Способ получения фуран-2-карбоновой кислоты

, 158 г Р 7/40 17/02 ЕНИЯ ЛЬСТВУ тем р а эдел ьноакопления биоформаторов фции Ф или ФС по с об о сущес т вляю ание вы словиях на ды (У) и ми рез суспенкаютФС О,1 на ста,05%. мперату- аэранепрерывно п онцентрация Ф нтрация У в с сформации 0,0 трансформаци 1 среды б, усл чтительно про ию с испольэо к, иммобипиэоены на границ идкость или ожжеФС.Конц ю др илиеде1 Ф или 3,5%. дии б Условра 37 отран те овияС, р реди орма водить ванием,ции.трансжевых рожванных здел ыр ьк ах ф ир куе отпри р ой по биот сп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР 6 ТОРСНОМУ СИИ 1.(71) Научно-производственное гидролизное объединение Гидролиэпром(57) Изобретение относится к биотехнологии и касается способа получения фуран-карбоновой кислоты (ФКК)биотрансформацией фурфурола (Ф) илифурфурипового спирта (ФС) дрожжами.Цель изобретения - ускорение процесса и удешевление целевого продукта. зобретение относитс нологии и касается способа получения фуран-карбоновой кислоты биотрансформацией фурфурола или фурфурилового спирта дрожжами,Цель изобретения - ускорение процесса и удешевление целевого продукта эа счет предотвращения ннгибирующего действия веществ, участвующих в отдельных стадиях процесса получения фуран-карбоновой кислоты,Превращение фурфурола в фуран- карбоновую кислоту происходит путем его восстановления в фурфуриловый го проведения стади массы дрожжей-биотр или ФС и биотрансфо в ФКК, Сначала пров дрожжей в оптимальнь среде, содержащей у неральные соли. Зат ляции биомассы, получен деления ее от жидкои фаф-лы, 2 табл. ирт и последующего окисления фурфурилового спирта в фуран-карбоновую кислоту, Установлено, что окисление фурфурипового спирта ингибируется, если в среде содержится более 0,05% углеводов, являюшихся источником углеродного питания для дрожжейбиотрансформаторов. Кроме того,нали-. чие в среде более 0,2% фурйурола ингибирует потребление углеводов дрожжами и рост дрожжей, необходимых для осуществления биотрансформации,Предотвращение ингибирующего действия фурфурола на стадии накопле1588757 3ния биомассы дрожжей и ингибирующего действия углеводов на стадии биотрансформации Фурфурола или Фурфурилового спирта в Ьуран-карбоновую5кислоту достигается разделениемэтих стадий и проведением биотрансФормации в среде, содержание углеврдов в которой не превышает 0,057Это позволяет повысить концентрацию 10Фурфурола (фурфурилового спирта) всреде до 3,57, ускоряет процесс накопления биомассы и удешевляет продукт,Способ получения Фуран-карбоновой кислоты осуществляется следующимобразом.Накопление биомассы дрожжей проводят путем непрерывного культивирования дрожжей на среде Ридер с 2,07. 20глюкозы или на гидролизате древейиныс РВ 2,0% при 37 С и рН 4,4-4,6.После накопления достаточного количества биомассы (О г/л сухой биомассы) и снижения концентрации углеводов в среде до 0,057 и менее Аерментер, в котором культивируют дрожжи, переводят на режим биотрансформации Фурфурола или Фурфуриловогоспирта и подают в него непрерывноуказанные соединения так, чтобы концентрация их в среде равнялась 0,13,57. Биотрансформацво проводят приследующих условиях: температура 37 С,орН 6,0, аэрация (расход воздуха1 л/л мин). При низких концентрациях Фурфурола или Фурфурилового спирта в среду добавляют минеральную соль(ИаС 1, КС 1, Иа ЯО ) для обеспеченияизотоничности среды, 40Предпочтительно проводить биотрансформацию Фурфурола или Фурфуриловогоспирта с использованием иммобилизованных дрожжевых клеток. Иммобилизацию осуществляют на пузырьках пены 45на поверхности раздела Фаэ газ - жидкость. Пригоден также прием рециркуляпии биомассы после отделения ее отжидкой Фазы,Показатели, полученные при использовании различных штаммов дрожжей, приведены в табл, 1 и 2.Способ дает одинаковые результаты со следующими штаммами дрожжей:СапйЫа рй 111 егшопй 11 - штаммыУ, У, У; СапйЫа ггорса 11 в - штампы У, У, У; СапйЫа цг 11 гв - штаммы У, У,У; Тогц 1 орздв вр. - штаммы У, У, У; Напвепц 1 а апоша 1 а - штаммы У, У, У; БассЬагошусев вр. - штаммы У, У, Уи др.П р и м е р 1. Дрожжи Сапй 1 йа ггор 1 са 11 в Увносят в Ферментатор и проводят непрерывное аэробное культивирование на гидролиэате древесины с РВ 2 , содержанием, г/л: (ИН ) ЯО 4; РдОв 0,5; КС 1 0,5 При достижении концентрации биомассы в Ферментаторе 10 г/л и снижении концентрации РВ до 0,057 начинают подачу раствора фурфурола в концентрации 1,57, Процесс биотрансформацьы осуществляют, при иммобилизации клеток на пузырьках пены на поверхности раздела фаз гаэ - жидкость. Из нижней зоны Ферментатора отбирают культуральную жидкость беэ биомассы. Процесс биотрансформации ведут при 37 ф С и рН 6,0. Скорость подачи раствора Фурфурола составляет Д 0,2 ч ", Концентрация ИаС 1 в растворе Фурфурола 0,5 г/л, Процесс биотрансформации непрерывно осуществляют в течение 120 ч. Выход целевого продукта 957.П р и м е р 2. Дрожжи Напвепц 1 а апоша 1 а У = 249 культивируют на гидролизате древесины и проводят последующий процесс биотрансформацьи Фурфурола аналогично примеру 1. При этом выход продукта составляет 91,0%.П р и м е р 3. Дрожжи РсМа зр. культивируют на среде Ридер с 27 глюкозы в непрерывных условиях при 37 С и рН 5,0, После достижения концентрации биомассы в ферментаторе 10 г/л и остаточной концентрации глюкозы 0,02% в Ферментатор непрерывно подают раствор фурфурола 1,57 и ИаС 1 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 807П р и м е р 4, Дрожжи Тогц 1 орз 1 в зр. Укультивируют на среде Ридер с 27 глюкозы и проводят последующий процесс биотрансформации Фурфурола аналогично примеру 3. Длительность процесса трансформации составляла 72 ч. Выход продукта 907.П р и м е р 5. Дрожжи Я.Сегеч 1 в 1 ае Укультивируют на среде Ридер с 27. глюкозы и проводят последующийЭС Таблица 1Показатели процесса биотрансформации фурфурола Концентрацияфурфурола,7 Штаммы дрожжей Технологические показа- тели Напзепп 1 а БассЬагошусевапоща 1 асегеч 1 эа 1У9 УСапйЫа Тогц 1 орэдэггордса эр.11 э У У2,8 2,8 2,8100,0 100,0 0,05 2,8 100,0 100,0 0,58 0,58 0,58 0,58 0,012 0,012 0,012 0,012 0,10 5,8 100,05,8100,0 5,8100,0 1,2 1,2 1,2 1,2 0,024г 0,024 0,024174,791,0 0,024 1,5 64,3 76,0 75,6 90,0 79,8 95,0 15,7 13,5 16,6 0,26 0,30 0,31 0,33 3,0 82,0 51,0 82,0 51,0 144,0 85,7 120,0 71,4 процесс биотрансформации фурфуролааналогично примеру 3. Длительностьбиотрансформации 72 ч. Выход продукта 767. Формула и э о б р е т е н и я, Способ получения фуран-карбоновой кислоты, включающий накопление биомассы дрожжей-биотрансформаторов фурфурола или фурфурипового спирта в оптимальных условиях на питательной среде, содержащей углеводь и минеральные соли, и биотрансформацию фурфуропа или фурфурипового спирта с последующим выделением целевого продукта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ускорения процесса и удешевления целевого продукта, накопление биомассы дрожжей-биотранс" форматоров и биотрансформацию фурйурола или фурфурилового спирта провоПродуктивность, г/сутВыход, 7Производительность,г/л, чАктивность,г/г.чПродуктивность, г/сутВыход, 7Производительность,г/л чАктивность,г/г чПродуктивность,г/сутВыход, ХПроизводительность,г/л чАктивность,г/г. чПродуктивность г/сутВыход, 7 88757 6дят раздельно, сначала выращиваютдрожжи, а по достижении содержанияуглеводов в среде 0,001-0,053 через 5полученную дрожжевую суспензию непре"рывно пропускают фурфурол или фурфуриловый спирт при,концентрации их .в среде 0,1-3,5 Х, и процесс биотрансформации проводят при 37 С и рН 6 вусловиях аэрации.1 2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что процесс биотрансформациН фурфурола или фурфурипово го спирта проводят с использованиемдрожжевых клеток, иммобилизованныхна пузырьках пены на поверхности раздела фаз газ - жидкость,3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что биомассу дрожжей, отделенную от жидкой фазы послепроведения биотрансформации,рециркулируют на стадию биотрансАовмапин.1588757 Продолжение табл,Концентрад няФурфурола,7 Технологические показа- тели Штаммы дрожжей Тогц 1 орз 1 з ярУСапй 1 даггорь са1 дяУ96 Напя епц 1 аапоща 1 аУ9 Басс Ьа гошусезсегечъяа 1УПроизводительность,г/л чАктивность,г/г.ч 30,0 12,0 12,0 25,0 0,32 0,32 0,60 0,50 3,5 32,0 8,5 32,0 8,5 96,0 44,5 48,0 22,3 20,0 10,0 0,40 0,20 5,0О,11 5,00,11 Таблица 2 Показатели-процесса трансформации йурйурилового спирта Ф Концентрация фурилового спирта,% Технологическиепок аз атели Ятаммы дрожжей СапйЫаггор 1 са 11 яУТогц 1 орядя яре1,5 79,2 96,3 74,7 91,0 75,7 92,0 64,3 76,0 48,0 22,3 96,0 44,5 37,08,5 37,0 8,5 3,0 1422 86,4 119,372,5 82,0 51,0 82,0 51,0 Редактор Н, Киштулинец Заказ 2516 Тираж 479 ПодписноеВНИИПИ Государственного "омитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, .,осква, Ж, Раушская наб д. 4/5 1 11Прои з в одс т в е н но -и зда т е и ь с кн и комбинат Патент , г . Ужгород , ул . Гагарина , 101 Продуктивность,г/сут Выход,7 Производителуость, г/л чАктивность, г/г ч Продуктивность,г/сутВыход, %Продуктивность,г/сутВыход, 7,Продуктивность,г/сутВыход, 7Продуктивность,г/сутВыход, 7.Продуктивность,г/сутВыход,% Составитель Г.ГолеваТехред, Л.Олийнык Корректор Л.Патай