196241. lajstromszámú szabadalom • Biotechnológiai eljárás kobamid származékok előállítására
1 196241 2 A találmány tárgya eljárás 5-hidroxi-benzimidazoiil-kobamid koenzim vagy 5-hidroxi-benzimidazolil-kobamid, kívánt esetben 5,6-dimetil-benzimidazolil-kobamid koenzimmel, vagy 5,6-dimetil-benzimidazolil-kobamiddal való együttes előállítására részben ismert prekurzor(oka)t tartalmazó tápközegben 24 A 1 jelzésű Corynebacteriiim sp., 239 A,/6 jelzésű Propioni bacterium sp. és MC— 017 jelzésű Metanococcus sp. fajokból álló mezofil, metántermeló vegyes mikropopulációval anaerob, szeptikus körülmények között végzett fermentálás útján. Az 5-hidroxi-benzimidazolil-kobamid koenzim (a továbbiakban: IH. faktor koenzim) és az 5-hidroxi-benzimidazolil kobamid (a továbbiakban: III. faktor), hasonlóan az 5,6-dimetil-benzimidazolil-kobamid koenzimhez (a továbbiakban: Bl2 koenzim), valamint az 5,6-dimetil-benzimidazolil-kobamid (a továbbiakban: BJ2 vitamin) biológiailag aktív molekulák. Hatásukat mind emberi, mind állati szervezetben vizsgálták és bizonyították (R. Ammon, W. Dirscherl: Fermente Hormone Vitamine IIÍJ2. W. Friedrich: Vitamin Bn und verwandte Corrinoide, 182,290,305, 306 /Í975/). AIII. faktor koenzim — szerkezetét tekintve — csak abban különbözik a B12 koenzimtól, hogy a nukleotid bázisa nem 5,6-dimetil-benzimidazol, hanem 5-hidroxi-benzimidazol. AIII. faktor koenzim és a B|2 koenzim központi kobaltatomjához dezoxi-adenozilcsoport kapcsolódik, ezzel szemben a III. faktor és a B,2 vitamin a dezoxi-adenozilcsoport helyett cianidcsoportot tartalmaz. AIII. faktor (cianid-komplex alakjában) először rothasztott szennyvíziszapból izolálták (W. Friedrich, K. Bemhauer: Angew. Chem., 65 . 627, 1953.), ekkor azonban a szerkezete még nem volt ismeretes,, ezt csak néhány év múlva W. Friedrich és munkatársai derítették fel, illetve igazolták (W. Friedrich, K. Bemhauer: Z. Naturforschg., 11b. 68.1956.). Ismeretes, hogy az anaerob rothasztás során keletkező biogáz energiaforrásként történő hasznosítása napjaink fontos kérdése és megoldandó feladata. Ezért egyre több publikáció foglalkozik azzal a témával, hogy a különböző szerves vegyületek, illetve petrolkémiai termékek milyen hatást gyakorolnak a pietanogén populációkra, összefüggést keresnek a molekulaszerkezet és a metanogénekre kifejtett toxicitás között (R. E. Speese: Toxicity in anaerobic digestion Fourth international Symposium on Anaerobic Digestion Guangzhou, Kina, 1985.). Ismeretes az is, hogy mintegy két évtizeddel ezelőtt a B12 koenzimet a szennyvíziszapban jelentkező tápanyagokból, az ott jelenlevő mikroorganizmusok útján fermentációs eljárással állították elő. Adott esetben a szennyvíziszapot különféle további tápanyagokkal egészítették ki. Az eljárásnak nagy előnye, hogy a fermentálás szeptikus körülmények között végezhető, hátránya viszont, hogy minden egyes fermentáláshoz nagymennyiségű szennyvíziszapot kell a szennyvíztelepről a fermentáló üzembe szállítani, a szennyvíziszap összetétele, baktérium populációja ingadozó volt és nem utolsósorban ezen esetben a szennyvíziszapba „vad törzsek” is kerülhettek, amelyek lehetetlenné tették egy stabil baktériumpopuláció kialakulását, helyesebben kialakítását. A 153740. számú magyar szabadalmi leírás új eljárást ismertet a Bu koenzim anaerob, szeptikus előállítására, amelynek lényege, hogy megfelelő tápanyagokat tartalmazó tápközeghez csupán egy ízben adnak szennyvíziszapot, majd legább ötszöri átoltás után olyan vegyes populáció dúsul fel, amely már önmagában képes átvenni az inokulum szerepét és B,2 koenzimet termelni mintegy 6— 6,2 mg/1 fermentlémennyiségben. Azún. „szennyvíziszap mentes” eljárás hátránya azonban, hogy legalább ötszöri átoításra van szükség, tehát a szennyvíziszapban jelenlévő mikroorganizmusok Bn koenzim termelésére szolgáló adaptálása hoszszadalmas, kevés B12 koezimet termelnek és igen sok fajta tápanyagot igényelnek, ezért az eljárás drága. A Bi2 koenzim anaerob, szeptikus módon, vegyes mikropopulációval végzett előállítására, hozamának fokozására számos további módszer ismeretes (például a 167658. és a 168293. számú magyar szabadalmi leírások: amerikai egyesült államokbeli ekvivalensei a magyar lajstromszámok sorrendjében: 3,954,971 és 3,979,258), amelyek egyedüli célja a fent idézett „szennyvíziszap mentes” eljárás intenzifikálása. A 167 658 számú magyar szabadalmi leírás ismertet első ízben egy mezofil, metántermeló vegyes mikropopulációt, amely az Országos Közegészségügyi Intézetben 00076, 00077, 00078 és 00079 szám alatt deponált Corynebactcrium sp. (jelzése 24 A1) Corybacterum sp. (jelzése 62 B 9), Lactobacillus sp. (jelzése 224 B/01) és Propionibacterium sp. (jelzése 239 A,/6) törzseket tartalmaz. Ez az anaerob, mezofil, metán termelő vegyes mikropopuláció azonban nehezen adaptálható a megszokottól eltérő tápanyagokat tartalmazó tápközeghez, 6—7 átoltást igényel és egy-egy átoltasi ciklus mintegy hét napot vesz igénybe, azaz 40—50 napra van szükség egy új, a fenti vegyes mikropopuláción alapuló fermentáció nagyüzemi átállítására. Mindez tehát hosszú időt és nagy költségráfordítást jelent. Az eddig ismert B12 koenzimet előállító anaerob, mezofil, metántermelő vegyes mikropopulációt alkalmazó eljárások közös jellemzője, hogy a fermentáláshoz sokféle (mintegy 18—20) és nagy mennyiségű tápanyagot használnak fel, továbbmenóleg a tápanyagok egy része természetes eredetű, mint a melasz, a sörélesztó hidrolizátum, az ipari máj-extraktum, a kukoricalekvár és a szulfitlúgpor stb., melyek összetétele eredetüktől függően változó. Ez a tény a B12 koenzim termelést kiküszöbölhetetlenül ingadozóvá teszi. A tápanyagok másik része, mint a glicin és a borostyánkősav, drága. Az előzőkben említett hátrányokat a nyomtatásban még meg nem jelent 188954. és 188955 sz. magyar szabadalmi leírásban ismertetett eljárás küszöböli ki (a két szabadalmi bejelentés közzétételi száma: (T/35 285 ésT/35286). Lényegük abban foglalható össze, hogy a tápanyagok számának és fajlagos mennyiségüknek csökkentésével, valamint a természetes eredetű tápanyagok nagy részének (például a sörélesztő hidrolizátumnak, az ipari máj-extraktumnak, a melasznak és a szulfitlúgpor-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 35 2
