DE3413687A1 - METHOD FOR THE MICROBIAL PRODUCTION OF POLYSACCHARIDES - Google Patents
METHOD FOR THE MICROBIAL PRODUCTION OF POLYSACCHARIDESInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikrobiellen Herstellung von Polysacchariden mittels des Bakteriums Zoogloea ramigera Stamm 115.The invention relates to a method for the microbial production of polysaccharides by means of the bacterium Zoogloea ramigera strain 115.
5 Es ist aus der Literatur bekannt, Polysaccharide im5 It is known from the literature that polysaccharides im
Laboratoriumsmassstab mittels des Bakteriums Zoogloea ramigera Stamm 115 herzustellen. Hierfür benötigt man
jedoch eine sehr lange Kultivierungszeit. Ausserdem
war es bisher nicht möglich, eine hohe Polymerkonzentration zu erzielen. Ebenso stellte die Viskosität
im Kulturmedium ein Problem dar.Establish laboratory scale using the bacterium Zoogloea ramigera strain 115. However, this requires a very long cultivation time. Besides that
it was previously not possible to achieve a high polymer concentration. Likewise set the viscosity
poses a problem in the culture medium.
Ein Nachteil der langen Kultivierungszeit besteht darin, dass sich im Kultivierungsgefäss eine Infektion
ausbilden kann. Nachteilig ist auch die niedrige Produktivität.
5A disadvantage of the long cultivation time is that an infection can develop in the cultivation vessel. The low productivity is also a disadvantage.
5
Die niedrige Polymerkonzentration, die man bei den bekannten Verfahren erzielte, bedingt entsprechend hohe Kosten bei der Gewinnung.The low polymer concentration that was achieved in the known processes has a corresponding effect high cost of extraction.
Durch die.hohe Viskosität im Kultivierungsmedium lagen insbesondere Schwierigkeiten vor, die Bakterien mit ausreichenden Mengen an Sauerstoff zu versorgen. Die ist besonders beachtlich, weil die speziellen Bakterien aerobisch metabolisieren.Due to the high viscosity in the cultivation medium, there were particular difficulties, the bacteria to be supplied with sufficient amounts of oxygen. That is particularly noteworthy because the metabolize special bacteria aerobically.
Die Nachteile der bekannten Verfahren haben es deshalb bisher nicht ermöglicht, Polysaccharide in grosstechnischem Masse mit Hilfe des Bakteriums Zoogloea ramigera Stamm 115 herzustellen.The disadvantages of the known methods have therefore not yet made it possible to use polysaccharides in large-scale production with the help of the bacterium Zoogloea ramigera strain 115.
Erfindungsgemäss wurde nun überraschenderweise gefunden, dass man die Nachteile des Standes der Technik vermeiden kann und dass man ein Verfahren zur mikrobiellen Herstellung von Polysacchariden mit-According to the invention it has now surprisingly been found that you can avoid the disadvantages of the prior art and that you have a method for microbial production of polysaccharides with
25 tels des Bakteriums Zoogloea ramigera Stamm 115 technisch durchführen kann. Beim erfindungsgemässen Verfahren wird25 tels of the bacterium Zoogloea ramigera strain 115 technical can perform. In the method according to the invention
(A) Zoogloea ramigera in einem sterilen wäss-30 rigen Medium, enthaltend eine Kohlenstoffquelle, wie Glucose, Stärke oder Kartoffeln, eine Stickstoffquelle,(A) Zoogloea ramigera in a sterile aqueous medium containing a carbon source such as Glucose, starch or potatoes, a source of nitrogen,
wie Airunoniumchlorid, Ammoniumnitrat oder Kaliumnitrat,
Nährsalze, wie Phosphate und Sulfate, und Eisensalze, wie FeCl-, oder Fe^(SO.) ^, in einer Konzentration
von 0,15 bis 4 5 mg/1 und vorzugsweise 0,5 bis
5 mg/1 vermehrt, unter Erhalt einer dichten Suspension des Bakteriums undsuch as Airunoniumchlorid, ammonium nitrate or potassium nitrate, nutrient salts such as phosphates and sulfates, and iron salts such as FeCl-, or Fe ^ (SO.) ^, in a concentration of 0.15 to 45 mg / 1 and preferably 0.5 to
5 mg / 1 increased, while obtaining a dense suspension of the bacterium and
(B) diese Suspension wird dann in einen Fermentator, enthaltend ein steriles wässriges Medium der(B) This suspension is then placed in a fermenter containing a sterile aqueous medium
oben genannten Zusammensetzung, überführt und in dem
Fermentator lässt man das Bakterium während einer Zeit von etwa 20 bis 60 Stunden und vorzugsweise 30 bis
50 Stunden, bis die Hauptmenge der zugeführten Kohlenstoff quelle verbraucht ist, wobei die Anfangskonzentration
der Kohlenstoffquelle etwa 10 bis 50 g/l beträgt, unter Erhalt eines niedrigviskosen Produktes,
enthaltend 10 bis 35 g/l Polymer, wobei das Polymer
in Form von Kapseln vorliegt.above composition, transferred and left in the fermenter, the bacterium for a time of about 20 to 60 hours and preferably 30 to
50 hours until the main amount of the supplied carbon source is consumed, the initial concentration of the carbon source being about 10 to 50 g / l, to obtain a low-viscosity product containing 10 to 35 g / l of polymer, the polymer
is in the form of capsules.
Der bekannte Stamm 115 des Bakteriums Zoogloea ramigera, der gemäss der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wurde bei der American Type Culture Collection, USA, unter der ATCC-Nr. 25935 hinterlegt.The known strain 115 of the bacterium Zoogloea ramigera, which is used according to the present invention, was obtained from the American Type Culture Collection, USA, under the ATCC no. 25935 deposited.
Das erfindungsgemäss hergestellte Polysaccharid baut sich im allgemeinen aus Glucose, Galactose und Pyruvicsäure neben anderen Stoffen auf.The polysaccharide produced according to the invention builds generally consists of glucose, galactose and pyruvic acid, among other substances.
Durch die Zugabe eines Eisensalzes zum Kultivierungsmedium wird eine starke Wachstumsrate des Bakteriums erzielt. Vorzugsweise verwendet man eine sterileThe addition of an iron salt to the culture medium increases the growth rate of the bacterium achieved. Preferably a sterile one is used
gefilterte Eisenlösung. Die Menge des Eisensalzes, berechnet als Fe , soll wenigstens 0,15 mg/1 und höchstens 4 5 mg/1, bezogen auf das Kulturmedium, betragen. Vorzugsweise beträgt sie wenigstens 0,5 mg/1 und höchstens 5 mg/1.filtered iron solution. The amount of the iron salt, calculated as Fe, should be at least 0.15 mg / l and at most 4 5 mg / 1, based on the culture medium. It is preferably at least 0.5 mg / l and a maximum of 5 mg / 1.
Der pH-Wert des Kulturmediums liegt im allgemeinen bei wenigstens 6,0 und beträgt nicht mehr als 8,0. Er beträgt vorzugsweise 6,5 bis 7,5.The pH of the culture medium is generally at least 6.0 and not more than 8.0. It is preferably 6.5 to 7.5.
Während der ersten Kultivierungsstufe wird das Wachstum des Bakteriums stimuliert. Das Wachstum hört auf, wenn die anfangs zugesetzte Menge an Stickstoff verbrauchtist, da Stickstoff ein wachstumslimitierendesDuring the first stage of cultivation, the growth of the bacterium is stimulated. The growth stops when the initially added amount of nitrogen is consumed, since nitrogen is a growth-limiting one
15 Element darstellt.15 element represents.
Die nächste Stufe der Kultivierung umfasst die Herstellung eines Polysaccharids, welches in Form von voluminösen Kapseln, welche die Bakterien umgeben, gebildet wird.The next stage of cultivation involves the production of a polysaccharide, which is in the form of voluminous capsules surrounding the bacteria.
Es ist erforderlich, dass bei der Produktion des Polysaccharids eine Kohlenstoffquelle im Kultivierungsmedium vorliegt und zwar zum Teil, um den Organismus mit dem Ausgangsmaterial zu versehen, aus dem die Bausteine, welche in den Polysacchariden enthalten sind, aufgebaut sind, und zum Teil, um dem Energiebedarf des Bakteriums zu entsprechen.During the production of the polysaccharide, it is necessary that a carbon source is present in the cultivation medium, in part around the organism to be provided with the starting material from which the building blocks contained in the polysaccharides are built up, and in part to meet the energy needs of the bacterium.
30 Gemäss einer erfindungsgemässen Ausführungsform kann man die-Polymerkonzentration des niedrigviskosenAccording to an embodiment of the invention, can one the polymer concentration of the low viscosity
Produktes aus Stufe (B) noch dadurch erhöhen, dass man anschliessend kontrolliert in einer nachfolgenden Stufe (F) eine weitere Kohlenstoffquelle zugibt.Increase the product from stage (B) by then checking in a subsequent one Step (F) adds another carbon source.
5 Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann man die Polymerkonzentration des niedrigviskosen Produktes aus Stufe (B) noch dadurch erhöhen, dass man nacheinander kontrolliert eine weitere Kohlenstoffquelle und eine weitere Stickstoffquelle in 10 einer nachfolgenden Stufe (F) zugibt.5 According to a further embodiment of the invention the polymer concentration of the low-viscosity product from stage (B) can be increased by that one controls one more carbon source and one more nitrogen source in succession 10 is added to a subsequent stage (F).
Nachdem die ursprünglich in Stufe (B) zugegebene Kohlenstoffquelle verbraucht ist, wird die Zugabe von weiterer Kohlenstoffquelle in Stufe (F) bzw.After the carbon source originally added in step (B) has been consumed, the addition from another carbon source in stage (F) or
(G) in geeigneter Weise aus einem getrennten Gefäss mittels einer Pumpe, die durch ein Signal aus einem COj-Analysator kontrolliert wird, zugegeben. Der Analysator überwacht kontinuierlich den Gehalt an CO2 in dem Abgas des Fermentators.(G) is added in a suitable manner from a separate vessel by means of a pump which is controlled by a signal from a COj analyzer. The analyzer continuously monitors the content of CO 2 in the exhaust gas from the fermenter.
Bei Zugabe der Kohlenstoffquelle zum Kulturmedium erhöht sich der CO--Gehalt im Abgas aus dem Fermentator bis die Menge des in den Fermentator eingepumpten Substrates verbraucht ist. Dann fällt der CO--Increased when the carbon source is added to the culture medium the CO content in the exhaust gas from the fermenter until the amount of substrate pumped into the fermenter is used up. Then the CO-
Gehalt schnell ab und die Zugabe einer Kohlenstoffquelle wird wiederholt. Durch dieses spezielle Verfahren kann man die Zugabe der Kohlenstoffquelle so überwachen, dass die Konzentration der Kohlenstoffquelle innerhalb des gewünschten Bereiches währendContent decreases rapidly and the addition of a carbon source is repeated. Through this special procedure one can monitor the addition of the carbon source so that the concentration of the carbon source within the desired range during
30 der Phase, bei welcher das Polysaccharid synthetisiert ist, vorliegt.30 of the phase in which the polysaccharide is synthesized is present.
Ein geeignetes CO^-Niveau beträgt wenigstens 0,2 und höchstens 3,0 % und liegt vorzugsweise bei 0,7 bis 1,3%. y A suitable CO ^ level is at least 0.2 and at most 3.0% and is preferably 0.7 to 1.3%. y
Bei den Ausführungsformen gemäss den Stufen (F) und (G), bei denen man eine weitere Kohlenstoffquelle bzw. eine weitere Kohlenstoffquelle und Stickstoffquelle zugibt, beträgt die Gesamtkonzentration der Kohlenstoffquelle in Stufen (B) plus (F) bzw. (B) plus (G) 15 bis 75 g Kohlenstoffquelle pro Liter und vorzugsweise 20 bis 50 g/l.In the embodiments according to steps (F) and (G), in which one another carbon source or another carbon source and nitrogen source admits, the total concentration of the carbon source in stages (B) plus (F) or (B) plus (G) 15 to 75 g carbon source per liter and preferably 20 to 50 g / l.
Als Kohlenstoffquelle in den Stufen (F) bzw. (G) kann man beispielsweise Lactose, Glucose, Stärke 15 oder Kartoffeln verwenden.Lactose, glucose, starch, for example, can be used as the carbon source in stages (F) or (G) 15 or use potatoes.
Die Stufen (B) plus (F) bzw. (B) plus (G) werden vorzugsweise innerhalb von 30 bis 48 Stunden beendet.The stages (B) plus (F) or (B) plus (G) are preferably completed within 30 to 48 hours.
Durch eine Kombination der Zugabe der Kohlenstoffquelle und der Stickstoffquelle in Stufe (G) erzielt man den weiteren Vorteil, dass eine gleichmässige und hohe Produktion des Polysaccharids während der Stufe (G) erzielt wird.Achieved by a combination of the addition of the carbon source and the nitrogen source in step (G) one has the further advantage that an even and high production of the polysaccharide during the Stage (G) is achieved.
Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform verwendet man Stärke als Kohlenstoffquelle, Ammoniumchlorid als Stickstoffquelle und FeCl., als Eisensalz.According to a particularly advantageous embodiment if starch is used as a carbon source, ammonium chloride as a nitrogen source and FeCl., as an iron salt.
Im allgemeinen gewinnt man das Polysaccharid und das Bakterium in Stufe (C), indem man mittels einesGenerally one wins the polysaccharide and that Bacterium in stage (C) by using a
Alkohols, wie Ethanol oder Isopropanol, eine Ausfällung durchführt. In geeigneter Weise erhält man ein Präzipitat auch durch Zentrifugieren (D), worauf dann in einer Stufe (E) das Fertigprodukt im allgemeinen getrocknet wird.Alcohol, such as ethanol or isopropanol, performs a precipitation. In a suitable manner one obtains a Precipitate also by centrifugation (D), whereupon in a step (E) the finished product in general is dried.
Die Stufen (C), (D) und (E) können jedoch auch in anderer, an sich bekannter Weise, je nach der Verwendung des Endproduktes, durchgeführt werden.The stages (C), (D) and (E) can, however, also in other, per se known manner, depending on the use of the end product.
Die Erfindung wird näher anhand der beiliegenden Figur erläutert. In dieser wird ein Verfahrensschema zur Herstellung eines Polysaccharids gemäss der Erfindung gezeigt. In den nachfolgenden Beispielen beziehen sich die Beispiele 1 bis 5 auf Vergleichsversuche, die nicht erfinderisch sind, und die Beispiele 6 bis 11 zeigen Verfahren gemäss der Erfindung.The invention is explained in more detail with reference to the accompanying figure. In this is a procedural scheme shown for the preparation of a polysaccharide according to the invention. Refer to the examples below Examples 1 to 5 refer to comparative experiments, which are not inventive, and the examples 6 to 11 show methods according to the invention.
In der Figur werden drei verschiedene Ausführungsformen gemäss der Erfindung gezeigt. Die verschiedenen Buchstaben in der Figur haben die folgenden Bedeutungen :In the figure, three different embodiments according to the invention are shown. The different Letters in the figure have the following meanings:
(A) Eine Vermehrungsstufe, in welcher man das Bakterium in einem wässrigen Medium, enthaltend eine(A) A propagation stage in which the bacterium is placed in an aqueous medium containing a
Kohlenstoffquelle, eine Stickstoffquelle, Nährsalze und Eisensalze, gemäss der Erfindung wachsen lässt.Carbon source, a nitrogen source, nutrient salts and iron salts, according to the invention.
(B) Eine Fermentator-Kultivierungsstufe, in 30 welcher die Bildung des Polysaccharids abläuft.(B) A fermenter cultivation stage in which the formation of the polysaccharide takes place.
(C) Eine Gewinnungsstufe, bei welcher man beispielsweise eine Fällungsstufe durchführt, wodurch das Polysaccharid und das Bakterium ausgefällt werden. (C) A recovery stage in which, for example, a precipitation stage is carried out, whereby the polysaccharide and bacteria are precipitated.
(D) Eine Zentrifugierungsstufe, in welcher das ausgefallene Produkt gesammelt wird.(D) A centrifugation step in which the precipitated product is collected.
(E) Eine Trocknungsstufe. 10(E) A drying stage. 10
(F) Eine Fermentatorkultivxerungsstufe, in welcher eine weitere anschliessende Zugabe einer Kohlenstoff quelle stattfindet.(F) A fermenter cultivation stage in which a further subsequent addition of a carbon source takes place.
(G) Eine Fermentatorkultivierungsstufe, in welcher eine weitere nachfolgende Zugabe einer Kohlenstoffquelle und einer Stickstoffquelle stattfindet.(G) A fermenter cultivation step in which a further subsequent addition of a carbon source and a nitrogen source takes place.
Eine Kolonie des Bakteriums Zoogloea ramigera Stamm 115, wurde von einer Agarplatte in einen 2-Liter-Erlenmeyer-Kolben (A), enthaltend 250 ml eines sterilen Mediums der folgenden Zusammensetzung überführt:A colony of the bacterium Zoogloea ramigera strain 115 was removed from an agar plate in a 2 liter Erlenmeyer flask (A) containing 250 ml of a sterile medium of the following composition:
KH2PO4
NH4ClK 2 HPO 4
KH 2 PO 4
NH 4 Cl
1
12
1
1
Hefeextrakt (Difco) 0,01Yeast Extract (Difco) 0.01
Der Kolben wurde dann 18 Stunden auf eine Rüttelmaschine (100 bis 300 üpm) gestellt und auf einer Temperatur von 260C gehalten. Die erhaltene Bakteriensuspension wurde zum Inokulieren (B) eines sterilen Mediums in einem Fermentator verwendet. Das Medium hatte die gleiche Zusammensetzung wie oben angegeben. 0,5 1 Luft pro Liter Medium und Minute wurden durch den Fermentator geblasen und es wurde mit 800 Upm gerührt. Die Temperatur im Fermentator wurde auf 260C gehalten. Der pH-Wert des Mediums wurde auf 7,0 eingestellt, indem man automatisch mit NaOH titrierte. 20The flask was placed for 18 hours to a shaking machine (100 to 300 ÜPM) and maintained at a temperature of 26 0 C. The bacterial suspension obtained was used for inoculating (B) a sterile medium in a fermenter. The medium had the same composition as given above. 0.5 l of air per liter of medium and minute were blown through the fermenter and the mixture was stirred at 800 rpm. The temperature in the fermenter was kept at 26 ° C. The pH of the medium was adjusted to 7.0 by automatically titrating with NaOH. 20th
Nach 95 Stunden Kultivierung war die Glucose verbraucht und die Konzentration des Polysaccharids betrug 11,5 g/l.After 95 hours of cultivation, the glucose was consumed and the concentration of the polysaccharide was reduced 11.5 g / l.
Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch eine CaCl2-Lösung zum Medium in der Stufe (B) zugefügt wurde. Die Gesamtmenge des zugeführtenThe process according to Example 1 was repeated, except that a CaCl 2 solution was added to the medium in step (B). The total amount of feed
Calciums betrug 3 mg/1 Kulturmedium. Die Glucose wurde nach 9 5 Stunden verbraucht und die Konzentration des Polysaccharids betrug 10,1 g/l.Calcium was 3 mg / l culture medium. The glucose was consumed after 9 5 hours and the concentration of the polysaccharide was 10.1 g / l.
Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch eine MnSO.-Lösung zum Medium in der Stufe (B) zugeführt wurde. Die Gesamtmenge des zugeführten Mangans betrug 3 mg/1 Kulturmedium. Die Glucose war nach 85 Stunden verbraucht und die Konzentration des Polysaccharids betrug 10,2 g/l. 15The process according to Example 1 was repeated, but using a MnSO. Solution to the medium in the stage (B) was supplied. The total amount of the supplied manganese was 3 mg / 1 culture medium. The glucose was consumed after 85 hours and the concentration of the polysaccharide was 10.2 g / l. 15th
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch eine CuCl.-Lösung in der Stufe (B) zugeführt wurde. Die Gesamtmenge des zugeführten Kupfers betrug 3 mg/1 Kulturmedium. Die Glucose war nach 88 Stunden verbraucht und die Konzentration des PolysaccharidsThe process of Example 1 was repeated, except that a CuCl. Solution was added in step (B) became. The total amount of the supplied copper was 3 mg / 1 culture medium. The glucose was at 88 hours consumed and the concentration of the polysaccharide
25 betrug 11,0 g/l.25 was 11.0 g / l.
Beispiel 5 30 Example 5 30
Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch eine ZnCl^-Lösung in der Stufe (B) zugeführtThe process according to Example 1 was repeated, except that a ZnCl ^ solution was added in step (B)
wurde. Die Gesamtmenge des zugeführten Zinks betrug 3 mg/1 Kulturmedium. Die Glucose war nach 90 Stunden verbraucht und die Konzentration des Polysaccharids betrug 9,2 g/l.became. The total amount of zinc supplied was 3 mg / 1 culture medium. The glucose was after 90 hours consumed and the concentration of the polysaccharide was 9.2 g / l.
Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch eine FeCl3-Lösung zum Kulturmedium in den Stufen (A) und (B) zugegeben wurde. Die Gesamtmenge des zugegebenen Eisens betrug 3 mg/1 Kulturmedium. Die Glucose war bereits nach 45 Stunden verbraucht und die Konzentration des Polysaccharids betrug 13,2 g/l. Die Viskosität betrug 40 Centipoise.The process according to Example 1 was repeated, except that an FeCl 3 solution was added to the culture medium in steps (A) and (B). The total amount of iron added was 3 mg / liter of the culture medium. The glucose was already consumed after 45 hours and the concentration of the polysaccharide was 13.2 g / l. The viscosity was 40 centipoise.
20 Beispiel 7 20 Example 7
Um das optimale C/N-Verhältnis im Kulturmedium zur Herstellung eines extrazellularen Polysaccharids mittels Z. ramigera zu erzielen, wurde der Stamm 115 ohne weitere Ernährung in einem abgetrennten absatzweisen Kulturmedium hergestellt. Bei diesem Versuch wurde eine Glucosekonzentration von etwa 25 g/l verwendet. Durch Veränderung der zugegebenen Menge der Stickstoffquelle (0,25 bis 4 g NH.Cl/1) zu dem Medium in den verschiedenen Kultivierungen stellte man fest, dass die optimale Ausbeute des Polysaccharids aus derIn order to achieve the optimal C / N ratio in the culture medium for the production of an extracellular polysaccharide means To achieve Z. ramigera, the strain became 115 prepared in a separate batch culture medium without further feeding. In this attempt a glucose concentration of about 25 g / l was used. By changing the amount of Source of nitrogen (0.25 to 4 g NH.Cl/1) to the medium In the various cultivations it was found that the optimal yield of the polysaccharide from the
zugegebenen Glucose im allgemeinen bei einer Menge von 0,5 bis 2 g NH4ClA erreicht wird. Die Gesamtkultivierungszeit beträgt in den meisten Fällen 36 bis 60 Stunden.added glucose is generally achieved with an amount of 0.5 to 2 g NH 4 ClA. The total cultivation time is 36 to 60 hours in most cases.
Das optimale C/N-Verhältnis des Kulturmediums, bei dem ein Polysaccharid mittels Z. ramigera Stamm 115 in einem absatzweisen System erhalten wird, wobei man weitere Kohlenstoffquelle durch Zugabe von Glucose hinzugibt, liegt im allgemeinen zwischen 10 undThe optimal C / N ratio of the culture medium at which a polysaccharide is produced by means of Z. ramigera strain 115 in a batch system, adding another carbon source by adding glucose is generally between 10 and
25. Wenn man einen höheren Stickstoffgehalt während des ersten absatzweisen Verfahrens vornimmt, bildet sich eine grössere Zellmasse als normalerweise aus. Nachdem die ursprüngliche Glucose verbraucht ist, beginnt man mit der Zugabe von Glucose. Die vorhandene Zellmasse überführt die zugeführte Glucose wirksam in das Polymer. Die Dosierung der Glucose wird automatisch mittels eines Signalwertes aus einem CO--Analysator, welcher den CO2-Gehalt im Abgas aus dem Fermentator misst, überwacht. Die Zugabe von Glucose25. Applying higher nitrogen levels during the first batch procedure will result in a larger than normal cell mass. After the original glucose has been used up, the addition of glucose is started. The existing cell mass effectively converts the supplied glucose into the polymer. The dosage of the glucose is automatically monitored by means of a signal value from a CO analyzer, which measures the CO 2 content in the exhaust gas from the fermenter. The addition of glucose
25 beginnt, wenn das Signal unterhalb eines vorher eingestellten Wertes abfällt. Die Kultivierungszeit beträgt im allgemeinen etwa 36 bis 54 Stunden.25 starts when the signal drops below a previously set value. The cultivation time is generally about 36 to 54 hours.
Der optimale Gehalt an aufgelöstem O2 in einem Kulturmedium
mit Z. ramigera Stamm 115 wurde bei einer
absatzweisen Kultivierung festgestellt. Das Rühren, durch welches gleichfalls der Gehalt an aufgelöstem
0„ beeinflusst wird, wurde mit 800 Upm konstant gehalten. Beträgt die Luftzufuhr in den Fermentator
0,25 bis 1,5 vvm (Volumen Luft pro Volumen MediumThe optimal content of dissolved O 2 in a culture medium with Z. ramigera strain 115 was determined in a batch cultivation. The stirring, by which the content of dissolved oxygen is also influenced, was kept constant at 800 rpm. Is the air supply to the fermenter
0.25 to 1.5 vvm (volume of air per volume of medium
und Minute), dann liegen die besten Bedingungen zur Umwandlung von Glucose in das Polymer vor. Bei diesen
Versuchen betrug der Gehalt an aufgelöstem O2
niemals weniger als 20 % des Sättigungswertes und
man erhielt eine gute Umwandlung der Glucose in dasand minute), then the best conditions for converting glucose into polymer are present. In these tests the dissolved O 2 content was
never less than 20% of the saturation value and
good conversion of glucose to
15 Polymer.15 polymer.
Erfindungsgemäss wurde festgestellt, dass Eisen ein
wesentliches Spurenelement ist, um eine wirksame Polymerproduktion mittels Z. ramigera zu erzielen. Die
Zugabe des Eisens sollte während der Wachstumsphase des Bakteriums erfolgen. Dies wird in geeigneter Weise
durchgeführt, indem man eine Eisenlösung (etwa
0,01 M) zu dem Fermentatormedium zu Beginn der Kultivierung dosiert. Der Gehalt an Eisensalz in dem Fermentatormedium
soll 0,15 bis 45 mg/1, vorzugsweiseAccording to the invention it was found that iron is an essential trace element in order to achieve effective polymer production by means of Z. ramigera. the
Iron should be added during the bacterium's growth phase. This is conveniently done by adding an iron solution (e.g.
0.01 M) dosed to the fermentation medium at the beginning of the cultivation. The content of iron salt in the fermentation medium should be 0.15 to 45 mg / l, preferably
0,5 bis 5 mg/1, berechnet als Eisen, betragen. Die
obigen Beispiele 7 bis 9 wurden durchgeführt, indem0.5 to 5 mg / l calculated as iron. the
Examples 7 to 9 above were carried out by
das Eisen zu dem Medium in Form einer FeCl-.-Lösung in einer Konzentration von 2,5 mg/1 Fermentatormedium zugeführt wurde. Die Zugabe des Eisens ergab, dass die gesamte Verfahrenszeit von normalerweise etwa 100 Stunden auf etwa 36 bis 60 Stunden abgekürzt werden konnte.the iron to the medium in the form of a FeCl -.- solution was fed in a concentration of 2.5 mg / 1 fermentation medium. The addition of the iron resulted in that shortened the total process time from normally about 100 hours to about 36 to 60 hours could be.
10 Beispiel 1-1 10 Example 1-1
Die Kultivierung unter Zugabe von Glucose mit einem optimalen C/N-Verhältnis wurde durchgeführt:The cultivation with the addition of glucose with an optimal C / N ratio was carried out:
Versuchattempt
Die Anfangsglucosekonzentration betrug 25 g/l und der Stickstoffgehalt 0,26 g/l.
20The initial glucose concentration was 25 g / l and the nitrogen content was 0.26 g / l.
20th
Das Medium enthielt zusätzlich folgende VerbindungenThe medium also contained the following compounds
(g/i):(g / i):
Es wurden 2,5 mg/1 FeCl--6H„0 zudosiert. Die anfangs zugeführte Glucose war innerhalb von 50 Stunden verbraucht. Durch Zugabe von mehr Glucose (5 g/l) zu dem2.5 mg / l FeCl - 6H "0 were metered in. The first supplied glucose was consumed within 50 hours. By adding more glucose (5 g / L) to the
34136373413637
Fermentatormedium erhielt man eine erhöhte Polymerausbeute, jedoch war die Polymersynthese langsam.Fermentation medium, an increased polymer yield was obtained, however, polymer synthesis was slow.
endgültige Polymerkonzentration: 18 g/l endgültige Zellmasse: 2,3 g/l
Viskosität: 250 Centipoise.final polymer concentration: 18 g / l final cell mass: 2.3 g / l
Viscosity: 250 centipoise.
Versuch_2£Attempt_2 £
Die Stickstoffkonzentration im Kulturmedium betrug 0,52 g/l, alle anderen Bedingungen waren wie in Beispiel 1. Die Zellproduktion hörte nach 14 Stunden auf. Die ursprüngliche Glucose war nach 22 Stunden verbraucht. Die Zugabe von frischer Glucose ergab eine schnelle Umwandlung der Glucose in das Polymer. Bei der fertigen Kultivierung (48 Stunden) betrug die Polymerkonzentration 32 g/l. Die Zeilmassenkonzentration betrug 4,2 g/l. Die Viskosität betrug 225 Centipoise.The nitrogen concentration in the culture medium was 0.52 g / l, all other conditions were as in example 1. Cell production stopped after 14 hours. The original glucose was after 22 hours consumed. The addition of fresh glucose resulted in rapid conversion of the glucose to the polymer. In the finished cultivation (48 hours) the polymer concentration was 32 g / l. The target mass concentration was 4.2 g / l. The viscosity was 225 centipoise.
Versuch_3_£Attempt_3_ £
Die Stickstoffkonzentration im Kulturmedium betrugThe nitrogen concentration in the culture medium was
1,04 g/l, alle anderen Bedingungen waren wie in Beispiel
1. Die Bildung der Zellmasse hörte nach 18
Stunden auf. Die anfangs zugeführte Glucose war nach 20 Stunden verbraucht. Die Zugabe von frischer GIu-1.04 g / l, all other conditions were as in Example 1. The formation of the cell mass stopped after 18
Hours on. The initially supplied glucose was used up after 20 hours. The addition of fresh GIu-
30 cose ergab eine sehr schnelle Umwandlung von Glucose in das Polymer, jedoch grosse Mengen an Glucose30 cose gave very rapid conversion of glucose to polymer, but large amounts of glucose
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gingen als CO- verloren. Nach Beendigung der Kultivierung (4 5 Stunden) betrug die Polymerkonzentration 25 g/l. Die Zellmasse betrug 9,8 g/l. Die Viskosität betrug 230 Centipoise.were lost as CO-. After finishing cultivation (4 5 hours) the polymer concentration was 25 g / l. The cell mass was 9.8 g / l. The viscosity was 230 centipoise.
Die obige Ausführungsform zeigt, dass die Abwesenheit von Eisen im Kulturmedium oder die VerwendungThe above embodiment shows that the absence of iron in the culture medium or the use
von anderen Metallsalzen, wie Calciumsalzen, Mangansalzen, Kupfersalzen, Zinksalzen, eine Verlängerung der Kultivierungszeiten ergibt, im Gegensatz zum erfindungsgemassen Verfahren, wo eine spezielle Menge an Eisensalz verwendet wird.from other metal salts, such as calcium salts, manganese salts, copper salts, zinc salts, an extension the cultivation times results, in contrast to the invention Procedure where a special amount of iron salt is used.
O > Ξ" 5ΓO> Ξ "5Γ
5Γ 3 η 5Γ 3 η
2. 2. -2. 2. -
® CL > (D® CL> (D
(Q (D -ι(Q (D -ι
(g CQ(g CQ
a "a "
Q) (QQ) (Q
Q) -» (βQ) - »(β
CD S S 00CD S S 00
CD 00CD 00 cncn
η οη ο
rn TO rn TO
ΓΠΓΠ
coco
OOOO
Claims (9)
obigen Zusammensetzung überführt, wobei man in dem Fermentator das Bakterium während 20 bis Stunden und vorzugsweise 30 bis 50 Stunden die Hauptmenge der zugeführten Kohlenstoffquelle(B) the suspension in a fermenter containing a sterile aqueous medium, the
Above composition transferred, wherein in the fermenter the bacterium for 20 to hours and preferably 30 to 50 hours, the main amount of the supplied carbon source
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