CH643592A5 - Procede de production d'acide 2,5-dicetogluconique. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne la production de l'acide 2,5-dicétogluconique.
L'acide 2,5-dicétogluconique est un composé intermédiaire intéressant pour la synthèse de la vitamine C. Jusqu'à présent, cet acide a été produit par diverses espèces bactériennes telles qu'Acetobacter melanogenum, Acetobacter aurantium, Gluconoacetobacter rubigino-sus, Gluconoacetobacter liquifaciens et Pseudomonas sesami. Toutefois, l'utilisation de ces micro-organismes n'est pas entièrement souhaitée du point de vue industriel, à cause de la production de grandes quantités de pigments bruns ou brun jaunâtre comme sous-produits de la culture, qui abaissent la pureté de l'acide 2,5-dicéto-gluconique produit en même temps.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3790444 concerne la production de l'acide 2,5-dicétogluconique sans production concomitante de pigment brun, par une espèce nouvelle appelée Acetobacter fragum.
L'invention concerne un procédé économique de production d'acide 2,5-dicétogluconique qui utilise des souches d'un microorganisme facile à obtenir et tenu à la disposition du public; ce mi-cro-organisme s'appelle Acetobacter cerinus. Deux de ces souches, IFO 3263 et 3266, produisent l'acide 2,5-dicétogluconique en des rendements de plus de 95% sur la base du glucose. Elles ont été déposées le 4 juin 1982 à l'ATCC, Rockville, Maryland (USA) sous les N°s 39140 et 39141, respectivement.
L'acide 2,5-dicétogluconique est un composé intermédiaire intéressant à utiliser pour la production de l'acide ascorbique. Une solution aqueuse d'acide 2,5-dicétogluconique peut être réduite sélectivement pour produire un mélange de 2-cétogulonate et de 2-cétogluco-nate que l'on peut transformer en acides ascorbique et érythorbique.
L'acide 2,5-dicétogluconique est aisément préparé par action bactérienne sur le glucose en utilisant, conformément au procédé de la présente invention, des souches d'Acetobacter cerinus faciles à obtenir. Toutes les souches indiquées d'Acetobacter cerinus tenues à la disposition du public ont été soumises à des essais par lesquels on a constaté qu'elles donnent des cétoacides en un rendement de 50 à 95% sur la base du glucose. Lorsqu'on utilise VAcetobacter cerinus IFO 3263 ou 3266, le cétoacide produit est en totalité l'acide 2,5-dicétogluconique désiré, que l'on obtient en des rendements de plus de 95% sur la base du glucose. Les souches existantes d'Acetobacter cerinus, tenues à la disposition du public, sont les suivantes: IFO 3262 (ATCC 12303), 3263, 3264, 3265, 3266,3267, 3268, 3269.
Ces souches d'Acetobacter cerinus sont cultivées dans un milieu dont la principale source de carbone est le glucose. Ces micro-orga-s nismes ne nécessitent pas de sources organiques coûteuses d'azote telles que peptone ou extrait de viande. Lorsqu'on utilise l'urée et des sources inorganiques d'azote telles que sulfate d'ammonium, le nitrate d'ammonium ou le phosphate d'ammonium, on ajoute de l'acide nicotinique comme facteur essentiel de croissance.
io La concentration en glucose du milieu varie entre 2,5 et 20%, de préférence entre 10 et 12%, pour l'obtention de l'acide 2,5-dicétogluconique de la façon la plus économique. La température de fermentation se situe entre 20 et 35°C, de préférence entre 25 et 30°C, et elle est très avantageusement de l'ordre de 28° C. Le pH initial du 15 milieu de culture peut aller de 3,5 à 7,5 et se situe de préférence entre 5 et 6. Au cours de la fermentation, le pH est maintenu à environ 5,5 par l'addition d'une solution d'hydroxyde de sodium. Du carbonate de calcium peut être utilisé pour ajuster le pH et ce sel est ajouté comme appoint au milieu après l'autoclavage, en une quantité de 2o 30 g/110 g de glucose.
Après l'inoculation, le milieu de fermentation est agité à l'aide d'un agitateur mécanique à environ 1700 tr/min et il est aéré à un débit de 0,5 à 1 volume d'air par volume de bouillon par minute.
Lorsqu'on utilise l'Acetobacter cerinus IFO 3263 ou 3266, on 25 conduit la fermentation jusqu'à ce que l'acide 2,5-dicétogluconique ait été obtenu en un rendement d'au moins 90% sur la base du glucose (36 à 40 h).
On a déterminé par Chromatographie sur papier que la transformation du glucose en acide 2,5-dicétogluconique s'effectue selon les 3o schémas suivants:
glucose-»acide 2-cétogluconique-»acide 2,5-dicétogluconique glucose-»acide 5-cétogluconique-»acide 2,5-dicétogluconique.
On sert du papier Whatman N° 1 et N° 4, et on utilise un mélange de solvants formé de méthyléthylcétone, d'acétone, d'acide 35 formique et d'eau dans la proportion de 80:6:2:12. Les taches correspondant à l'acide sont localisées par pulvérisation d'une solution éthanolique à 0,2% d'o-phénylènediamine contenant 1% d'acide nitrique et en chauffant à environ 70° C (acide 5-cétogluconique = couleur bleue; acide 2-cétogluconique = couleur jaune; acide 2,5-di-40 cétogluconique = couleur verte). L'identification peut aussi être effectuée par Chromatographie en phase liquide sous haute pression.
L'acide 2,5-dicétogluconique peut être séparé et recueilli du bouillon final de fermentation par toute opération classique connue de l'homme de l'art. Le bouillon de fermentation qui a été filtré peut 45 être traité, par exemple, au borohydrure et le mélange résultant d'acide 2-cétogluconique et d'acide 2-cétogulonique peut être hydro-lysé en donnant les acides ascorbique et érythorbique.
Exemple 1:
so On prépare pour l'inoculation le milieu aqueux suivant:
Ingrédients g/l
Glucose 25
Extrait soluble de maïs 5
55 KH2P04 0,5
K2HP04 0,5
MgS04-7H20 0,2
CaC03 6,3
pH 6,2
60
Une fiole d'agitation par secousses contenant 11 de milieu est au-toclavée pendant 30 min à 121°C. Le pH du milieu refroidi est égal à 5,0. Des cellules d'Acetobacter cerinus IFO 3263 provenant d'une culture inclinée sur gélose nutritive (5 ml d'une suspension aqueuse 65 stérile de volume égal à 20 ml) sont ajoutées à la fiole qui est ensuite agitée par secousses sur une secoueuse rotative à 28° C pendant 24 h.
Un échantillon de culture en cours de croissance suffisant pour représenter une proportion de 5% en v/v d'inoculum est ajouté à un
3
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fermentateur sous agitation de 41 de capacité contenant 21 du milieu de production suivant:
Ingrédients g/l
Glucose 110
Extrait soluble de maïs 0,5
(NH4)2HP04 0,58
KH2P04 1,5
MgS04 • 7H20 0,5
Urée 0,5
CuS04 • 5H20 1 mg
Acide nicotinique 300 y pH 6,0
On conduit la fermentation à une température d'environ 28° C en agitant à 1700 tr/min et en aérant à un débit de 0,75 volume par volume de bouillon par minute. Après une période de fermentation d'environ 20 h, on ajoute du glucose stérilisé (55 g/1). On maintient 5 le pH à 5,5 par l'addition d'une solution d'hydroxyde de sodium. On poursuit la fermentation jusqu'à ce que le rendement en acide 2,5-dicétogluconique soit supérieur à 95% sur la base du glucose.
10
Exemple 2:
On répète le mode opératoire de l'exemple 1 en utilisant Y Acetobacter cerinus IFO 3266; on obtient des résultats comparables.
R
Claims (6)
1. Procédé de production d'acide 2,5-dicétogluconique, caractérisé par le fait qu'il consiste à conduire la culture aérobie d'Aceto-bacter cerinv^ns-unjn'lieu glucose, puis à recueillir l'acide 2,5-di-cétogluconique résultant. •- -— , -
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la concentration en glucose du milieu a une valeur de 2,5 à 20%, la température de la fermentation va de 20 à 35° C, le pH initial va de 3,5 à 7,5, et le pH au cours de la fermentation est maintenu à environ 5,5.
2
REVENDICATIONS
3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la souche d'Acetobacter cerinus est la souche IFO 3263.
4. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la souche & Acetobacter cerinus est la souche IFO 3266.
5. L'acide 2,5-dicétogluconique obtenu par le procédé suivant l'une des revendications précédentes.
6. Procédé de production d'un mélange d'acides 2-cétogulonique et 2-cétogluconique, caractérisé en ce qu'on prépare un bouillon de fermentation selon le procédé de la revendication 1, et qu'on soumet l'acide 2,5-dicétogluconique dans le bouillon à une réduction sélective.
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