191069. lajstromszámú szabadalom • Eljárás optikailag tiszta D- vagy L-tejsav előállítására
1 2 191 069 A találmány tárgya új eljárás optikailag tiszta D- vagy L-tejsav fermentálással való előállítására. A tejsavnak cukorból, Lactobacillus nembeli baktériumok segítségével való erjesztéses előállítása régóta ismert. Ezek az ipari erjesztési folyamatok nem szolgáltatnak optikailag tiszta tejsavat, csak racém keverékeket. Racém tejsavat az élelmiszeriparban jelentős mennyiségben használnak fel. A gyógyszer- és növényvédőszer iparban szüksé- 1Q ges optikailag tiszta anyagok előállítására azonban a racém tejsav nem alkalmas kiindulási anyag; optikailag tiszta D-, illetve L-tejsavra van szükség. A múltban már végeztek kísérleteket Lactobacillus fajták segítségével optikailag aktív tejsav előállí- 15 tására. Ezeknek a baktériumoknak növekedésükhöz számos olyan anyagra van szükségük, amelyet nem tudnak maguk előállítani, például biotinra, tiaminra, nikotinsavra, piridoxaminra, p-aminobenzoesavra, pantoténsavra és cianokobalaminra. 2o Ezeket a vegyületeket komplex szubsztrátumként adják a táptalajhoz. Laboratóriumi méretben például Lactobacillusok tenyészetéhez a Man, Rogosa és Sharpe által kifejlesztett komplex közeget (MRS-közeg) adják [J. Appl. Bacteriol. 23, 130 2g (I960)], amelynek alkotórészei pepton, húskivonat, élesztőkivonat, Tween 80R, nátrium-acetát, triammónium-citrát, magnézium-szulfát, mangán-szulfát és kálium-hidrogén-foszfát. A tejsav ipari előállításához azonban ez a közeg nem alkalmas, mivel a komplex szubsztrátumok túlságosan drágák, és a szükséges mennyiségben nem állnak mindig azonos minőségben rendelkezésre. Az ipari tápoldatokhoz ezért komplex szubsztrátumokat, például cukorrépamelaszt vagy 35 kukoricaduzzasztóvizet adnak (16 42 738. számú német szövetségi köztársasági nyilvánosságrahozatali irat). Ezek elősegítik ugyan a baktériumok növekedését, használatuk azonban nem teszi lehetővé optikailag tiszta tejsav előállítását, mivel ezek az 40 anyagok maguk is jelentős mennyiségű racém tejsavat tartalmaznak. A racém tejsavval szennyezett tejsavból optikailag tiszta tejsav pedig csak a D-, illetve L-tejsav sóinak bonyolult és körülményes kicsapásával és átkristályosításával állítható elő. 45 Megállapítottuk, hogy az optikailag tiszta tejsav sokkal egyszerűbben is előállítható. A találmány tárgya eljárás optikailag tiszta D- vagy L-tejsav előállítására olyan vizes táptalaj 4-6 pH-értéken, valamely mikroorganizmussal végre- 5Q hajtott fermentálásával, amely nitrogént, vitaminokat, aminosavakat, cukrot és nyomelemeket tartalmaz, és a nitrogén-, vitamin-, aminosav- és nyomelemforrás sörélesztő. A sörélesztő elégséges töménységben tartalmaz- gg za a fermentáláshoz szükséges vitaminokat, fehérjéket és nyomelemeket. Sörélesztőként például a Saccharomyces cerevisiae és a S. carlsbergensis jöhetnek számításba. A sörélesztő a sörgyártás mellékterméke. A táptalajban a sörélesztőt 1-50, előnyösen 5-30 g szárazanyag/liter töménységben alkalmazzuk, körülbelül 10 tömeg% szárazanyagtartalmú friss vizes szuszpenzió alakjában, ahogy a sörgyárakból kikerül, vagy pedig a sörélesztőt értékesítő cégek által kínált száraz termékként. Ilyen alakban közvetle- 65 nül is felhasználhatók, de előnyös, ha előzőleg vízben 90-100 °C-on több órán át melegítjük. A találmány szerinti eljárás egy további kiviteli módja szerint a sörélesztő 1-10%-os vizes oldatát 30-60 °C-on 1-2 óra hosszat ínkubáljuk az autolízis megindítása céljából. Adhatunk az oldathoz proteolitikusan ható enzimet, de ez nem feltétlenül szükséges. Ugyancsak előnyös a mechanikus feltárás is valamilyen sejtfeltáró készülékben, például DynomillelR. A táptalajnak szénhidrogénforrásként a mikroorganizmusok által értékesíthető cukrot kell tartalmaznia, amely tejsavvá bomlik le; ilyen cukrok például a szacharóz, a tejcukor és a glükóz. A találmány szerinti eljárásban optikailag tiszta D- vagy L-tejsav előállítására minden olyan mikroorganizmus alkalmazható, amely a tejsavnak mindig csak egyik enantiomerjét képezi. Ilyen mikroorganizmusokat a példákban nevezünk meg. A mikroorganizmusok a deponálási intézményekből szerezhetők be. A cukor fermentálása közben a pH értéke 4-6, előnyösen 4,5-5,5. Ezt a pH-értéket legegyszerűbben tiszta vagy technikai minőségű kalcium-karbonát, például iszapolt kréta, őrölt mészkő vagy őrölt márvány hozzáadásával állíthatjuk be; alkalmazhatunk azonban alkálifém- vagy alkáliföldfémhidroxidokat vagy alkálifém-karbonátokat is erre a célra. A fermentálást általában temperálható keverős tartályban hajtjuk végre a mikroorganizmus számára optimális hőmérsékleten, körülbelül 40 és 60 °C között. A találmány szerinti eljárás egyik előnyös kiviteli módja szerint temperálható keverős tartályba vizet, sörélesztőt és iszapolt krétát töltünk, és ezt a keveréket körülbelül 4 óra hosszat nitrogénatmoszférában főzzük. Az erjesztési hőmérsékletre való lehűtés után glükózt adunk hozzá, majd az alkalmazott mikroorganizmus aktív erjedő előkultúrájával beoltjuk (oltóanyag: 1—20%). Az erjedés a hozzáadott glükóz felhasználódása után megszakad. Ezután a D- vagy L-tejsav a fermentációs cefréből szokásos módon elkülöníthető. A cefrét például kénsavval 2 pH-ra megsavanyitjuk és leszűrjük. A szürlet tartalmazza, optikailag tiszta alakban, a D- vagy L-tejsavat. A szürlet bepárlásával a tejsavat kémiailag tiszta minőségben kapjuk. Az új eljárással a D-, illetve L-tejsav csaknem tökéletesen tiszta optikai alakban és igen jó kitermeléssel állítható elő. Ezenfelül az eljárás nagyon egyszerűen végrehajtható. A következő példák a találmány bemutatására szolgálnak. 1. példa 320 g iszapolt krétát, 80 g száraz sörélesztőt és 2,4 liter ivóvizet 5 literes üveg fermentorba töltünk, és keverés és nitrogén-gáz bevezetés közben 4 óra hosszat forraljuk. Ezután a keveréket 45 °C-ra lehűtjük, és előzőleg 1,6 liter vízben 15 percig 121 °C-on sterilizált 4 g tömény foszforsavat és 400 g glükóz-monohidrátot adunk hozzá, majd 40 ml Lactobacillus lactis ATCC 8000 MRS-közegben
