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DE2018058C3 - Biotechnisches Verfahren zur Herstellung von Glucose-Isomerase - Google Patents

Biotechnisches Verfahren zur Herstellung von Glucose-Isomerase

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Publication number
DE2018058C3
DE2018058C3 DE2018058A DE2018058A DE2018058C3 DE 2018058 C3 DE2018058 C3 DE 2018058C3 DE 2018058 A DE2018058 A DE 2018058A DE 2018058 A DE2018058 A DE 2018058A DE 2018058 C3 DE2018058 C3 DE 2018058C3
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DE
Germany
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streptomyces
glucose
fructose
xylose
sucrose
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DE2018058A
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DE2018058B2 (de
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Charles Edward Elkart Ind. Brownewell (V.St.A.)
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Bayer Corp
Original Assignee
Miles Laboratories Inc
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Publication date
Application filed by Miles Laboratories Inc filed Critical Miles Laboratories Inc
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Publication of DE2018058B2 publication Critical patent/DE2018058B2/de
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Publication of DE2018058C3 publication Critical patent/DE2018058C3/de
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    • 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
    • C12N9/90—Isomerases (5.)
    • C12N9/92—Glucose isomerase (5.3.1.5; 5.3.1.9; 5.3.1.18)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/8215—Microorganisms
    • Y10S435/822—Microorganisms using bacteria or actinomycetales
    • Y10S435/886—Streptomyces
    • Y10S435/902—Streptomyces olivaceus

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

-verschiedene Streptomyces-Arten angegeben, die zur Herstellung von Glucose-Isomerase geeignet sind. Ein hinterlegter Stamm ist nicht angegeben. In den dortigen Beispielen 1 bis 3 werden Vertreter von Streptomyces phaeochromogenes eingesetzt. Wie aus dem Versuchsb'.richt (s. unten) hervorgeht, führt ein hinterlegter Vertreter von Streptomyces phaeochromogenus unter Anwendung entsprechender Nährmedien zu weniger gaen Ergebnissen als der erfindungsgemäß eingeizte Stamm. . '10 Bei dem Verfahren nach der japanischen Patent-, nrift 7832-66 wird Streptomyces bobiüae eingesetzt. . :; hinterlegter Stamm ist nicht angegeben. Ein Ver- ' ier von Streptomyces bobiliae führt jedoch nach
neue 2 der obengenannten japanischen Patent- - irift 7 430 zu weniger guten Ergebnissen als der dort gesetzte Stamm von Streptomyces achromogenes. . )ie japanische Patentschrift 13 799-66 betrifft die fstellung von Fructose aus Glucose unter Anwenng von Lactobacillus fermenti.
Oort ist angegeben, daß die Glucose-Isomerase des ciobacillus fermenti-Mycels unter bestimmten Bedungen nach 72stündiger Inkubation eine Glucosemwandlung von 48°/0 erreicht. Nach dem erfin- ■■ ngsgemäßen Verfahren wird aber eine Glucose-Um- »5 .!idlung zu Fructose in Höhe von mindestens 40°/„ eits innerhalb 1 Stunde erzielt.
Der für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete irnm gehört zu Streptomyces olivaceus. Er wurde I. i der Northern Utilisation Research and Development Division, Agricultural Research Service of the L nited States Department of Agriculture, Peoria, Illinois, hinterlegt und erhielt die Nummer NRRL 3583. Diese Kultur ist für die Öffentlichkeit unbeschränkt erhältlich.
Der Streptomyces olivaceus NRRL 3583 wird auf Agarschrägen gehalten und kann in einem Xylose enthaltenden Nährmedium gezüchtet werden. Günstigerwcise enthält das Medium außerdem andere Kohlenhydrate, eine Stickstoffquelle und anorganische Salze. Typische Kohlenhydratquellen sind Maisstärke, Dextrose, Lactose, Milchfeststoffe, Weizenkleie u. ä. Typische Stickstoff quellen sind Peptone, Hefeextrakt, Fleischextrakt, Aminosäuren u. ä. Typische anorganische Salze sind Natriumchlorid, Magnesiumsulfat u. ä. Diese Kohlenhydrate, Stickstoffquellen und anorganischen Salze sind bekannt. Die in dem Wachstumsmedium verwendete Xylose kann in gereinigter Form oder in Form eines rohen xylosehaltigen Materials vorliegen.
Der Streptomyces olivaceus NRRL 3583 wird günstigerweise unter Bedingungen der submersen Fermentation ungefähr 20 bis ungefähr 50 h lang bei einer Temperatur von ungefähr 15 bis ungefähr 350C gezüchtet. Bei Temperaturen unterhalb ungefähr 15°C und bei Temperaturen oberhalb ungefähr 35°C wird die Ausbeute an dem gewünschten Enzym ziemlich niedrig. Die bevorzugte Wachstumstemperatur beträgt ungefähr 25 bis ungefähr 35° C. Es wird günstigerweise Atmosphärendruck angewandt, aber Drücke oberhalb und unterhalb von Atmosphärendruck können ohne besondere Verteile oder Nachteile angewandt werden. Der Anfangs-pH-Wert des Wachstumsmediums sollte zwischen ungefähr 6,8 und 7,1 liegen.
Die erfindungsgemäße Glucose-Isomerase wird innerhalb der Bakterienzellen gebildet, die während ihrer Produktion wachsen. Die Zellen können von der Gärbrühe abfiltriert und direkt als Quelle für die Glucose-Isomerase verwendet werden. Wahlweise können die Zellen durch Filtration gewonnen und dann durch bekannte Verfahren aufgebrochen werden. Die entstehenden aufgebrochenen Zellen und ihr freigesetzter Zellinhalt können als Quelle für Glucose-Isomerase verwendet werden. Außerdem können die Zellen auch z. B, durch Ultraschall oder Homogenisierungsapparate aufgebrochen und die Trümmer können durch Zentrifugation entfernt werden. Die überstehende Flüssigkeit kann direkt als Quelle für die Glucose-Isomerase verwendet werden oder sie kann zu einem feinen Pulver für spätere Verwendung lyophilisiert werden. Das Enzym kann aus der oben beschriebenen überstehenden Flüssigkeit auch durch bekannte Ausfällmittel, wie Methanol oder Ammoniumsulfat, ausgefällt werden.
Die Aktivität der erfindungsgemäßen Glucose-Isomerase zur Fructoseerzeugung kann duich die folgenden beiden Bestim.mungsmethoden bestimmt werden.
Bestimmungsmethode 1
Es wurde eine 50°/„ige (Gewicht/Volumen) wäßrige Lösung von Glucose mit 0,005 m Ammoniumchlorid, 0,1 m Magnesiumsulfat und 0,001 m Cobaltchlorid hergestellt. Diese Lösung besaß einen pH-Wert von 9,0. 5 ml der oben angegebenen gepufferten Glucoselösung wurden mit 5 ml einer (Jlucose-Isomerase-Lösung vermischt. Diese zuletzt genannte Lösung kann eine Suspension von ganzen Bakterienzellen, eine Suspension von aufgebrochenen Zellen oder die Enzymlösung, die von den aufgebrochenen Zellen gewonnen worden ist, sein. Das oben angegebene Gemisch wurde gut geschüttelt und 60 Minuten auf 70° C erwärmt. 1 ml des entstehenden Reaktionsgemisches wurde weggenommen und mit 9 ml 0,5n-Perchlorsäure vermischt. Es wurden mit Wasser weitere Verdünnungen hergestellt, wie sie notwendig waren, um eine geeignete Endfarbe zu ergeben. Zu 1 ml des entstehenden Gemisches wurde 0,2 ml einer l,5gewichtsprozentigen Lösung von Cysteinhydrochlorid zugegeben. Hierzu wurden dann 6 ml eines Gemisches von 190 ml destilliertem Wasser und 450 ml konzentrierter Schwefelsäure zugegeben. Unmittelbar darauf wurden 0,2 ml einer 0,12gewichtsprozentigen alkoholischen Lösung von Carbazol zugegeben. Das gesamte Gemisch wurde dann geschüttelt und 30 Minuten bei 40°C stehengelassen. Die optische Dichte der entstehenden purpurroten Farbe wurde dann gemessen, wobei eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 560 nm verwendet wurde. Die so erhaltenen Meßwerte für die optische Dichte wurden mit den Werten auf einer Standardkurve verglichen, auf der die Fructosekonzenträtion gegen die optische Dichte aufgetragen war. Der Prozentsatz von Glucose, die in Fructose umgewandelt worden war, wurde angegeben.
Bestimmungsmethode 2
Es wurde eine 62,5°/oige (Gewicht/Volumen) wäßrige Lösung von Glucose hergestellt, indem man unter Rühren langsam 625 g wasserfreie Glucose zu 300 ml heißem destilliertem Wasser zugab. Die Lösung wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt und hierzu wurden 125 ml einer 1 m wäßrigen Lösung von Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan vom pH-Wert 8,5, 125 ml einer 1 m wäßrigen Lösung von Magnesiumsulfat und 50 ml einer 0,025 m wäßrigen Lösung von Cobaltchlorid zugesetzt. Das entstehende Gemisch wurde dann mit destilliertem Wasser auf 1 1 verdünnt.
10 ml der oben angegebenen Glucoselösung wurden in einen 25-mI-Meßkolben gegeben. Es wurde eine ausreichende Menge des zu untersuchenden Enzyms zugegeben, um zu einer Reduktion der spezifischen Rotation von ungefähr 2,9 bis ungefähr 7,5° zu kommen, wie später beschrieben wird. Der Kolbeninhalt wurde dann mit destilliertem Wasser auf 25 ml verdünnt und das entstehende Gemisch wurde 2 Stunden bei 60° C stehengelassen. Die Reaktion wurde dann durch Zusatz von 1 ml einer 0,5 m wäßrigen Lösung von Perchlorsäure abgebrochen. Das Gemisch wurde dann
mit 15 000 UpM 20 Minuten zentrifugiert, und die optische Drehung (in Grad) <ier überstehenden Flüssigkeil wurde durch bekannte Verfahren bestimmt. Es wurde eine Biindprobe auf die gleiche Weise, aber 5 ohne das Enzym, gemacht. Die optische Drehung der Blindprobe wurde ebenfalls bestimmt. Die spezifische Rotation [_\]£s der Probe bzw. der Blindprobe betrug 2 a oder den doppelten Wert der beobachteten optischen Drehung. Die prozentuale Umwandlung von ίο Glucose in Fructose wurde durch die folgende Formel berechnet:
Prozentuale Umwandlung = Μ-g
[] + 92
[a]Bllndprobe + 92
lOO
Diese Bestimmungsmethode wurde auch angewandt, Bedingungen in 1 Minute 1 μΜοΙ Glucose in Fructose
um die Aktivität in GJucose-Isomerase-Einheiten zu 20 umwandelt. Die Enzymaktivität in Glucose-Isomerase-
berechnen, wobei eine Glucose-Isomerase-Einheit die Einheiten (GlE) der untersuchten Enzymprobe wurde
Menge von Enzym bedeutet, die unter den angegebenen nach der folgenden Formel berechnet:
GlE/g oder GlE/1 =
μg gebildete Fructose · 0,0463
mg oder ml verwendetes Enzym
wobei die μ§ gebildete Fructose durch Multiplikation Fermentation wurde 24 Stunden lang bei 32° C fortgedes oben berechneten Wertes für die prozentuale setzt. Die Gärbrühe wurde mit 40 000 UpM zentri-Glucose-Umwandlung mit dem Faktor 6,25· 10e be- fugiert, um die Bakterienzellen abzutrennen. Die Zellen rechnet wurde. wurden dann gefroren und lyophilisiert. Die Aktivität Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele 35 des entstehenden Enzympulvers wurde durch die Benäher erläutert. Stimmungsmethode 2 bestimmt. Es ergab sich eine
Aktivität von 42,6 °/0 Umwandlung von Glucose in
Beispiel 1 Fructose.
Eine Kultur von Streptomyces olivaceus NRRL 3583 wurde in einen 250-ml-Kolben gegeben, der 100 ml eines wäßrigen Gemisches mit 1,0% Xylose, l,0°/0 Pepton, 0,50% Fleischextrakt, 0,25% Hefeextrakt, 0,50% Natriumchlorid und 0,05% Magnesiumsulfat mit einem pH-Wert von 6,8 bis 7,0 enthielt. Alle oben angegebenen Prozentgehalte sind in Gewicht/Volumen angegeben. Der mit dem Bakterium geimpfte Kolbeninhalt wurde dann auf einem hin- und hergehenden Schüttler mit einem Ausschlag von 5 cm und 176 Bewegungen pro Minute 24 Stunden lang bei 30° C geschüttelt. Die Bakterienzellen wurden von der entstehenden Gärbrühe abfiltriert. Durch die Bestimmungsmethode 1 wurde eine Umwandlung von mindestens 40% Glucose in Fructose bestimmt.
Beispiel 2
Eine Kultur von Streptomyces olivaceus NRRL 3583 wurde unter Rühren in ein Fermentationsgefäß gegeben, das 101 eines wäßrigen Gemisches mit 0,7% Xylose, 0,3% raffinierte Maisstärke, 1,0% Pepton, 0,5 % Fleischextrakt, 0,25% Hefeextiakt, 0,50% Natriumchlorid und 0,05% Magnesiumsulfat und einem pH-Wert von 7,0 enthielt. Alle oben angegebenen Prozentwerte beziehen sich auf Gewicht/Volumen. Es wurde mit 400 UpM gerührt und Luft mit einer Geschwindigkeit von 3 Volumina Luft pro Volumen des Mediums pro Minute durchgeleitet. Die
Beispiel 3
Eine Kultur von Streptomyces olivaceus NRRL 3583 wurde in ein Fermentationsgefäß gegeben, das wie im Beispiel 2 ausgerüstet war und 101 des im Beispiel 2
beschriebenen Mediums enthielt. Es wurde mit 400 UpM gerührt und Luft in einer Menge von 2 l/Minute durchgeleitet. Die Fermentation wurde 48 Stunden bei 21 bis 31° C fortgesetzt. Die Fermentationszellen wurden abgetrennt, in einem Homogenisator aufgebrochen, und die Zelltrümmer wurden durch Zentrifugieren entfernt. Die entstehende überstehende Flüssigkeit wurde lyophilisiert und die Aktivität des Pulvers durch die Bestimmungsmethode 2 bestimmt. Man erhielt 320 GlE/g.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Glucose-Isomerase ist zur Umwandlung von Glucose in Fructose unter anderen als den für die Bestimmung angewandten Bedingungen geeignet. Dies wird im folgenden Beispiel beschrieben.
Beispiel 4
Eine wäßrige Glucose-Lösung, die 25% (Gewicht/ Volumen) Glucose enthielt, wurde mit einigen Bakterienzellen vermischt, die entsprechend dem im Beispiel 2 angegebenen Verfahren gezüchtet worden waren. Die Aktivität der Bakterienzellen wurde ent-
sprechend Methode 2 bestimmt, und die Zellen wurden in einer Menge von 1,5GIE pro g Glucose in der Glucose-Lösung verwandt. Man ließ das entstehende Gemisch mit einem pH-Wert von 8,0 72 Stunden bei 60°C reagieren. Die entstehende Lösung wurde entsprechend der Methode 2 untersucht, und es zeigte sich, daß eine Umwandlung von Glucose in Fructose von 40,7 % stattgefunden hatte.
Kultur
B 2120
B 2208
B 2685 ......
B 3559
NRRL 3583
Glucosc-Isomerase- (GIE/I.)
Aktivitüt 48 Stunden
24 Stunden 0
0 0
0 0
0 79
0 263
0
Versuchsbericlit
Es wurden Versuche durchgeführt, um die Wirksamkeit verschiedener bekannter Streptomyccsstämmc bzw. der von ihnen produzierten Enzyme mit der erfindungsgemäß erhaltenen Glucose-Isomerase zu vergleichen. Dabei wurden neben dem crfindungsgcmäß verwendeten Stamm Streptomyces olivaceus NRRL 3583 die folgenden bei der Northern Utilisation Research and Development Division, Agricultural Research Service of the United States Department of Agriculture, Peoria, Illinois, hinterlegten Stämme untersucht.
B 2120 Streptomyces achromogenes,
B 2208 Streptomyces albus,
B 2685 Streptomyces flavovirens,
B 3559 Streptomyces phaeöchromogenes.
Diese Kulturen wurden alle unter bekannten Bedingungen bei Raumtemperatur auf Agar gehalten, bis sie ausreichend Sporen gebildet hatten. Die Kulturen wurden dann im Kühlschrank bei 4°C aufbewahrt.
A. Es wurde ein erstes Wachstumsmcdium hergestellt, bestehend aus einer wäßrigen Lösung von ! % Xylose, 1% Polypepton, 0,3% K2HPO4 und 0.1% MgSO1-7 H5O.
Außerdem wurde ein erstes Fermentationsmedium hergestellt, bestehend aus einer wäßrigen Lösung von 3% Weizenkleie, 4% Maiswasser, 0,1% MgSO1- 4" 7H2O und 0,025% CoCl2-OH2O. Der pH-Wert wurde mit NaOH auf 6,5 eingestellt.
100 ml des oben angegebenen Wachstumsmediums wurden in fünf einzelne 250-ml-WeithalvErlenmeycr-Kolben gegeben, und die Kolben und der inhalt wurden 20 Minuten mit Dampf von 1,4 atü sterilisiert. Dann wurden Anteile der oben angegebenen Kulturen in die einzelnen Kolben gegeben und die beimpften Kolben 48 Stunden bei 30°C auf einem Roiationsschüttier mit 275 UpM inkubiert.
100 ml des oben angegebenen Fermentationsmediums wurden jeweils in fünf einzelne 250-ml-Weithals-Erlenmeyer-Kolben gegeben und die Kolben und der Inhalt 20 Minuten mit Dampf von 1,4 atü sterilisiert. Es wurden jeweils Anteile des oben angegebenen inkubierten Wachstumsmediums in einer Menge von 1 Volumenprozent in die einzelnen Kolben gegeben, und die so beimpften Kolben wurden 24 Stunden bei 30"C auf einem Rotationsschüttler mit 270 UpM inkubiert. Dann wurden gleiche Anteile der einzelnen Kolbeninhalte entnommen und untersucht. Die Fermentation wurde dann unter den oben angegebenen Bedingungen bis zu einer Gesamtzeit von 48 Stunden fortgesetzt.
Die Glucose-Isomerase-Aktivität jedes Anteils der entstehenden Bakterienzellen wurde nach der Methode 2 bestimmt. Man erhielt die folgenden Ergebnisse.
B. Es wurde ein zweites Fermentationsmedium hergestellt; bestehend aus einer wäßrigen Lösung von 0,5% Xylan, 1% Polypepton, 0,3% K2HPO4 und 0,1% MgSO4-7H2O.
Einzelne Anteile des oben angegebenen ersten Wachstumsmediums wurden mit den fünf Kulturen beimpft und 48 Stunden bei 3OUC inkubiert. Dann wurden jeweils 100 ml des zweiten Fermentalions-
ao mediums in einzelne Kolben gegeben und mit Anteilen des inkubierten Wachstumsmediums beimpft und 24 bzw. 48 Stunden wie oben angegeben inkubiert. Die Glucose-Isomerase-Aktivität der einzelnen Proben wurde wie oben angegeben bestimmt. Man erhielt die folgenden Ergebnisse.
Kultur B 2120 Glucose-I
Aktivität
24 Stunden		 somerase-
(GIE/I.)
48 Stunden
B 2208 230
0
■Ί8		 346
0
164
B 2685 0 0
B 3559 113 250
NRRL 3583
C. Es wurde ein zweites Wach;tumsmedium hergestellt, bestehend aus einer wäßrigen Lösung von 1 % Xylose,
Pepton, 0,5% Fleischextrakt, 0,25%
Hefeextrakt, 0,5% NaCI und 0.05% MgSO4 · 7H2O. Der pH-Wert wurde mit NaOH auf 7,0 eingestellt.
Es wurde ein drittes Fermentationsmedium hergestellt, das in seiner Zusammensetzung dem oben angegebenen zweiten Wachstumsmedium entsprach, mit der Ausnahme, daß an Steile von 1% Xylose ein Gemisch aus 0,7% Xylose und 0,3% Maisstärke verwendet wurde. Der pH-Wert wurde ebenfalls auf 7.C eingestellt.
Einzelne Anteile des oben angegebenen zweiten Wachstumsmediums wurden mit den verschiedenen Kulturen beimpft und 24 Stunden bei 300C auf einem Rotationsschüttler mit 275 UpM inkubiert. Jeweils 100 ml des oben angegebenen dritten Fermentationsmediums wurden in einzelne Kolben gegeben und mit 2 Volumprozent des inkubier.en Wachstumsmedium? beimpft und wie oben beschrieben 24 bzw. 48 Stunden inkubiert. Die Glucose-Isomerase-Aktivität der einzelnen Proben wurden wie oben bestimmt.
Kultur Glucose-Isomerase-
Aktivität (GIE/I.)
24 Stunden | 48 Stunden		 1112
B 2120 1022 390
1344
1064
B 2208 0
1757
892
7779
B 2685
B 3559
NRRL 3583
D. Es wurde ein viertes Fermentationsmedium hergestellt, bestehend aus einer wäßrigen Lösung von 0,7% Xylose, 0,3 °/0 Maisstärke, 0,25% Hefehydrolysat und 2% Maiswasser. Der pH-Wert wurde mit Natriumhydroxid auf 7,2 eingestellt.
Es wurden einzelne Anteile des oben angegebenen vierten Fermentationsmediums mit den einzelnen Kulturen beimpft und 24 Stunden bei 300C auf einem Rotationsschüttler mit 275 UpM inkubiert. Es wurden nochmals jeweils 100 ml des oben angegebenen Fermentationsmediums in einzelne Kolben gegeben und mit I Volumenprozent des inkubierten Mediums beimpft und wie oben beschrieben 24 bzw. 48 Stunden inkubiert. Die Glucose-Isomerase-Aktivität der einzelnen Proben wurde wie oben beschrieben bestimmt. Man erhielt die folgenden Ergebnisse.
Kultur
Glucose-Isomerase-Aktivität (GIB/1.) 24 Stunden I 48 Stunden
B 2120
B 2208
B 2685
B 3559
NRRL 3583
1300 0
279 1000 2674
1341 0
1456
664
3517
Alb diesen Versuchsergebnissen geht hervor, daß Streptomyces olivaccus NRRL 3583 als einziger der hier eingesetzten Streptomycesstämme in allen angewandten Medien Glucose-Komerase-Aktivität erzeugte und daß in nahezu allen Fällen eine höhere Glucose-Isomerase-Aktivität erhalten werden konnte als mit den übrigen Stämmen.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Temperatur- und pH-Wert-Verhältnissen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Mikroorganismus Streptomyces olivaceus NRRL 3583 einsetzt. Das dabei gebildete Enzym kann in guten Ausbeutt:n er-S halten werden und besitzt bessere Eigenschaften Tür die Umwandlung von Glucose in Fructose als die bisher bekannten Enzyme.
    Die USA.-Patentschrift 2 950 228 beschreibt ein Verfahren zur Umwandlung von Dextrose in Lävuio-,2
    Verfahren zur Herstellung von Glucose-Isomerase durch aerobes Züchten eines Mikroorganismus der Gattung Streptomyces in einem Xylose enthaltenden Nährmedium bei hierfür üblichen Temperatur- und pH-Wert-Verhältnissen, dadurch gekennzeichnet, daß man als
    Mikroorganismus Streptomyces olivaceus NRRL io (Glucose in Fructose) mit Hilfe von Mikroorganismen, 3583 einsetzt. wozu in den Beispielen \ bis 3 Pseudomonas hydr.i-
    phila und im Beispiel 4 ein spezieller Bacillus-Stan·,.;, genannt werden. Der im Beispiel 4 eingesetzte Bacilio·,-
    Stamm ist nicht genau angegeben und ist daher nicht
    als zum Stand der Technik gehörend anzusehen. Nach dei: übrigen Beispielen werden von der eingesetzten Dextrose nur 11 bis 33%, erfindungsgemäß aber mehr als 40% in Fructose umgewandelt.
    Die britische Patentschrift 1 103 394 betrifft die
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glucose-Isomerase durch aerobes Züchten eines
    Mikroorganismus der Gattung Streptomyces in einem
    Xylose enthaltenden Nährmedium bei hierfür üblichen ao Umwandlung von Glucose in Fructose mit Hilfe von
    Mikroorganismen der Gattung Streptomyces. Dabei ist der Stamm Streptomyces albus YT-Nr. 4 nicht ah Stand der Technik anzusehen, da er nicht hinterlegt worden ist. Mit Streptomyces flavovirens, Streptomyces echinatur und Streptomyces achromogenus werden entsprechend Tabelle 1 Umwandlungen von allenfalls 20, 24 bzw. 36% erzielt, während die Umwandlung der Fructose mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens 40% beträgt.
    In der japanischen Patentschrift 7 428-66 sind zur Herstellung von Glucose-Isomerase verschiedene Arten von Streptomyces angegeben. Ein hinterlegter Stamm ist nicht angegeben. Aus Tabelle 1 (Beispiel 2) dieser Patentschrift geht hervor, daß mit Streptomyces fla-
    Temperatur- und pH-Wert-Verhältnissen.
    Süße Sirupe sind weitverbreitet und werden z. B. beim Backen, bei der Herstellung von Konditoreiwaren und in der Getränkeindustrie verwendet. Diese Sirupe bestehen im allgemeinen aus Saccharose (Rohrzucker) oder Dextrose enthaltenden Produkten, die bei der Stärkehydrolyse erhalten werden, als Hauptsüßungsmittel. Wenn ein Sirup benötigt wird, der süßer ist als derjenige, der aus Saccharose erhalten wird, wird ein Invertzucker-Sirup verwendet. Dieser wird durch saup Hydrolyse von Saccharose hergestellt, wobei ein Gemisch aus ungefähr 50% Glucose (Dextrose) und ungefähr 50% Fructose (Lävulose) entsteht. Während Glucose etwas weniger süß ist als
    Saccharose, ist die Fructose süßer als Saccharose, so 35 vovirens die besten Ergebnisse erhalten wurden. Aus
    daß die Gesamtsüße, verglichen mit Saccharose, zu- dem Versuchsbericht (s. unten) ergibt sich, daß unter
    nimmt. Anwendung eines Mediums, das im wesentlichen dem
    Es ist bekannt, daß Dextrose unter alkalischen in Beispiel 2 dieser japanischen Patentschrift einge-Bedingungen in Fructose umgewandelt werden kann. setzten entspricht, für die Züchtung des Str. olivaceus Diese Umwandlung hat große potentielle Bedeutung 40 NRRL 3583 bzw. des Stammes Str. flavovirens, welfür die Herstellung von süßem Sirup. Die alkalische eher bei Northern Utilisation Research and Develop-Umwandlung hat jedoch keinen kommerziellen Erfolg ment Division, Agricultural Research Service of the gehabt, da die alkalische Reaktion zu einem uner- United States Department of Agriculture, Peoria, wünscht hohen Gehalt von Aschen in dem entstehen- Illinois, mit der Bezeichnung B 2685 erhältlich ist, im den Sirup führt, der nur unwirtschaftlich zu entfernen 45 Falle des Str. olivaceus NRRL 3583 wesentlich höhere ist. Der Sirup kann, ohne daß diese Aschen entfernt Glucose-Isomeiase-Aktivitäten erhalten werden konnwerden, nicht verwendet werden. ten.
    Es wurde dann versucht, Glucose enzymatisch in Auch in der japanischen Patentschrift 7 430-66 sind
    Fructose umzuwandeln. Aus der USA.-Patentschrift verschiedene Streptomyces-Stämme bzw. -Arten zur
    2 950 228, der britischen Patentschrift 1 103 394, den 50 Herstellung von Glucose-Isomerase beschrieben. Aus
    japanischen Patentschriften 7 428-66,7430-66,7 832-66, den dort angegebenen Tabellen geht hervor, daß die
    13 799-66 und 17 640-66 ist bekannt, daß Mikro- besten Ergebnisse mit Streptomyces achromogenes er-
    organismen von Pseudomonas hydrophilia, Bacillus, zielt werden. Ein hinterlegter Stamm ist nicht ange-
    Streptomyces, wie Streptomyces flavovirens, Strepto- geben. Wie aus dem Versuchsbericht (s. unten) hervor-
    myces echinatur, Streptomyces achromogenus, Strepto- 55 geht, werden mit Hilfe des erfindungsgemäß angewand-
    myces albus u. ä., sowie von Lactobacillus fermenti in ten Stammes Streptomyces olivaceus NRRL 3583
    einem geeigneten Nährmedium gezüchtet werden bessere Ergebnisse erhalten als mit dem zu Strepto-
    können, wobei Enzyme gebildet werden, die Glucose- myces achromogenus gehörenden Stamm, der bei
    Isomerase-Eigenschaften besitzen. Diese bekannten Northern Utilisation Research and Development Divi-
    Verfahren setzten sich jedoch kommerziell nicht durch, 60 sion, Agricultural Research Service of the United
    da entweder die Ausbeuten an Enzym während des States Department of Agriculture, Peoria, illiniois, mit
    Enzymproduktionsprozesses oder die Ausbeuten an der Bezeichnung B 2120 erhältlich ist, wenn beide in
    Fructose, wenn das Enzym zur Umwandlung von Xylose enthaltenden Nährmedien gezüchtet werden.
    Glucose verwendet wurde, zu gering waren. Wie aus den Tabellen der japanischen Patentschrift
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 65 7430-66 hervergeht, liefern Xylose-haltige Medien von Glucose-Isomerase durch aerobes Züchten eines bessere Ergebnisse als Medien, die keine Xylose entMikroorganismus der Gattung Streptomyces in einem halten.
    Xylose enthaltenden Nährmedium bei hierfür üblichen In der japanischan Patentschrift 17 640-66 sind 7
DE2018058A 1969-04-16 1970-04-15 Biotechnisches Verfahren zur Herstellung von Glucose-Isomerase Expired DE2018058C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US81681369A 1969-04-16 1969-04-16

Publications (3)

Publication Number Publication Date
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