RU2027762C1 - Method of preparing of purine-containing products - Google Patents

Abstract

FIELD: biotechnology. SUBSTANCE: concentration of native solution is carried out up to the kinematic viscosity coefficient 2-10 sSt following by its crystallization at temperature from -20 to +20 C, at pH 4.5-6.0 and separation of crystals of the first purine-containing product from the mother liquid by dehydration of mother liquid at 60-180 C up to the preparing of the second purine-containing product. EFFECT: improved method of purine products preparing. 4 tbl

Description

Изобретение относится к производству биологически активных веществ, получаемых путем микробиологического синтеза, и может быть использовано для производства пуринсодержащих продуктов (инозина, гуанозина, гипоксантина). Указанные продукты могут быть использованы для получения рибоксина, аденозина и производных на их основе, а также в качестве ростстимулирующей кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птицы. The invention relates to the production of biologically active substances obtained by microbiological synthesis, and can be used for the production of purine-containing products (inosine, guanosine, hypoxanthine). These products can be used to obtain riboxin, adenosine and derivatives based on them, as well as growth-promoting feed additives for farm animals and poultry.

Известны способы получения пуринсодержащих продуктов и нуклеозидов методами микробиологического синтеза с последующим выделением и химической очисткой. Known methods for producing purine-containing products and nucleosides by microbiological synthesis followed by isolation and chemical purification.

В способе получения пуринсодержащих продуктов (авт. св. N 675651), взятом за прототип, пуринсодержащие продукты получают обработкой культуральной жидкости сульфатом алюминия с доведением рН до 5,2-5,5, отделением надосадочной жидкости (нативного раствора), извлечением пуринов с помощью углеродсодержащих сорбентов, концентрированием путем упаривания спиртово-аммиачного элюата и кристаллизации продукта при охлаждении с получением сырца, который затем растворяют и очищают с получением рибоксина с помощью сульфоткатионитов. In the method for producing purine-containing products (ed. St. N 675651), taken as a prototype, purine-containing products are obtained by treating the culture fluid with aluminum sulfate to bring the pH to 5.2-5.5, separating the supernatant (native solution), extracting purines using carbon-containing sorbents by concentration by evaporation of the alcohol-ammonia eluate and crystallization of the product upon cooling to obtain a crude product, which is then dissolved and purified to produce riboxin using sulfotcationites.

Недостатками указанного и других известных способов являются:
невысокий выход целевых продуктов из-за многоступенчатой очистки;
наличие неутилизируемых отходов в виде обедненных пуринсодержащих растворов и отходов в виде кислотно-щелочных стоков, образующихся за счет растворов, используемых при регенерации ионообменных смол.The disadvantages of this and other known methods are:
low yield of target products due to multi-stage purification;
the presence of non-utilizable wastes in the form of depleted purine-containing solutions and wastes in the form of acid-base wastes generated from solutions used in the regeneration of ion-exchange resins.

Цель изобретения - повышение выхода целевых продуктов. The purpose of the invention is to increase the yield of target products.

Для этого в способе получения пуринсодержащих продуктов путем ферментации штаммов - продуцентов, отделения биомассы и концентрирования, концентрирование нативного раствора проводят до коэффициента кинематической вязкости концентрата 2-10 cst с дальнейшей кристаллизацией его при температуре от минус 20^оС до плюс 20^оС, рН 4,5-6,0 и отделением кристаллов первого пуринсодержащего продукта от маточного раствора с последующим обезвоживанием маточного раствора при 60-180^оС до получения второго пуринсодержащего продукта.For this purpose, a method for producing purine products by fermentation of strains - producing, separating the biomass and concentration, the concentration of the native solution is carried out until the kinematic viscosity of the concentrate with further 2-10 cst its crystallization at a temperature of minus 20 ^C to plus ²⁰ ° C, pH 4 , 5-6,0 and purine crystals separating the first product from the mother liquor, followed by dehydration of the mother solution at 60-180 ^{° C} to obtain a second product purine.

Удалось установить, что концентрирование нативного раствора и последующая кристаллизация в выбранных условиях позволяют получить первый пуринсодержащий продукт с содержанием пуринов 60-90%. Такого рода простой и эффективный процесс обуславливается тем, что кристаллизация пуринов и сопутствующих примесей существенным образом зависит, с одной стороны, от вязкости получаемого концентрата, с другой стороны, от температуры и значения рН при кристаллизации. В зависимости от относительного содержания пуринов и примесей в исходном нативном растворе выбрана оптимальная степень концентрирования, которая лимитируется предельными значениями коэффициента кинематической вязкости, а также температурой и значением рН кристаллизации. Обоснования оптимальных условий концентрирования и кристаллизации приведены в табл. 1-4. При высоком содержании пуринов и низком содержании примесей степень концентрирования может быть высокой и температура кристаллизации 0-20^оС, в противном случае (обратное соотношение целевого продукта и примесей) степень концентрирования ниже, температура кристаллизации - 20-0^оС.It was possible to establish that the concentration of the native solution and subsequent crystallization under the selected conditions make it possible to obtain the first purine-containing product with a purine content of 60-90%. Such a simple and effective process is caused by the fact that crystallization of purines and related impurities substantially depends, on the one hand, on the viscosity of the concentrate obtained, on the other hand, on the temperature and pH during crystallization. Depending on the relative content of purines and impurities in the initial native solution, the optimal degree of concentration was selected, which is limited by the limiting values of the kinematic viscosity coefficient, as well as the temperature and pH of crystallization. Justification of the optimal conditions for concentration and crystallization are given in table. 1-4. At a high content of purine and low impurity concentration degree can be high and the crystallization temperature ^of 0-20 C, otherwise (the inverse ratio of the target product and impurities) the degree of concentration below the crystallization temperature - 20-0 ° ^C

Таким образом, за счет селективной кристаллизации целевого продукта удается получить при простой процедуре выделения и очистки с хорошим выходом (не менее 60%) первый пуринсодержащий продукт, который может быть известными способами очищен до получения инозина (рибоксина), гуанозина, гипоксантина или трансформирован с получением аденозина, рибозы и других продуктов на его основе. Thus, due to the selective crystallization of the target product, it is possible to obtain the first purine-containing product, which can be purified by known methods to obtain inosine (riboxin), guanosine, hypoxanthine or transformed with obtaining a simple purification and purification procedure with at least 60% yield, to obtain adenosine, ribose and other products based on it.

Оставшийся от кристаллизации первого продукта маточный раствор, содержащий пуриновые соединения, обезвоживается при 60-180^оС с получением второго пуринсодержащего продукта, в котором содержание пуринов составляет 5-15% . Указанный продукт может быть использован в качестве кормовой добавки. Таким образом, выход целевых продуктов повышается до 90%, (в прототипе до 60%), исключаются отходы производства и стоки солевых растворов.The remaining product from the first crystallization mother liquor containing the purine compound, dehydrated at 60-180 ^{° C} to produce a second product purine, wherein the purine content of 5-15%. The specified product can be used as a feed additive. Thus, the yield of the target products increases to 90% (in the prototype up to 60%), production waste and saline effluent are excluded.

П р и м е р 1. 12 л культуральной жидкости, содержащей 14,7 г/л рибоксина, 1,5 г/л гуанозина и 0,8 г/л гипоксантина нагревали до 55^оС при перемешивании и выдерживали при этой температуре в течение 2 ч. Биомассу отделяли сепарированием. Биомасса объемом 1,2л содержала 15,8 г/л рибоксина, 1,7 г/л гуанозина и 1,0 г/л гипоксантина. Получили 10,8 л нативного раствора рибоксина с содержанием рибоксина 14,5 г/л, гуанозина 1,5 г/л и гипоксантина 0,9 г/л. Hативный раствор упаривали на роторной вакуум-выпарной установке при 70^оС. Получили 2,1 л упаренного нативного раствора с содержанием рибоксина 72 г/л, гуанозина 7,8 г/л, гипоксантина 5,0 г/л. Кинематическая вязкость упаренного нативного раствора при 20^оС - 7,5 сСт. Значение водородного показателя рН 5,2. Упаренный нативный раствор медленно (в течение 6 ч) охлаждали при перемешивании до температуры минус 4^оС и выдерживали при этой температуре 8 ч. Выпавшие кристаллы первого пуринсодержащего продукта отделяли фильтрацией. Первый пуринсодержащий продукт промывали на фильтре 200 мл обессоленной воды с температурой 2^оС. Промывку присоединяли к маточнику после отделения первого пуринсодержащего продукта. Получали 410 г пасты первого пуринсодержащего продукта с влажностью 60% и содержанием пуринов, г. рибоксина 121, гуанозина 14,8, гипоксантина 9,3. Пасту высушивали в вакуум-сушильном шкафу при 60^оС в течение 3 ч. Получали 160 г первого пуринсодержащего продукта с влажностью 1,5%, суммарным содержанием пуринов 142 г (85,5%) в том числе: Рибоксин 118 г (71,1%) Гуанозин 14,7 г (8,8%) Гипоксантин 9,3 г (5,6%)
Маточный раствор с промывкой объемом 1,9 л с содержанием пуринов, г/л: рибоксин 16, гуанозин 0,8 и гипоксантин 0,6, обезвоживали на распылительной сушилке при температуре теплоносителя на входе в сушильную камеру t_вх = 170^оС и на выходе из сушильной камеры t_вых. = 80^оС. Получили 292 г сухого второго пуринсодержащего продукта с влажностью 6% и суммарным содержанием пуринов 28,1 г (10,2%), в том числе: Рибоксин 25,2 г (9,2%) Гуанозин 1,2 г (0,444%) Гипоксантин 1,1 г (0,40%)
Выход первого пуринсодержащего продукта по сумме пуринов от содержания в культуральной жидкости 70%. Выход второго пуринсодержащего продукта по сумме пуринов от содержания в культуральной жидкости 13,8%.EXAMPLE EXAMPLE 1 12 liters of the culture broth containing 14.7 g / l riboksina, 1.5 g / l of guanosine, and 0.8 g / L of hypoxanthine was heated to 55 ° ^C under stirring and kept at this temperature for 2 hours. Biomass was separated by separation. The 1.2 L biomass contained 15.8 g / L riboxin, 1.7 g / L guanosine and 1.0 g / L hypoxanthine. Received 10.8 l of a native solution of riboxin with a content of riboxin of 14.5 g / l, guanosine 1.5 g / l and hypoxanthine 0.9 g / l. Hativny solution was evaporated on a rotary vacuum evaporator apparatus at 70 ^° C was obtained 2.1 liters of evaporated native riboksina solution containing 72 g / l of guanosine, 7.8 g / l hypoxanthine 5.0 g / l. Kinematic viscosity of a native solution evaporated at ²⁰ ° C - 7.5 cSt. The pH value is 5.2. The evaporated native solution is slowly (within 6 hours) was cooled with stirring to a temperature of minus 4 ^{° C} and kept at this temperature for 8 hours. The precipitated crystals were first purine product was separated by filtration. Origin purine product was washed on the filter with 200 ml of demineralised water at 2 ° ^C. The washing was attached to the mother liquor after separation of the first purine product. Received 410 g of the paste of the first purine-containing product with a moisture content of 60% and a purine content, g of riboxin 121, guanosine 14.8, hypoxanthine 9.3. The paste was dried in a vacuum oven at 60 ° ^C for 3 hours to give 160 g of the first purine product with moisture of 1.5%, a total content of purines 142 g (85.5%), including:. Riboxinum z 118 (71, 1%) Guanosine 14.7 g (8.8%) Hypoxanthine 9.3 g (5.6%)
The mother liquor from washing with 1.9 liter purines, g / l: 16 Riboxinum, guanosine, hypoxanthine, 0.6 and 0.8, dried in a spray dryer at a temperature of coolant at the inlet of the drying chamber t _in = 170 ^{° C} and exit from the drying chamber t _out. = 80 ^° C was obtained 292 g of dry purine second product with a moisture content of 6% and a total content, including purines 28.1 g (10.2%): Riboxinum 25.2 g (9.2%) Guanosine 1.2 g (0.444%) Hypoxanthine 1.1 g (0.40%)
The output of the first purine-containing product in the amount of purines from the content in the culture fluid of 70%. The output of the second purine-containing product in the amount of purines from the content in the culture fluid of 13.8%.

При увеличении коэффициента кинематической вязкости упаренного нативного раствора более 10 сСт резко возрастает время кристаллизации первого пуринсодержащего продукта и снижается выход. With an increase in the kinematic viscosity coefficient of one stripped off native solution of more than 10 cSt, the crystallization time of the first purine-containing product sharply increases and the yield decreases.

При увеличении температуры кристаллизации более 20^оС резко увеличиваются потери продукта с маточным раствором.With an increase in the crystallization temperature over 20 ^{° C} sharply increased loss of product from the mother liquor.

При понижении температуры кристаллизации ниже минус 20^оС происходит замерзание упаренного нативного раствора.When the crystallization temperature drops below minus 20 ^о С, one stripped off native solution freezes.

При уменьшении значения водородного показателя рН ниже 4,5 или при увеличении выше 6,0 происходит резкое снижение выхода за счет потерь с маточным раствором. With a decrease in the pH value of pH below 4.5 or with an increase above 6.0, a sharp decrease in yield occurs due to losses with the mother liquor.

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит:
частично решить экологическую проблему за счет исключения отходов производства рибоксина и солевых стоков;
получить ценные пуринсодержащие продукты на базе отходов производства;
повысить выход целевых продуктов;
упростить технологию с уменьшением материалоемкости, сырьевых, энерго- и трудозатрат, связанных с исключением ионообменных стадий обессоливания и концентрирования нативных растворов.Using the proposed method in comparison with the prototype will allow:
partially solve the environmental problem by eliminating waste products of riboxin and salt effluents;
get valuable purine-containing products based on production waste;
increase the yield of target products;
to simplify the technology with a decrease in material consumption, raw materials, energy and labor costs associated with the exclusion of ion-exchange stages of desalination and concentration of native solutions.

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПУРИНСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ путем ферментации штамма-продуцента, отделения биомассы, концентрирования нативного раствора и кристаллизации, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, концентрирование нативного раствора проводят до коэффициента кинематической вязкости концентрата 2 - 10 сст с дальнейшей кристаллизацией его при температуре от -20 до +20^oС, pH 4,5 - 6,0 и отделением кристаллов первого пуринсодержащего продукта от маточного раствора с последующим обезвоживанием маточного раствора при 60 - 180^oС до получения второго пуринсодержащего продукта.METHOD FOR PRODUCING PURIN-CONTAINING PRODUCTS by fermentation of producer strain, separation of biomass, concentration of the native solution and crystallization, characterized in that, in order to increase the yield of the target product, the concentration of the native solution is carried out to a kinematic viscosity coefficient of the concentrate of 2-10 cst with its further crystallization at temperature from -20 to +20 ^o C, pH 4.5 - 6.0 and separation of the crystals of the first purine-containing product from the mother liquor, followed by dehydration of the mother liquor at 60 - 180 ^o C until a second purine-containing product is obtained.

Images