[go: up one dir, main page]

CZ20024026A3 - Fermentation process and isolation of extracellular glucan using Claviceps species fungi - Google Patents

Fermentation process and isolation of extracellular glucan using Claviceps species fungi Download PDF

Info

Publication number
CZ20024026A3
CZ20024026A3 CZ20024026A CZ20024026A CZ20024026A3 CZ 20024026 A3 CZ20024026 A3 CZ 20024026A3 CZ 20024026 A CZ20024026 A CZ 20024026A CZ 20024026 A CZ20024026 A CZ 20024026A CZ 20024026 A3 CZ20024026 A3 CZ 20024026A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
claviceps
glucan
electrodes
iron
fungi
Prior art date
Application number
CZ20024026A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ296475B6 (en
Inventor
Miroslav Rndr. Csc. Flieger
Jaroslav Ing. Csc. Votruba
Sylva Rndr. Csc. Pažoutová
Michaela Mgr. Kantorová
Jan Mgr. Cvak
Oldřich Rndr. Csc. Benada
Olga Rndr. Csc. Kofroňová
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
Priority to CZ20024026A priority Critical patent/CZ296475B6/en
Publication of CZ20024026A3 publication Critical patent/CZ20024026A3/en
Publication of CZ296475B6 publication Critical patent/CZ296475B6/en

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

In the present invention, there is disclosed a fermentation process and isolation of extracellular glucan using Claviceps species fungi wherein the process is characterized in that Claviceps species fungi are used as a producer producing exopolysaccharides and which does not produce alkaloids and like biologically active substances, particularly from a group of Claviceps viridis and Claviceps maximensis species. Submersion cultivation is carried out at a temperature ranging from 18 to 28 degC, on a synthetic culture medium, biomass of the production microorganism is then removed after fermentation from the culture liquid by filtration or centrifugation and the retenate is stabilized after dialysis to a final appearance by lyophilization. A non-amorphous glucan form is prepared in such a manner that the retenate is exposed to the action of a direct current within an electrocoagulation device with an iron or aluminium sacrificed electrode at current density ranging from 0.05 to 0.8 mA/cme2 of surface of immersed electrodes at voltage gradient in the range of 0.2 to 2 V/cm of a distance between two electrodes, or in the electrocoagulation device, there can be used stainless steel electrodes and heavy metal salts are added to the solution, preferably aluminium, copper, iron, cadmium or lead salts in an amount ranging from 2 to 15 ml of the salt saturated solution per 1 liter of the culture liquid.

Description

Vynález se týká dvoustupňového způsobu přípravy extracelulárního glukanu,, založeného na využití hub rodu Claviceps sp.The invention relates to a two-step process for the preparation of extracellular glucan based on the use of fungi of the genus Claviceps sp.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

1,3/1,6 β-glukan (dále glukan) je polysacharid, jehož výjimečné vlastnosti jsou v souvislosti s iinunoprotektivním účinkem (U.S. Patent 5,576,015 a 5,702,719) studovány (Hiroiku Ueno Beta-1,3-DGlucan, its Immune Effect and its Clinical Use. Jap J. Soc. Terminál Syslemic Diseases. 6:151-154, 2000 ) více než 40 let. Jelikož se glukan nejčaslěji nachází ve stěnách mikroorganismů představuje pro imunitní systém lidského organismu signál pro indukci nespecifické imunitní reakce (Větvička, V, et al Orally-administered yeast |l-l,3-glucan propliylactically protects against anthrax infection and cancer in mice J. Am. Nutraceutical Assoc 5(2), 16-20, 2002). Glukan se tradičně isoluje z přírodních zdrojů, jako je obilí (zejména oves, ječmen, žito: Světový patent 200159147) dále pak z buněčných stěn mikroorganismů. Významným zdrojem glukanu je pekařské droždí (Cz Patent 274918 a 281220) a biomasa vyšších hub (Borchers et al. Mushrooms, tumors, and immunity. Proč Soc Exp Biol Med. 221(4):281-93, 1999). Hlavním technologickým problémem při isolaci a purifikaci čistého glukanu je množství dalších látek doprovázejících glukan ve výchozích přírodních materiálecli ( Autio et al. Effects of processing on the microstructure of oat bran concentrate and the physicochemical properties of isolated beta-glucans Food structure 11, 47-54, 1992). Tento problém je možno vyřešit za pomoci mikroorganismů, které produkují rozpustný glukan do fermentační půdy během submersní kultivace. V roce 1991 publikoval (Lawford a Rousseau Bioreactor design considerations in the production of high-quality microbial exopolysaccharide Appl Biochem Biotech 28, 667-684) studii o fermentační přípravě velmi čistého exopolysacharidu (glukanu) v subinersní kultuře pomocí bakterií Alcaligenes faecalis a Agrobaclenum radiobacter. V literatuře je také posána nadprodukce (Buck et al. J.Gen.Microbiol. 51, 337-352 1968; Pažoutová et al.,J.Nat Prod. 44, 225-235, 1981) glukanu v submersní kultivaci hub druhu Claviceps sp. doprovázená biosyntézou alkaloidů. Nespornou výhodou užití fermentační přípravy je poměrně snadná isolace glukanu srážením acetonem či ethanolem z kultivační tekutiny zbavené biomasy ve srovnání s komplikovanou technologií isolace glukanu z obilí (Bhatty R. Extraction and enrichment of (l-3),(l-4)-Beta-D-glucan from barley and oat brans Cereal Chem. 70, 73-77 1993). Srážením rozpouštědly se však glukan trvale převede do nerozpustné amorfní formy.1,3 / 1,6 β-glucan (hereafter glucan) is a polysaccharide whose exceptional properties have been studied in the context of iunoprotective action (US Patent 5,576,015 and 5,702,719) (Hiroiku Ueno Beta-1,3-DGlucan, its Immune Effect and its Clinical Use (Jap J. Soc. Terminal Syslemic Diseases, 6: 151-154, 2000) for more than 40 years. Because glucan is most commonly found in the walls of microorganisms, it represents a signal for the immune system of the human body to induce a non-specific immune response (Twig, V, et al. Orally-acting β1,3-glucan propliylactically protects against anthrax infection and cancer in J. Am. Nutraceutical Assoc 5 (2), 16-20, 2002). Glucan has traditionally been isolated from natural sources such as grain (especially oats, barley, rye: World Patent 200159147) and from cell walls of microorganisms. An important source of glucan is baker's yeast (Cz Patent 274918 and 281220) and higher fungal biomass (Borchers et al. Mushrooms, tumors, and immunity. Why Soc Exp Biol Med. 221 (4): 281-93, 1999). A major technological problem in the isolation and purification of pure glucan is the amount of other substances accompanying glucan in the starting natural materials (Autio et al. Effects of processing on the microstructure of oat bran concentrate and the physicochemical properties of isolated beta-glucans Food structure 11, 47-54 , 1992). This problem can be solved with the help of microorganisms that produce soluble glucan into the fermentation broth during submersive cultivation. In 1991, Lawford and Rousseau Bioreactor published a study on the fermentation preparation of very pure exopolysaccharide (glucan) in sub-culture using Alcaligenes faecalis and Agrobaclenum radiobacter. Overproduction (Buck et al. J. Gen. Microbiol. 51, 337-352 1968; Pazoutova et al., J. Nat Prod. 44, 225-235, 1981) of glucane in submersive cultivation of Claviceps sp. . accompanied by alkaloid biosynthesis. The indisputable advantage of using fermentation preparation is the relatively easy isolation of glucan by precipitation of acetone or ethanol from the biomass-free culture fluid compared to the complicated technology of isolating glucan from grains (Bhatty R. Extraction and Enrichment of (1-3), (1-4) -Beta- D-glucan from barley and oat brans Cereal Chem., 70, 73-77 1993). However, by precipitation with the solvent, the glucan is permanently converted into an insoluble amorphous form.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem vynálezu je způsob fermentační přípravy extracelulárního glukanu pomocí hub z rodu Claviceps,, při kterém je jako producent použit kmen hub zrodu Claviceps, který naprodukuje exopolysacharidy a neprodukuje alklaoidy a jim podobné biologicky aktivní látky, zejména ze skupiny kmenů Calviceps viridis a Claviceps sulcata. Submersní kultivace se provádí při teplotě 18-28 °C, na syntetickém kultivačním mediu, biomasa produkčního mikroorganismu se z kultivační tekutiny po fermentaci odstraní filtrací či odstředěním a retenát je po dialýze stabilizován do finální podoby lyofilizací.The present invention provides a method for the fermentative preparation of extracellular glucan using fungi of the genus Claviceps, wherein the producer uses a strain of the genus Claviceps which produces exopolysaccharides and does not produce alklaoids and related biologically active substances, especially from the group of strains Calviceps viridis and Claviceps sulcata. Submerged culture is performed at 18-28 ° C, on a synthetic culture medium, the biomass of the producing microorganism is removed from the culture fluid after fermentation by filtration or centrifugation, and the retentate is stabilized to the final form by lyophilization after dialysis.

V případech, kde není podmínkou aplikace snadná rozpustnost glukanu lze tento produkt izolovat za použití modifikované metody elektrokoagulace do neamorfní formy. (Mollah et al, Electrocoagulation (EC) — science and applications J Hazard. Mat. B84 29-41 2001)In cases where the solubility of the glucan is not a prerequisite for application, this product can be isolated using a modified electrocoagulation method into a non-amorphous form. (Mollah et al., Electrocoagulation (EC) - science and applications J Hazard. Mat. B84 29-41 2001)

Při této metodě se postupuje tak,že se retenát vystaví účinku stejnosměrného proudu v elektrokoagulačním zařízení s železnou či hliníkovou obětovanou elektrodou při proudové hustotě 0,05-0,8 mA/cnr plochy vnořených elektrod při napěťovém gradientu 0,2-2V/cm vzdálenosti mezi oběma elektrodami.The method is to expose the retentate to direct current in an electrocoagulation device with an iron or aluminum sacrificial electrode at a current density of 0.05-0.8 mA / cnr of embedded electrode area at a voltage gradient of 0.2-2V / cm distance between the two electrodes.

Tento postup je možno modifikovat tak, že se v elektrokoagulačním zařízení použijí elektrody z nerezové oceli a do roztoku se přidají soli těžkých kovů, s výhodou soli hliníku, mědi, železa, kadmia a olova v koncentraci 2-15 ml nasyceného roztoku soli na llitr kultivační tekutiny . Tímto postupem je možno ve spojení s účinkem stejnosměrného proudu připravit homogenní směs sférických nanočástic o různém průměru.This procedure can be modified by using stainless steel electrodes in the electrocoagulation apparatus and adding heavy metal salts, preferably aluminum, copper, iron, cadmium and lead salts in a concentration of 2-15 ml of saturated salt solution per liter of culture. fluid. In this way, a homogeneous mixture of spherical nanoparticles of different diameters can be prepared in conjunction with the effect of direct current.

« ·«·

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1Example 1

Rozpustný glukan byl připraven submersní ferinentací za pomoci kmene Clavlceps sulcata PF2 ze sbírky Mikrobiologického ústavu AV ČR. Použitý kmen neprodukuje alkaloidy. Fermentace byla provedena v kultivačním zařízení BioFlo o pracovním objemu 1 litr (New Brunswick Scientific, Edison USA) při teplotě 24 °C, otáčkách míchadla 5 Hz a vzdušnění 0,3 WM. Pro kultivaci byla použita půda T2 (Pažoutová et al., J.Nat.Prod. 44, 225-235, 1981) a fermentace probíhala vsádkovým způsobem bez automatické úpravy pH po dobu 8 dní. Po odstředění biomasy byla kultivační tekutina zbavena solí a zbytkového cukru za pomocí dializační trubice (Sigma Diagnostic, StLouis, USA) a vysušena v servisní lyofilizační jednotce BT MBU AV ČR. Výtěžek rozpustného glukanu byl 8,3 g/1 kultivační tekutiny.Soluble glucan was prepared by submersal ferinite with the help of strain Clavlceps sulcata PF2 from the collection of the Institute of Microbiology AS CR. The strain used does not produce alkaloids. Fermentation was performed in a 1 liter BioFlo culture apparatus (New Brunswick Scientific, Edison USA) at 24 ° C, 5 Hz stirrer speed and 0.3 WM aeration. T2 broth was used for cultivation (Pazoutova et al., J. Nat. Prod. 44, 225-235, 1981) and the fermentation was carried out in a batch process without automatic pH adjustment for 8 days. After centrifugation of the biomass, the culture fluid was freed of salts and residual sugar using a dialysis tube (Sigma Diagnostic, StLouis, USA) and dried in a service lyophilization unit BT MBU AS CR. The yield of soluble glucan was 8.3 g / L culture fluid.

Příklad 2Example 2

Kultivační tekutina, získaná postupem popsaným v příkladu 1 byla nalita do elektrokoagulačního zařízení s dvěmi železnými elektrodami a roztok byl po dobu 45 minut podroben účinku stejnosměrného elektrického proudu (potenciálový gradient 0,8 V/cm , proudová hustota 0,2 mA/cm2 plochy vnořených elektrod. Po této době bylo 95% glukanu převedeno do nerozpustné formy a ve finálním kroku separováno odstředěním na laboratorní odstředivce a po promytí dosušeno na konstantní hmotnost při 60°C.The culture fluid obtained by the procedure described in Example 1 was poured into an electrocoagulation device with two iron electrodes and the solution was subjected to direct current for 45 minutes (potential gradient 0.8 V / cm, current density 0.2 mA / cm 2 area) After this time, 95% of the glucan was transferred to an insoluble form and, in the final step, separated by centrifugation on a laboratory centrifuge and after washing it was dried to a constant weight at 60 ° C.

Příklad 3Example 3

Byla provedena submersní kultivace kmene Claviceps viridis ve fermentoru MBR (Sultech, Švýcarsko) o pracovním objemu 7 litrů při teplotě 24 °C, otáčkách míchadla 2 Hz a vzdušnění 0,3 WM. Pro kultivaci byla použita půda CS2 (Pažoutová et al., J.NatProd. 44, 225-235, 1981) s počátečním obsahem sacharózy 50 g/1. Fermentace probíhala vsádkovým způsobem bez automatické úpravy pH po dobu 7 dní. Použitý kmen neprodukuje alkaloidy. Kultivační tekutina byla zbavena biomasy filtrací na vakuovém filtru. Bylo použito laboratorní zařízení pro elektrokoagulaci jako v příkladu 2 opatřené nerezovými elektrodami (potenciálový gradient 0,8 V/cm , proudová hustota 0,24 mA/cm2 plochy vnořených elektrod) a do roztoku bylo přidáno 5 ml/litr nasyceného roztoku síranu měďnalého. Po 60 minutách působení stejnosměrného elektrického proudu byl všechen glukan převeden na nerozpustný glukan obsahující chemicky vázanou měď ve formě homogenní suspenze mikrosfér o průměru 3-5 μιη. Celkový výtěžek byl 10,3 g/1 fermentační půdy.Submerged cultivation of Claviceps viridis strain in an MBR fermenter (Sultech, Switzerland) with a working volume of 7 liters at 24 ° C, stirrer speed of 2 Hz and aeration of 0.3 WM was performed. CS2 broth (Pazoutova et al., J. Nat.Prod. 44, 225-235, 1981) with an initial sucrose content of 50 g / l was used for cultivation. The fermentation was carried out in a batch process without automatic pH adjustment for 7 days. The strain used does not produce alkaloids. The culture fluid was freed of biomass by filtration on a vacuum filter. A laboratory apparatus for electrocoagulation was used as in Example 2 equipped with stainless steel electrodes (potential gradient of 0.8 V / cm, current density 0.24 mA / cm 2 of embedded electrode area) and 5 ml / liter of saturated copper sulfate solution was added to the solution. After 60 minutes of direct current, all of the glucan was converted to insoluble glucan containing chemically bonded copper as a homogeneous suspension of microspheres with a diameter of 3-5 µιη. The total yield was 10.3 g / l of fermentation broth.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Rozpustný glukanový preparát připravený podle vynálezu lze použít jako potravinový přípravek s imunoprotektivním účinkem, při výrobě papíru a přípravě biodegradovatelných polymerních kompozitů. Nerozpustný glukan isolovaný pomocí elektrokoagulace je možno použít pro přípravu nanokompozilních membrán (E.Coronado a spol. Nátuře 408, 447 2000) vhodný pro užití v ultrapermeabilních membránových separačních jednotkách.The soluble glucan preparation prepared according to the invention can be used as a food preparation with an immunoprotective effect, in the manufacture of paper and in the preparation of biodegradable polymer composites. The insoluble glucan isolated by electrocoagulation can be used to prepare nanocomposite membranes (E. Coronado et al. Nature 408, 447 2000) suitable for use in ultrapermeable membrane separation units.

·· • · « · • 9 9 » • · ··· · ·· « · ♦ • · · • · » • « 99 9 99 9 9 9 9 99 9 9

Claims (4)

1. Způsob fermcntační přípravy extracelulárního glukanu pomocí hub z rodu Claviccps, vyznačující setí in', že je jako producent použit kmen hub z rodu Claviceps, který naprodukuje exopolysacharidy a neprodukuje alklaoidy a jim podobné biologicky aktivní látky, zejména ze skupiny kmenů Claviceps viridis a Claviceps sulcata, a submersní kultivace se provádí při teplotě 18-28 °C, na syntetickém kultivačním mediu, biomasa produkčního mikroorganismu se z kultivační tekutiny po fermentaci odstraní filtrací či odstředěním a retenát je po dialýze stabilizován do finální podoby lyofilizací.Process for the preparation of extracellular glucan by means of fungi of the genus Claviccps, characterized in that the producer is using a strain of fungi of the genus Claviceps which produces exopolysaccharides and does not produce alklaoids and their like biologically active substances, in particular from the group of strains Claviceps viridis and Claviceps sulcata, and submersible cultivation is carried out at a temperature of 18-28 ° C, on a synthetic culture medium, the biomass of the producing microorganism is removed from the culture fluid after fermentation by filtration or centrifugation, and the retentate is stabilized to the final form by lyophilization after dialysis. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se retenát vystaví účinku stejnosměrného proudu v elektrokoagulačním zařízení s železnou či hliníkovou obětovanou elektrodou při proudové hustotě 0,05-0,8 mA/cm2 plochy vnořených elektrod při napěťovém gradientu 0,2-2V/cm vzdálenosti mezi oběma elektrodami.Method according to claim 1, characterized in that the retentate is exposed to direct current in an electrocoagulation device with an iron or aluminum sacrificial electrode at a current density of 0.05-0.8 mA / cm 2 of embedded electrode area at a voltage gradient of 0.2 -2V / cm distance between the two electrodes. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že se v elektrokoagulačním zařízení použijí elektrody z nerezové oceli a do roztoku se přidají soli těžkých kovůMethod according to claim 2, characterized in that stainless steel electrodes are used in the electrocoagulation device and heavy metal salts are added to the solution. 4. Způsob podle nároků 4, vyznačený tím, že se do elektrokoagulačního zařízení přidá 2-15 ml nasyceného roztoku solí, zejména solí hliníku, mědi, železa, kadmia,olova na 1 litr kultivační tekutiny .Method according to claim 4, characterized in that 2-15 ml of a saturated solution of salts, in particular of aluminum, copper, iron, cadmium, lead, are added to the electrocoagulation device per liter of culture fluid.
CZ20024026A 2002-12-09 2002-12-09 Fermentation process and isolation of extracellular glucan using Claviceps species fungi CZ296475B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20024026A CZ296475B6 (en) 2002-12-09 2002-12-09 Fermentation process and isolation of extracellular glucan using Claviceps species fungi

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20024026A CZ296475B6 (en) 2002-12-09 2002-12-09 Fermentation process and isolation of extracellular glucan using Claviceps species fungi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20024026A3 true CZ20024026A3 (en) 2005-10-12
CZ296475B6 CZ296475B6 (en) 2006-03-15

Family

ID=35071009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20024026A CZ296475B6 (en) 2002-12-09 2002-12-09 Fermentation process and isolation of extracellular glucan using Claviceps species fungi

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ296475B6 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ302789B6 (en) 2009-11-25 2011-11-09 Zentiva, K. S. Method of increasing solubility of pharmaceutically active compounds and targeted (controlled) transport thereof into intestine
WO2012130193A1 (en) 2011-03-31 2012-10-04 Zentiva, K.S. Non-covalent soluble complexes of teriparatide with polysaccharides and a dosage form of teriparatide for oral administration

Also Published As

Publication number Publication date
CZ296475B6 (en) 2006-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100567500C (en) A method for extracting polysialic acid from polysialic acid-producing Escherichia coli fermentation broth
CN111018953A (en) Cyclocasein-isoleucin-leucin-chromo-threonine with antifungal and free radical scavenging activity and preparation method thereof
CN113755544B (en) Schizophyllum commune fermentation product, and preparation method and application thereof
CN110438111A (en) A kind of algin catenase and its application
CN112646849A (en) Preparation method of microbial source chitosan oligosaccharide
AU2006267690B2 (en) Polysaccharide produced by microorganism belonging to genus Bifidobacterium
CN112358985B (en) Pradazobium and application thereof in preparation of water-soluble beta-1, 3 glucan
CZ20024026A3 (en) Fermentation process and isolation of extracellular glucan using Claviceps species fungi
Okita et al. Covalent coupling of microorganisms to a cellulosic support
CN113265337A (en) Marine aspergillus versicolor and isolated culture method and application thereof
JP2008245607A (en) Yeast and use of the same
CN104774794A (en) Strain capable of producing D-mannose isomerase and method for producing D-mannose isomerase by using same
CN116555046A (en) Method for high-yield beta-glucan by deep fermentation of schizophyllum commune
WO2007135941A1 (en) Method for production of acetic acid bacterium-type ceramide
JP4132297B2 (en) Method for producing oligosaccharide
JPS5982092A (en) new strain
Bolla et al. Effect of oils on the production of exopolysaccharides and mycelial biomass in submerged culture of Schizophyllum commune
RU2367686C1 (en) Method for preparation of antiadhesive component based on lectin-binding structures
JP4826824B2 (en) oligosaccharide
CN1300311C (en) Preparation method of chitin incision enzyme
CN119144525B (en) Bacillus for producing moisturizing anti-inflammatory polysaccharide and application thereof
JP3026322B2 (en) Method for producing trehalose
Sarikkha et al. Use of wastewater as a substrate for sugary kefir growth and value added products formation
TWI328041B (en)
JP2004182628A (en) Cancer cell apoptosis inducer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20151209