Способ получения фуран-2-карбоновой кислоты Советский патент 1990 года по МПК C12P7/40 C12P17/02 

Изобретение относится к биотехнологий и касается способа получения фуран-2-карбоновой кислоты биотрансформацией фурфурола или фурфурилово- го спирта дрожжами.

Цель изобретения - ускорение процесса и удешевление целевого продукта за счет предотвращения ингибирую- щего действия веществ, участвующих в отдельных стадиях процесса получения фуран-2-карбоновой кислоты.

Превращение фурфурола в фуран-2- карбоновую кислоту происходит путем его восстановления в фурфуриловый

спирт и последующего окисления фурфу- рилового спирта в. фуран-2-карбоновую кислоту. Установлено, что окисление фурфур илоного спирта ингибируется, если в среде содержится более 0,05% углеводов, являющихся источником углеродного питания для дрожжей- биотрансформаторов. Кроме того,наличие в среде более 0,2% фурЛурола ингибирует потребление углеводов дрожжами и рост дрожжей,необходимых для осуществления биотрансформации.

Предотвращение ингибирующего действия фурфурола на стадии накоплесд

00 00

sj

СП

ния биомассы дрожжей и ингибирующе- го действия углеводов на стадии био- трансформации фурфурола или фурфури- лового спирта в фуран-2-карбоновую кислоту достигается разделением этих стадий и проведением биотрансг формации в среде, содержание угле- врдов в которой не превьппает 0,05%. Это позволяет повысить концентрацию Q фурфурола (фурфурилового спирта) в среде до 3,5%, ускоряет процесс накопления биомассы и удешевляет продукт.

Способ получения фуран-2-карбоно- 15 вой кислоты осуществляется следующим образом.

Накопление биомассы дрожжей проводят путем непрерывного культивирования дрозкжей на среде Рид ер с 2,0%20 глюкозы или на гидролизате дpeвedины с РВ 2,0% при и рН А,4-4,6. После накопления достаточного количества биомассы (10 г/л сухой биомассы) и снижения концентрации угле- 25 водов в среде до 0,05% и менее ферментер, в котором культивируют дрожжи, переводят на режим биотрансформации фурфурола или фурфурилового спирта и подают в него непрерывно 0 указанные соединения так, чтобы концентрация их в среде равнялась 0,1 - 3,5%. Биотрансформацню проводят при следующих условиях: температура , рН 6,0, аэрация (расход воздуха 1 л/л-мин). При низких концентраци- ях фурфурола или фурфурипового спирта в среду добавляют минеральную соль (NaCl, КС1, Na.jSO) для обеспечения изотоничности среды.

Предпочтительно проводить биотрансформацию фурфурола или фурфурилового спирта с использованием иммобилизованных дрожжевых клеток. Иммобилизацию осуществляют на пузьфьках пены Д5 на поверхности ра здела фаз газ - жидкость. Пригоден также прием рецщжу- ляции биомассы после отделения ее от жидкой фазы.

Показатели, полученные при использовании различных штаммов дрожжей, приведены в табл. 1 и 2.

Способ дает одинаковые результаты со следующими штаммами дрожжей: Candida guillierraondii - штаммы У-241, У-248. У-242; Candida tropica- lie - штаммы У-696, У-8, y-161j Candida utilis - штаммы У-13, У-15, У-270; Torulopsis sp. - штаммы

У-131, У-19, У-259; Hansenula апо- mala - штамьы У-249, У-250, У-251; Saccharomy.ces sp. - штам1 1 У-28, У-197, У-243 и др.

Пример 1. Дрожжи Candida tropical is У-696 вносят в ферментатор и проводят непрерывное аэробное культивирование на гидролизате древесины с РВ 2%, содержанием, г/л: (NH)SO 4; PjOj 0,5; KCl 0,5. При достижении концентрации биомассы в ферментаторе 10 г/л и снижении концентрации РВ до 0,05% начинают подачу раствора фурфурола в концентрации 1,5%. Процесс биотрансформацш осуществляют . при иммобилизации клеток на пузырька пены на поверхности раздела фаз газ жидкость. Из нижней зоны ферментатора отбирают культуральную жидкость без биомассы. Процесс биотрансформации ведут при и рН 6,0. Скорость подачи раствора фурфурола составляет Д 0,2 ч Ч Концентрация NaCl в растворе фурфурола 0,5 г/л. Процесс биотрансформации непрерывно осуществляют в течение 120 ч. Вь:ход целевого продукта 95%,.

При м е р 2. Дрожжи Hansenula anomala У 249 культивируют на гидролизате древесины и проводят последующий процесс биотрансформацш фурфурола аналогично примеру 1. При этом выход продукта составляет 91,0%

Примерз. Дрожжи Pichia sp. культивируют на среде Ридер с 2% глюкозы в непрерывных услови ях при 37 С и рН 5,0, После достижения концентрации биомассы в ферментаторе 10 г/л и остаточной концентрации глюкозы 0,02% в ферментатор непрерьтно подают раствор фурфурола 1,5% и NaCl 0,5 гл/л. Осуществляют рециркуляцию биомассы, отделенной в проточном фильтрующем устройстве. Скорость подачи раствора фурфурола составляет Д 0,2 ч- .Процесс трансформации осуществляют в течение 100 ч. Выход продукта 80%.

П р и м е р 4. Дрожжи Torulopsis sp. У-131 культивируют на среде Ридер с 2% глюкозы и проводят последующий процесс биотрансформагдаи фурфурола аналогично примеру 3. Длительность процесса трансформации составляла 72 ч. Выход продукта 90%.

Примерз. Дрожжи S.Cerevisiae У-28 культивируют на среде Ридер с 2% глюкозы и проводят последующий

процесс биотрансформации фурфурола аналогично примеру 3. Длительность биотрансформации 72 ч. Выход продукта 76%.

Формула изобретени)

1. Способ получения фуран-2-кар- боновой кислоты, включающий накопление биомассы дрожжей-биотрансформаторов фурфурола или фурфурипового спирта в оптимальных условиях на питательной среде, содержащей углеводы и минеральные соли, и биотрансформацию фурфурола или фурфурипового спирта с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса и удешевления целевого продукта, накопление биомассы дрожжей-биотрансформаторов и биотрансформацию фурЛу- рола или фурфурилового спирта прово

дят раздельно, сначала выращивают дрожжи, а по достижении содержания углеводов в среде 0,001-0,05% через полученную дрожжевую суспензию непрерывно пропускают фурфурол или фурфу- риловый спирт при .концентрации их в среде 0,1-3,5%, и процесс биотрансформации проводят при и рН 6 в условиях аэрации.

2.Способ по П.1, о тл ич аю- щ и и с я тем, что процесс биотрансформации фурфурола или фурфуркпово- го спирта проводят с использованием дрожжевых клеток, иммобилизованных на пузырьках пены на поверхности раздела фаз газ - жидкость.

3.Способ поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что биомассу дрожжей, отделенную от жидкой фазы после проведения биотрансформации,рецирку- лируют на стадию биотрансФормаиии.

Изобретение относится к биотехнологии и касается способа получения фуран-2-карбоновой кислоты (ФКК) биотрансформацией фурфурола (Ф) или фурфурилового спирта (ФС) дрожжами. Цель изобретения - ускорение процесса и удешевление целевого продукта. Способ осуществляют путем раздельного проведения стадий накопления биомассы дрожжей-биотрансформаторов Ф или ФС и биотрансформации Ф или ФС в ФКК. СНАЧАЛА ПРОВОДЯТ ВЫРАЩИВАНИЕ ДРОЖЖЕЙ В ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ НА СРЕДЕ, СОДЕРЖАЩЕЙ УГЛЕВОДЫ (У) И МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ. ЗАТЕМ ЧЕРЕЗ СУСПЕНЗИЮ ДРОЖЖЕЙ НЕПРЕРЫВНО ПРОПУСКАЮТ Ф ИЛИ ФС. КОНЦЕНТРАЦИЯ Ф ИЛИ ФС 0,1-3,5%. Концентрация У в среде на стадии биотрансформации 0,001-0,05%. Условия биотрансформации: температура 37°С, рН среды 6, условия аэрации. Предпочтительно проводить биотрансформацию с использованием дрожжевых клеток, иммобилизованных на пузырьках пены на границе раздела фаз газ-жидкость, или при рециркуляции биомассы, полученной после отделения ее от жидкой фазы. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

Показатели процесса биотрансформации фурфурола

,05 Продуктивность, г/сут Выход, % Производительность , г/л .4

Активность, г/г.ч

,10 Продуктивность, г/сут Выход, % Производительность, г/л ч Активность, г/г.ч

,5 -Продуктивность, г/сут Выход, % Производительность, г/л .4 Активность, г/г . ч

,0 Продуктивность, г/сут Выход, %

7S

Таблица 1

Продуктивность,г/сут 96,0 48,0

Выход,% ,44,522,3

Пр сиз водител рость,

г/л-ч20,010,0

Активность, 0,40 0,20

г/г. ч

Показатели-процесса трансформации фурфурилового спирта

Продолжение табл.

32,0 8,5

32,0 8,5

5,0 0,11

5,0 0,1 1

Таблица2