Способ получения глутаминовой кислоты Советский патент 1982 года по МПК C12P13/04 

Изобретение относится к микробиологический промышленности, а именно к способу получения глутаминовой кис лоты, используемой в пищевой промышленности, медицине и производстве синтетических волокон. Известен способ получения глутами новой кислоты путем глубинного выращивания продуцирующих ее микроорганизмов на питательной среде, содер жащей источник углерода, азота, необходимые минеральные соли с последующим выделением продукта 1 J. Однако в данном способе в качестве источника углерода используют дорогостоящее и дефицитное сырье: гидролиза ты 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 избиточное количество биотина ингибитора 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 матеру1ала от биотина, а другого на стадии ферментации глутаминовой кислоты) требует приготовления посебного материала двух культур микроорганизмов.

3939

Применение одного и того же микроорганизма как на стадии очистки сырья так и на стадии ферментации увеличивает 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 питательной среды находящиеся в ней микроорганизмы подвергают автолизу и используют уже как ингредиенты пи-, тательной среды, а для синтеза глутаминовой кислоты вносят порцию посев ного материала той же культуры, несмотря на то, что в качестве продуцентов применяют различные виды микроорганизмов максимальный выход глутаминовой кислоты по известному способу составляет 39,2 г/л.

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

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения глутаминовой кислоты в качестве источника углерода используют очищенную смесь моносахаридов гидролизатов целлюлозосодержащих 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.

Для получения углеводного субстрата, пригодного для микробиологического синтеза глутаминовой кислоты, гидролизаты целлюлозосодержащих растительных материалов с содержанием моносахаридов 2,0 - 3, 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, о 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.п.), 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 стерилизуют известным способом, охлаждают, засевают 24-часовой культурой микроорганизма продуцента глутаминовой кислот проводят ферментацию и выделяют кислоту из культуральной жидкости. В качестве продуцентов глутаминовой кислоты используют микроорганизмы Brevibaeteriurn flavum Mierococcus glutami cus.

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

В таблице дана характеристика монсахаридов гидролизатов целлюлозосодержащих растительных материалов.

7939

Пример 1. Гидролизах хвойной древесины (ГЦХ) с содержанием моносахаридов 2,В% нейтрализуют при до рН 3,3-3,7, упаривают под вакуумом до концентрации моносахаридоа 10, продувают воздухом в течение 120 мин при . -К раствору моносахаридов добавляют активированный уголь марки А в количестве 10 г/л, перемешивают 10 мин и фильтруют. Фильтрат подщелачивают до рН 8-9, выдерживают 1 ч и отделяют выпавший осадок.

В очищенный гидролизат с концентрацией моносахаридов 10% (по редуцирующей способности) вносят аммоний сернокислый (2,5%}, калий фосфорнокислый двузамещенный 1(0,05), калий фосфорнокислый однозамещенный (0,05%) магний сернокислый (0, г). Получен ную питательную среду стерилизуют при 0,8 ати в течение 0 мин, охлаждают и засевают посевным материалом в количестве 5 об.%.

Среду для посевного материала готовят следующего составаД:

Глукоза2,0

Кукурузный экстракт 2,0

NaCI0,3

,0-7,2

Стерилизуют 0,8 ати в течение .0 мин.

Посевной материал выращивают в качалочных колбах при 28-30 С в течение 2й ч. В качестве продуцента используют микроорганизм Brevibacterium fIavum.

Основную ферментацию проводят в ферментерах при следующих параметрах:

Температура,°С 28-32 С

Расход воздуха, м на

1 м сред.0,8-1,0

Число оборотов

мешалки, об/мин. 200

Время ферментации,ч 60

рН6,5-8,5

В течение ферментации рН поддерживается в указанном интервале аммиачной водой. Концентрация глутаминовой кислоты в культуральной жидкости 49.2 г/л.

Выделение глутаминовой кислоты осуществляют известным способом.

П р и и е р 2. Аналогичен примеру 1, за исключением того, что в качестве источника углерода применяют очищенную смесь моносахаридов в пита8

тельной среде 8,6%. Концентрация глутаминовой кислоты после ферментации 2 г/л.

П р и м е р 3. Аналогичен примеру 1, за исключением того, что источником углерода является очищенная смесь моносахаридов гидролизата хлопковой шелухи и в качестве продуцента Micrococcus glutamicus. При концентрации моносахаридов в питательной среде 7,7% выход глутаминовой кислоты составляет 32,5 г/л.

П р и м е р 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,% 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 оперций, 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 (1бО 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, отличающийся тем, что, с целью расширения сырьевой базы, упрощения про993955010

цесса, а также повышения выхода гото-Источники информации,

вого продукта, в качестве источника принятые во внимание при экспертизе углерода используют очищенную смесь

моносахаридов гидролизатов целлюлозо- 1. Патент США № 3 51891, кл. 195 содержащих растительных материалов. 5 опублик, 19б9.