Способ получения глутаминовой кислоты

О П И С А Н И Е щ 93 щ 550ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 14. 1 О. 76 (21) 2411148/28-13с присоединением заявки ЭЙОпубликовано 30, 06. 82. Бюллетень24Дата опубликования описания 30. 06. 82 ео делам изобретеиий н открытий(72) Авторы изобретения ГОрдена Ленина институт биохимии им. А.Н. Бахаи Всесоюзное научно-производственное обединение ,гидролизной промышленности(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛУТАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способу получения глутаминовой кислоты, используемой в пищевой промышленности, медицине и производстве синтетических волокон.Известен способ получения глутаминовой кислоты путем глубинного выращивания продуцирующих ее микроорганизмов на питательной среде, содер о жащей источник углерода, азота, необходимые минеральные соли с последующим выделением продукта 11.Однако в данном способе в качестве источника углерода используют дорогостоящее и дефицитное сырье. гидролизаты 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 используемыхисточников углерода, так как они содержат иэбиточное количество биотинаингибитора синтеза глутаминовой кислоты, предварительная очистка используемых источников углерода микробиологическим путем усложняет процессполучения глутаминовой кислоты в целом, так как требует организации двухпроцессов ферментации в стерильныхусловиях: один - на стадии очисткисырья от биотина, другой - на стадиисинтеза глутаминовой кислоты, чтоприводит к увеличению расхода посевного материала и, как следствие, кувеличению затрат на его подготовку,использование двух различных микроорганизмов (одного на стадии очисткисахарсодержащего материала от биотина, а другого на стадии ферментацииглутаминовой кислоты) требует приготовления посевного материала двухкультур микроорганизмов.3 939550Применение одного и того же микроорганизма как на стадии очистки сырьятак и на стадии ферментации увеличи-"вает общий расход посевного материала, так как порцию микроорганизмов,внесенную в питательную среду дляочистки источника углерода от биотинав дальнейшем не используют в качестве продуцента глутаминовой кислоты,потому что при стерилизации питатель ной среды находящиеся в ней микроорганизмы подвергают автолизу ииспользуют 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 спо- щсобу составляет 39,2 г/л,Цель изобретения - расширениесырьевой базы, упрощение технологииполучения глутаминовой кислоты, атакже повышение ее выхода. 25Поставленная цель достигается тем,что в способе получения глутаминовойкислоты в качестве источника углеродаиспользуют очищенную смесь моносахаридов гидролизатов целлюлозосодержащих растительных материалов. Приэтом могут быть использованы, например, древесины хвойных, лиственныхпород и их смесей в любом соотношенииотходов сельского хозяйства (кукурузной кочерыжки, подсолнечной лузги,хлопковой шелухи и т.п.), Вышеперечисленные виды сырья относительнодешевы и запасы их практически не ограничены.49Для получения углеводного субстрата, пригодного для микробиологического синтеза глутаминовой кислоты,гидролизаты целлюлоэосодержащих растительных материалов с содержанием моносахаридов 2,0 - 3,53, 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, об работки окисью кальция с последующим отделением осадкаПолученный 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 стерилиэуют известным способом, охлаждают, засевают 2 М-часовой культурой микроорганизма продуцента глутаминовой кислоты, проводят ферментацию и выделяют кислоту иэ культуральной жидкости. В качестве продуцентов глутаминовой кислоты используют микроорганизмы Вгеч 1 Ьаейегигп Г 1 ачов, М 1 егососсцз д 1 о 1 ае сцз.В предлагаемом способе для приготовления питательной, среды в качестве источника углерода может быть использована смесь моносахаридов любых гидролизатов целлюлоэосодержащих растительных материалов.8 таблице дана характеристика моно. сахаридов гидролизатов целлюлозосодержащих растительных материалов.Э о х с Э 1- о о х 1- СЭ 1 Е 1 йо 1 Хх 1 Е2 Г л оФ 4 Мь йЬ С 3 М МЪ Ощ мФь Ф3 Ч СО л1е балх е х э хи.х з х;% л с з с е х ЭФ О Э э а а сй Э Э 8 " о о 3 Эх Хо с 1Х ЭЭ 1Ке кх еФ Фл оа 3 сл сх ол сх х- З С 3о Х ЭЗЕРзз колсо ох а е х х а е ф х к х Е Э 3 Ф б е 0 О О Х 3:; О939550 25 45 7П р и м е р 1. Гидролизат хвойной древесины (ГЦХ) с содержанием моносахаридов 2,8 нейтрализуют при 85 ОС до рН 3,3-3,7, упаривают под вакуумом до концентрации моно сахаридов 10,9; продувают воздухомв течение 120 мин при 45-60 С, Ко раствору моносахаридов добавляют активированный уголь марки "А" вколичестве 10 г/л, перемешивают1 О10 мин и фильтруют. Фильтрат подщелачивают до рН 8-9, выдерживают1 ч и отделяют выпавший осадок.В очищенный гидролиэат с концентрацией моносахаридов 10 (по редуцирующей способности) вносят аммоний сернокислый (2,53), калий фосфорно- кислый двузамещенный (0,05), калий фосфорнокислый однозамещенный (0,051) магний сернокислцй (0,04 г). Полученную питательную среду стерилиэуют при 0,8 ати в течение 40 мин, охлаждают и засевают посевным материалом в количестве 5 об.4.Среду для посевного материала готовят следующего состава,4:Глукоэа 2,0Кукурузный экстракт 2,0ИаС 1 0,3рН 7,0-7,2Стерилизуют 0,8 ати в течение 40 мин.Посевной материал выращивают в качалочных колбах при 28-30 С в тео чение 24 ч. В качестве продуцента используют микроорганизм Вгеч 1 Ьас 1 егов 11 ачов.Основную ферментацию проводят в ферментерах при следующих параметрах:Температура, С 28-32 д С аоРасход воздуха, мна1 м сред, 0,8-1,0Число оборотовмешалки, об/мин. 200Время ферментации,ч 60рН 6,5-8,5В течение ферментации рН поддерживается в указанном интервале аммиач ной водой. Концентрация глутаминовой 50 кислоты в культуральной жидкости 49,2 г/л.Выделение глутаминовой кислоты осуществляют известным способом.П р и м е р 2. Аналогичен примеру 55 1, за исключением того, что в качестве источника углерода применяют очищенную смесь моносахаридов в пита 8тельной среде 8,6. Концентрация глутаминовой кислоты после ферментации 42 г/л.П р и м е р 3. Аналогичен примеру 1, эа исключением того, что источни" ком углерода является очищенная смесь моносахаридов гидролизата хлопковой шелухи и в качестве продуцента Исгососсцз у 1 цйаасцз. При концентрации моносахаридов в питательной среде 7,7 Ф 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,М 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 операций, 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 (160 -180 руб./т).формула изобретенияСпособ получения глутаминовой кислоты путем глубинного выращивания продуцирующих ее микроорганизмов на питательной среде, содержащей источник углерода, азота и необходимые минеральные соли с последующим выделением продукта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения сырьевой базы, упрощения проЗаказ 4599/40 Тираж 505 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9цесса, а также повышения выхода готового продукта, в качестве источника углерода используют очищенную смесь моносахаридов гидролизатов целлюлозосодержащих растительных материалов. 5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США У 3451891, кл. 19547 опублик. 1969