Способ получения глутаминовой кислоты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»939550 (61 ) Дополнительное к а вт. с вид-ву (22) Заявлено 14. 10. 76 (21) 2411148/28-13 с присоединением заявки ЭЙ (23) Приоритет (53)M. Кл.

С 12 Р 13/04 (осудэрстэеииый комитат

СССР

Опубликовано 30. 06. 82. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 30. 06. 82 ао делам изобретеиий н открытий (53) УДК 668. 394 (088. 8) Н. M. Баздырева, В. Н. Букин, Н. В. Глущенко,:- Тт. В-.-Дмитраыка

Л. С. Куцева и Т. А. Павлова (72) Авторы изобретения

Г

Ордена Ленина институт биохимии им. А.Н. Баха и Всесоюзное научно-производственное об единение; гидролизной промышленности (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛУТАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способу получения глутаминовой кислоты, используемой в пищевой промышленности, медицине и производстве синтетических волокон.

Известен способ получения глутаминовой кислоты путем глубинного выращивания продуцирующих ее микроорганизмов на питательной среде, содер- 10 жащей источник углерода, азота, необходимые минеральные соли с последующим выделением продукта (1).

Однако в данном способе в качестве источника углерода используют до- т5 рогостоящее и дефицитное сырье . гидролизаты крахмала картофеля и хлебных злаков, неочищенный сахарный сироп, гидрол, мелассу сахарной свеклы и сахарного тростника, способ имеет ограниченное применение, так как разработан для видов сырья с большим содержанием биотина, избыточное количество которого ингибирует синтез глутаминовой кислоты, необходима предварительная очистка используемых источников углерода, так как они содержат иэбиточное количество биотинаингибитора синтеза глутаминовой кислоты, предварительная очистка используемых источников углерода микробиологическим путем усложняет процесс получения глутаминовой кислоты в целом, так как требует организации двух процессов ферментации в стерильных условиях: один - на стадии очистки сырья от биотина, другой - на стадии синтеза глутаминовой кислоты, что приводит к увеличению расхода посевного материала и, как следствие, к увеличению затрат на его подготовку, использование двух различных микроорганизмов (одного на стадии очистки сахарсодержащего материала от биотина, а другого на стадии ферментации глутаминовой кислоты) требует приготовления посевного материала двух культур микроорганизмов.

3 939550

Применение одного и того же микроорганизма как на стадии очистки сырья так и на стадии ферментации увеличи- вает общий расход посевного материала, так как порцию микроорганизмов, внесенную в питательную среду для очистки источника углерода от биотина в дальнейшем не используют в качестве продуцента глутаминовой кислоты, потому что при стерилизации питатель-10 ной среды находящиеся в ней микроорганизмы подвергают автолизу и используют уже как ингредиенты пи-. тательной среды, а для синтеза глутаминовой кислоты вносят порцию посев-и ного материала той же культуры, несмотря на то„ что в качестве продуцентов применяют различные виды микроорганизмов максимальный выход глутаминовой кислоты по известному спо - щ со6у составляет 39,2 г/л.

Цель изобретения — расширение сырьевой базы, упрощение технологии получения глутаминовой кислоты, а также повышение ее выхода. 25

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения глутаминовой кислоты в качестве источника углерода используют очищенную смесь моносахаридов гид роли зато в целлюлоз о соде р- 3Q жащих растительных материалов. При этом могут быть использованы, например, древесины хвойных, лиственных пород и их смесей в любом соотношении отходов сельского хозяйства (кукурузной кочерыжки, подсолнечной лузги, хлопковой шелухи и т.п.). Вышеперечисленные виды сырья относительно дешевы и запасы их практически не ограничены.

49

Для получения углеводного субстрата, пригодного для микробиологического синтеза глутаминовой кислоты, гидролизаты целлюлоэосодержащих растительных материалов с содержанием моносахаридов 2,0 — 3,53, которые могут быть получены одно или двустадийным способами гидролиза очищают физико-химическими метоДами.

Например, путем проведения ряда последовательных операций: нейтрализации, упаривания, удаления летучих ингибирующих примесей, окисления нелетучих примесей, сорбции поверхностно-активными веществами, об работки окисью кальция с последующим отделением осадка °

Полученный таким образом углеводный субстрат не требует очистки от биотина, внесения микроэлементов, а также стимуляторов роста (кукурузного экстракта, автолизата дрожжей и т.n.), так как все эти необходимые ингредиенты присутствуют в гидролизате .в достаточном количестве. При приготовлении питательной среды в него вносят только минеральные соли-источники азота, фосфора, калия, магния.

Питательную среду стерилиэуют известным способом, охлаждают, засевают 24-часовой культурой микроорганизма продуцента глутаминовой кислоты, проводят ферментацию и выделяют кислоту иэ культуральной жидкости.

В качестве продуцентов глутаминовой кислоты используют микроорганизмы

Brev i bae ter i um f 1avum, Hi e rococcu s

glutamicus.

В предлагаемом способе для приготовления питательной. среды в качестве источника углерода может быть использована смесь моносахаридов любых гидролизатов целлюлоэосодержащих растительных материалов.

В таблице дана характеристика моносахаридов гидролизатов целлюлозосодержащих растительных материалов.

939550

7

Пример 1. Гидролизат хвойной древесины (ГЦХ) с содержанием моносахаридов 2,83 нейтрализуют при 85"С до рН 3,3-3,7, упаривают под вакуумом до концентрации моносахаридов 10,9i; продувают воздухом в течение 120 мин при 45-60 С. К о раствору моносахаридов добавляют активированный уголь марки "А" в количестве 10 г/л, перемешивают

1О

10 мин и фильтруют. Фильтрат подщелачивают до рН 8-9, выдерживают

1 ч и отделяют выпавший осадок.

В очищенный гидролиэат с концентрацией моносахаридов 103 (по редуцирующей способности) вносят аммоний сернокислый (2,53), калий фосфорнокислый двузамещенный (0,051), калий фосфорнокислый однозамещенный (0,05%) магний сернокислый (0,04 г). Получен-2в ную питательную среду стерилиэуют при 0,8 ати в течение 40 мин, охлаждают и засевают посевным материа- . лом в количестве 5 об.4.

Среду для посевного материала готовят следующего состава,4:

Глукоэа 2,0

Кукурузный экстракт 2,0

ИаС1 0,3

РН 7,0-7,2

Стерилизуют 0,8 ати в течение

40 мин.

Посевной материал выращивают в качалочных колбах при 28-30 С B тео чение 24 ч. В качестве продуцента ис-з пользуют микроорганизм Brevibacterium

f l avum.

Основную ферментацию проводят в ферментерах при следующих параметрах:

Температура, С 28-32 С ао

Расход воздуха, м на

1 м сред. 0,8-1,0

Число оборотов мешал.ки, об/мин. 200

Время ферментации,ч 60 рН 6,5-8,5

В течение ферментации рН поддерживается в указанном интервале аммиач. ной водой. Концентрация глутаминовой 50 кислоты в культуральной жидкости

49,2 г/л.

Выделение глутаминовой кислоты осуществляют известным способом.

Пример 2. Аналогичен примеру ss

1, за исключением того, что в качестве источника углерода применяют очищенную смесь моносахаридов в пита8 тельной среде 8,6i. Концентрация глутаминовой кислоты после ферментации 42 г/л.

Пример 3. Аналогичен примеру

1, эа исключением того, что источни" ком углерода является очищенная смесь моносахаридов гидролизата хлопковой шелухи и в качестве продуцента

Hicrococcus glutamicus. При концентрации моносахаридов в питательной среде 7,7/ выход глутаминовой кислоты составляет 32,5 г/л.

Пример 4. Аналогичен примеру 1, за исключением того, что источником углерода является гидролизат подсолнечной лузги, полученный методом одностадийного перколяционного гидролиза.

При содержании моносахаридов в питательной среде 8,43 количество глутаминовой кислоты достигает

27,6 г/л.

В предлагаемом способе, расширена сырьевая база за счет применения в качестве источника углерода более дешевого непищевого сырья — очищенной смеси моносахаридов гидролизатов целлюлозосодержащих растительных материалов, запасы которых практически неограничены, упрощена технология за счет исключения микробиологической очистки сырья и всех операций, связанных с нею и исключения операции внесения в питательную среду биостимуляторов и микроэлементов.

Технико-экономический расчет эффективности предлагаемого способа по сравнению со способом получения глутаминовой кислоты, использующим в качестве сырья мелассу, показал, что экономия получается за счет разницы в стоимости сахара мелассы (250 руб./т) и очищенных гидролизатов растительных материалов (160—

180 руб./т).

Формула изобретения

Способ получения глутаминовой кислоты путем глубинного выращивания продуцирующих ее микроорганизмов на питательной среде, содержащей источник углерода, азота и необходимые минеральные соли с последующим выделением продукта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения сырьевой базы, упрощения про93955О

Составитель М. Ларина

Редактор И. Ковальчук Техред N. Tenep Корректор М. Шароши

Заказ 4599/40 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 цесса, а также повышения выхода готового продукта, в качестве источника углерода используют очищенную смесь моносахаридов гидролизатов целлюлозосодержащих растительных материалов. S

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США И 3451891, кл. 19547 опублик. 1969.