[其他]產生L-山梨糖的方法和培養微生物的設備

無效

• 申請號: 87108309
• 申請日: 1987-12-24
• 公開（公告）號: CN87108309A
• 公開（公告）日: 1988-09-28
• 發明（設計）人: 岸本勝光;金高一彥;義永洋之
• 申請（專利權）人: 武田藥品工業株式會社
• 主分類號: C12P19/02
• 分類號: C12P19/02;C12N1/00;C12M3/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊九昌

本發明涉及通過微生物生產L-山梨糖的方法以及適用于這種方法的培養微生物的設備。

L-山梨糖是自然界存在的己酮糖之一，它存在于美洲花楸等樹的漿汁中，是一種合成維生素C的重要原料。利用微生物發酵法，諸如葡糖桿菌屬細菌使D-山梨醇氧化而產生L-山梨糖。

根據常規的發酵法生產L-山梨糖，從原料D-山梨醇轉化成L-山梨糖的產率最高約達93%，但同時形成相當數量的副產物，例如5-酮基果糖，D-果糖，2-酮基葡糖酸等。為了降低維生素C的原料成本，要求從D-山梨醇轉化成L-山梨糖的產率超過常規的方法。同時要盡可能抑制以上這些副產物的形成。

在我們的歐洲專利申請NO、233050（A2）中，公開了利用葡糖桿菌屬的微生物使D-山梨醇通過微生物氧化得到較高產率的L-山梨糖。當D-山梨醇作為唯一的碳源時，這株菌的生長能力比它的親株低。

附帶提一下，在微生物的生長期間及生長期后，當培養基中的D-山梨醇濃度高達5%以上時，由于高濃度的底物（D-山梨醇）和產物（L-山梨糖）使生長受到抑制。其結果延緩了氧化作用的速度。因此D-山梨醇的濃度必需控制在5%以下。然而當使用的底物濃度是速度控制步驟時，會出現一個問題，即生成的副產物（果糖，2-酮基葡糖酸）增加。

此外，在這種生產方法中，有時含有高濃度氧的排氣，可以通過一個壓縮機回收循環，并在培養液中重新使用，以此來節約資源。在這種情況下，由微生物呼吸所產生的二氧化碳在排氣中累積，當二氧化碳的濃度升高到超過10%時，微生物的生長速度以及氧化速度都受到強烈地抑制。因此在常規的方法中，常利用吸附劑，如氫氧化鈉，活性碳等來除去二氧化碳氣體。然而采用這些方法時，會產生很多問題，例如增加產品成本，這是由于必需使用吸附柱，吸附劑等等和由此需要進一步的維修。

日本公開特許NO、61-5709公開了培養微生物如真菌的方法及設備。在這個出版物中，富氧的氣體是利用從空氣中吸附氧氣而制成，并用以控制培養缶中二氧化碳的分壓以及控制培養液中溶氧的濃度。

本發明的目的之一是在微生物氧化法生產L-山梨糖時，改善從D-山梨醇變成L-山梨糖的轉化速度。

本發明的另一目的是提高每批L-山梨糖的產率。通過在生長期間及生長期后，適當控制D-山梨醇的濃度，以達到在短期內使高濃度的D-山梨醇氧化成L-山梨糖。

本發明的另一目的是簡化生產L-山梨糖的設備及其維修。

本發明還有另一個目的是降低L-山梨糖的生產成本。通過除去排氣中的二氧化碳，并重復利用排氣，不再需要任何吸附劑，即可適當控制二氧化碳的分壓。

對本領域的專業工作者而言，根據以下的描述及參考附圖，本發明的這些目的及各種優點是顯而易見的。

圖1，此圖說明培養基中D-山梨醇的初始濃度和比生長速度之間的關系。

圖2、此圖說明D-山梨醇的濃度和L-山梨糖產生速度之間的關系。

圖3、此圖說明二氧化碳的分壓和比生長速度之間的關系。

圖4、此圖說明二氧化碳分壓和產生L-山梨糖速度之間的關系，

圖5、本發明培養設備的一個優選實施例概觀。

本發明提供了一種通過D-山梨醇的微生物氧化產生L-山梨糖的方法。包括以下步驟：

在培養液中加入D-山梨醇，使它的濃度在所采用微生物的生長期或生長期后不超過約5%，同時使富含氧的排出氣體循環以控制溶氧的濃度，并從系統中釋放掉一部分上述排氣，以控制循環氣體中二氧化碳的氣體分壓。

本發明還提供了微生物培養用的設備，特別是針對那些能產生L-山梨糖的微生物，包括：

培養微生物用的帶有攪拌器的培養缶，缶的下部帶有一個氣體入口，缶的上部有一個排氣管;

底物加料裝置，可供底物加入上述培養缶中;

供氧裝置，包括一個液態氧的貯缶和一個氣化器，旨在為上述培養缶增加培養排出氣中之氧氣;

溶氧濃度檢測器，可用來檢測上述培養缶中培養液的溶氧，以輸出一個溶氧濃度的信號;

溶氧控制器，可以通過檢測上述溶氧濃度的信號來控制溶氧的供應;

測量二氧化碳的裝置，可用來測量培養排氣中二氧化碳的分壓，排氣來自于上述培養缶的排氣管;

排氣釋放裝置，通過檢測上述二氧化碳分壓，使部分排氣自系統中釋放出來;

導管使上述培養排氣的剩余部分循環流至培養缶的入口;

空氣供應裝置，為上述培養缶提供空氣。