on solid soil in Petri dishes and the plates were incubated at 30 ° C for 48 hours. The grown strain was inoculated with 100 ml of liquid soil in a 500 ml beaker and incubated on a rotary shaker (240 rpm, 25 mm eccentric) for 24 hours at 30 ° C.

V sklenenom fermentačnom tanku s objemom 5 litrov (vnútorný priemer 158 mm, výška 250 mm), vybavenom radiálnym miešadlom so šiestimi lopatkami s priemerom 70 mm, sa pripravili 2 litre pôdy so zložením: 2 % glycerol, 0,2 % (NH4)2SO4, 1,36 % KH2PO4, 0,3 % NaOH, 0,5 CaCOj, 0,001 % FeSO4.7H2O, 0,005 % CaC12.6H2O, 0,2 % MgSO4-7H2O, 0,015 % silikónového odpeňovača SAG 471, pH 7,2-7,3; sterilizácia 40 minút pri 1,2 atm. Roztoky MgSO4, FeSO4, CaC12 a CaCO3 boli sterilizované zvlášť.In a 5 liter glass fermentation tank (158 mm ID, 250 mm height) equipped with a radial mixer with six 70 mm blades, 2 liters of soil were prepared: 2% glycerol, 0.2% (NH4) 2 SO 4, 1.36% KH 2 PO 4, 0.3% NaOH, 0.5 CaCOj, 0.001% FeSO4.7H2O, 0.005% CaC12.6H2O, 0.2% MgSO4-7H2O, 0.015% silicone antifoam SAG 471 pH 7.2-7.3; sterilization for 40 minutes at 1.2 atm. The MgSO4, FeSO4, CaCl2 and CaCO3 solutions were sterilized separately.

ml inokula z banky, pripraveného spôsobom ako je uvedené, sa aseptický prilialo do sterilnej živnej pôdy vo fermentačnom tanku a vykonala sa kultivácia pri teplote 25 °C, pri prevzdušnení 1 objem vzduchu na objem živnej pôdy pri frekvencii miešania 400 ot/min. Počas kultivácie sa postupne zvyšovala rýchlosť miešania až na 600 ot/min. a odoberali sa vzorky na stanovenie optickej denzity kultúry, amoniakálneho dusíka, suchej hmoty buniek a aktivity PAG. V troch dávkach sa počas kultivácie pridalo celkom 0,4 % (NH4)2SO4· Kultivácia prebiehala 17 hodín. Hodnota pH kultúry na konci fermentácie bola 6,0. V jednom litri kultivačnej kvapaliny sa dosiahla produkcia PAG 4 700 U a nárast buniek 8,3 g suchej hmoty. Špecifická aktivita bola 560 U.g'l suchej hmoty buniek.ml of inoculum from the flask prepared as described above was aseptically added to sterile broth in a fermentation tank and cultivated at 25 ° C, aerating 1 volume of air per broth volume at a stirring frequency of 400 rpm. During the cultivation, the stirring speed was gradually increased up to 600 rpm. and samples were taken to determine the optical density of the culture, ammoniacal nitrogen, dry cell mass, and PAG activity. A total of 0.4% (NH4) 2SO4 was added in three batches during the cultivation. The pH of the culture at the end of the fermentation was 6.0. PAG production of 4700 U and cell growth of 8.3 g dry matter were achieved per liter of culture liquid. The specific activity was 560 µg / l of dry cell mass.

Príklad 2Example 2

Pripravila sa kultúra na tuhom agare a 10 buniek inokula Escheríchia coli CCM 4228 (pKA19), ako je uvedené v príklade 1, s tým rozdielom, že tekutá pôda pre inokulum bola obohatená predzrážaným kukuričným extraktom (250 ml. 1'1 živnej pôdy).A solid agar culture and 10 cells of Escherichia coli CCM 4228 (pKA19) inoculum as described in Example 1 were prepared except that the liquid medium for the inoculum was enriched with pre-precipitated corn extract (250 ml. Of culture medium).

Predzrážaný kukuričný výluh sa pripravil nasledovne:The precipated corn liquor was prepared as follows:

g kukuričného extraktu (60 % suchej hmoty) sa suspendovalo do demineralizovanej vody, pH sa upravilo 40 % roztokom NaOH na 7,6, roztok sa doplnil vodou na 1 liter a zohrieval 15 minút pri 100 °C. Vzniknuté zrazeniny sa odstránili filtráciou. V nerezovom tanku s objemom 75 litrov (priemer 348 mm, výška 810 mm), vybavenom štyrmi zarážkami, tromi radiálnymi miešadlami so šiestimi lopatkami s priemerom 122 mm, umiestnenými na 1 hriadeli (vzdialenosť miešadiel od seba 170 mm, spodného miešadla odo dna 160 mm) a aeračným vencom s priemerom 158 mm, vzdialeným 40 mm odo dna, sa pripravilo 50 1 živnej pôdy s nasledujúcim zložením: 1 % glycerol, 0,4 % (NH4)2SO4, 1,36 % KH2PO4, 0,3 % NaOH, 0,5 CaCO3, 0,001 % FeSO4.7H2O, 0,003 % CaC12.6H2O, 0,2 % MgSO4.7H2O, 0,015 % silikónového odpeňovača SAG 471. Po sterilizácii (40 min, 1,2 atm) sa aseptický pridali roztoky MgSO4, FeSO4, CaC12 a CaCO3 (sterilizácia zvlášť) a pH sa v aseptických podmienkach upravilo 40% NaOH na hodnotu 7,6.g of corn extract (60% dry matter) was suspended in demineralised water, the pH was adjusted to 7.6 with 40% NaOH, the solution was made up to 1 liter with water and heated at 100 ° C for 15 minutes. The resulting precipitates were removed by filtration. In a 75-liter stainless steel tank (348 mm diameter, 810 mm high) equipped with four stops, three radial mixers with six 122 mm blades mounted on one shaft (stirrer spacing 170 mm, bottom stirrer from bottom 160 mm) ) and aeration wreaths with a diameter of 158 mm, 40 mm from the bottom, were prepared 50 l of nutrient broth with the following composition: 1% glycerol, 0.4% (NH4) 2 SO4, 1.36% KH2PO4, 0.3% NaOH 0.5 CaCO3, 0.001% FeSO4.7H 2 O, 0.003% CaC12.6H 2 O, 0.2% MgSO4.7H2O, 0.015% silicone antifoam SAG 471. After sterilization (40 minutes, 1.2 atm) was aseptically MgSO4, FeSO4, CaCl2 and CaCO3 solutions (sterilization separately) were added and the pH was adjusted to 7.6 with a 40% NaOH under aseptic conditions.

Ďalej boli pripravené sterilné zásobné roztoky: 2,8 litra 50% (hmotn/obj) glycerolu (sterilizácia 2x30 min., 1,2 atm) a 1 liter čpavkovej vody, riedenej 1:1.In addition, sterile stock solutions were prepared: 2.8 liters of 50% (w / v) glycerol (sterilization 2x30 min., 1.2 atm) and 1 liter of 1: 1 ammonia water.

Po ochladení pôdy sa vykonalo očkovanie sterilnej živnej pôdy 1 litrom inokula, ktoré sa získalo zliatím obsahu 10 baniek v aseptických podmienkach. Kultivácia prebiehala pri teplote 25 °C. Počiatočné prevzdušnenie bolo 0,3 objemu vzduchu na objem živnej pôdy pri frekvencii miešania 400 ot/min. Počas kultivácie sa meralo pH, parciálny tlak kyslíka (pO2) a odoberali sa vzorky na stanovenie optickej denzity, amoniakálneho dusíka, suchej hmoty buniek a aktivity PAG. Pri poklese pO2 k nulovej hodnote (cca od 10. hodiny kultivácie) sa frekvencia miešania postupne zvyšovala. Od 17. hodiny kultivácie sa dávkovali prídavky glycerolu, zodpovedajúce koncentrácii v živnej pôde 0,15 %. Pri poklese pH na hodnotu 6,6 sa začalo s reguláciou pH dávkovaním čpavkovej vody v rozsahu pH 6,3 až 6,6. Kultivácia prebiehala 21 hodín.After cooling of the soil, inoculation of sterile broth with 1 liter of inoculum was obtained, which was obtained by pouring the contents of 10 flasks under aseptic conditions. The cultivation was carried out at 25 ° C. The initial aeration was 0.3 volumes of air per volume of culture medium at a stirring frequency of 400 rpm. During cultivation, pH, oxygen partial pressure (pO 2 ) was measured and samples were taken to determine optical density, ammoniacal nitrogen, cell dry matter, and PAG activity. As the pO 2 decreased to zero (from about 10 hours of culture), the stirring frequency gradually increased. Since 17 hours of cultivation, glycerol additions corresponding to a concentration in the culture medium of 0.15% were dosed. When the pH dropped to 6.6, pH control was started by the addition of ammonia water in the pH range of 6.3 to 6.6. Cultivation was carried out for 21 hours.

V jednom litri kultivačnej kvapaliny sa dosiahla produkcia PAG 5 050 U pri náraste 7,2 g suchej hmoty buniek. Špecifická aktivita bola 701 U.g 1 suchej hmoty buniek.In one liter of culture liquid, PAG 5050 U production was achieved with an increase of 7.2 g dry cell mass. The specific activity was 701 µg of dry cell mass.

Príklad 3Example 3

Pripravila sa kultúra kmeňa Escheríchia coli CCM 4228 (pKA18) na šikmom agare spôsobom, ako je uvedený v príklade 1. Ďalej sa pripravilo 10 baniek inokula spôsobom, ako je uvedený v príklade 2, s tým rozdielom, že pôda obsahovala namiesto glycerolu 1 % sacharózy.A culture of Escherichia coli CCM 4228 (pKA18) on slanted agar was prepared as described in Example 1. 10 inoculum flasks were prepared as in Example 2, except that the soil contained 1% sucrose instead of glycerol. .

V nerezovom tanku s objemom 75 litrov, s rovnakým vybavením ako v príklade 2, sa pripravilo 50 litrov pôdy s rovnakým zložením ako pri príprave inokula (t.zn. zdroj uhlíka 1 % sacharóza), ale bez kanamycínu. Na tento účel sa vopred pripravilo 12,5 litra predzrážaného kukuričného extraktu spôsobom, ako je opísaný v príklade 2. Po ochladení pôdy sa v aseptických podmienkach uskutočnilo očkovanie živnej pôdy 1 litrom inokula, získaným zliatím ob3 sahu 10 baniek v aseptických podmienkach. Kultivácia v očkovacom tanku prebiehala v podmienkach prevzdušňovania 0,3 objemu vzduchu na objem pôdy pri frekvencii miešania 300 ot/min. a teplote 28 °C. Počas kultivácie sa sledoval rast kultúry meraním optickej denzity. Pri prechode do stacionárnej fázy kultúry (17. hodina kultivácie) sa kultúra, ktorá vyrástla v očkovacom tanku, použila na očkovanie produkčného tanku.In a 75 liter stainless steel tank with the same equipment as in Example 2, 50 liters of soil were prepared with the same composition as in the inoculum preparation (i.e. carbon source 1% sucrose) but without kanamycin. For this purpose, 12.5 liters of pre-precipitated corn extract were prepared in the manner described in Example 2. After cooling the soil, the broth was seeded with 1 liter of inoculum under aseptic conditions, obtained by pouring 10 flasks under aseptic conditions. Cultivation in the seed tank was carried out under aeration conditions of 0.3 volume of air per volume of soil at a stirring frequency of 300 rpm. and a temperature of 28 ° C. During culture, the growth of the culture was monitored by measuring the optical density. At the transition to the stationary phase of the culture (5 pm culture), the culture grown in the seed tank was used to inoculate the production tank.

Do 300 litrového nerezového tanku (priemer 490 mm, výška 1460 mm), vybaveného 4 zarážkami, tromi radiálnymi miešadlami so šiestimi lopatkami s priemerom 190 mm, umiestnenými na 1 hriadeli (vzdialenosť miešadiel od seba 250 mm, spodného miešadla odo dna 85 mm) a aeračným vencom, vzdialeným 50 mm odo dna, sa pripravilo 180 1 pôdy s nasledujúcim zložením: 1 % sacharóza, 0,4 % (NH4)2SO4, 1,36 % KH2PO4, 0,4 % NaOH, 0,1 CaCO3, 0,001 % FeSO4.7H2O, 0,003 % CaCl2.6H2O, 0,2 MgSO4.7H2O, 0,015 % silikónového odpeňovača SAG 471, pH 7,6 až 7,8, sterilizácia 40 minút, 1,2 atm. Ďalej sa pripravili sterilné zásobné roztoky: 15 1 50% roztoku sacharózy, 0,25 1 15% roztoku NH4CI, 61 čpavkovej vody (riedenej 1:1).To a 300 liter stainless steel tank (diameter 490 mm, height 1460 mm), equipped with 4 stops, three radial stirrers with six 190 mm diameter blades mounted on one shaft (250 mm apart, bottom stirrer from bottom 85 mm), and aeration rims, 50 mm from the bottom, prepared 180 l of soil with the following composition: 1% sucrose, 0.4% (NH 4 ) 2 SO 4 , 1.36% KH 2 PO 4 , 0.4% NaOH, 0, 1 CaCO 3 , 0.001% FeSO 4 .7H 2 O, 0.003% CaCl 2 .6H 2 O, 0.2 MgSO 4 .7H 2 O, 0.015% SAG 471 silicone defoamer, pH 7.6 to 7.8, sterilization 40 minutes, 1.2 atm. In addition, sterile stock solutions were prepared: 15 L of 50% sucrose solution, 0.25 L of 15% NH 4 Cl solution, 61 ammonia water (diluted 1: 1).

Po ochladení pôdy sa v aseptických podmienkach uskutočnilo očkovanie 4 litrami kultúry z inokulačného tanku. Začiatočné prevzdušnenie bolo 0,33 objemu vzduchu na objem živnej pôdy pri frekvencii miešania 150 ot/min. Kultivácia prebiehala pri teplote 25 °C. Počas kultivácie sa meralo pH, parciálny tlak kyslíka (pO2) a odoberali sa vzorky na stanovenie optickej denzity, amoniakálneho dusíka, suchej hmoty buniek a aktivity PAG. V 17. hodine kultivácie sa pridal NH4C1 v koncentrácii, zodpovedajúcej 0,02 % v živnej pôde a začalo sa s dávkovaním sterilného roztoku sacharózy zo zásobnej fľaše v prípade náhleho nárastu pO2, pričom dávky zodpovedali konečnej koncentrácii sacharózy v živnej pôde 0,15 %. Od 19. hodiny kultivácie sa regulovalo pH v rozmedzí 6,4 až 6,6. Kultivácia prebiehala 34 hodín.After cooling the soil, aseptic conditions were inoculated with 4 liters of culture from an inoculation tank. The initial aeration was 0.33 volume of air per volume of nutrient medium at a stirring frequency of 150 rpm. The cultivation was carried out at 25 ° C. During cultivation, pH, oxygen partial pressure (pO 2 ) was measured and samples were taken to determine optical density, ammoniacal nitrogen, cell dry matter, and PAG activity. At 17 hours of culture, NH 4 Cl was added at a concentration of 0.02% in the broth and dosing of sterile sucrose solution from the storage bottle was started in the event of a sudden increase in pO 2 , with doses corresponding to a final sucrose concentration of broth 0, 15%. Since 19 hours of culture, the pH has been regulated in the range of 6.4 to 6.6. Cultivation was performed for 34 hours.

V jednom litri kultivačnej kvapaliny sa dosiahla produkcia PAG 14 050 U a nárast 15 g suchej hmoty buniek. Špecifická aktivita bola 937 U.g' suchej hmoty buniek.In one liter of culture liquid, PAG 14,050 U production and 15 g dry cell mass were achieved. The specific activity was 937 µg of dry cell mass.

Príklad 4Example 4

Kultivácia Escherichia coli CCM 4228 (pKA18) sa uskutočnila rovnakým spôsobom ako v príklade 3, s tým rozdielom, že sacharóza bola dávkovaná nepretržite v mikrodávkach, automaticky riadených podľa zmien pO2 (dávkovanie pri pO2 nad 7 %).Cultivation of Escherichia coli CCM 4228 (pKA18) was performed in the same manner as in Example 3, except that sucrose was dosed continuously in micro doses, automatically controlled by pO 2 changes (dosing at pO 2 above 7%).

Kultivácia prebiehala 42 hodín. V jednom litri kultivačnej kvapaliny sa dosiahla produkcia PAG 21 800 U a nárast 22,4 g suchej hmoty buniek. Špecifická aktivita bola 973 U.g'l suchej hmoty buniek.Cultivation was carried out for 42 hours. In one liter of culture liquid, PAG 21,800 U production and 22.4 g dry cell mass were achieved. The specific activity was 973 µg of dry cell mass.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Spôsob fermentácie podľa vynálezu je možné využiť na prípravu medziproduktov pri výrobe antibiotík, tzv. polosyntetických penicilínov, resp. cefalosporínov.The fermentation process according to the invention can be used for the preparation of intermediates in the production of antibiotics, the so-called. semi-synthetic penicillins, respectively. cephalosporins.

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS

Claims (3)

1. Spôsob submerznej kultivácie buniek kmeňa mikroorganizmu, najmä Escherichia coli obsahujúceho rekombi nované plazmidy, produkujúcich G-penicilín amidázu, v minerálnej živnej pôde, obsahujúcej ako zdroj asimilovateľného uhlíka skvasiteľný sacharid a ako zdroj dusíka anorganickú soľ a minerálne živné soli, vyznačujúci sa t ý m , že počas kultivácie sa pridáva skvasiteľný sacharid v dávkach zodpovedajúcich koncentrácii 0,01 až 3 %, alebo kontinuálne v závislosti od spotreby sacharidu, anorganický zdroj dusíka v množstve zodpovedajúcom koncentrácii 0,01 až 3 % v médiu, vápnik, železo a horčík, pri súčasnej úprave pH v rozmedzí od 6,0 do 7,5, výhodne 6,4 až 7,0, prídavkom alkálií, pri zvýšenom pH 7,3 až 8,0 na začiatku kultivácie.A method for submerged cultivation of cells of a strain of a microorganism, in particular Escherichia coli, comprising recombinant plasmids producing G-penicillin amidase, in a mineral nutrient medium containing an fermentable carbohydrate as an assimilable carbon source and an inorganic salt and mineral nutrient salts as a nitrogen source. m that during fermentation, the fermentable carbohydrate is added at doses corresponding to a concentration of 0.01 to 3%, or continuously depending on the consumption of carbohydrate, an inorganic nitrogen source corresponding to a concentration of 0.01 to 3% in the medium, calcium, iron and magnesium; while simultaneously adjusting the pH in the range from 6.0 to 7.5, preferably 6.4 to 7.0, by adding alkali, at an elevated pH of 7.3 to 8.0 at the beginning of the cultivation. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ako anorganický zdroj dusíka sa používa hydroxid amónny, ktorý súčasne slúži na reguláciu pH v uvedenom rozmedzí.The process according to claim 1, characterized in that ammonium hydroxide is used as the inorganic nitrogen source and at the same time serves to control the pH in said range. 3. Spôsob podľa nárokov 1 a 2, vyznačujúci sa t ý m , že vápnik sa použije vo forme rozpustnej soli v koncentrácii Ca 2.10'5 až 0,1 % a/alebo vo forme CaCO3 v koncentrácii 0,05 až 1 %, železo vo forme rozpustných solí v koncentrácii 1.10'5 2.10'3 % a horčík vo forme rozpustných solí v koncentrácii Mg zodpovedajúcej 0,001 až 0,05 %.Method according to claims 1 and 2, characterized in that the calcium is used in the form of a soluble salt in a concentration of Ca 2.10 -5 to 0.1% and / or in the form of CaCO 3 in a concentration of 0.05 to 1%, iron in the form of soluble salts at a concentration of 1.10-5% 2.10-3% and magnesium in the form of soluble salts at a concentration of Mg corresponding to 0.001 to 0.05%.
SK1457-94A 1994-07-04 1994-11-30 Method of a submerged cultivation of cells producing g-penicillin amidase SK279771B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ941616A CZ282712B6 (en) 1994-07-04 1994-07-04 Process of submerged cultivation of cells producing g-penicillin amidase

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK145794A3 SK145794A3 (en) 1996-08-07
SK279771B6 true SK279771B6 (en) 1999-03-12

Family

ID=5463549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1457-94A SK279771B6 (en) 1994-07-04 1994-11-30 Method of a submerged cultivation of cells producing g-penicillin amidase

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ282712B6 (en)
SK (1) SK279771B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CZ282712B6 (en) 1997-09-17
CZ161694A3 (en) 1996-01-17
SK145794A3 (en) 1996-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE462394B (en) PROCEDURES FOR THE PREPARATION OF CELLULOLYTIC ENZYM
Tisnadjaja et al. Citric acid production in a bubble-column reactor using cells of the yeast Candida guilliermondii immobilized by adsorption onto sawdust
KR101116451B1 (en) Method for culturing the nitrile hydratase-producing strain rodococcus rhodochrous m33
Bayer et al. Investigations of cephalosporin C production in an airlift tower loop reactor
CN107779445A (en) Immobilised lysine decarboxylase, its preparation, 1,5 pentanediamine preparation methods and product
Yoon et al. Phosphate effects in the fermentation of α-amylase by Bacillus amyloliquefaciens
US4248967A (en) Enzymic complexes adapted to convert racemic hydantoins into optically active aminoacids, and their applications
SK279771B6 (en) Method of a submerged cultivation of cells producing g-penicillin amidase
CA2027059C (en) Process for the preparation of l-serine by an enzymatic method
US3787288A (en) Method for preparing alpha-aminobenzylpenicillin
US4734368A (en) Process for the bioconversion of fumarate to L-malate
KR940010020B1 (en) Process for culturing microorganisms of the genus pseudomonas and process for producing l-alanine using said microorganisms
Pinotti et al. Inoculum studies in production of penicillin g acylase by Bacillus megaterium ATCC 14945
RU2186850C2 (en) Method of citric acid producing
Kujan et al. D-Amino-acid oxidase—an improved production of the enzyme by the yeast Trigonopsis variabilis in a laboratory fermentor
IE893773L (en) Biocatalysts and processes for the manufacture thereof
EP2806030A1 (en) A process for producing lipase
SU1239146A1 (en) Method of producing bacterial amylase
Yu et al. Efficient biocatalytic production of D-4-hydroxyphenylglycine by whole cells of recombinant Ralstonia pickettii
SU798165A1 (en) Method of preparing ribonuclease
KR900007000B1 (en) Novel candida utilis and process for production of protein
JPS6349091A (en) Production of tryptophan
CZ284178B6 (en) Process of individual submersible cultivation of cells exhibiting acylase activity of 7 {beta}-(4-carboxybutanamido)cephalosporanic acid
CN117586999A (en) New semi-continuous fermentation high-yield enzyme process
RU2420581C1 (en) Method of producing biocatalyst exhibiting cephalosporin acid synthesis activity