[go: up one dir, main page]

SK279564B6 - Method of microbial lipids preparation during the production of l-lactic acid - Google Patents

Method of microbial lipids preparation during the production of l-lactic acid Download PDF

Info

Publication number
SK279564B6
SK279564B6 SK347-95A SK34795A SK279564B6 SK 279564 B6 SK279564 B6 SK 279564B6 SK 34795 A SK34795 A SK 34795A SK 279564 B6 SK279564 B6 SK 279564B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
production
lactic acid
microbial lipids
fermentation medium
concentration
Prior art date
Application number
SK347-95A
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK34795A3 (en
Inventor
Michal Rosenberg
Ľudmila Krištofiková
Original Assignee
Chemickotechnologická Fakulta Stu
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chemickotechnologická Fakulta Stu filed Critical Chemickotechnologická Fakulta Stu
Priority to SK347-95A priority Critical patent/SK279564B6/en
Publication of SK34795A3 publication Critical patent/SK34795A3/en
Publication of SK279564B6 publication Critical patent/SK279564B6/en

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

After termination of L-lactic acid production, the content of lipids present in the mycelium of fibrous fungi Rhizopus, preferably Rhizopus arrhizus CCM 8109 strain, is increased. By subsequent submerged cultivation at temperature 25 - 40 degrees Celsius and pH value 5.0 - 7.5, with a possibility to add lipid-accumulation stimulating substances, e.g. aliphatic acid esters, n-alkanes, organic acids, their production is increased and L-lactic acid content remains constant during the following cultivation.

Description

Vynález sa týka spôsobu výroby mikrobiálnych kyselín, predovšetkým kyseliny γ-linolénovej v procese výroby kyseliny mliečnej pomocou vláknitých húb rodu Rhizopus.The invention relates to a process for the production of microbial acids, in particular γ-linolenic acid, in a process for producing lactic acid by means of filamentous fungi of the genus Rhizopus.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Polynenasýtené mastné kyseliny sa biotechnologický pripravujú povrchovými, submerznými kultiváciami, prípadne polosuchými fermentáciami tukotvomých mikroorganizmov, medzi ktoré patria predovšetkým vláknité huby z rodov Mucor, Mortierella, Phycomyses, Aerobasidium, Rhizopus a pod. [Ratledge, C., Boulton, C.A.: In Comprehensive Biotechnology, Vol.3, str. 983, Pergamon, Oxford 1985]. Tieto fermentácie prebiehajú 5-14 dní na bohatých komplexných médiách pri vysokých nárokoch na sterilitu procesu, pričom po separácii biomasy je vyfermentované médium odpadom. Tento takt, aj napriek vysokým dosahovaným obsahom lipidu v naprodukovanej biomase, predstavuje mimoriadne ekonomické zaťaženie týchto výrob.The polyunsaturated fatty acids are prepared biotechnologically by surface, submerged cultures or semi-dry fermentations of fat-forming microorganisms, which mainly include filamentous fungi of the genera Mucor, Mortierella, Phycomyses, Aerobasidium, Rhizopus and the like. [Ratledge, C., Boulton, C.A .: In Comprehensive Biotechnology, Vol. 3, p. 983, Pergamon, Oxford 1985]. These fermentations take place for 5-14 days on rich complex media with high demands on process sterility, and after separation of the biomass the fermented medium is waste. This cycle, in spite of the high lipid contents achieved in the biomass produced, represents a particularly economic burden on these productions.

Vláknité huby rodu Rhizopus, druhy arrhizus a oryzae, patria aj medzi producentov kyseliny mliečnej. Oproti baktériám produkujúcim túto kyselinu, sú menej náročné na výživové faktory a navyše, majú vysokú stereošpecificitu (produkujú výhradne L(+)-fonnu kyseliny mliečnej). Tieto vláknité huby produkujú kyselinu mliečnu v aeróbnom režime fermentácie pri vysokom pomere N:C v pH v rozmedzí 5,5 - 7,0, čo sú podmienky vhodné i na tvorbu lipidu v mycéliu.Filamentous fungi of the genus Rhizopus, arrhizus and oryzae, are also producers of lactic acid. Compared to bacteria producing this acid, they are less demanding on nutritional factors and moreover, they have a high stereospecificity (they produce exclusively L (+) - lactic acid form). These filamentous fungi produce lactic acid in the aerobic mode of fermentation at a high N: C ratio in the pH range of 5.5 - 7.0, which are also suitable conditions for lipid formation in the mycelium.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstatou spôsobu výroby mikrobiálnych lipidov pri výrobe kyseliny mliečnej pomocou vláknitých húb rodu Rhizopus podľa vynálezu je, že po skončení produkcie kyseliny L-mliečnej sa fermentačné médium kultivuje pri teplote 25 až 45 °C počas 12 až 72 hodín pri pH 5,0 až 7,0, biomasa sa odseparuje, premyje vodou a mikrobiálne lipidy sa izolujú bežnými postupmi. Ako produkčné mikroorganizmy je možné použiť druhy Rhizopus arrhizus alebo Rhizopus oryzae, výhodne kmeňa Rhizopus arrhizus R-41 (CCM 8109). Výhodné je pridať do fermentačného média v priebehu produkcie laktátu, alebo po jej skončení látky stimulujúce akumuláciu lipidov, a ktoré môžu slúžiť ako uhlíkatý zdroj pri syntéze lipidov, ako n-alkány výhodne frakcií CioCi8> metylestery mastných kyselín, výhodne metyloleátu, organické kyseliny, výhodne kyseliny citrónovej, prípadne polyoly, výhodne glycerolu. Tento režim následnej kultivácie nespôsobuje úbytok už naprodukovaného laktátu, čo je nevyhnutné z hľadiska dosiahnutia optimálnych výťažkov laktátu po ukončení fermentácie.The process of producing microbial lipids in the production of lactic acid by means of the filamentous fungi of the genus Rhizopus according to the invention is that after the L-lactic acid production is complete, the fermentation medium is cultured at 25-45 ° C for 12-72 hours at pH 5.0-7. The biomass is separated, washed with water and the microbial lipids isolated by conventional procedures. Rhizopus arrhizus or Rhizopus oryzae, preferably Rhizopus arrhizus R-41 (CCM 8109), can be used as the production microorganism. It is preferred to add to the fermentation medium during or after the production of lactate lipid accumulating stimulants and which can serve as a carbon source in lipid synthesis, such as n-alkanes, preferably C 10 -C 18 fatty acid methyl esters, preferably methyl oleate, organic acids, preferably citric acid or polyols, preferably glycerol. This post-cultivation regimen does not cause the loss of already produced lactate, which is necessary in order to achieve optimal lactate yields after fermentation.

V priebehu kultivácie sa hodnota pH udižiava prídavkom alkalický reagujúcich roztokov, hlavne NaOH, KOH, NH4OH, výhodne CaCO3 a Ca(OH)2- Fermentačné médium sa intenzívne mieša a prevzdušňuje výhodne 0,2-0,8 objemu vzduchu na objem fermentačného média.During cultivation, the pH is controlled by the addition of alkaline reacting solutions, in particular NaOH, KOH, NH 4 OH, preferably CaCO 3 and Ca (OH) 2. The fermentation medium is vigorously stirred and aerated preferably 0.2-0.8 volume of air per volume of fermentation medium .

Po ukončení produkcie laktátu neobsahuje vyfermentované médium žiadne bežné sacharidické substráty, ktoré sa používajú na produkciu kyseliny mliečnej (glukóza, sacharóza a pod.), ale len polyoly (manitol, glycerol a pod.) v koncentráciách 2-20 g/1, ktoré vznikajú počas produkcie laktátu. Tieto polyoly sa v ďalšom priebehu kultivácie znovu utilizujú a slúžia ako zdroj na syntézu lipidov. Výhodné je pridať do fermentačného média v priebehu produkcie laktátu, alebo po jej skončení látky stimulujúce akumuláciu lipidov, ako n-alkány (Cjo-Cjs),metylestery mastných kyselín, výhodne metyloleátu, prípadne polyoly, výhodne glycerolu v koncentráciách 2-20g/l podľa typu substráte. Koncentrácia sa volí tak, aby po ukončení fermentácie bola zbytková koncentrácia v médiu minimálna a nebránila efektívnej izolácii laktátu a mastných kyselín.After lactate production is terminated, the fermented medium does not contain any conventional carbohydrate substrates that are used to produce lactic acid (glucose, sucrose, etc.), but only polyols (mannitol, glycerol, etc.) at 2-20 g / l that are produced during lactate production. These polyols are re-utilized in the further course of the culture and serve as a source for lipid synthesis. It is advantageous to add to the fermentation medium during or after the production of lactate lipid-stimulating substances, such as n-alkanes (Cjo-C18), fatty acid methyl esters, preferably methyl oleate or polyols, preferably glycerol, at concentrations of 2-20g / l, substrate type. The concentration is chosen such that after fermentation the residual concentration in the medium is minimal and does not impede the effective isolation of lactate and fatty acids.

Fermentácia sa predlžuje až po dosiahnutie maximálnej akumulácie lipidu v mycéliu vláknitej huby. Napr. po 48 hodinách fermentácie sa prekonvertuje 15 % roztok sacharózy na kyselinu L-mliečnu s výťažkom 90 - 95 %, pričom výťažnosť lipidu je okolo 1,0 g/1. Po prídavkumetyloleátu (10g/l) a následnej 48 hod. kultivácii sa obsah lipidu v mycéliu zdvojnásobí, pričom výťažnosť laktátu sa nemení.Fermentation is prolonged until maximum lipid accumulation in the mycelium of the filamentous fungus is reached. E.g. after 48 hours of fermentation, a 15% sucrose solution is converted to L-lactic acid in a yield of 90-95%, with a lipid yield of about 1.0 g / l. After addition of methyl oleate (10g / l) followed by 48 hours. by cultivation, the lipid content of the mycelium is doubled, while the lactate yield does not change.

Mikrobiálne lipidy je možné pripraviť po separácii biomasy z vytermentovaného média a následnou extrakciou organickými rozpúšťadlami, nadkritickými plynmi a inými izolačnými technikami.Microbial lipids can be prepared after separation of biomass from fermented medium and subsequent extraction with organic solvents, supercritical gases and other isolation techniques.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Príklad 1Example 1

Pripraví sa inokulačné médium, ktoré obsahuje v 1 dm3 vodovodnej vody, 15 gD-glukózy, lOg melasy, lOg kukuričného škrobu, 4,0g (NH4)2SO4, l,2g KH2PO4,An inoculation medium containing in 1 dm3 of tap water, 15 gD-glucose, lOg of molasses, log of corn starch, 4.0 g (NH 4) 2 SO 4, l, 2 g of KH2PO4,

0,25g MgSO4.7H2O, 0,05g ZnSC>4.7H20, 0,01g0.25g MgSO 4 .7H 2 O, 0.05g ZnSC> 4.7H 2 O, 0.01g

Fe2(SC>4)3.9H2O a 2,0 g kukuričného výluhu. Po 24 hodinovej kultivácii 0,12 dm3 média v 0,5 dm3 kultivačných bankách na rotačnej trepačke pri 30 °C sa zo spór vláknitej huby Rhizopus arrhizus CCM 8109 pripraví vegetatívne inokulum, ktoré sa použije na inokuläciu 4,5 dm3 produkčného média vo fermentore s objemom 7 dm3 v množstve 5 % objemových. Produkčné médium obsahuje v 1 dm3 vodovodnej vody 120g D-glukózy, 2,0g (NH4)2SO4, 0,25g KH2PO4, 0,3g MgSO4.7H2O, 0,04 g ZnSO4.7H2O, 0,01g Fe2(SO4)3.9Il20 a 0,5 g kukuričného výluhu. Fermentácia sa uskutočňuje pri teplote 35 °C, vzdušnení 3 dm3 vzduchu/min., miešaní 450 ot./min. a pretlaku 0,03 MPa. Vznikajúca kyselina mliečna sa neutralizuje prídavkom CaCO3 alebo Ca(OH)2 a hodnota pH sa tak udržuje na hodnote 5,5-6,0. Po 48 hodinách kultivácie obsahuje fermentačné médium kyselinu L-mliečnu v koncentrácii 86 g/1 (t. j. 95,5 % teoretickej hodnoty) a zbytková koncentrácia glukózy je menšia ako 0,1 g/1. V médiu sa naprodukovali polyoly (glycerol, manitol) v koncentrácii 8 -10 g/1. Fermentačné médium sa mieša (400 ot./min.) a vzdušní (2 dm3 vzduchu/min.) pri teplote 33°C ďalších 48 hodín pri hodnote pH 5,5. Po ukončení fermentácie (96 hod.) sa biomasa odseparuje od tekutého podielu, premyje sa vodou a lipidy sa izolujú z mycélia extrakciou organickými rozpúšťadlami, nadkritickými plynmi, prípadne inými bežnými postupmi (Floch, J., Less, M., Stanley, G.: J. Biol. Chem. 226, 1957, s. 497 - 509). Objemová výťažnosť lipidu je 2,1 g/1, výťažnosť kyseliny mliečnej je 94,2 % teoretickej hodnoty.Fe 2 (SC> 4) 3 .9H 2 O and 2.0 g corn steep liquor. After 24 hours cultivation of 0.12 dm 3 medium in 0.5 dm 3 culture flasks on a rotary shaker at 30 ° C, a vegetative inoculum is prepared from the spores of the filamentous fungus Rhizopus arrhizus CCM 8109 and used to inoculate 4.5 dm 3 production medium. in a fermenter of 7 dm 3 in an amount of 5% vol. The production medium contains 120g D-glucose, 1gm 3 of tap water, 2.0g (NH4) 2SO4, 0.25g KH2PO4, 0.3g MgSO4.7H2O, 0.04g ZnSO4.7H2O, 0.01g Fe2 (SO4) 3.9 120 and 0.5 g of corn extract. The fermentation is carried out at a temperature of 35 ° C, aeration of 3 dm 3 air / min, stirring at 450 rpm. and overpressure of 0.03 MPa. The resulting lactic acid is neutralized by the addition of CaCO 3 or Ca (OH) 2, maintaining the pH at 5.5-6.0. After 48 hours of culture, the fermentation broth contains L-lactic acid at a concentration of 86 g / l (i.e. 95.5% of the theoretical value) and a residual glucose concentration of less than 0.1 g / l. Polyols (glycerol, mannitol) were produced in the medium at a concentration of 8 -10 g / l. The fermentation medium is stirred (400 rpm) and aerated (2 dm 3 air / min) at 33 ° C for an additional 48 hours at pH 5.5. After fermentation (96 h), the biomass is separated from the liquid, washed with water and the lipids isolated from the mycelium by extraction with organic solvents, supercritical gases, or other conventional methods (Floch, J., Less, M., Stanley, G. J. Biol Chem 226, 1957, 497-509). The lipid volume yield is 2.1 g / l, the lactic acid yield is 94.2% of the theoretical value.

Príklad 2Example 2

Príprava inokula, zloženie médií je analogické ako v príklade 1. Po vyčerpaní glukózy a ukončení produkciePreparation of the inoculum, the composition of the media is analogous to that of Example 1. After glucose is exhausted and production is stopped

SK 279564 Β6 laktátu (48 hod.) sa do média pridá metyloleát v koncentrácii 5 gri ako induktor syntézy lipidov. Ďalej sa fermentácia prevádza analogicky ako v príklade 1. Objemová výťažnosť lipidu sa dosiahne 2,7 g/1, čas fermentácie a výťažky laktátu sú analogické ako v príklade 1.Lactate (48 hr) was added to the medium at 5 gri methyl oleate as an inducer of lipid synthesis. Further, the fermentation is carried out analogously to Example 1. The lipid volume yield is 2.7 g / l, the fermentation time and lactate yields are analogous to Example 1.

Príklad 3.Example 3.

Analogicky ako v príklade 2 s tým, že na stimuláciu syntézy lipidu sa namiesto metyloleátu použije prídavok frakcie n-alkánov C]()-C]X v koncentrácii 5 g/1 ako induktora syntézy lipidov. Objemová výťažnosť lipidu je 3.1 g/1.Analogously to Example 2, the addition of a 5 g / l n-alkane fraction as an inducer of lipid synthesis is used instead of methyl oleate to stimulate lipid synthesis. The lipid volume recovery is 3.1 g / l.

Príklad 4.Example 4.

Analogicky ako v príklade 2 s tým, že na stimuláciu syntézy lipidu sa namiesto metyloleátu použije prídavok kyseliny citrónovej vo forme sodnej soli v koncentrácii 5 g/1 ako induktora syntézy lipidov. Objemová výťažnosť lipiduje 2,7 g/1.Analogously to Example 2, the addition of citric acid sodium salt at a concentration of 5 g / l was used instead of methyl oleate to stimulate lipid synthesis as an inducer of lipid synthesis. The bulk yield lipid is 2.7 g / l.

Claims (4)

1. Spôsob výroby mikrobiálnych lipidov pri výrobe kyseliny L-mliečnej pomocou vláknitých húb rodu Rhizopus, vyznačujúci sa t ý m, že po skončení produkcie kyseliny L-mliečnej sa fermentačné médium kultivuje pri teplote 25 až 45 °C počas 12 až 90 hodín pri pH 5,0 až 7,0, biomasa sa odseparuje, premyje vodou a mikrobiálne lipidy sa izolujú bežnými postupmi.Process for the production of microbial lipids in the production of L-lactic acid by means of filamentous fungi of the genus Rhizopus, characterized in that after the production of L-lactic acid is finished, the fermentation medium is cultured at 25 to 45 ° C for 12 to 90 hours at pH 5.0 to 7.0, the biomass is separated, washed with water and the microbial lipids isolated by conventional procedures. 2. Spôsob výroby mikrobiálnych lipidov pri výrobe kyseliny L-mliečnej podľa nároku l,v y z načujúci sa t ý m , že sa na produkciu mikrobiálnych lipidov použije kmeň Rhizopus arrhizus CCM 8109.Method for producing microbial lipids in the production of L-lactic acid according to claim 1, characterized in that the strain Rhizopus arrhizus CCM 8109 is used for the production of microbial lipids. 3. Spôsob výroby mikrobiálnych lipidov pri výrobe kyseliny L-mliečnej podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že sa k fermentačnému médiu pridajú estery masných kyselín, výhodne metyloleátu v koncentrácii 0,1-3,0 % hmotn.Method for producing microbial lipids in the production of L-lactic acid according to claim 1, characterized in that fatty acid esters, preferably methyl oleate, are added to the fermentation medium in a concentration of 0.1-3.0% by weight. 3. Spôsob výroby mikrobiálnych lipidov pri výrobe kyseliny L-mliečnej podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že sa k fermentačnému médiu pridajú n-alkány, výhodne frakcie Cjo-Cig, v koncentrácii 0,1-3,0 % hmotn.Process for the production of microbial lipids in the production of L-lactic acid according to claim 1, characterized in that n-alkanes, preferably a C 10 -C 18 fraction, are added to the fermentation medium in a concentration of 0.1-3.0% by weight. 4. Spôsob výroby mikrobiálnych lipidov pri výrobe kyseliny L-mliečnej podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že sa k fermentačnému médiu pridajú organické kyseliny, výhodne kyseliny citrónovej v koncentrácii 0,1-3,0 % hmotn.Method for producing microbial lipids in the production of L-lactic acid according to claim 1, characterized in that organic acids, preferably citric acid in a concentration of 0.1-3.0% by weight are added to the fermentation medium.
SK347-95A 1995-03-16 1995-03-16 Method of microbial lipids preparation during the production of l-lactic acid SK279564B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK347-95A SK279564B6 (en) 1995-03-16 1995-03-16 Method of microbial lipids preparation during the production of l-lactic acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK347-95A SK279564B6 (en) 1995-03-16 1995-03-16 Method of microbial lipids preparation during the production of l-lactic acid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK34795A3 SK34795A3 (en) 1996-11-06
SK279564B6 true SK279564B6 (en) 1999-01-11

Family

ID=20433462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK347-95A SK279564B6 (en) 1995-03-16 1995-03-16 Method of microbial lipids preparation during the production of l-lactic acid

Country Status (1)

Country Link
SK (1) SK279564B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SK34795A3 (en) 1996-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5401646A (en) Process for production of bishomo-gamma-linolenic acid and eicosapentaenoic acid
EP0518136B1 (en) Fermentation process for producing 2-keto-L-gulonic acid
EP0366922B1 (en) Fermentation process for producing 2-keto-L-gulonic acid
CA1334515C (en) Fermentation process for carboxylic acids
Rogalski et al. Optimization of glucose oxidase synthesis in submerged cultures of Aspergillus niger G-13 mutant
US4564594A (en) Fermentation process for production of carboxylic acids
US4359534A (en) Conversion of D-xylose to ethanol by the yeast Pachysolen tannophilus
Liu et al. Optimization of L-(+)-lactic acid production using pelletized filamentous Rhizopus oryzae NRRL 395
CA1152917A (en) Preparation of 2-keto-l-gulonic acid
Liu et al. Cultural conditions and some properties of the lipase of Humicola lanuginosa S-38
US5026641A (en) Bacteria culture and fermentation using the same
US4407953A (en) Fermentation process for production of alpha-isopropylmalic acid
US4731329A (en) Ethanol production by high performance bacterial fermentation
CZ36494A3 (en) Process for preparing predominantly one of enantiomers of optically active arylakanoic acids
SK279564B6 (en) Method of microbial lipids preparation during the production of l-lactic acid
EP0151419A2 (en) Method of preparing D(-)-beta-hydroxyisobutyric acid by fermentation
US4178211A (en) Process for producing citric acid
CN87100655A (en) Method for producing L-sorbose
US5869300A (en) Method for producing L-glutamic acid by continuous fermentation
US3010878A (en) Process for the production of eburicoic acid
Kawagoe et al. Submerged culture of Agaricus blazei mycelium in a bubble column fermentor
US4830964A (en) Ethanol production by high performance bacterial fermentation
EP0450491B1 (en) Process for producing d-isocitric acid by fermentation
US5849551A (en) Microbiological process for producing γ-decalactone
JPS635079B2 (en)