DE19624624A1 - Verfahren zur Verbesserung der Produktausbeute bei Fermentationsprozessen - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Produktausbeute bei FermentationsprozessenInfo
- Publication number
- DE19624624A1 DE19624624A1 DE19624624A DE19624624A DE19624624A1 DE 19624624 A1 DE19624624 A1 DE 19624624A1 DE 19624624 A DE19624624 A DE 19624624A DE 19624624 A DE19624624 A DE 19624624A DE 19624624 A1 DE19624624 A1 DE 19624624A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fermentation
- source
- starch
- microorganisms
- mol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/14—Hydrolases (3)
- C12N9/48—Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
- C12N9/50—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25)
- C12N9/52—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25) derived from bacteria or Archaea
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/22—Processes using, or culture media containing, cellulose or hydrolysates thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P1/00—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft die Verbesserung von Fermenta
tionsverfahren zwecks Erhöhung der Ausbeute der mit Hilfe von
Mikroorganismen in diesen Fermentationsprozessen hergestell
ten biologischen Produkte bzw. Wertstoffe.
Die Fermentation von Mikroorganismen dient u. a. zur
Produktion von biologischen Produkten oder Wertstoffen, wie
beispielsweise Proteine, Enzyme oder auch andere chemische
Wertstoffe, z. B. gegebenenfalls auch mit pharmazeutischer
Wirkung. Hierbei benötigen die Mikroorganismen sowohl für die
intrazelluläre als auch die extrazelluläre Bildung der Pro
dukte bzw. Wertstoffe Nährstoffmedien, die in der Regel eine
sogenannte Kohlenstoff-Quelle ("C-Quelle"), eine Stickstoff-
Quelle ("N-Quelle") und sogenannte Suppline wie Salze und
Vitamine enthalten. Als N-Quelle können niedermolekulare che
mische Substanzen wie Ammoniumsalze bzw. Harnstoff oder aber
hochmolekulare, stickstoffhaltige Substrate wie Proteine na
türlicher Herkunft, z. B. Sojamehle, Baumwollsaatproteine,
Getreideproteine, Proteine tierischer Herkunft wie Fischmehle
usw. Verwendung finden. Insbesondere die N-Quellen pflanzli
cher Herkunft können neben dem Proteingehalt mehr oder weni
ger hohe Gehalte an Stärke aufweisen und so gleichzeitig als
C-Quelle dienen. Als C-Quellen werden im Stand der Technik
Kohlenhydrate, vor allem Mono-, Di-, Tri- und Oligosaccharide,
aber auch polymere Kohlenhydrate wie Getreide, Kartoffelstär
ken, Tapiokastärke oder Stärke der Yamswurzel verwendet.
Einige C-Quellen wie z. B. Glucose, Fructose, Dextrine
werden durch die Mikroorganismen sehr leicht metabolisiert
und führen daher zu einer explosionsartigen Vermehrung der
Mikroorganismen, einhergehend mit rascher Sauerstoffverarmung
in der Fermentationsnährlösung. Die Sauerstoffverarmung zieht
eine Umstellung des Mikroorganismenstoffwechsels nach sich,
so daß die gewünschten Fermentationsprodukte nicht mehr oder
nur in ungenügender Menge produziert werden; im ungünstigsten
Falle sterben die Mikroorganismen sogar wegen Sauerstoffman
gel ab. Weiterhin behindern Glucose und andere Mono- oder
Disacharide in der Mikroorganismenzelle sehr häufig die in
trazelluläre Induktion von Enzymen zur Ausscheidung eines
gewünschten Wertstoffes, von Enzymen zum Stärkeabbau (z. B.
von Amlyase) oder von anderen Enzymen. Die erwünschte Produk
tion des biologischen Produktes bzw. Wertstoffes geht in der
Folge daher häufig auf geringe Mengen zurück und wird teil
weise sogar gänzlich von den Mikroorganismen eingestellt.
Im Stand der Technik hat es nicht an Versuchen gefehlt,
die vorstehenden Schwierigkeiten zu umgehen. Beispielsweise
wurde versucht C-Quellen höherer Molekulargewichte einzuset
zen, wie die bereits genannten Kohlenhydrate oder Stärken.
Grundsätzlich können alle pflanzlichen Stärkequellen als po
tentielle C-Quellen herangezogen werden. Häufig werden die
Stärkeprodukte hierzu nicht aus den Pflanzen isoliert, son
dern gleich die auch zur Stärkeherstellung dienenden pflanz
lichen Ausgangsstoffe wie gemahlene Früchte oder Speicheror
gane von Pflanzen wie Wurzelknollen oder Wurzelrhizome ver
wendet. In der Regel handelt es sich bei solchen polymeren
C-Quellen dann z. B. um Mehle von Getreiden, wie Weizenmehl
oder Maismehl, von Kartoffelmehl oder Tapiokamehl verschiede
ner Korngrößen. Die Mehle und Stärken werden aber vor der Fer
mentation sehr häufig noch einer enzymatischen Behandlung
unterzogen, um die Viskosität des Fermentationsmediums zu
erniedrigen. Hierdurch soll einerseits die Neigung der Stär
ken, in Wasser zu verkleistern und zu gelieren, vermindert
und somit die Rührfähigkeit des Fermentationsmediums gewähr
leistet werden, und andererseits auch der für die Fermenta
tion der Mikroorganismen erforderliche Stofftransport von
Sauerstoff und Kohlendioxid gesteigert werden. In der Regel
sind die polymeren C-Quellen wie Stärke oder stärkehaltige
Mehle somit nicht ohne Vorbehandlung verwendbar, da sie an
sonsten zu hochviskosen Suspensionen oder Lösungen führen und
gelegentlich auch gelieren. Um die damit einhergehenden Sau
erstoff- und Durchmischungsprobleme zu beheben, werden die
polymeren Kohlenhydrat-Quellen in der Regel daher mit Enzymen
(beispielsweise mit Amylasen oder Glucoamylasen) soweit abge
baut, daß zwar das rechte Maß an Viskosität im Fermentations
medium eingestellt, eine nachteilige Substratrepression durch
niedermolekulare Kohlenhydratefragmente aber vermieden wird.
Weiterhin ist es im Stand der Technik bekannt, daß die
Ausbeute an Wertstoffen bei biologischen Prozessen, z. B. zur
Herstellung von Enzymen, eng mit dem im Fermentationsmedium
bereitgestellten Verhältnis von C- zu N-Quelle verknüpft ist.
Bei Kenntnis dieses optimalen Verhältnisses kann dann in der
Folge durch eine gezielte Steigerung der Menge an Substraten
wie Stärke oder stärkehaltigen Mehlen im Fermentationsmedium
die Ausbeute an Enzymen bzw. anderen Wertstoffen erhöht wer
den. Die Steigerung der Menge des zur Verfügung gestellten
Substrates findet aber ihre natürliche Grenze darin, daß die
wäßrigen Fermentationsmedien die gelösten oder suspendierten
Rohstoffe nur bis zu einem hantierbaren Grenzgehalt aufnehmen
können. Über diesen Grenzgehalt hinaus ist eine weitere Aus
beutesteigerung durch Erhöhung der C-Substratmenge nicht mög
lich, da wiederum - auch bei vorangegangenem enzymatischen
Abbau der C-Quellen - hochviskose Fermentationsmedien und
mangelhafter Stofftransport bewirkt würden. Durch das damit
einhergehende verringerte Wachstum der Mikroorganismen würde
auch die Ausbeute an Wertstoffen, z. B. an Enzymen, außeror
dentlich klein ausfallen. Um diese Schwierigkeiten zu umge
hen, wurde im Stand der Technik versucht, C-Quellen (z. B.
Glucose oder z. B. enzymatisch abgebaute Stärke) so nachzudo
sieren, daß das Konzentrationsniveau im Fermentationsmedium
niedrig gehalten und der Fermentationsprozeß stabilisiert
werden kann. Die geeignete Dosierung über die Dauer des Fer
mentationsprozesses erfordert jedoch eine komplizierte Tech
nik; es muß eine aufwendige Meß- und Regeltechnik vorgehalten
werden, und auch der analytische Aufwand für den Fermenta
tionsprozeß, z. B. für die Kontrolle der Substrataufnahme
durch die Mikroorganismen, steigt stark an. Auch nimmt der
apparative Aufwand zu, da weitere Vorratsgefäße benötigt wer
den. Weiterhin wird der Prozeß durch häufiges Nachdosieren
von Rohstoff technisch aufwendiger, da die Rohstoffe satzwei
se oder kontinuierlich sterilisiert werden müssen, wobei trotz
dieser Maßnahmen das Kontaminationsrisiko mit Fremdkeimen
dennoch wesentlich erhöht wird.
Es bestand daher die Aufgabe, ein einfaches und kosten
günstiges Fermentationsverfahren zur Verfügung zu stellen,
bei dem die Substratausbeute bezüglich der C-Quelle verbes
sert ist, ohne daß eine in der Produktion bereits bestehendes
Fermentationstechnologie im Hinblick auf apparative Ausstat
tung, Meß- und Regeltechnik bzw. analytischen Aufwand verän
dert werden muß; das Fermentationsverfahren sollte gleichzei
tig zu einer Erhöhung der Ausbeute der im Fermentationsprozeß
hergestellten biologischen Produkte oder Wertstoffe, z. B. der
hergestellten Enzyme, führen.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Aufgabe
durch die Verwendung von chemisch modifizierten Kohlenhydrat
quellen gelöst werden kann. Demgemäß betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Fermentation von Mikroorganismen zur Her
stellung von biologischen Produkten oder Wertstoffen, bei dem
man in der Fermentation ein Nährstoffmedium zur Verwertung
durch die Mikroorganismen einsetzt, das als C-Quellen-Sub
strat eine chemisch modifizierte Kohlenhydratquelle, insbe
sondere eine chemisch modifizierte oligomere oder polymere
Kohlenhydratquelle, enthält. Der chemisch modifizierten Koh
lenhydratquelle können dabei alle an sich üblichen Kohlenhy
drat-haltigen Substrate zugrundeliegen, die nach an sich be
kannten chemischen Methoden modifiziert werden können. Solche
zugrundeliegenden Kohlenhydrate sind daher Mono-, Di-, Tri- und
Oligosaccharide und insbesondere aber polymere Kohlenhy
drate, wobei grundsätzlich alle pflanzlichen Stärkequellen in
Frage kommen; beispielsweise können Mehle aus Mais, Reis,
Getreide, Kartoffeln, Tapioka oder Yamswurzel sowie die aus
diesen Pflanzen gewonnen Stärken nach chemischer Modifizie
rung im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden. Die im erfin
dungsgemäßen Verfahren verwendete chemisch modifizierte Koh
lenhydratquelle kann im Fermentationsverfahren sowohl als
einzige Kohlenhydratquelle eingesetzt werden, oder anderer
seits auch nur einen gewünschten Anteil einer an sich übli
chen, nicht-modifizierten Kohlenhydratquelle ersetzen bzw.
diese mengenmäßig ergänzen. Es besteht hierbei auch die Mög
lichkeit, die erfindungsgemäß modifizierte Kohlenhydratquel
le, inbesondere derivatisierte Stärke, sowohl zeitgleich mit
der nicht-modifizierten Kohlenhydratquelle oder auch zu einem
geeigneten späteren Zeitpunkt satzweise oder kontinuierlich
in den Fermenter zu dosieren.
Die chemische Modifizierung erfolgt hierbei über die
freien Hydroxygruppen der Glucosebausteine der jeweiligen
Kohlenhydratquelle. Diese Hydroxygruppen erlauben beispiels
weise Veretherungen, Veresterungen, Oxidationen und Querver
netzungen mit bi- oder polyfunktionellen organischen Verbin
dungen. Beispiele sind: für Veretherungen die Hydroxyethylie
rung mit Ethylenoxid, für Veresterungen die Acetylierung z. B.
mit Acetylchlorid oder Acetanhydrid, oder für Quervernetzun
gen die Umsetzung mit Epichlorhydrin oder Phosphorsäure
chloriden. Zur Erzielung der erfinderischen Effekte reichen
bereits geringe Modifizierungsgrade, um die Ausbeute an fer
mentativ herzustellenden Wertstoffen bzw. Enzymen wesentlich
zu erhöhen. Als Modifizierungsgrad wird hierbei ganz allge
mein die Anzahl der chemisch modifizierten Hydroxygruppen pro
Glucoseeinheit der Kohlenhydratquelle in mol/mol verstanden.
Zweckmäßigerweise beträgt der Modifizierungsgrad 0,005 bis 4
mol/mol, und insbesondere 0,01 bis 1 mol/mol. Den zweckmäßi
gen Modifizierungsgrad kann der Fachmann in diesem Rahmen für
den jeweiligen konkreten Fermentationsprozeß mit wenigen Ver
suchen ermitteln.
Zweckmäßige, im erfindungsgemäßen Fermentationsverfahren
einsetzbare, chemisch modifizierte Kohlenhydratquellen sind
daher insbesondere solche, bei denen die Kohlenhydratquelle
chemisch umgewandelt und/oder derivatisiert ist. Vorzugsweise
ist diese als C-Quellen-Substrat dienende Kohlenhydratquelle
durch Veresterung oder Veretherung derivatisiert oder durch
Oxidation oder Vernetzung chemisch umgewandelt. Hierbei
zeichnen sich bevorzugte chemisch modifizierte Kohlenhydrat
quellen dadurch aus, daß diese durch Veresterung, insbesonde
re durch Acetylierung freier Kohlenhydrat-Hydroxygruppen,
derivatisiert sind. Besonders günstige Ausbeuteerhöhungen
bei der Enzymherstellung werden bei Verwendung von verester
ter, insbesondere acetylierter Stärke erzielt, wobei schon
relativ geringe Derivatisierungsgrade (Acetylisierungsgrade)
ausreichen. Der Veresterungsgrad der veresterten bzw. acety
lierten Kohlenhydratquellen, vorzugsweise der Veresterungs- bzw.
Acetylierungsgrad erfindungsgemäß verwendeter Stärke,
läßt sich bestimmen, indem man eine definierte Menge einer
spezifizierten, veresterten bzw. acetylierten Kohlenhydrat
quelle mit einem ebenfalls definierten Überschuß alkalischer
Base, z. B. Natriumhydroxid, verseift und man danach die
nicht verbrauchte Menge der Base quantitativ bestimmt. Der
Substitutionsgrad (DS = degree of substitution), also der
Veresterungs- bzw. Acetylierungsgrad kann dann aus der mola
ren Menge an verbrauchter Base als Anzahl der Ester- bzw.
Acetylgruppen pro Glucoseeinheit der jeweiligen veresterten
bzw. acetylierten Kohlenhydratquelle berechnet werden. In
bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung beträgt der Ver
esterungsgrad bzw. Acetylierungsgrad, bestimmt durch Versei
fung der veresterten Kohlenhydratquelle als Anzahl der Sub
stitutionsgruppen pro Glucoseeinheit (DS) hierbei 0,005 bis
4 mol/mol, und insbesondere 0,01 bis 1 mol/mol. Besonders be
vorzugt sind Veresterungs- bzw. Acetylierungsgrade von 0,02
bis 0,15 mol/mol.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfin
dungsgemäßen Fermentationsverfahrens wird eine chemisch modi
fizierte Kohlenhydratquelle eingesetzt, der eine (isolierte)
Stärke oder eine natürliche Stärkequelle, insbesondere reine
Stärke oder stärkehaltiges Mehl, zugrundeliegt. Als chemisch
derivatisierte, insbesondere veresterte bzw. acetylierte
Stärke ist Acetylstärke zu nennen, beispielsweise der unter
"FARAZYM T®" im Handel (z. B. von der Firma AVEBE Deutsch
land, Meerbusch, geliefert; produziert von Avebe B.A., Fox
hol, NL) erhältliche Tapiokastärke-Acetylester mit einem Sub
stitutionsgrad DS von 0,025 bis 0,032 mol/mol, oder eine ent
sprechende, von Avebe erhältliche acetylierte Kartoffelstärke
("FARAZYM 76®").
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht mit einfachen
Mitteln eine bessere Substratausnutzung bei Verwendung von
chemisch modifizierten Kohlenhydratquellen (C-Quellen), um zu
einer Ausbeuteerhöhung an fermentativ hergestellten Wertstof
fen, z. B. biologische Produkte wie Enzyme, zu gelangen. Das
erfindungsgemäße Verfahren bietet darüber hinaus den Vorteil,
daß es in bestehenden Fermentationsanlagen ohne Veränderung
der Technologie oder des apparativen bzw. analytischen oder
Kontroll- und Meßaufwandes eingesetzt werden kann. Schwierige
Dosiertechnologien werden vermieden. Ein weiterer Vorteil der
Erfindung besteht darin, daß es bei beliebigen Fermentationen
eingesetzt werden kann, und somit für eine Vielzahl der übli
cherweise für Fermentationen eingesetzten Mikroorganismen die
Verwendung der vorteilhaften, chemisch modifizierten Kohlen
hydratquellen erlaubt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann
daher insbesondere bei Mikroorganismen der Familien Fungus
und Bakterien, insbesondere bei Mikroorganismen, die zur Pro
duktion von Enzymen herangezogen werden, vielfältig einge
setzt werden. Beispiele für einsetzbare Mikroorganismen sind
z. B. die Gattungen Aspergillus, Rhizopus, Trichoderma, Peni
cillium und Bacillus. Spezielle Beispiele für die Gattung
Bacillus sind insbesondere Bacillus licheniformis, Bacillus
subtilis, Bacillus alcalophilus, Bacillus lentus, Bacillus
amyloliquefaciens, die in der Technologie zur Enzymherstel
lung hinreichend beschrieben sind. Die Vorteile der Erfindung
lassen sich auch mit optimierten, z. B. gentechnisch veränder
ten, Mikroorganismen, insbesondere auch solchen, die zur Pro
duktion von Enzymen im industriellen Maßstab eingesetzt wer
den, erzielen.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter
erläutern, ohne sie jedoch in ihrem Umfange zu beschränken.
Unter den Standardbedingungen zur Herstellung einer hochalka
lischen Protease vom Subtilisin-Typ 309 wurden im Vergleich
als C-Quelle einerseits Kartoffelstärke und native Tapioka
stärke (nicht erfindungsgemäß als Standard) sowie anderer
seits acetylierte Tapiokastärke bei pH-Werten von 6,0 oder
7,0 mittels eines Bacillus alcalophilus Stammlinie HAI (be
schrieben in der publizierten EP-A 415 296), durch herkömm
liche Mutation und gentechnische Veränderung optimiert, fer
mentiert. Nachfolgend wurde in an sich üblicher Weise die
erzielte Aktivitätsausbeute an Protease in DU/ml ermittelt.
Unter "DU" wird dabei die enzymatische Aktivität in Delft
Units verstanden, wobei 1.000 DU der proteolytischen Aktivi
tät entsprechen, die bei einem Volumen von 1 ml einer
2-W/W-%igen Enzymlösung nach Abbau von Kasein eine Extink
tionsdifferenz (1 cm Lichtweg; 275 nm; Bestimmung gegen
Blindprobentest) von 0,4000 ergibt.
Die eingesetzten nativen und chemisch modifizierten Stärken
wiesen folgende Eigenschaften auf:
Kartoffelstärke | |
Feuchtegehalt | |
15 bis 20 Gew.-% | |
pH-Wert (30 mg/g-Lösung in Aqua dest.) | 6 bis 8 |
Löslichkeit | < 10-2 g/l |
Keimzahl | < 50.000 KBE/g*) |
Siebanalyse < 1 mm (10 Min. mechanisches Sieben über 1 mm-Sieb) | 100 Gew.-% |
Tapiokastärke, nativ | |
Feuchtegehalt | |
11 bis 14 Gew.-% | |
pH-Wert (30 mg/g-Lösung in Aqua dest.) | 6 bis 8 |
Asche (auf Trockenstoff gemessen) | 2 mg/g |
Keimzahl | 50.000 KBE/g*) |
Siebanalyse < 1 mm (10 Min. mechanisches Sieben über 1 mm-Sieb) | 100 Gew.-% |
(*) KBE = Keimbildende Einheiten) |
Tapiokastärke, acetyliert | |
Feuchtegehalt (5 g, getrocknet bei 130°C für 90 Min.) | |
110 bis 140 mg/g | |
pH-Wert (30 mg/g-Lösung in Aqua dest.) | 5 bis 7 |
Substitutionsgrad (DS) | 0,025 bis 0,032 mol/mol |
Siebanalyse < 1 mm (10 Min. mechanisches Sieben über 1 mm-Sieb) | 100 Gew.-% |
Die vorstehenden handelsüblichen Stärken, Kartoffelstärke und
Tapiokastärke (nativ oder acetyliert), können beispielsweise
bei der Firma AVEBE Deutschland (in Meerbusch) bezogen wer
den.
Für die Fermentation mit den vorstehend angegebenen Stärken
bzw. Stärkederivaten wurden folgende Ergebnisse im Hinblick
auf die jeweilige maximal erzielte Aktivitätsausbeute (bei
einer Fermentationsdauer von 72 h) gefunden:
Die erfindungsgemäß eingesetzte, acetylierte Tapiokastärke
zeigte in der Aktivitätsbildung eine herausragende Verbesse
rung, die deutlich über dem Ergebnis der als Standard aufge
führten Kartoffelstärke und auch der nativen Tapiokastärke
liegt.
Das Verfahren ist für andere Fermentationen, z. B. zur Her
stellung von Enzymen wie Proteasen, Lipasen, Amylasen, Cellu
lasen, Glucosidasen, Amyloglucosidasen u. a. gleichfalls vor
teilhaft anwendbar und wird im nachfolgenden Beispiel noch
weiter erläutert.
Unter den Standardbedingungen zur Herstellung einer alkali
schen Protease von BPN′-Typ wurden im Vergleich als C-Quelle
einerseits Kartoffelstärke (als Standard wie in Beispiel 1,
nicht erfindungsgemäß) sowie andererseits acetylierte Tapio
kastärke in zwei Fermentationsversuchen mit zwei unterschied
lichen Bacillus licheniformis-Stämmen fermentiert und nach
folgend in an sich üblicher Weise die erzielte Aktivitätsaus
beute an Protease in DU/ml ermittelt (zur Einheit 1 DU/ml
siehe Beispiel 1). Es wurden die im Beispiel 1 näher be
schriebene Kartoffelstärke (als Standard) bzw. erfindungsge
mäß acetylierte Tapiokastärke verwendet. Für die Fermentatio
nen mit diesen Stärken bzw. Stärkederivaten wurden die fol
genden Ergebnisse im Hinblick auf die jeweilige maximal er
zielte Aktivitätsausbeute (bei einer Fermentationsdauer von
77 h bzw. 72 h bei Kartoffelstärke, gegenüber einer Fermenta
tionsdauer von nur 56 h bei acetylierter Tapiokastärke) ge
funden:
Die erfindungsgemäß eingesetzte, acetylierte Tapiokastärke
zeigte in der Aktivitätsbildung eine herausragende Verbesse
rung, die deutlich über dem Ergebnis der hier in Analogie zum
Beispiel 1 als Standard aufgeführten Kartoffelstärke liegt,
bei gleichzeitig vorteilhafter Verkürzung der Fermentations
dauer bei Verwendung von acetylierter Tapiokastärke als
C-Quellen-Substrat.
Claims (6)
1. Verfahren zur Fermentation von Mikroorganismen zur
Herstellung von biologischen Produkten oder Wertstoffen, da
durch gekennzeichnet, daß man in der Fermentation ein Nähr
stoffmedium zur Verwertung durch die Mikroorganismen ein
setzt, das als C-Quellen-Substrat eine chemisch modifizierte
Kohlenhydratquelle, insbesondere eine oligomere oder polymere
Kohlenhydratquelle, enthält.
2. Fermentationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die chemisch modifizierte Kohlenhydratquel
le eine chemisch umgewandelte und/oder derivatisierte Kohlen
hydratquelle ist.
3. Fermentationsverfahren nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die als C-Quellen-Substrat dienende Kohlen
hydratquelle durch Veresterung oder Veretherung derivatisiert
oder durch Oxidation oder Vernetzung chemisch umgewandelt
ist.
4. Fermentationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der chemisch modifizierten Kohlenhydrat
quelle eine (isolierte) Stärke oder eine natürliche Stärke
quelle, insbesondere reine Stärke oder stärkehaltiges Mehl,
zugrundeliegt.
5. Fermentationsverfahren nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die chemisch modifizierte Kohlenhydratquel
le durch Veresterung, insbesondere durch Acetylierung freier
Kohlenhydrat-Hydroxygruppen, derivatisiert ist.
6. Fermentationsverfahren nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Veresterungsgrad, insbesondere der Ace
tylierungsgrad, bestimmt durch Verseifung der veresterten
Kohlenhydratquelle als Anzahl der Substitutionsgruppen pro
Glucoseeinheit (DS) 0,005 bis 4 mol/mol, insbesondere 0,01
bis 1 mol/mol, beträgt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19624624A DE19624624A1 (de) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | Verfahren zur Verbesserung der Produktausbeute bei Fermentationsprozessen |
AU34035/97A AU3403597A (en) | 1996-06-20 | 1997-06-20 | Method for improving the product yield in fermentation processes |
PCT/US1997/010639 WO1997048816A1 (en) | 1996-06-20 | 1997-06-20 | Method for improving the product yield in fermentation processes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19624624A DE19624624A1 (de) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | Verfahren zur Verbesserung der Produktausbeute bei Fermentationsprozessen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19624624A1 true DE19624624A1 (de) | 1998-01-02 |
Family
ID=7797485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19624624A Withdrawn DE19624624A1 (de) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | Verfahren zur Verbesserung der Produktausbeute bei Fermentationsprozessen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU3403597A (de) |
DE (1) | DE19624624A1 (de) |
WO (1) | WO1997048816A1 (de) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3915800A (en) * | 1972-03-30 | 1975-10-28 | Kelco Co | Polysaccharide and bacterial fermentation process for its preparation |
US4186025A (en) * | 1975-09-25 | 1980-01-29 | Merck & Co., Inc. | Aqueous polysaccharide composition |
DE2721186C2 (de) * | 1977-05-11 | 1986-04-24 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Verfahren zur Herstellung eines Gemisches von niedermolekularen Polyhydroxylverbindungen |
-
1996
- 1996-06-20 DE DE19624624A patent/DE19624624A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-06-20 AU AU34035/97A patent/AU3403597A/en not_active Abandoned
- 1997-06-20 WO PCT/US1997/010639 patent/WO1997048816A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU3403597A (en) | 1998-01-07 |
WO1997048816A1 (en) | 1997-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Melanouri et al. | Cultivating Pleurotus ostreatus and Pleurotus eryngii mushroom strains on agro-industrial residues in solid-state fermentation. Part I: Screening for growth, endoglucanase, laccase and biomass production in the colonization phase | |
Wu et al. | Cost-effective production of bacterial cellulose in static cultures using distillery wastewater | |
El-Gendi et al. | Recent advances in bacterial cellulose: a low-cost effective production media, optimization strategies and applications | |
Shet et al. | Pectinolytic enzymes: classification, production, purification and applications | |
EP1985710A2 (de) | Verfahren zur enzymatischen Hydrolyse chemisch vorbehandelter Lignocellulose | |
WO1995004134A1 (en) | Method of reducing complex carbohydrates in fermentation products | |
DE2249836A1 (de) | Verfahren zur herstellung von pullulan | |
DE60020777T2 (de) | Herstellung von Chitin und Chitosan | |
Mishra et al. | Selection and utilization of agro-industrial waste for biosynthesis and hyper-production of pullulan: a review | |
Corujo et al. | Production of bacterial nanocellulose from non-conventional fermentation media | |
DE1442060A1 (de) | Verfahren zur Herstellung und Verwendung von Amyloglucosidase | |
CN109929891A (zh) | 黄原胶发酵培养基的制备工艺 | |
Shokatayeva et al. | Bacterial cellulose and pullulan from simple and low cost production media | |
DE19624624A1 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Produktausbeute bei Fermentationsprozessen | |
CN107223859A (zh) | 一种通过有益菌发酵的无机硒转化工艺 | |
CN111423278A (zh) | 一种盐碱地微生物土壤调理剂及制备方法 | |
CN1884563A (zh) | 一种以汽爆秸秆为原料发酵生产柠檬酸的方法 | |
Molina et al. | Microbial Bioprocessing of Agri-food Wastes: Industrial Applications | |
Tiangui et al. | Xylo-oligosaccharide preparation through enzyme hydrolysis of hemicelluloses isolated from press lye | |
Rodrigues et al. | A green approach to biomass residue valorization: Bacterial nanocellulose production from agro-industrial waste | |
DE3940247C1 (en) | Producing micro-biologically active cereal drink - includes fermenting aq. nourishing path with low solid concn. | |
CN110066839A (zh) | 用于黄原胶发酵的培养基 | |
DE2318650C2 (de) | Fermentative Herstellung von Deacetylcephalosporin C | |
Betlej et al. | Bacterial cellulose synthesis by Kombucha microorganisms on a medium with a variable composition of nutrients | |
Cielecka et al. | Highly Stretchable Bacterial Cellulose Produced by Komagataeibacter hansenii SI1. Polymers 2021, 13, 4455 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: GENENCOR INTERNATIONAL,INC., PALO ALTO, CALIF., US |
|
8141 | Disposal/no request for examination |