Способ получения L-лактата калия Советский патент 1988 года по МПК C12P7/56 C12N1/20 C12N1/20 C12R1/245 

4ii

G5

11

Изобретение относится к микробиологическим способам производства карбоновых кислот и касается биотрансформации яблочной кислоты в молочную.

Молочная кислота высокой степени 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.

Цель изобретения - повьшение выхода и степени чистоты продукта.

Способ получения L-лактата калия осуществляют следующим образом.

Штамм молочнокислых бактерий Lactobacillus easel, Lactobacillus jugurti, Lactobacillus acidophilus и другие культивируют на пи тательной среде, содержащей в качестве источника углерода, азота и витаминов 4- 5% дрожжевого ферментолизата и 0,3 0,5% L-яблочный кислоты, в течение 19 ч при и рН 6,0-6,5. .

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

В табл. 1 приведены штаммы бактерий.

Из приведенных в табл. 1 штаммов бактерий оптимальными свойствами (выход биомассы и удельная активность) обладают штаммы Lactobacillu casei- В-536 (Ст,-,) и № 1144. Штаммы хранятся в коллекции микроорганизмов ВНИИгенетики и селекции промьш - ленных микроорганизмов.

Полученную биомассу отделяют от питательной среды центрифугирование клети полностью отмывают от компонетов питательной среды и иммобилизуют включением в каррагенановый гель Для этого к суспензии клеток в растворе лактата натрия добавляют 5%- ный раствор каррагенана и проводят формирование геля с помощью охлаж

0

5

0

161

5

0

5

0

5

0

2

денного 0,1-0,2 М раствора лггктата калия.

Проведение тщательного отделения Г 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 суб- страта свободной яблочной кислоты (рН 2,0-2,5) резко уменьшается период полужизни иммобилизованных клеток бактерий (не превьш1ает 1 сут) , При-использовании двузамещенной соли яблочной кислоты (рН 7,0) выход молочной кислоты не превышает 70- 75% от субстрата. При использовании монозамещенной соли период полужизни клеток 18 сут, конверсия яблбчной кислоты в молочную 100%.

Для проведения биотрансформации яблочной кислоты в молочную карраге- нановьй гель с иммобилизованными клетками бактерий обрабатывают раст- /вором однозамещенного яблочнокисло- го калия при 20-40 С. Получают L- лактат калия, свободный от примесей, который б,ез дополнительной очистки может быть с помощью ионообменной хроматографии переведен в свободную молочную кислоту. Идентификация и контроль чистоты целевого продукта проведены методом высокоэффективной жидкостной хроматографии,

Пример 1. Штамм Lactobacil- lus casei В-536 (Cj,) культивируют на питательной среде, содержащей, %: дрожжевой ферментолизат 5;, L-яблоч- ная кислота 0,5; глюкоза 1; ацетат натрия 0,3; сульфат магния 0,02; сульфат марганца 0,005; цистеин 0,05; Tween 80 1. рН довпдят до 6, 0- 6,5 гидроксидом калия. Кле.ч кп осаждают центрифугированием н точение

20 мин и дна51ут,ы промывают 0,1 М раствором лактата натрия.

К 1,5 мл суспензии клеток с концентрацией 1 г/мл в 0,1 М растворе лактата натрия добавляют 5,5 мл 5%- ного раствора каррагенана при 40 С, смешивают, добавляют 70 мл охлажденного 0,1 М раствора лактата калия и выдерживают в течение 16 ч. Сформированный гель измельчают, заполняют им колонку и в течение суток отмывают тем же раствором. Затем через колонку пропускают О,1 М раствор однозамещенного яблочнокислого калия (рН 4,5) со скоростью 4 мл/ч. Температура . Конверсия 100%. L-лактат калия не имеет примесей.

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

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

Пример 2. итамм Z.;casei № 1144 культивируют аналогично примеру 1. Условия иммобилизации клеток и трансформации яблочной кислоты в но- лочнута аналогичны примеру 1 за исключением того, что колонку с иммобилизованными клетками термостатиру- ют .при 37 с. Конверсия составляет 100%. Продуктивность 18 мг/мл геля.ч

Зависимость продолжительности формирования геля от концентрации раст

6161

вора лактата калия, с помощью которого осуществляют иммобилизацию клеток, приведена в табл. 5.

0

5

0

о

5

5

Формула изобретения

1.Способ получения L-лактата калия, включающий биЪтрансформацию яблочной кислоты в молочную в оптимальных условиях молочнокислыми бактериями, выращенными на питательной среде, содержащей органический источник углерода, азота и витаминов, и .иммобилизованными включением в кар рагенановый гель с помощью раствора соли, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения выхода степени чистоты продукта, яблочную кислоту перед биотрансформацией переводят в монокалиевую соль, в качестве источника углерода, азотА и витаминов питательная среда для вьфащивания молочнокислых бактерий содержит дрожжевой ферментолизат и яблочную кислоту в количестве 4...5

и 0,3...О,5% соответственно, а иммобилизацию бактерий осуществляют с помощью лактата калия после отделения от них компонентов питатель ной среды.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют штамм молочнокислых бактерий Lactobactllus casei ВКМ В-536.

3.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что используют штамм молочнокислых бактерий Lactobacillus casei ВКМ В-1144,

4.Способ попп. 1-3, отличающийся тем, чтсэ биотранс- формацшо ведут при 20-45 0.

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.

Таблица

T. а б л и ц а 2

Выход биомассы с 250 мл среды,

г

0,9 2,1 2,3 2,3 Таблица

0.5 1,0

7,2 7,2

ВНИИП Заказ 6706/30

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

Продолжение табл.

Таблица 4

7,2

18

16,3

18

7

0,5

Таблица 5

Концентрация, М

Продолжительности,

0,01.

0,05

0,1 - 0,.5

36

24

16 16

Тираж 520

Подписное