Способ получения l-лактата калия

 

Изобретение относится к способам получения молочной кислоты из яблочной кислоть биотрансформацией с использованием иммобилизованных молочнокислых бактерий Lactobacillus casei. Цель изобретения - повышение выхода и степени чистоты продукта. Биотрансформацию осуществляют в оптимальных условиях. Субстратом является монокалиевая соль яблочной кислоты (рИ 4,0-4,5), биотрансформатором клетки штаммов Z. casei В-536 (С) или № 1144, иммобилизованные включением в каррагенановый гель с помощью лактата натрия. Указанные штаммы перед иммобилизацией вьфащивают на питательной среде, содержащей 4-5% дрожжевого ферментолизата и 0,3-0,5% яблочной кислоты, и биомассу отмывают лактатом натрия от компонентов питательной среды. Конверсия яблочной кислоты в молочную составляет 100%, получаемый L-лактат калия не имеет примесей. 3 з.п. ф-лы, 5табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1446161

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i) 4214214/28-13 (22) 25.03.87 (46) 23.12.88. Бюл. Ф 47 (71) МГУ им. N.В.Ломоносова и Институт биохимии им. А.Н.Баха (72) И.Г.Газарян, В,А.Фечина, М.В.Федосеев, В.В.Карзанов, А.М.Нгоров, И.В.Березин, З.А.Аркадьева, М.Н.Пименова и Н.С.Кгоров (53) 661.733.2 (088.8) (56) Квасников Е.И., Нестеренко О.А.

Молочнокислые бактерии и пути их использования. Наука, 1975, с. 83, 133-135.

Заявка Японии Р 60-6196, кл. С 12 P 7/56, 1978, (54) СПОСОБ ПОЛУЧКНИЯ L-ЛАКТАТА КА-

ЛИЯ (57) Изобретение относится к способам получения молочной кислоты из (51) 4 С 12 P 7/56 С 12 N 1/20// (С 12 N 1/20, С 12 К:245) яблочной кислоты биотрансформацией с использованием иммобилизованных молочнокислых бактерий Lactobacillus

casei. Цель изобретения — повышение выхода и степени чистоты продукта.

Биотрансформацию осуществляют в оптимальных условиях. Субстратом является монокалиевая соль яблочной кислоты (рН 4,0-4,5), биотрансформатором клетки штаммов Z, casei В-536 (С 1) или Ф 1144, иммобилизованные включением в каррагенановый гель с помощью лактата натрия. Указанные штаммы перед иммобилиэацией выращивают на питательной среде, содержащей 4-5% дрожжевого ферментолизата и 0,3-0,5% яблочной кислоты, и биомассу отмывают лактатом натрия от компонентбв питательной среды. Конверсия яблочной кислоты в молочную составляет

100% получаемый L-лактат калия не имеет примесей. 3 з.п. ф-лы, 5табл.

1446161

Изобретение относится к микробиологическим способам производства с -окси карбононых кислот и касается биотрансформации яблочной кислоты в молочную.

Молочная кислота высокой степени

30 чистоты применяется в производстве катализаторов синтеза этиленоксида.

Полимеры на основе L-молочной кислоты и ее производных используются для получения лекарственных препаратов, Хранить молочную кислоту целесообразно в виде ее соли — лактата калия. 15

Цель изобретения - повышение выхода и степени чистоты продукта.

Способ получения Ь-лактата калия осуществляют следующим образом.

Штамм молочнокислых бактерий 20

Lactobacillus casei, Lactobacillus

jugurti, Lactobacillus acidophilus и другие культивируют на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода, азота и витаминов 4- 25

5% дрожжевого ферментолизата и 0,30,5Х L-яблочный кислоты, в течение

19 ч при 37 С и рН 6,0-6 5.

Применение дрожжевого ферментоли. эата способствует повышению выхода биомассы, а наличие в питательной среде L-яблочной кислоты повышает удельную активность бактериальных клеток в реакции яблочно-молочнокислого брожения. Сочетание указанных компонентов обеспечивает получение высокоактивного биокатализатора и позволяет исключить операцию дополнительного наращивания биомассы бактерий после их иммобилизации. 40

В табл. 1 приведены штаммы бактерий.

Из приведенных в табл. 1 штаммов бактерий оптимальными свойствами (выход биомассы и удельная актив- 45 ность) обладают штаммы Lactobacillus

casei В-536 (С „) и Р 1144. Штаммы хранятся в коллекции микроорганизмов ВНИИгенетики и селекции промышленных микроорганизмов.

Полученную биомассу отделяют от питательной среды центрифугированием, клети полностью отмывают от компонентов питательной среды и иммобилизуют включением в каррагенановый гель °

Для этого к суспензии клеток в растворе лактата натрия добавляют 5Хный раствор каррагенана и проводят формирование геля с помощью охлажденного 0, 1-0,2;1 раствора .чактата калия.

Проведение тщате.тьного отделения

;:иомассы от компонентов питательной среды и использование в процессе иммобилизации бактерий лактата натрия вместо обычно применяемого хлорида натрия позволяют получить иммобилизованный биотрансформатор с минимальным количеством примесей и не содержащий хлорид-ионов. Присутствие этих ионов, даже в виде следов, препятствует применению полученной с использованием данного биотрансформатора молочной кислоты для изготовления серебряных катализаторов синтеза этиленоксида.

Для проведения биотрансформации яблочную кислоту титруют гидроксидом калия до получения монокалиевой соли яблочной кислоты (рН 4,0-4,5).

При использовании в качестве субстрата свободной яблочной кислоты (рН 2,0-2,5) резко уменьшается период полужизни иммобилизованных клеток бактерий (He- превышает 1 сут).

При.использовании двузамещенной соли яблочной кислоты (рН 7,0) выход молочной кислоты не превышает 7075Х от субстрата. При использовании монозамещенной соли период полужизни клеток 18 сут, конверсия яблдчной кислоты в молочную 100Х.

Для проведения биотрансформации яблочной кислоты в молочную каррагенановый гель с иммобилизованными клетками бактерий обрабатывают раст вором однозамещенного яблочнокислого калия при 20-40 С. Получают Lлактат калия, свободный от примесей, который без дополнительной очистки может быть с помощью ионообменнбй хроматографии переведен в свободную молочную кислоту. Идентификация и контроль чистоты целевого продукта проведены методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Пример 1. Штамм 1-ас оЪас 1lus casei В-536 (С „) культивируют на питательной среде, содержащей, Х: дрожжевой ферментолизат 5;, L-яблочная кислота 0,5; глюкоза 1; ацетат натрия 0,3; сульфат магния 0,02; сульфат марганца 0,005; дпстеин

0 05; Tween 80 1. рН доводят до 6 06,5 гидроксидом калия. Елсткп осаждают центрифугиронаннем учение

Та блица

535

0,7

Lactobacillus casei

1,53

2,3

1,30

536

casei

1,53

537

L. casei

2,5

0,50

574

Ь. casei

144616

20 мин и дважды промывают 0,1 М раствором лактата натрия.

К 1,5 мл суспенэии клеток с концентрацией 1 г/мл в О, 1 M растворе лактата натрия добавляют 5,5 мл 5% о. ного раствора каррагенана при 40 С, смешивают, добавляют 70 мл охлажденного 0,1 М раствора лактата калия и выдерживают в течение 16 ч. Сфор- 1ð мированный гель измельчают, заполня ют им колонку и в течение суток отмывают тем же раствором. Затем через колонку пропускают 0,1 М раст. вор однозамещенного яблочнокислого калия (рН 4,5) со скоростью 4 мл/ч.

Температура 20 С. Конверсия 100%.

L-лактат калия не имеет примесей.

Влияние содержания дрожжевого ферментолизата и L-яблочной кислоты в питательной среде на выход биомас-. сы приведено в табл. 2; зависимость продуктивности иммобилизованных клеток штамма Z, casei В-536 от содержания L — яблочной кислоты в 25 среде — в табл, 3

Зависимость продуктивности и срока полужизни иммобилизованных клеток штамма Z. casei В-536.от температуры биотрансформации показа- 30 на в табл. 4.

Пример 2. штамм Z. casei

У 1144 культивируют аналогично примеру 1. Условия иммобилизации клеток и трансформации яблочной кислоты в мо .

35 лочную аналогичны примеру 1 за исключением того, что колонку с иммо" билизованными клетками термостатируют .при 37 С. Конверсия составляет

100%. Продуктивность 18 мг/мл геля.ч. 4р .Зависимость продолжительности формирования геля от концентрации раствора лактата кллйя, с помощью которого ocyществляют иммобилизацию клеток, приведена в табл. 5.

Формула и э о б р е т е н и я

1. Способ получения L-лактата калия, включающий биотрансформацию яблочной кислоты в молочную в оптимальных условиях молочнокислыми бактериями, выращенными на питательной среде, содержащей органический источник углерода, азота и витаминов, и,иммобилизованными включением в каррагенановый гель с помощью раствора соли, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выхода степени чистоты продукта, яблочную кислоту перед биотрансформацией переводят в монокалиевую соль, в качестве источника углерода, азота и витаминов питательная среда для выращивания молочнокислых бактерий содержит дрожжевой ферментолизат и яблочную кислоту в количестве 4...5 и 0,3...0,5% соответственно, а иммобилизацию бактерий осуществляют с помощью лактата калия после отделения от них компонентов питатель ной среды.

2. Способ по и. 1, отличаю-.. шийся тем, что используют штамм молочнокислых бактерий: Lactobacillus

casei ВКМ В-536.

3, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что используют штамм молочнокислых бактерий Ьас1оЬасП1из

casei ВКМ В-1144.

4. Способ по пп. 1 — 3, о т л ич а ю шийся тем, что биотранса формацию ведут прн 20-45 С.

1446161

Продолжение табл,;

L, casei

0 35

1,55

575

L. casei

1,7

1,17

577

1.. casei

2,1

1,20

1144

L. acidophilus

2,0

0,11

842

Ь. ас dophilus

0,4

0,44

845

1,2

1,93

Ь. acidophilus

1. brevis

L. jugurt i

L. plantarum ь

L. plantarum

1148

0 7

1309

0,34

1,33 .

1,6

1149, 0,38

3,0

578

3,2

0,20

314

Таблица 4

Т а.блица 2

Выход биомассы с 250 мл среды, Продуктив- Срок полуность жизни, мг/мл геля.ч дни

Температура, С

Содержание ферментолизата, 7.

0,9

7,2

2,1

37

2,3

16,3

0,5

2,3

Таблица 5

Таблица 3

Содержание L-яблочной кислоты в среде, Ж

Продолжит ельност Й, ч

Концентрация, М

Продуктив", ность, мг/мл геля ч

0,01

2,6

6., 9

0,25

0 05

0,1

0,5

1,0

7,2

7,2

0,5

BHHHIlE Заказ 6706/30

Тираж 520 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4