Spôsob výroby kyseliny mliečnej

Číslo patentu: 283111

Dátum: 27.12.2002

Autori: Krištofíková Ľudmila, Rosenberg Michal

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Spôsob výroby kyseliny mliečnej je založený na tom, že sa mikroorganizmus Bacillus coagulans, výhodne Bacillus coagulans CCM 4318, submerzne kultivuje pri teplote 40 až 60 °C, hodnote pH 5,5 až 7,5 s obsahom 4 až 14 % hmotn. sacharidického substrátu a pri počiatočnej koncentrácii kyseliny mliečnej 1 až 10 % hmotn.

Text

Pozerať všetko

PRIEMYSELNÉHO VLASTNÍCTVA SLOVENSKEJ REPUBLIKYČíslo prihlášky 703-98 Dátum podania prihlášky 22. 5. 1998Dátum nadobudnutia účinkov patentu 4. 2. 2003 Vestník UPV SR č. 2/2003Dátum podania prioritnej prihlášky Krajina alebo regionálna organizácia priorityDátum zverejnenia prihlášky 18. l. 2000 Vestník UPV SR č. 01/2000Člslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCTČíslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCTSpôsob výroby kyseliny mliečnejSpôsob výroby kyseliny mliečnej je založený na tom, že sa mikroorganizmus Bacillus caagulans, výhodne Bacillus coagulans CCM 4318, submerzne kultivuje pri teplote 40 až 60 °C, hodnote pH 5,5 až 7,5 s obsahom 4 až 14 hmom. sacharidického substrátu a pri počiatočnej koncentrácii kyseliny mliečnej l až 10 hmotn.Vynález sa týka spôsobu výroby kyseliny mliečnejKyselina mliečna (Z-hydroxypropánová) je produkovaná množstvom mikroorganizmov, predovšetkým baktérií a vláknitých húb. Na priemyselnú produkciu sa používajú predovšetkým baktérie rodu Laclobacillus, ktoré pri teplotách 30 - 40 °C konvertujú sacharidický substrát (glukóza,sacharóza, laktóza) na kyselinu mliečnu s rôznym obsahom L()-, D(-)- a DL-formy kyseliny podľa vlastností producenta. Ako producenti sú opísanć aj termofilné baktérie z rodu Bacillaceae, predovšetkým Bacillus magulans, produkujúce kyselinu mliečnu pri teplotách S 0 - 60 °C. Výhodou bakteriálnej fermentácie je anaeróbny režim fermentácie, čo sa odráža v jednoduchosti kultivačných zariadení a nižších nárokoch na sterilitu. Nevýhodou bakteriálnych producentov je často potreba výživovo bohatých kultivačných médií a produkcia vedľajších metabolitov (Vickroy,T. B. n Comprehensive Biotechnology, Vo 1.3, str.761 až 776, Pergamon Press, 1985). Z vláknitých húb patrí medzi dobrých producentov kyseliny mliečnej Rhizopus arrhizus,resp. oryzae. Vláknite huby produkujú len kyselinu L()-mliečnu, čo je nespornou výhodou oproti bakteriálnym producentom. Režim fermentácíe je však aeróbny (vysoké nároky na prípravu sterilnćho vzduchu) a taktiež konverzia substrátu na produkt je menej efektívna v dôsledku dlhších fermentačných časov a nižších molámych výťažkov (70 až 77 pri vláknitých hubách, 90 - 98 pri baktériách). Aeróbny režim pri vláknitých hubách môže byť výhodou pri vláknitých hubách v pripade priamej prípravy vápenatých solí kyseliny mliečnej, ked u baktérií môže dochádzať k predlžovaniu fermentácie a znižovaní výťažkov v dôsledku nedôslednej neutralizácie (slabé miešanie) v prípade uhličitanu vápenatćho (Mattey M. Crítical Reviews in Biotechnology 12 87 až 132 (1992). Pri bakteriàlnej produkcii boli okrem klasických batch fermentácií rozpracované semikontinuálne a kontinuálne produkcie s použitím moderných separačných techník (elektrodialýza, extrakcia).Podstatou prípravy kyseliny mliečnej podľa vynálezu je, že sa submerzne kultivujú baktérie Bacillus coagulans vodnom živnom médiu pri teplote 40 - 60 °C, hodnote pH 5,5 až 7,5 s obsahom 4 - 14 hmotn. sacharidického substrátu a 1 - 10 kyseliny mliečnej. Ako produkčná mikroorganizmy je možné použiť napr. kmeň Bacillus coagulans CCM 4318, ktorý vykazuje vysokú selektivitu a rýchlosť konverzie. Výhodné je fermentovať v prítomnosti kyseliny mliečnej v celom priebehu fermentácie, čo zabezpečí vysokú rýchlosť konverzie i v závere fermentácie pri nízkych zvyškovýeh koncentráciách sacharidu. Navyše tento režim umožňuje dobrý rast produkčnej kultúry i pri vyšších koncentraciách kyseliny mliečnej v produkčnom médiu. Týmto spôsobom je možné i fermentovať médiá s rôznym počiatočným obsahom laktátu, čo je možné využiť pri technológiách, kde sa časť kyseliny mliečnej po puriíikácii vracia do technologického procesu (elektrodialýza, materské lúhy a pod.)V priebehu kultivácie sa hodnota pH udržiava v rozmedzí 5,5 - 7,5 prídavkom alkalicky reagujúcich roztokov,hlavne NaOH, KOH, NH 40 H, CaCO 3, Ca(OH)2. Kyselinamliečna sa bude nachádzať v kultivačnom médiu i vo forme zodpovedajúcich solí, ktoré patria taktiež v tomto texte do výrazu kyselina mliečna.Na zaočkovanie produkčnćho fermentora je výhodné použiť vegetatívne inokulum, ktoré sa získa 12 až 28-hodinovou kultiváciou producenta a dávkuje sa do produkčného fermentora v množstve od 5 do 25 celkového objemu.Fermentačnć médium obsahuje sacharidický substrát v množstve 4 - 14 hmotn. Pod sacharidickým substrátom sa rozumie glukóza, kyslé a enzýmove hydrolyzáty škrobu,sacharóza, predovšetkým afinády, rafinády, ľahké a ťažké šťavy, kléry i ďalšie substráty obsahujúce voľnú glukózu,sacharózu, maltózu a pod, Pretože Bacillus coagulans má B-galaktozidázovú aktivitu, je možné na prípravu kyseliny mliečnej použiť i laktózu, resp. médiá, ktoré ju obsahujúFermentačnć médium sa mieme mieša bez prevzdušňovania a teplotu je výhodne udržovať v rozmedzí 40 - 60 °C. Táto vysoká teplota priaznivo ovplyvňuje rozpustnosť predovšetkým vápenatých solí, uľahčuje separáciu producenta po fermentácii v procese míkroíiltrácie a minimalizuje nebezpečenstvo kontaminácie.Fermentácia prebieha až do vyčerpania substrátu. Napr. za 20 hod. kultivácie možno konvertovať 70 g/1 glukózy,resp. sacharózy pri počiatočnej koncentrácii laktátu sodného 2 - 3 kyselinu mliečnu s výťažkom 90 - 93 teoretickej hodnoty. Obsah ostatných organických kyselín neprekročí 0,4 hmotn. Treba počítať s určitými odchýlkami v reakčných časoch i vo výťažkoch v závislosti od použitého zariadenia a podmienok kultivácie.Kyselinu mliečnu je možné pripraviť z vyfermentovaného média po separácií biomasy pôsobením minerálnej kyseliny alebo inými priemyselnými postupmi (katexy, reverzná osmóza, elektrodialýza, bipoláme membrány a pod.).Pripraví sa vegetatívna kultúra Bacillus caagulans CCM 4318 24 hod kultiváciou pri 51 °C.V 1 dmâ Erlemnayerovej banke je 250 ml média, ktoré obsahuje v 1 litri destilovanej vody 10 g peptónu, 5 g kvasničného autolyzátu, 5 g mliečnanu sodného, 2 g K 2 HPO 4,3 g octanu sodného, 2 g citranu amónneho, 0,2 g MgSO 4.7 H 2 O, 0,05 MnSO 4.4 H 2 O. Počiatočná koncentrácia baktérií je 1-10 V Iml. Takto pripravená kultúra slúži na zaočkovanie propagačneho fermentora.Pripraví sa 2 l sterilnćho produkčnćho média V 5 l laboratórnom fermentore (sterilizácia 20 min pri 121 °C). Produkčnć médium obsahuje v l litri destilovanej vody 70 g sacharózy, 4 g kvasničnćho autolyzátu, 20 g kyseliny mliečnej, 1,5 g (NH 4)ZHPO 4, 0,2 g MgSOJHZO, 0,05 g MnSO 4.4 H 2 O, 0,01 g FeSO 4.7 H 2 O. Takto pripravené produkčné médium sa zaočkuje 250 ml submerznej kultúry a kultivuje sa za miemeho miešania pri 52 °C. Hodnota pH sa udržuje prídavkom 50 °/o NaOH V rozmedzí hodnôt 6,4 až 6,6. Po 8 hodinách kultivácie sa celé médium použije na zaočkovanie produkčnćho 30-litrového fermentora s 21 litrami produkčnćho média (zloženie je rovnaké). Fermentácia sa uskutočňuje prvých 8 hodin pri 54 °C a V ďalšom priebehu je teplota držiavaná na 52 °C, hodnota pH sa udržuje prídavkom S 0 NaOH v rozmedzí hodnôt 6,4 - 6,6. Po 22 hodinách kultivácie médium obsahuje 85 g/l kyselinymliečnej (vztiahnutě na počiatočný objem) pri zvyškovom sacharide 3 g/l, čo predstavuje 93 teoretickej výťažnosti.Namiesto sacharózy glukózy použijeme V produkčnom médiu glukózu (v koncentrácii 80 g/l), kvasničný autolyzát 2 yl, kukuričný výluh 8 g/l. Príprava inokula a podmienky fermentácie sú analogickć, ako v príklade l. Čas fermentácieje 25 hodín a výťažky sú analogickć ako v príklade 1.Fermentácia sa uskutočňuje podľa príkladu I. Po ukončení fermentácie sa 18 litrov vyfermentovaného média vypusti z fermentora a doplní 17 Iitrami produkčnćho média(zloženie je analogické, ako v príklade l s výnimkou kvasničného autolyzátu, ktorého koncentrácia je 2,5 g/l). Podmienky fermentácie sú analogicke ako v príklade l. Po 22-hodinovej kultivácii dosiahne konverzia sacharózy na kyselínu mliečnu 92 teoretickej hodnoty.Vynálezje využiteľný pri výrobe kyseliny mliečnej, alebo jej solí, ktore majú široké použitie v potravinárstve,farmácii, chemickom priemysle a ďalších oblastiach.l. Spôsob výroby kyseliny mliečnej alebo jej solí,vyznačujúci sa tým, žesamikroorganizmus Bacillus caagulans submerzne kultivuje vo vodnom živnom médiu pri teplote 40 - 60 °C, hodnote pl-l 5,5 až 7,5 s obsahom 4 - 14 hmotn. sacharidíekého substrátu a pri počiatočnej koncentrácii kyseliny mliečnej l - 10 hmotn.2. Spôsob výroby podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a tý m , že sa na produkciu výhodne použije kmeň Bacillus coagulans CCM 43 l 8.

MPK / Značky

MPK: C12P 7/56

Značky: výroby, kyseliny, spôsob, mliečnej

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/3-283111-sposob-vyroby-kyseliny-mliecnej.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob výroby kyseliny mliečnej</a>

Podobne patenty