SU990814A1 - Process for producing p-tryptophan - Google Patents

Process for producing p-tryptophan Download PDF

Info

Publication number
SU990814A1
SU990814A1 SU813336981A SU3336981A SU990814A1 SU 990814 A1 SU990814 A1 SU 990814A1 SU 813336981 A SU813336981 A SU 813336981A SU 3336981 A SU3336981 A SU 3336981A SU 990814 A1 SU990814 A1 SU 990814A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
tryptophan
medium
column
fermentation
sources
Prior art date
Application number
SU813336981A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Нелли Исааковна Жданова
Леонид Афанасьевич Музыченко
Альберт Федорович Шолин
Галина Александровна Великжанина
Жанна Андреевна Банникова
Евгений Ремович Рошаль
Любовь Львовна Альховская
Наталья Валерьевна Алафеева
Владимир Анатольевич Русинов
Original Assignee
Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Генетики И Селекции Промышленных Микроорганизмов "Вниигенетика"
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 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Генетики И Селекции Промышленных Микроорганизмов "Вниигенетика" filed Critical Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Генетики И Селекции Промышленных Микроорганизмов "Вниигенетика"
Priority to SU813336981A priority Critical patent/SU990814A1/en
Priority to BG8256923A priority patent/BG42450A1/en
Priority to CS824218A priority patent/CS239341B1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU990814A1 publication Critical patent/SU990814A1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ L-ТРИПТОФАНА(54) METHOD OF OBTAINING L-TRIPTOFAN

Изобретение относитс  к мнкробнологической промышленности, а именно к способу получени  незаменимш аминокислоты L-трип тофана, примен ющейс  в фармацевтической промышленности и медщщне при приготовлении содержащих свободные аминокислоты смесей дл  парентералыюго питани , дл  обогащени  белковых гидролизатов, используемых в тех же 1{ел х, а также может бып применен в качестве добавки дл  балакхжровани  состава кормов в живодноводстве . Из известных микробиологических способо получени  L-триптофана наиболее экономически выгодным Явл етс  метод с применением микроорганизмов, способных продувдро вать триптофан на основе пр мой фермента-, ции из пркктых источников углерода и азота без введени  в среду предаиественников TfMoi фана, например индола или антрани ово  кИс лоты. При этом в качестве источникауглерода используют мелассу, гндрол или технический сахар, в качестве источника азота мочевину , соли аммони , а также необходимые ростовые добавки и минеральные соли. При получении кристаллического L-трнптофана высокой степени чистоты дл  медицинских целей значительно усложн етс  технологи  его выделени , что.приводит к. снижению конечного выхода продукта и увеличению расходов на его дополнительную очистку, в св зи с чем эффективность любого способа получени  триптофана оцениваетс  с учетом стадии ферментации и стадии вьщелени  кристаллического препарата. Известен способ получени  триптофана П)ггем культивировани  мутантных штаммов Согуnebacterium glutamicum на средах, не юдержащих предшественников этой аминокислоты дл  роста биотин, фшилаланин, тирозин, и резистентные, по крайней мере, к одному из аналогов триптофана и к одному из аналогов фенилаланина или тирозина 1. На среде с глюкозой и источником ростовых факторов (NZ-амин) уровень образова-. ни  т{жптофана с культуральной жндкостиThe invention relates to the medical industry, in particular to the method of obtaining the essential amino acid L-tryptophane used in the pharmaceutical industry and the medical industry in the preparation of mixtures containing free amino acids for parenteral nutrition, for the enrichment of protein hydrolysates used in the same 1 {x, It can also be used as an additive for balancing the composition of fodder in live-breeding. Of the known microbiological methods for producing L-tryptophan, the most cost-effective method is the use of microorganisms capable of producing tryptophan based on direct enzyme extraction from common sources of carbon and nitrogen without introducing TfMoi precursors into the medium, for example, indole or anthranic acid. lots. At the same time, molasses, gndrol or technical sugar are used as a source of carbon, urea, ammonium salts as well as necessary growth supplements and mineral salts are used as a source of nitrogen. Upon receipt of high purity crystalline L-trnptophan for medical purposes, the technology of its isolation becomes much more difficult, which leads to a decrease in the final yield of the product and an increase in the cost of its additional purification, and therefore the effectiveness of any method for producing tryptophan is taken into account fermentation and stages of crystallization of the drug. A known method for producing tryptophan II) is the cultivation of mutant strains of Nebacterium glutamicum on media not supported by the precursors of this amino acid for the growth of biotin, phylalanine, tyrosine, and resistant to at least one of the tryptophan analogues and one of the phenylalanine or tyrosine tyrosine analogues of phenylalanine or tyrosine. On a medium with glucose and a source of growth factors (NZ-amine), the level of education is. nor t {zhttofana with cultural zhndkoi

достигает 3,6 г/л за 4 сут культивировани . На среде с мелассой, кукурузным экстрактом и гидролизом соевого широта уровень образовани  триптофана достигаетс  3,4-16,8 г/л за 3-4 сут культивировани . Кристаллический триптофан в известном способе выдел ют с помощью сильнокислотного катионита с выходом 50% из культуральной жидкости, со-, держащей глюкозу, как источник углерода. Дл  сред, содержащих мелассу, показатели, характеризующие процесс вьщелени  триптофана , отсутствуют, чго св зано очевидно с недостаточно эффективной очисткой триптофана , от других аминокислот, которые накапливаютс  в процессе ферментации или присутствуют в исходной ферментационной среде (например, если среда содержит мелассу ).reaches 3.6 g / l in 4 days of cultivation. On a medium with molasses, corn extract and hydrolysis of soybean latitude, the level of tryptophan formation is reached 3.4–16.8 g / l in 3-4 days of cultivation. Crystalline tryptophan in a known process is isolated using a strongly acidic cation exchanger in 50% yield from the culture fluid containing glucose as a carbon source. For media containing molasses, indicators characterizing the process of tryptophan separation are absent, apparently due to insufficiently effective purification of tryptophan from other amino acids that accumulate during fermentation or are present in the original fermentation medium (for example, if the medium contains molasses).

Известен также способ выделени  триптофана , нз культуральной жидкости, включающий селективную сорбцию триптофана на слабоосновном анионите с последующей его десорбцией водой или слабым раствором кислот и повторной сорбцией из этого раствора с целью концентрировани  на сульфокатоните в Н -форме, и обеспечивающий выход кристаллического продукта до 70% в зависимости от требуемой чистоты конечного препарата 2.There is also known a method to isolate tryptophan from a culture fluid, including selective sorption of tryptophan on a weakly basic anion exchanger, followed by its desorption with water or a weak acid solution and re-sorption from this solution to concentrate on sulfocatonite in H-form, and providing crystalline product yield up to 70% depending on the desired purity of the final preparation 2.

Недостатками известных способов получени  L-триптофана и способа его выделени  из кyJpыypaльнoй жидкости микроорганизмов  вл етс :The disadvantages of the known methods for producing L-tryptophan and the method for its isolation from the microorganism liquid are:

потребность в нескольких ростовых факторах да  штаммов Cor, glutamicum, что вызывает необходимость введени  в питательную среду источников этих факторов, в частности гидролизатов бепка;the need for several growth factors and Cor strains, glutamicum, which necessitates the introduction into the nutrient medium of the sources of these factors, in particular the hydrolysates;

больша  длительность процесса культивировани  микроорганизмов 72-96 ч;the long duration of the process of cultivation of microorganisms is 72-96 h;

низкий уровень накоплени  триптофана на стандартных исто1шиках углерода (глюкозе , сахаре), которые наиболее пригодны дл  эффективного выделени  кристаллического триптофана, тогда как меласса и гидрол относ сь к видам сырь  с непосто нным составом компонентой, вли ющих на рост микроорганизмов и биосинтез, не обеспечивают стабильных показателей на стадии ферментации , и снижают эффективность выделени  кристаллического продукта высокой степени чистоты вследствие значительных примесей пигментов, минерапьных солей, аминокислот и о-ксикислот и т.д.;The low level of tryptophan accumulation on standard carbon sources (glucose, sugar), which are most suitable for efficient recovery of crystalline tryptophan, whereas molasses and hydrol are types of raw materials with an unspecified composition that affect microorganism growth and biosynthesis, do not provide stable indicators at the stage of fermentation, and reduce the effectiveness of the selection of the crystalline product of high purity due to significant impurities of pigments, mineral salts, amino acids and o-xi acids, etc .;

относительно низкий выход (50%) кристаллического триптофана на стадии выделени  из культуральной жидкости.relatively low yield (50%) of crystalline tryptophan at the stage of isolation from the culture fluid.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемомуThe closest in technical essence and the achieved effect to the proposed

 вл етс  способ получени  L-триптофана путем глубинного культивировани  штаммов Bacillus subtilis Ген-557/п или 2282 на питательной среде, содержащей углеводы в качестве источника углерода, источники азота, фосфора, ростовые вещества и другие необходимые минеральные соли в услови х аэрации среды с последующим выделением L-триптофана одним из известных способов с помощью ионного обмена и кристаллизацией аминокислоты 3.is a method for producing L-tryptophan by submerged cultivation of Bacillus subtilis strains Gene-557 / p or 2282 on a nutrient medium containing carbohydrates as a carbon source, sources of nitrogen, phosphorus, growth substances and other essential mineral salts under conditions of aeration of the medium followed by isolation of L-tryptophan by one of the known methods using ion exchange and crystallization of amino acid 3.

Недостатками известного способа  вл ютс  невысокий уровень накоплени  триптофана на глюкозе и сахаре и больща  продолжи5 тельность ферментации (на среде с техническим сахаром уровень образовани  триптофана достигает 4,6 г/л, на среде с мелассой или гидролом 8,2-10,1 г/л за 72 ч культивировани ) .The disadvantages of this method are the low accumulation of tryptophan on glucose and sugar and longer fermentation time (on a medium with technical sugar, the level of tryptophan formation reaches 4.6 g / l, on a medium with molasses or hydrol, 8.2-10.1 g / l for 72 h of cultivation).

Целью изобретени   вл етс  повышение выхода L-триптофана.The aim of the invention is to increase the yield of L-tryptophan.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  L-триптофана, предусматривающему глубинное культивирование продуцирующих его микроорганизмов вида Bacillus subtilis в услови х аэрации на питательной среде, содержащей углеводы в качестве источника углерода, источники азота, фосфора, ростовые вещества и необходимые минеральные соли, с последующим вьщелением целевого продукта из культуральной жидкости с помощью ионного обмена и кристаллизацией , из микроорганизмов вида Bacillus subtilis используют штамм Bacillus subtilis ВНИИгенетика-15, при этом в процессе культивировани  в среду ввод т концентрированную питательную добавку, содержащую источ 1ики углерода, неорганического азота и ростового вещества, в количестве, обеспечивающем поддержание концентрации растворенного кислорода в среде 10-40%.The goal is achieved by the fact that according to the method of producing L-tryptophan, which involves the submerged cultivation of microorganisms producing it, of the Bacillus subtilis species under aeration conditions on a nutrient medium containing carbohydrates as a carbon source, nitrogen sources, phosphorus, growth substances and necessary mineral salts, the subsequent allocation of the target product from the culture fluid using ion exchange and crystallization, from microorganisms of the species Bacillus subtilis use the strain Bacillus subtilis ARRIAS-15, In the process of cultivation, a concentrated nutrient supplement containing a source of carbon, inorganic nitrogen and growth substance is introduced into the medium in an amount that maintains the concentration of dissolved oxygen in the medium of 10-40%.

Сущность способа заключаетс  в культивировании нового щтамма Bacillus subtilis ВНИИгенетика - 15 на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, минеральные соли, в услови х аэрации при подаче в процессе культивировани  питательной смеси с последуюцдим вьщелением образовавшегос  в культуральной. жидкости L-трипто . фана ионообменным способом. В качестве источника углерода используют технический сахар. На заключительной фазе роста через 12-30 ч после начала ферментации в ферментер дополнительно ввод т питательную 5 добавку, содержащую источник углерода азота и ростовое вещество таким образом, чтобы концентраци  растворенного кислорода не превышала 40%. Использование нового штамма ВНИИгенетика-15 в сочетании с введеиием подпитки в ходе ферментации позвол ет увеличить скорость биосинтеза L-триптофана и повысит уровень его накоплени  в среде с использованием сахара (или сахарозы) в качестве источника углерода. Через 48 ч культивиров ни  при 37° С уровень накоплени  L-триптофана в культуральной жидкости достигает 10,8 г/л. При вьщелении L-триптофана последовательно используют слабоосновной анионит конденсационного типа и сульфокатионит в Н-форме. Выход кристаллического L-триптофана составл ет 65-75%. Новый штамм Вас. subtil is ВНИИгенетика-15 получен из известного штамма Вас. subtilis Ген-3557 путем с тупенчатой селекции , включающей обработку клеточной суспензии мутагенным фактором Ы-метил-М -нитрозо-М-гуанидином (концентраци  200 мг/м экспозици  20 мин) и получение мутантов, резистентных к структурным аналогам аминокислот . На 1 ступени отбора обработанные мутагеном клетки штамма Ген-3557 были высе ны на минимальную среду, содержащую аналог гистидина 1-L-метилгистидин в концентрации 5 мг/мл. Среди выросших резистентных колоний бы отобран штамм 924, клетки которого после воздействи  мутагеном были высе ны на среду, содержащую следующую смесь аналогов триптофана, фенилаланина, тирозина: 5-фтортриптофан (2 мг/мл), фенилаланигидро ксамат (0,5 мг/мл) и тирозингидроксамат (2,5 мг/мл). Из числа колоний, резистентных и указанной смеси аналогов аминокислот, был отобран штамм 22-13. Клетки штамма 22-13 бьши снова обработаны мутагеном и высе ны на среду, содержащую смесь тех же аналогов аминокислот, но в концентрации 2,5 мг/мл, 0,5 мг/мл, 2,5 мг/мл соответ ственно. Из числа колоний, резистентных к указанной смеси аналогов, был выделен штамм ВНИИгенетика-15. В табл. 1 приведены сравнительные данны об уровне накоплени  триптофана при ферме тации в колбах на среде с сахарозой у исхо ного штамма Ген-35 5 7 и нового штамма ВНИИгенетшса-15. В указанных услови х выход триптофана в конце ферментации у нового штамма ВНИИгенетика-15 превышает выход аминокислоты у исходного штамма на 45%. Высокий уровень накоплени  L-тpШlтoфaнa (9-11 г/л) у штамма ВНИИгенетика-15 может быть достигнут за 48 ч при культивировании в ферментере с введением питательной подпитки в ходе ферментации согласно предлагаемому способу. Штамм Bacillus subtlMs ВНИИгенетнка-1S хранитс  в Центральном музее промышленных микрооргага1змовинститута ВНИИгенетика, где он депонирован под номером ЦМПМ-В 306 . Штамм Bacillus subtitis ВНИИгенетика15 имеет следующую культурально-Морфологическую характеристику. Грамположительна  спорообразующа  палочка . Колонии на м со-пептонном агаре после 24 ч инкубации прн 37°С достигают. 4-5 мм в диаметре, сплошные, круглые, с 1 изрезанным краем, поверхность гладка , со слабой, радиальной по краю и концентрической в центре исчерченностью, цвет серовато-белый. Посев, штрихом на м со-пептонном агаре после 24 ч инкубации при 37° С дает умеренный рост, штрих-широкий с мелкозубчатым краем, запах - характерный, .консистенци  - масл11ниста , вдет - серовато-белый. Рост на м со-пептонном бульоне после 1 сут. инкуба- . ции при 37° С характеризуетс  умеренным помутнением среды без образовани  пленки, запах - характерный, осадок - скудный, т гучий при встр хивании. На агаризованной минеральной среде Спицайзена с глюкозой колонии посде 3-х суток инкубации, при 37° С достигают 1,5- 2,0 мм в диаметре, сплошные, круглые, с гладкой, блест щей поверхностью, гр знобелого цвета, структура однородна Л Рост на жидкой минеральной среде Ълицайзена (24 ч инкубации при 37° С на кат чалке) характе{ 1зуетс  слабым струйчатым помутнением. среды. Рост штамма ВНИИгене.тика-15 на жидкой или агаризованной минимальной среде не стимулируетс  L-фенилаланином , в отличие от исходного штамма Ген-3557. Способ осуществл ют следующим образом. Штамм Вас. subtilis ВНИИгенетика-15 выращивают в течение суток на агаризованной среде (МПА), пересевают в колбы со стерилыюй питательной средой, содержащей источники углерода, азота, ростовых веществ и необходимые минеральные соли, и выращивают в течение 18-24 ч на качалке, обеспечивающей достаточную аэрацию при температуре 28-ЭО°С в асептических услови х. Полученный посевной материал в количестве 1-10% передают в ферментер со стерильной питательной средой, содержащей источники углерода, азота, ростовых веществ и необходимые минеральные соли. В качестве источника углерода используют сахарозу или содержащие ее субстраты, например технический сахар, в качестве источника азота - мо квину , в качестве источника ростовых веществ - кукурузный экстракт. 7 Ферментер снабжен датчиком концентрации растворенного кислорода, устройством дл  аэрации, перемешивани , поддержани  температуры , отбора проб и пода:чи дополнительной питательной добавки в ходе ферментации Ферментацию осуществл ют в течение 48 ч при температуре 35-40°С, рН 6-8, непрерыв ной аэрации и перемешивании. В начале процесса ферментации в св зи с интенсивным ростом биомассы концентраци  растворенного кислорода падает, а затем начинает возрастать. Через 12-30 ч после на4ajia ферментации при увеличении концентрации растворенного кислорода pOj выше 40% от насыщени  воздухом при атмосферном да лении в ферментащюнную среду ввод т концентрированную питательную добавку, содерж щую источник углерода, азота, ростовых веществ . Добавку ввод т таким образом, что бы концентраци  растворенного кислорода pOj не превышала 40%. За 48 ч ферментаци концентраци  L-триггтофана в культуральной жидкости достигает 9-11 г/л. Полученную культуральную жидкость обрабатывают последователы№ известковым молоком и серной кислотой с целью отделени  биомассы путем фильтрации или центрифугировани . Затем выделение кристаллического L-триптофана осу ществл ют известным способом, с последовательной сорбцией L-триптофана на слабооснованном анионите конденсационного типа и сульфокатионите в Н-форме. Пример .1 (контрольный). Дл  при готовлени  посевною материала суточную культуру штамма Вас. subtil is BftHMi енетик 15, выращенную на агаризованной среде (МПА), пересевают в колбы емкостью 750 м содержание 40 мл стерильной посевной сред Посевна  среда имеет следующий состав, %: Сахар технический Кукурузный экстракт (по техническому КН2 Р04 К2НРО4 ,0-7,2 Среду стерилизуют при 0,8 атм в течение 30 мин. Посевной материал выращивают 18-20 ч на качалке (200-300 об/мцн) при 28-30°С. Дл  засева ферментационной среды посевной материал добавл етс  в количестве 5% Ферментационна  среда имеет следующий состав, %. Сахар технический10,0 Кукурузный экстракт (по техническому весу)3,0 КН, Ю40,06 4 К2НР040,14 MgSO47HjO0,1 NaCI0,015 Мочевина0,5 ,0-7,2 Ферментационную среду без мочевины стерилизуют при 0,8 атм в течение 30 мин. Мочевину в виде 25%-ного раствора стерилизуют отдельно при 0,5 атм в течение 30 мин и добавл ют в основную среду перед посевом. Ферментацию провод т методом глубинного культивировани  в колбах Эрленмейера (емкостью 250 мд с двум  отбойниками), содержащих 20 мл среды на качалках (400 об/мин) при t 37° С в течение 48 ч. Через 48 ч в культуральной жидкости накапливаетс  7,5 г/л L-триптофана. Пример 2. Штамм-продуцент, состав посевной и ферментационной сред тот же, что и в примере I. В отличие от способа ведени  ферментации, описанного в примере 1, культивирование провод т с дробной подачей подпитки в зависимости от содержани  растворенного кислорода в среде. Подпитка имеет следующий состав, %: Сахар технический50,0 Кукурузный экстракт20,0 Мочевина2,25 ,2-7,3 Подпитка стерилизуетс  при 0,8 атм в те«ние 30 мин. Мочевина стерилизуетс  отдельно в виде 25%-ного раствора при 0,5 атм в течение 30 мин. В ходе ферментации содержание растворенного кислорода (рОз) в среде снижаетс  до нул , затем возрастает. При повышении pOj до 40% подаетс  подпитка в количестве , вызывающем снижение pOj. Подачу подпитки начинают через 19- 30 ч ферментации. Объем затраченной подпитки 44 мл. Динамика накоплени  триптофана в культуральной жидкости показана в табл. 2. Пример 3. Штамм-продуцент, состав посевной и ферментационной среды и подпитки тот же, что и в примере 2. Ферментацию ведут в ферментере объемом 30 л, коэффициент заполнени  0,5. Услови  перемешивани  и аэрации обеспечиваюг сульфитное число 3,5 г Оа/л ч. В ходе ферментации содержание растворенного кислорода (рОг) снижаетс  до нул , затем возрастает. При достижении значени  pOj, равного 40%, включают подачу подпитки, которую .подают в атшарат до тех пор, пока р02 не снижаетс  до 15%. Подачу подпитки начинают на 28 ч ферментации. Объем подпитки, потреблениый в течение ферментации, равен 450 мл. Послг 48 ч ферментации в купьтуральной жидкости накапливаетс  9,7 г/л L-триптофана , который выдел ют следующим образом. 1 л культуральиой жидкости, освобожденн от биомассы, с концентрацией . триптофана 9,7 г/л направл ют на колонну с 0,250 л сорбента - слабоосновного анионита конденсационного типа (колсоша IHA). Перед промывкой к выходу колонны 1 И подсоедин ют вторую колонну с ИА-1р (колонна 2 ИА содержит 0,250 л сорбента). По окончании промывки колонну 2 ИА отсоеди н ют, а к выходу колонны 1 ИА подсоедии ют колонну с сульфокатионитом (колонна 1 КУ содер дат 0,1 л. сорбента) и провод т элюирование. Промывку колонны 1ИА и элюирование из нее триптофана осуществл ют водой, пропуска  0,5 и 2,5 л воды , соответственно. Дальнейшее элюирование триптофана из колонны 1 ИА ведут раствором , выход щим из колонны 1 КУ. Объемна  скорость пропускани  раствора, циркулирующего по системе из двух колонн, сост л ет 0,25 л/ч, продолжительность указанной операции составл ет 10 ч. Очередную порцию (1 л) кулыуральной жидкости наТ1равл ют на колонну 2 ИА. Перед промывкой ко входу колонны подсоеднн ют колонну 1 ИА, а к выходу - третью колонну с ИА-1р (колонна 3 ИА. содержит 0,25 л сорбента). По окончании промывки колонны 2 ИА водой колонну ЗИА отсоедин ют , а к выходу колонны 2 И А подсоедин ют колонну 1 КУ. Элюент (воду), вз тый в количестве 2,5 л, пропускают через последовательно соединенные колонны 1 ИА, 2 ИА и 1 КУ. Дальнейшее элюирование (пересорбцию ) триптофана из колонны 1ИА и 2ИА на колонну 1 КУ ведут, соедин   колонны 2ИА и 1 КУ, в замкнутую систему. Сорбен в колонне 1 ИА подвергают регензрации. Очередную порцию культурапьной жидкости (1л) обрабатывают аналогично вышеописанному с использованием колонн 3 ИА 1 ИА (смола отрегенирована, колонна Подсоедин етс  к выходу из колонны 3 ИА при промывке), 2 ИА (подсоедин етс  ко входу колс шы 3 ИА при промывке и элюир вашш) и 1 КУ (подсоедин етс  к выходу колонны 3 ИА при злюировании). Пересорб цию триптофана провод т, подсоединив к выходу колонны 1 КУ другую солонну с - сорбентом КУ-2-8 (колонна ГкУ содержит 0,1 л сорбента). Таким образом, раствор циркулирует по системе, состо щей из после довательно соединенных колонн 3 ИА, 1 КУ и 2 КУ (колонна 2 ИА отсоедин етс  и сорбент регенерируетс ). Элюирование трштофана с колонны 1 КУ ведут водно-этанольным раствором аммиака при температуре 70°С. После обработки богатой фракщш злюата уксусной кислотой и охлаждени  до 0°С получают кристалл L-триптофана. После высушивани  при температуре 50°С получают 17,2 г .L-триптофана с содержанием основного вещества более 99%. После описанных операций по выделению триптофана из трех литров культуральной жидкости На колоннах 3 ИА и 2 КУ остаетс  сорбированный тргаггофан в.количестве 3,5 г. Триптофан также содержитс  в бедных фракци х аммиачного элюата и в аммиачно-зтанольном маточнике полученном после отделени  кристаллов триптофана , в количестве 3,5 г. С учетом триптофана , который может быть довыделен в после дующих технологических циклах, общий выход триптофана составл ет 70%. Преимущества предложенного способа состо т в том, что в способе достигаетс  значительна  экономи  обессоленной воды, аммиака и этанола за счет того, что малоконцентрированные фракции элюата используют в качестве элюента в последующих териологических циклах дл  десорбции L-триптофана с анионита и сульфокатионита . За счет этого удаетс  также снизить потери продукта при выделении. Полученные богатые фракции элюата нейтрализуютс  уксусной кислотой при охлаждении, при этом триптофан выпадает в виде кристаллов , которые выдел ют фильтрованием и высушивают. Маточный раствор направл ют дл  сорбции на колонну с анионитом. Суммарный выход триптофана достигает 70%. Содержание основного вещества в полученном препарате не менее 96%, а после перекристаллизации не более 99%. Предлагаемый способ получени  1.-триптофана имеет следуюиие преимущества по Сравнению с известными способами: более высокий уровень накоплени  триптофана на средах со стандартным источником углеводов - сахарозой или сахаром (9-11 г) по сравнению с 3,6 - 4|6 г/л); сокращенный период ферментации, достигаемый введением питательной дЬбавки (48 ч по сравнению с 72 ч); в способе усовершенствована стади  выделени  и очистки -триптофана, что позвол ет в значительной степени уменьшать расходы обессоленной воды, аммиака и других реагентов на этой стадии.The essence of the method is to cultivate a new schm of Bacillus subtilis VNIIgenetika - 15 on a nutrient medium containing sources of carbon, nitrogen, mineral salts, under aeration conditions when feeding in the process of cultivation of the nutrient mixture followed by the generation of the resulting culture. L-tripto liquids. fan-ion exchange method. As a carbon source, use technical sugar. At the final growth phase, 12-30 hours after the start of fermentation, a nutrient supplement is added to the fermenter, containing a nitrogen source of carbon and a growth substance so that the dissolved oxygen concentration does not exceed 40%. The use of a new strain of the All-Russia Scientific Research Institute of Genetics-15 in combination with the introduction of feed during fermentation allows to increase the rate of biosynthesis of L-tryptophan and increase its level in the medium using sugar (or sucrose) as a carbon source. After 48 hours of cultivation at 37 ° C, the level of accumulation of L-tryptophan in the culture fluid reaches 10.8 g / l. When l-tryptophan is used, the weakly basic condensation-type anion exchanger and the sulfonic cation in the H-form are used in series. The yield of crystalline L-tryptophan is 65-75%. A new strain of you. subtil is VNIIgenetica-15 obtained from a known strain You. subtilis Gene-3557 by using a stepwise selection, including treating the cell suspension with a mutagenic factor N-methyl-M-nitroso-M-guanidine (concentration 200 mg / m 20 min exposure) and obtaining mutants resistant to structural analogs of amino acids. At stage 1 of the selection, mutagen-treated cells of the Gene-3557 strain were seeded on minimal medium containing the histidine analogue 1-L-methylhistidine at a concentration of 5 mg / ml. Among the grown resistant colonies, a strain 924 would be selected, the cells of which, after exposure to a mutagen, were cultured on a medium containing the following mixture of tryptophan, phenylalanine, and tyrosine analogues: 5-fluorotryptophan (2 mg / ml), phenylalanine hydroxamate (0.5 mg / ml) and tyrosine hydroxamate (2.5 mg / ml). From among the colonies, resistant and the specified mixture of analogs of amino acids, the strain 22-13 was selected. The cells of strain 22–13 were again treated with the mutagen and plated on medium containing a mixture of the same amino acid analogs, but at a concentration of 2.5 mg / ml, 0.5 mg / ml, 2.5 mg / ml, respectively. From among the colonies that are resistant to this mixture of analogues, the VNIIgenetika-15 strain was isolated. In tab. Table 1 gives comparative data on the level of tryptophan accumulation during fermentation in flasks on medium with sucrose in the original strain of gene-35 5 7 and in the new strain of vniIgenetstsa-15. Under these conditions, the yield of tryptophan at the end of the fermentation in the new strain of the VNIIgenetik-15 exceeds the yield of the amino acid in the original strain by 45%. A high level of accumulation of L-tpShlofan (9-11 g / l) in the VNIIgenetika-15 strain can be achieved in 48 h when cultivated in a fermenter with the introduction of nutrient feed during fermentation according to the proposed method. The Bacillus subtlMs strain of the All-Russia Scientific Research Institute of Epidemiology-1S is stored in the Central Museum of Industrial Microorganisms of the Institute of Scientific Research Institute of Genetics, where it is deposited under the number CMPM-B 306. The strain Bacillus subtitis VNIIgenetika15 has the following cultural and morphological characteristics. Gram-positive spore-forming bacillus. Colonies on mono-peptone agar after 24 hours of incubation prn 37 ° C reach. 4-5 mm in diameter, solid, round, with 1 cut edge, the surface is smooth, with weak radial along the edge and concentric in the center of striation, the color is grayish-white. Sowing, streaking on mi-peptone agar after 24 hours of incubation at 37 ° C gives moderate growth, a broad bar with a finely toothed edge, a characteristic odor, consistency is oily, and grayish-white. Growth on moc-peptone broth after 1 day. incuba-. At 37 ° C, it is characterized by moderate clouding of the medium without film formation, the smell is characteristic, the precipitate is scanty, and tingling upon shaking. On Spitsizen agar mineral medium with a glucose colony after 3 days of incubation, at 37 ° C reach 1.5-2.0 mm in diameter, solid, round, with a smooth, shiny surface, dark white color, the structure is uniform. on liquid liquid mineralic acid (24 h incubation at 37 ° C in a roll) is characterized by a weak streamy turbidity. environment. Growth of the VNIIgene.tika-15 strain on a liquid or agarized minimal medium is not stimulated by L-phenylalanine, in contrast to the original strain of Gene-3557. The method is carried out as follows. Strain you. VNIIgenetica-15 subtilis is grown for 24 hours on agar medium (MPA), subcultured in flasks with sterile nutrient medium containing sources of carbon, nitrogen, growth substances and necessary mineral salts, and grown for 18-24 h on a rocking chair, providing sufficient aeration at a temperature of 28-EO ° C under aseptic conditions. The obtained seed in the amount of 1-10% is transferred to a fermenter with a sterile nutrient medium containing sources of carbon, nitrogen, growth substances and the necessary mineral salts. As a carbon source, sucrose or substrates containing it are used, for example, technical sugar, as a nitrogen source — moquine, as a source of growth substances — corn extract. 7 The fermenter is equipped with a dissolved oxygen concentration sensor, a device for aeration, mixing, maintaining temperature, sampling and supply of additional nutritional supplement during fermentation. Fermentation is carried out for 48 hours at a temperature of 35-40 ° C, pH 6-8, continuous Noah aeration and mixing. At the beginning of the fermentation process, due to the intensive growth of the biomass, the concentration of dissolved oxygen decreases and then begins to increase. 12-30 hours after the fermentation with an increase in the concentration of dissolved oxygen pOj above 40% of air saturation at atmospheric pressure, a concentrated nutrient supplement containing a source of carbon, nitrogen, and growth substances is introduced into the enzyme medium. The additive is introduced in such a way that the dissolved oxygen concentration pOj does not exceed 40%. Within 48 hours of fermentation, the concentration of L-triggtophane in the culture fluid reaches 9-11 g / l. The resulting culture fluid is treated with followers of lime milk and sulfuric acid in order to separate the biomass by filtration or centrifugation. Then, the isolation of crystalline L-tryptophan is carried out in a known manner, with the successive sorption of L-tryptophan on a weakly based condensation-type anion exchanger and sulfo cation exchanger in the H-form. Example .1 (control). For the preparation of the sowing material daily culture of the strain You. subtil is BftHMi enotic 15 grown on agar medium (MPA), transferred to 750 m flasks with a content of 40 ml of sterile inoculum. The culture medium has the following composition,%: Technical sugar Corn extract (according to technical KH2 Р04 К2НРО4, 0-7.2 The medium is sterilized at 0.8 atm for 30 minutes, the seed is grown for 18-20 hours on a rocking chair (200-300 vol / mts) at 28-30 ° C. For seed of the fermentation medium, the seed is added in an amount of 5%. has the following composition,%. Technical sugar 10,0 Corn extract (according to the technical ECU) 3.0 KN, U40.06 4 K2HP040.14 MgSO47HjO0.1 NaCI0.015 Urea 0.5, 0-7.2 Fermentation medium without urea is sterilized at 0.8 atm for 30 minutes. Urea as 25% - The solution was sterilized separately at 0.5 atm for 30 minutes and added to the basic medium before sowing. Fermentation was carried out by the method of deep cultivation in Erlenmeyer flasks (capacity 250 ppm with two baffles) containing 20 ml of medium on rocking chairs (400 r / min) at t 37 ° C for 48 hours. After 48 hours, 7.5 g / l of L-tryptophan accumulates in the culture fluid. Example 2. The producer strain, the composition of the inoculum and fermentation media is the same as in Example I. In contrast to the fermentation management method described in Example 1, the cultivation is carried out with a fractional feed recharge depending on the content of dissolved oxygen in the medium. The feed has the following composition,%: Technical sugar 50.0 Corn extract 20.0 Urea 2.25, 2-7.3 The feed is sterilized at 0.8 atm during 30 minutes. Urea is sterilized separately as a 25% solution at 0.5 atm for 30 minutes. During fermentation, the content of dissolved oxygen (pO3) in the medium decreases to zero, then increases. When pOj is increased to 40%, the amount is fed in an amount that causes a decrease in pOj. Feed start after 19-30 hours of fermentation. The volume of spent recharge 44 ml. The dynamics of tryptophan accumulation in the culture fluid are shown in Table. 2. Example 3. The producer strain, the composition of the inoculum and fermentation medium and feed are the same as in example 2. Fermentation is carried out in a 30 l fermenter, filling factor is 0.5. Mixing and aeration conditions ensure a sulfite value of 3.5 g Oa / lh. During fermentation, the dissolved oxygen content (pOg) decreases to zero, then increases. When reaching a value of pOj equal to 40%, turn on the supply of water, which is fed into the atcharat until p02 is reduced to 15%. Feed feed start at 28 h of fermentation. The amount of feed consumed during fermentation is 450 ml. After 48 hours of fermentation, 9.7 g / l of L-tryptophan accumulates in the cupural fluid, which is recovered as follows. 1 liter of culture liquid, released from biomass, with concentration. 9.7 g / l of tryptophan is directed to a column with 0.250 l of sorbent - a weakly basic condensation-type anion exchange resin (colo-IHA). Before washing, a second column with IA-1p is connected to the outlet of column 1, And (column 2 of AA contains 0.250 l of sorbent). At the end of the washing, the column 2 of the IA is disconnected, and to the output of the column 1 of the IA, a column with sulfonic cation exchanger is connected (the column 1 of the CU contains 0.1 l of sorbent dates) and is eluted. Washing column 1IA and elution of tryptophan from it is carried out with water, passes of 0.5 and 2.5 l of water, respectively. Further elution of tryptophan from column 1 of the AI is carried out with a solution leaving the column 1 of the CU. The volumetric flow rate of the solution circulating through the two-column system is 0.25 l / h, the duration of this operation is 10 hours. The next batch (1 l) of the liquid liquid is transferred to the TI column 2. Before washing, an IA column 1 is connected to the column inlet, and a third column with an IA-1P is connected to the outlet (column 3 IA. Contains 0.25 l of sorbent). After the completion of the washing of the column 2 with water with a water column, the SIA column is disconnected, and the column 1 of the KU is connected to the output of the column 2AA. Eluent (water), taken in the amount of 2.5 l, is passed through successively connected columns 1 AI, 2 IA and 1 CU. Further elution (resorption) of tryptophan from column 1IA and 2IA to column 1 KU is carried out by connecting the column 2IA and 1 KU to a closed system. Sorben in column 1 IA is subjected to regeneration. The next batch of culture liquid (1 l) is treated similarly to that described above using columns 3 IA 1 IA (resin recovered, column Connected to the outlet from column 3 IA during washing), 2 IA (connected to the inlet of the wheel 3 IA during washing and eluir vash ) and 1 КУ (it is connected to the output of the column 3 ИА when zyuirovanie). The adsorption of tryptophan is carried out by connecting to the outlet of the 1 KU column another saline salt with KU-2-8 sorbent (the HCU column contains 0.1 l of sorbent). Thus, the solution is circulated through a system consisting of successively connected columns 3 IA, 1 KU, and 2 KU (column 2 IA is disconnected and the sorbent is regenerated). The elution of trstofan from the 1 KU column is carried out with a water-ethanolic ammonia solution at a temperature of 70 ° C. After treatment with a rich fraction of the acidic acid with acetic acid and cooling to 0 ° C, an L-tryptophan crystal is obtained. After drying at 50 ° C, 17.2 g of L-tryptophan are obtained, with a basic substance content of more than 99%. After the described operations for extracting tryptophan from three liters of culture liquid. On columns 3 IA and 2 KU, sorbed trhigophane remains in an amount of 3.5 g. Tryptophan is also contained in poor fractions of ammonium eluate and in the ammonia-ethanol mother liquor obtained after separation of tryptophan crystals in the amount of 3.5 g. With regard to tryptophan, which can be further separated in the subsequent technological cycles, the total yield of tryptophan is 70%. The advantages of the proposed method are that the method achieves significant savings in desalted water, ammonia and ethanol, due to the fact that the low concentrated fractions of the eluate are used as eluent in subsequent teriological cycles for desorption of L-tryptophan from anion exchanger and sulfonic cation exchanger. In this way, it is also possible to reduce product losses during discharge. The resulting rich fractions of the eluate are neutralized with acetic acid upon cooling, and the tryptophan is precipitated as crystals, which are isolated by filtration and dried. The mother liquor is sent for sorption onto an anion exchange column. The total yield of tryptophan reaches 70%. The content of the basic substance in the resulting preparation is not less than 96%, and after recrystallization not more than 99%. The proposed method for producing 1.-tryptophan has the following advantages in comparison with known methods: a higher level of tryptophan accumulation on media with a standard source of carbohydrates — sucrose or sugar (9–11 g) compared to 3.6–4 | 6 g / l ); reduced fermentation period achieved by the introduction of nutritional supplements (48 hours compared to 72 hours); In the method, the step of isolating and purifying β-tryptophan has been improved, which makes it possible to significantly reduce the consumption of desalted water, ammonia and other reagents at this stage.

9908141299081412

Выход L-триптофана после 48-68 чThe output of L-tryptophan after 48-68 h

ферментации в колбах емкостью 250 мл при 37° С на среде с 10% сахарозы, fermentation in 250 ml flasks at 37 ° C in medium with 10% sucrose,

,6,16,6, 6,16,6

7,39,67.39.6

{0 Таблица2{0 Table2

2136 I 48 2136 I 48

2,0 .6,48,610,72.0 .6,48,610,7

0,170,290,2320,220,170,290,2320,22

Примечание, t- врем  ферментации;Note, t is the time of fermentation;

Claims (3)

Т- уровень накоплени  L-триптофана; T/t - скорость накоплени . Формула изобретени  Способ получени  L-триптофана путем глубинного культивировани  продуцирующих его лмкроорганизмов вида Bacillus subtil is в услови х аэрации на питательной среде, содер жащей углеводы в качестве источника углеро да, источники азота, фосфора, ростовые вещества и необходимые; минеральные соли, с последующим выделением целевого продукта из культуральной жидкости с помощью ионного обмена и кристаллизацией, отличающийс  тем, что, с целью повыщепи  выхода L-тритофана, из микроорганизмов вида Bacillus subtilis используют штамм Bacillus subtilis ВНИИгенетика-15,T is the accumulation level of L-tryptophan; T / t is the rate of accumulation. The invention of the method for producing L-tryptophan by deep cultivation of its producing microorganisms of the Bacillus subtil species is under conditions of aeration in a nutrient medium containing carbohydrates as a source of carbon, nitrogen sources, phosphorus, growth substances and necessary; mineral salts, followed by separation of the target product from the culture fluid using ion exchange and crystallization, characterized in that, in order to increase the yield of L-tritofan, from Bacillus subtilis species using microorganisms, the Bacillus subtilis strain VNIIgenetika-15 is used, Таблица 1 10 мл среды, г/лTable 1 10 ml of medium, g / l 48 чI68 ч при этом в процессе культивировани  в среду ввод т концентрированную питательную добавку, содержащую источники углерода, неорганического азота и ростового вещества, в количестве, обеспечивающем поддержание концентрации растворенного кислорода в среде 10-40%. Источники информации, прин тые 80 внимание при экспертизе 1.Патент США № 3849251, кл. 195-29, опублик. 1974. 48 hI68 h at the same time, in the course of cultivation, a concentrated nutritional supplement containing sources of carbon, inorganic nitrogen and a growth substance is introduced into the medium in an amount that maintains the concentration of dissolved oxygen in the medium 10-40%. Sources of information taken 80 attention in the examination 1. US patent number 3849251, cl. 195-29, published. 1974. 2.Авторское свидетельство СССР №745889, кл. с 12 Р 13/22, 1977. 2. USSR author's certificate number 745889, cl. from 12 P 13/22, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР № 480758, кл. с 12 Р 13/22, 1972.3. USSR author's certificate number 480758, cl. from 12 P 13/22, 1972.
SU813336981A 1981-08-12 1981-08-12 Process for producing p-tryptophan SU990814A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813336981A SU990814A1 (en) 1981-08-12 1981-08-12 Process for producing p-tryptophan
BG8256923A BG42450A1 (en) 1981-08-12 1982-06-07 Method for preparing l- triptophan
CS824218A CS239341B1 (en) 1981-08-12 1982-06-07 Production method of l-triptophane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813336981A SU990814A1 (en) 1981-08-12 1981-08-12 Process for producing p-tryptophan

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU990814A1 true SU990814A1 (en) 1983-01-23

Family

ID=20976401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813336981A SU990814A1 (en) 1981-08-12 1981-08-12 Process for producing p-tryptophan

Country Status (3)

Country Link
BG (1) BG42450A1 (en)
CS (1) CS239341B1 (en)
SU (1) SU990814A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532828C1 (en) * 2013-09-26 2014-11-10 Любовь Васильевна Маслиенко Method of surface growing of microorganism on liquid culture medium and device for its realisation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532828C1 (en) * 2013-09-26 2014-11-10 Любовь Васильевна Маслиенко Method of surface growing of microorganism on liquid culture medium and device for its realisation

Also Published As

Publication number Publication date
CS239341B1 (en) 1986-01-16
BG42450A1 (en) 1987-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK167091B1 (en) PROCEDURE FOR PREPARING AN ANIMAL FEED PREPARATION CONTAINING TRYPTOPHAN AND THREONIN
SU943282A1 (en) Process for producing l-treonine
CN108841758B (en) Corynebacterium glutamicum mutant strain and application thereof in L-leucine production
US6340486B1 (en) Aqueous L-lysine-containing animal feed supplements and process for the production thereof
CN108299278B (en) Method for extracting and separating L-tryptophan
CN106755159A (en) A kind of liquor fermentation culture medium and the method for improving L tryptophan yield
CN112778149A (en) Method for extracting and separating beta-alanine from fermentation liquor
EP0287152A1 (en) Method for preparation or extracting amino acids from manure
CN1844356A (en) Yellow bacillus brevis mutant and process for fermentation production of L-valine by using same
CN109517858A (en) A method of production and extraction L-Trp
CN1834228A (en) Yellow graminic mutant strain and its application in prodn. of L-isoleucine by fementation process
SU990814A1 (en) Process for producing p-tryptophan
CN113005161A (en) Preparation method of polysialic acid and polysialic acid product
JP2011147459A (en) Novel bacterial strain, method of preparing the same and use thereof in fermentation process for l-lysine production
JPH0441982B2 (en)
CN105861588A (en) Fermentation and extraction process of L-tryptophan
JP2001258583A (en) Method for purifying shikimic acid
KR910002850B1 (en) Mycrobi for producing l-lysing and process for preparing l-lysin from it
SU974817A1 (en) Method of producing l-treonin
JPH05123178A (en) Production of l-phenylalanine
CN110846350A (en) Threonine production and separation refining process
CN110607330B (en) Production process of L-isoleucine
CN117126898B (en) Process for preparing valine by biotechnology
HU193031B (en) Process for preparing l-tryptophane
Kumon et al. GENERAL ASPECTS OF AMINO ACIDS