179340. lajstromszámú szabadalom • Új eljárás aminosavak előállítása során alkalmazható táptalaj előállítására
3 179340 4 A 3451891 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint L-glutaminsavat állítanak elő mikrobiológiai szintézissel úgy, hogy szénforrásként tisztítatlan szénhidrát-tartalmú anyagokat, így keményítő hidrolizátumot, burgonyát vagy kenyér gabonát, tisztítatlan cukor-szirupot, cukorrépából és cukornádból származó melaszt használnak. Az eljárás szerint az ismertetett szénforrások tisztítását a fölöslegben levő biotin végzi mikrobiológiai úton. Az eljárás további lépései: a fermentációs tisztítást követően a szénhidrát-tartalmú anyagok sterilizálása, az alkalmazott mikroorganizmus tenyésztése, a keletkezett L-glutaminsav elkülönítése. Ha a táptalaj 10% szénhidrátot tartalmaz a táptalaj 1 literére számítva a glutaminsav maximális kitermelése 39,2 g. Az eljáráshoz a következő mikroorganizmus törzsek használhatók fel: Micrococcus glutamicus, Bacillus subtilis, Brevibacterium lactofermentum és hasonlók. A 171727 számú szerzői tanúsítványban ismertetett eljárás szerint L-lizint állítanak elő olyan táptalajon, amely szénforrásként poliszacharidok hidrolizátumát tartalmazza. A poliszacharidok hidrolizátumának összetételét nem pontosítják, köztudott azonban, hogy poliszacharidok vannak jelen például az élő szervezetek és növényi anyagok sejtfalában, így az élesztőben, gombákban. A 262053 számú szovjet szerzői tanúsítvány szerint nyersanyagként gyapot vagy tűíevelűek celloligninének hexóz-hidrolizátumát felhasználva állítanak elő L-lizint. Az eljáráshoz mikroorganizmusként a Micrococcus vagy Brevibacterium családba tartozó baktériumokat használnak. Ha a táptalaj 12 súly% gyapot hidrolizátumot tartalmaz, a táptalaj 1 literére számított L-lizin mennyisége 25 g A gyapot és a tűlevelűek celloligninének hidrolizátumai 6-szénatomos monoszacharidokat tartalmaznak. A pentoszacharidok hiánya kedvezőtlen hatással van a mikrobiológiai szintézisre. Az ismertetett eljárás azonban nem került nagyüzemi megvalósításra, mert a gyapot nyersanyag jelentéktelen kezelés után közvetlenül tehenek takarmányozására használható fel, és a tűlevelűek celloligninének hidrolizátuma csak bonyolult előkezelés után használható fel az eljáráshoz, mert a monoszacharidok mellett olyan egyéb komponenseket is tartalmaznak, amelyek gátolják a mikroorganizmusok növekedését. Az ismert eljárások számos hátránnyal rendelkeznek, amelyek elsősorban a következők:- ha szénfonásként a kőolajban levő szénhidrogéneket használjuk, a végtermékre számított alacsony kitermelés,- értékes nyersanyagok, így melasz, keményítő felhasználása, amelyek takarmányként is hasznosíthatók lennének,- az L-glutaminsav mikrobiológiai szintézisénél a biotinnal végzett bonyolult mikrobiológiai tisztítás szükségessége. A találmány célkitűzése a felsorolt hátrányok kiküszöbölése, és olyan eljárás kidolgozása, amellyel a táptalaj alkalmas megválasztásával a végtermék intenzívebben, jobb minőségben és jobb kitermeléssel állítható elő. A találmány szerint a kitűzött feladatot azáltal oldjuk meg, hogy aminosavak előállítására szolgáló, merítéses fermentációs eljárásban, ahol a táptalaj szénforrást, nitrogénforrást és ásványi sókat tartalmaz, szénforrásként hexóz- és pentóz-monoszacharidok elegyét alkalmazzuk. A felhasznált elegyet cellulóz-tartalmú növényi nyersanyag extrakciós hidrolízisével állítjuk elő, ahol a hidrolizátumot megtisztítjuk a furfuroltól. Az elegy a monoszacharidok súlyára számítva 1—3% hidroximetil-furfurolt és lignohuminanyagot tartalmaz, és benne a hexóz- és pentóz-monoszacharidok aránya 52-98 : 48-2. A cellulóz-tartalmú növényi anyagok extrakciós hidrolízisével előállított monoszacharid-elegy felhasználásának előnye abban áll, hogy a pentóz-monoszacharidok jelenléte stimulálja a mikroorganizmusok növekedését és aminosav-termelő képességét. A furfurol, hidroximetil-furfurol és lignohuminanyagok eltávolítása intenzifikálja az aminosavak mikrobiológiai szintézisének folyamatát. A fent említett komponensek minél teljesebb eltávolítása céljából a hexóz- és pentóz-monoszacharidok elegyét célszerűen 3,3-3,7 pH-értéken végzett szűréssel tisztítjuk, a szűrletet 60—80 °C-on 6-11 súly% monoszacharid-tartalomig bepároljuk, végül pedig oxigén-tartalmú gázzal adszorpciós hatású anyag vagy alkálilúg jelenlétében oxidáljuk és sterilizájuk. A kitermelés növelése és a végtermék minőségének javítása céljából előnyösen lombos és tűlevelű fák extrakciós hidrolízisével előállított hexóz- és pentózmonoszacharid elegyet használunk. A találmány szerinti eljárást közelebbről a következőképpen hajtjuk végre. A találmány szerint az aminosavakat olyan táptalajon termeljük, amely szénforrásként cellulóz-tartalmú növényi anyagok extrakciós hidrolízisével előállított hexóz- és pentóz-monoszacharid-elegyet tartalmaz. A növényi anyagok extrakciós hidrolízisét híg kénsavval végezzük. Az extrakciós hidrolízis lehetővé teszi, hogy minden fajta cellulóz-tartalmú növényi anyagot, így mezőgazdasági hulladékanyagokat (rizs- és gyapothéj, kukoricacső, napraforgóhéj), a fafeldolgozás és fűrészüzemek hulladékanyagait (kéreg, fahulladék, forgács), mindenfajta faanyagot feldolgozhassunk. Például a lombos fák hidrolízisénél, amelyet két lépésben hajtunk végre, az első lépésben főleg pentóz-monoszacharidokat kapunk, amelyek tovább alakíthatók furfurollá. A második lépésben olyan inonoszacharid oldat keletkezik, amely a hexóz- és pentóz-monoszacharidokat az aminosavak szintéziséhez optimális arányban tartalmazza, azaz amelyben a hexóz-monoszacharid tartalom 90-95%, míg a pentóz-monoszacharid tartalom 5-10%. A tűlevelűek feldolgozásánál az első lépésben 70—80% hexóz-monoszacharid és 20-30% pentóz-monoszacharid elegyét kapjuk. A monoszacharidok kapott elegyét fehérjeélesztő előállítására használjuk fel. A második lépésben olyan hidrolizátum keletkezik, amely 95-98% hexóz-monoszacharidot és 2-5% pentóz-monoszacharidot tartalmaz. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
