CS261811B1 - Process for preparing cellulose enzymes and/or enzymes for the degradation of cell wall - Google Patents
Process for preparing cellulose enzymes and/or enzymes for the degradation of cell wall Download PDFInfo
- Publication number
- CS261811B1 CS261811B1 CS117787A CS117787A CS261811B1 CS 261811 B1 CS261811 B1 CS 261811B1 CS 117787 A CS117787 A CS 117787A CS 117787 A CS117787 A CS 117787A CS 261811 B1 CS261811 B1 CS 261811B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- enzymes
- cellulase
- substrates
- cellulose
- inducing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
Předkládaný vynález sa týká postupu výroby celulázových enzýmov a/alebo enzýmov na odbúranie bunkovej blány prostredníctvom aeróbnej submerznej kultivácie mutantov pliesní. Vytvořený komplex enzýmov možno použit na čiastočné alebo úplné odbúranie celulózy, ako aj hemicelulóz v priemyselných produktoch, odpadoch, odpadových vodách alebo při odbúraní živých alebo odumretých rastlinných buňkových stien.The present invention relates to a process for producing cellulase enzymes and / or cell membrane degrading enzymes by aerobic submerged culture of fungal mutants. The complex of enzymes formed can be used for the partial or total degradation of cellulose as well as hemicelluloses in industrial products, waste, waste water or in the removal of living or dead plant cell walls.
Je známe, že enzýmy celulázového komplexu sa vyrábajú aeróbnou submerznou kultiváciou pliesní. Známe postupy sa líšia hlavně čo do použitých kmeňov pliesní, čo do substrátov, použitých při fermentačn-om procese a čo do sposobu vedenia procesu. Hospodárnost získavania celuláz je v podstatě definovaná enzymatickou aktivitou, docielenou v jednotke objemu fermentačného média, množstvom enzýmu, vyprodukovaného za časovú jednotku (enzymatickou produktivitou], ako aj množstvom enzýmu, vytvořeného a vztiahnutého na použitý substrát (výťažok enzýmu). Ako vhodní producenti celuláz sú známe najma pliesňové kmene rodov Aspergillus, Penicillium a Trichoderma.It is known that cellulase complex enzymes are produced by aerobic submerged cultivation of fungi. The known processes differ mainly in the fungal strains used, in the substrates used in the fermentation process and in the process control process. The cost-effectiveness of cellulase recovery is essentially defined by the enzymatic activity achieved per unit volume of fermentation medium, the amount of enzyme produced per unit of time (enzymatic productivity) as well as the amount of enzyme formed and based on the substrate used (enzyme yield). known fungi strains of the genera Aspergillus, Penicillium and Trichoderma.
Napr. podlá patentu DD-WP 225 712 sa používá ako producent celulázy Penicillium janthinellum, pričom ako substrát sa používá celulóza v kombinácii s předpřipravenou zelenou rezankou. Při šaržovitej kultivácii sa při použití spolu 6 % celulózy, pridanej к zelenej rezanke po 8 dňoch dosiahne celulázová aktivita 6 medzinárodných jednotiek/cm3 při skúške na filtračnom papieri, čo zodpovedá výtažku 100 medzinárodných jednotiek/g celulózy. V inom postupe, podlá JP 59—151 888 sa ako producent celulázy používá kmen Trichoderma koningii: ako substrát slúži mikrokryštalická celulóza (Avicel) v koncentrácii 3 °/o. Výsledné enzymatické aktivity po 7 dňoch holi 11,5 medzinárodnej jednotky/cm3 (m. j./cm3) v případe endo-beta-glukanázovej aktivity a 0,85 m. j./cm3 v případe exo-celobiohydrolázy, čo zodpovedá výtažku exocelobiohydrolázy potrebnej na odbúranie mikrokryštalickej celulózy v rozsahu 28,3 m. j. na gram celulózy; zodpovedajúca produktivita je 5 m. j. exocelobiohydrolázy na dm3 a hodinu. Z patentovej a odbornej literatúry známi producentami celuláz s dosiaf najvyššou známou tvorbou celuláz, patria к druhu Trichoderme reesei (predtým Trichoderma viride). Za účelom zlepšenia tvorby celuláz sa vypěstovali rožne mutanty Trichoderma reesei.E.g. according to the patent DD-WP 225 712, it is used as a cellulase producer of Penicillium janthinellum, the cellulose being used as a substrate in combination with a pre-prepared green chop. In batch culture, using a total of 6% cellulose added to the green chop, after 8 days, the cellulase activity of 6 International Units / cm 3 was obtained on a filter paper test, corresponding to a yield of 100 International Units / g cellulose. In another method, according to JP 59-151188, the Trichoderma koningii strain is used as a cellulase producer: microcrystalline cellulose (Avicel) at a concentration of 3% / o is used as the substrate. The resulting enzymatic activities after 7 days were 11.5 International Units / cm 3 (IU / cm 3 ) for endo-beta-glucanase activity and 0.85 IU / cm 3 for exo-cellobiohydrolase corresponding to the exocelobiohydrolase yield required for degradation microcrystalline cellulose in the range of 28.3 IU per gram of cellulose; the corresponding productivity is 5 IU exocelobiohydrolase per dm 3 and hour. From the patent and scientific literature known cellulase producers with the highest known cellulase production belong to the species Trichoderme reesei (formerly Trichoderma viride). Various mutants of Trichoderma reesei were grown to improve cellulase production.
V patentovom spise DD—VO 80/01080 sa popisuje tvorba celuláz pomocou mutantu Trichoderma reesei MCG 77. Tvorba celuláz sa potláča glukózou, nie však glycerolom; laktóza indukuje tvorbu celuláz. Celulázová aktivita v živnom médiu obsahujúcom 1 % celulózy představuje 1 až 1,8 m. j./cm3 FPA, v živnom médiu s 1 % laktózy 1,35 m. j./cm3 FPA a v živnom médiu s 1 % laktózy a 1 % celulózy 1,75 m. j./cm3 FPA. V patentovom spise US 4 472 504 sa popisuje tvorba celuláz pomocou mutanta Trichoderma reesei MCG 80, ktorý bol vyšfachtený z mutanta Trichoderma reesei Rut C 30. Při použití živného média s 8 % celulózy a s přísadou biotínu sa při diskontinuálnej fermentácii dosahuje celulázová aktivita 17,2 m. j./cm3 FPA, čo zodpovedá výtažku 215 m. j. FPA/g celulózy. Při kultivácii rovnakého kmeňa na živnej pode s 2 % laktózy sa dociefuje celulázová aktivita 1,7 m. j./cm3 FPA, čo zodpovedá výtažku 85 m. j. FPA/g laktózy. Tieto mutanty Trichoderma reesei vytvárajú na základe celulózy, najma mikrokryštalickej celulózy a bavlnenej celulózy poměrně vysoké celulázové aktivity, nie však na základe rozpustných substrátov, ako naipr. glukózy. Z toho okrem vysokých nákladov na substrát vyplývájú aj nedostatky pře vedeme procesu.DD-WO 80/01080 discloses cellulase formation using the Trichoderma reesei MCG 77 mutant. Cellulase formation is inhibited by glucose but not glycerol; lactose induces cellulase formation. The cellulase activity in the nutrient medium containing 1% cellulose is 1 to 1.8 IU / cm 3 FPA, in the nutrient medium with 1% lactose 1.35 IU / cm 3 FPA and in the nutrient medium with 1% lactose and 1% cellulose 1.75 IU / cm 3 FPA. U.S. Pat. No. 4,472,504 discloses cellulase formation using a Trichoderma reesei MCG 80 mutant that has been produced from a Trichoderma reesei Rut C 30 mutant. IU / cm 3 FPA, which corresponds to a yield of 215 IU FPA / g cellulose. Cultivation of the same strain on a culture medium with 2% lactose yields a cellulose activity of 1.7 IU / cm 3 of FPA, corresponding to a yield of 85 IU FPA / g lactose. These Trichoderma reesei mutants produce relatively high cellulase activity based on cellulose, in particular microcrystalline cellulose and cotton cellulose, but not on soluble substrates such as naipr. glucose. This implies, in addition to the high cost of the substrate, the process deficiencies.
Vyšlechtili sa aj mutanty Trichoderma reesei, ktoré sú schopné produkovat celulázy na základe glukózy, ako zdroja uhlíka. O produkcii celuláz mutantmi T. reesei při použití glukózy ako substrátu sa referovalo na 3. európskom kongrese o biotechnologii (Mnichov, NSR, 10. až 14. septembra 1984; M. Bailey: „Produkcia celulázy mutantmi Trichoderma reesei na necelulózovej pode“). Najvyššia popísaná celulázová aktivita sa získala pomocou mutanta T. reesei VTT-D-79 125 na základe 4 % glukózy -b 4 % liehovarského mláta a představovala 6,4 m. j./ /cm3 FPA. S celulózou namiesto glukózy sa pri tomto kmeni dosahovala přibližné rovnaká celulázová aktivita.Mutants of Trichoderma reesei that are capable of producing glucose-based cellulases as a carbon source have also been bred. The production of cellulases by T. reesei mutants using glucose as a substrate has been reported at the 3rd European Congress on Biotechnology (Munich, Germany, September 10-14, 1984; M. Bailey: "Cellulase production by mutants of Trichoderma reesei on a non-cellulose pod"). The highest cellulase activity described was obtained with a T. reesei mutant VTT-D-79125 based on 4% glucose -b 4% distillate spent and was 6.4 IU / cm 3 FPA. With cellulose instead of glucose, approximately the same cellulase activity was achieved in this strain.
Všetky známe postupy na získavanie celuláz majú tú nevýhodu, že výtažky celulázy, vztiahnuté na použitý substrát sú poměrně nízké, alebo že vyžadujú nákladné substráty, ako mikrokryštalickú celulózu alebo bavlnenú celulózu, alebo že celulázové aktivity dosahované vo fermentačnom médiu su nízké, alebo že zvýšením koncentrácie substrátu nie je možné proporcionálně zvýšenie celulázovej aktivity.All known processes for obtaining cellulases have the disadvantage that the cellulase yields relative to the substrate used are relatively low or that they require expensive substrates such as microcrystalline cellulose or cotton cellulose, or that the cellulase activities achieved in the fermentation medium are low, or that by increasing the concentration The increase in cellulase activity is not proportional to the substrate.
Cielom vynálezu je dosiahnúť vysoké aktivity celulázového erizýmového komplexu pri použití cenovo výhodných substrátov a súčasne dosiahnúť vysoké výtažky enzýmu v přepočte na substrát, aby sa tak zaručilo efektívne využitie objemu fermentora a využitie substrátu. ~It is an object of the invention to achieve high activity cellulase erism complex using cost-effective substrates while at the same time achieving high enzyme yields per substrate to ensure efficient utilization of fermenter volume and substrate utilization. ~
Podstatou vynálezu je získať vylepšené celulázové mutanty a použit ich v kultivačnom procese, pričom v jedinom fermentačnom stupni dosiahnúť vysoké celulázové aktivity pri rovnomernom vysokom výtažku celulázy vzhfadom na substrát a pri použití cenovo výhodných substrátov.It is an object of the present invention to provide improved cellulase mutants and use them in a culture process, achieving high cellulase activity in a single fermentation step at a uniformly high cellulase yield relative to the substrate and using cost-effective substrates.
Podlá vynálezu sa úloha rieši tak, že mutanty pliesne Trichoderma reesei ZIMET 43 803 a/alebo Trichoderma reesei ZIMET 43 804 sa kultivujú aeróbne na submerzne známým spósobom v živnej pode, ktorá ob sáhuje jeden alebo viac substrátov, ktoré samé alebo v kombinácii s jedpým alebo viacerými neindukujúcimi substrátmi indukujú 'tvorbu celulázy a/alebo tvorbu enzýmov, odbúravajúclch bunkovú blánu,According to the invention, the object of the present invention is to provide mutants of Trichoderma reesei ZIMET 43 803 and / or Trichoderma reesei ZIMET 43 804 by culturing aerobically on a submerged manner in a culture medium containing one or more substrates which alone or in combination with a single or multiple non-inducing substrates induce cellulase formation and / or cellular degradation of enzymes,
Zistilo sa, že tieto mutanty sa vyznačujú tvorbou celulázy s čiastočne potlačenou tvorbou katabolitov aj vo vztahu ku glukóze a že tieto· mutanty vylučujú do půdy vysoké koncentrácie enzýmov celulázového komplexu aj na rozpustných substrátech, ako je napr. glukóza alebo laktóza. Obidva uvedené kmene boli získané mutáciou z kmeíia Trichoderina reesei CCI a bolí deponované v depozite zbierky kultúr ZIMET v Ústrednom ústave pre mikrobiológiu a exiperimentálnu terapiu Akadémie vied NDR a registrované pod číslami ZIMET 4’3 80i3, potažné ZIMET 43 804.It has been found that these mutants are characterized by cellulase production with partially suppressed catabolite formation also in relation to glucose and that these mutants secrete high concentrations of cellulase complex enzymes on soluble substrates, such as e.g. glucose or lactose. Both strains were obtained by mutation from Trichoderina reesei CCI and were deposited in the deposit of the ZIMET culture collection at the Central Institute for Microbiology and Exiperimental Therapy of the GDR Academy and registered under ZIMET 4'3 80i3, coated ZIMET 43 804.
Kmene sú charakterizované nasledovnými znakmi.The strains are characterized by the following features.
Popis kmeňa (morfológia, fyziológíaj:Description of the strain (morphology, physiology:
Obidva kmene sa vyznačajú 'morfologickými znakmi, typickými pre rod Trichoderma a líšia sa vo fyziologických vlastnostiach, čo do tvorby celulázy.Both strains are characterized by morphological features typical of the genus Trichoderma and differ in physiological properties in cellulase formation.
Udržiavanie kmeňov je možné na živných půdách vhodných pre kmene rodu Trichoderma. Vhodný je napr. zemiakovo-glukózový agar alebo sporulaičný agar (síran amonný 0,2 %; primárný fosforečnan draselný 0,5 per cent; glukóza 2 %; kvasničný extrakt 0,7 %; agar 2 %). Málo vhodný pre udržiavanie kmeňa je Czapek-Doxov agar, lebo sa; nezistilo, že by popísané kmene boli schopné asimilovat dusitany ako zdroj dusíka. Vhodná kultivačná teplota je 28 až 30 °C, trvanie kultlvácie asi 5 až 6 dní a dalších 5 až 7 dní pri Izbovej teplote až do plného vyvinutia kmeňa. Preočkovanie sa robí prostredníctvom konídií; farba konídií je zelená, zo začiatku žltozelená.Maintenance of the strains is possible on nutrient media suitable for Trichoderma strains. Suitable is e.g. potato-glucose agar or sporulating agar (ammonium sulfate 0.2%; primary potassium phosphate 0.5 per cent; glucose 2%; yeast extract 0.7%; agar 2%). A little suitable for maintaining the strain is Czapek-Dox agar as it is; did not find that the strains described were capable of assimilating nitrites as a nitrogen source. A suitable culture temperature is 28-30 ° C, a culture time of about 5-6 days and an additional 5-7 days at room temperature until the strain is fully developed. Vaccination is done through conidia; the color of conidia is green, initially yellow-green.
Udržiavanie kmeňa v lyofilizovanej formě alobo nad potažné v. kvapalnom dusíku je možné pomocou všeobecne praktizovaných metod, bez toho, že by sa doteraz mohol pozorovat pokles schopnosti syntetizovat celulózu.Keeping the strain in lyophilized form or above the coated v. liquid nitrogen is possible by generally practiced methods, without a decrease in the ability to synthesize cellulose so far.
Obidve kmene majú schopnost produkovat celulózu pri čiastočnom. potlačení represívncho vlivu katabolitov, t. j. v přítomnosti 1’ahko asimilovatelných substrátov, •ako sú napr. různé cukry alebo glycerol, sa až do určitej koncentrácie substrátu tvoria celulážové enzýmy. Schopnost tvořit celulázu sa u obidvoch deponovaných kmeňov liší čo do oblasti koncentrácií 1'ahko asimilovatelných substrátov, v kterých tvorba celulázy nie je ešte potlačená.Both strains have the ability to produce cellulose at partial. suppression of the repressive effects of catabolites, i. j. in the presence of easily assimilable substrates, e.g. various sugars or glycerol, cellular enzymes are formed up to a certain substrate concentration. The ability to form cellulase differs in both deposited strains in terms of the concentration of easily assimilable substrates in which cellulase formation is not yet suppressed.
Schopnost vytvárať celulázu s potlačením tvorby katabolitov sa dá testovat s použitím metódy B. S. Montecourta a D. E. Eveleigha (Applied and Enviromental Microbiology 33, 1977, 178—183).The ability to form a cellulase by suppressing catabolite formation can be tested using the method of B. S. Montecourt and D. E. Eveleigh (Applied and Environmental Microbiology 33, 1977, 178-183).
Ako substrát na agarovom médiu slúži v kyselině napučaná celulóza v kombinácii s příslušným skúmaným represorom, najmá glukózou, fruktózou, xylózou, laktózou, potažné glycerolom. Za účelům obmedzenia velkosti kolónií sa do agarovej půdy přidává bengálska červeň v koncentrácií 30 mg/ /dm1 * 3. Hrúbka agarovej vrstvy sa upraví na 4 mm. Pri priemere misky 9 cm je účelné precčkovať na jednu misku 100 až 200 konídií. Na základe uvedenej metódy sa kultiváciou a na ňu navádzujúcou inkubáciou pri 45 °C počas 20 hodin vytvoria vyčírené zóny, pričom životaschopnost konídií ostane zachovaná.The acid-swollen cellulose in combination with the appropriate repressor of interest, in particular glucose, fructose, xylose, lactose, coated with glycerol, serves as the substrate on the agar medium. In order to limit the colony size, Bengal red is added to the agar broth at a concentration of 30 mg / dm 1 * 3 . The thickness of the agar layer was adjusted to 4 mm. With a dish diameter of 9 cm, it is expedient to bake 100 to 200 conidia per dish. According to the method, clarified zones are formed by cultivation and incubation at 45 ° C for 20 hours, while maintaining the viability of the conidia.
Preto možno týmto spůsobom uplatnit aj klonovú selekciu. Tvar a velkost jednotlivých kolónií je u popísaných kmeňov rozdielna, v závislosti od použitého substrátu. Na celulózovom agare sa tvoria vefké kolónie s priliebavým tenkým mycéliora, zatial čo kolónie na glukóze, potažné fruktóze sú menšie, podobné koloniálnym 'mutantom, majú hrubšiu vrstvu mycélia a silnejšie sporulujú. Vo všeobecnosti v okolí sline vyvinutých kolónií dochádza к odfarbeniu agaru s ibengálskou červeňou. Testovanie schopnosti produkovat celulázu pri potlačení tvorby katabolitov u popísaných kmeňov je možné aj v skúmavkách. Napr. konídié sa preočkujú na agarovú půdu s celulózou napučanou v kyselině v kombinácii s příslušným skúmaným represorom, avšak bez přídavku bengálskej červene. Je účelné, aby priemer skúmaviek bol 9 mm. Ako měřítko schopnosti tvorby celulázy slúži hlbka v.yčírenia; kuultivácia a inkubácia pri 45 sa robí rovnako, ako v případe doškového testu.Therefore, clonal selection can also be applied in this manner. The shape and size of the individual colonies differ in the strains described, depending on the substrate used. On cellulose agar, large colonies are formed with an adherent thin mycelium, while colonies on glucose, coated fructose are smaller, similar to colonial mutants, have a thicker layer of mycelium and spore more strongly. Generally, ibengal red agar is stained around the saliva developed colonies. Testing of the ability to produce cellulase by suppressing catabolite formation in the strains described is also possible in tubes. E.g. The conidia were inoculated on agar broth with acid-swollen cellulose in combination with the respective repressor under investigation, but without the addition of Bengal red. The diameter of the tubes should be 9 mm. The depth of clarification serves as a measure of cellulase-forming ability; co-cultivation and incubation at 45 is done as in the thatched test.
Kmeň ZIMET 43 804 vykazuje s ohladom na glukózu a fruktózu výraznejšiu schopnost produkovat celulázu pri čiastočne potlačenej produkcii katabolitov:The strain ZIMET 43 804 shows, with respect to glucose and fructose, a greater ability to produce cellulase with partially suppressed catabolite production:
Substrátsubstrate
ZIMET 43 803ZIMET 43 804
ZIMET 43 804 °/o celulózy 2 mm % celulózy · I- 5 % laktózy 8 mm °/o celulózy -j- 5 % glukózy 0 mm % celulózy 5 % fruktózy 0 mm °/o celulózy 5 % glycerolu, 2 mm mm '5 mm mm mm mm (celulóza napučaná v kyselině) (hlbka vyčírenia pri skúmavkovom teste)ZIMET 43 804 ° / o cellulose 2 mm% cellulose · 1-5% lactose 8 mm ° / o cellulose -j- 5% glucose 0 mm% cellulose 5% fructose 0 mm ° / o cellulose 5% glycerol, 2 mm mm ' 5 mm mm mm mm (acid-swollen cellulose) (depth of clarification in a test tube)
281 Sil281 Sil
Teplota kultivácle mutantov T. reesei ZIMET 43 803 a T. reesei ZIMET 43 804 je 22 až 36 C, přednostně 30 až 34 °C pře rast mycélia a 25 až 30 °C pre tvorbu enzýmu. Hodnota pH pre kultiváciu je v oblasti 2 až 7, přednostně 2,5 až 5,5 pre rast mycélia a 3,2 až 6,0 pre tvorbu enzýmu. Ako kultivačně nádoby sú vhodné všetky fermentory, prevádzkovateřné s vylúčením cudzej infekcie, ktoré zaručujú dostatočné zásobovanie kyslíkom a v ktorých nedochádza к trvalým a extrémně vysokým střihovým silám, ktorým je neustále vystavená značná časť fermentačného média.The temperature of the T. reesei ZIMET 43 803 and T. reesei ZIMET 43 804 mutant cultures is 22 to 36 ° C, preferably 30 to 34 ° C for mycelium growth and 25 to 30 ° C for enzyme formation. The pH for culture is in the range of 2 to 7, preferably 2.5 to 5.5 for mycelium growth and 3.2 to 6.0 for enzyme formation. Suitable fermentation vessels are all fermenters, operative with the exclusion of foreign infection, which guarantee a sufficient supply of oxygen and in which there are no permanent and extremely high shear forces to which a considerable part of the fermentation medium is constantly exposed.
Východiskům pre kultiváciu sú konídiá povrchových kultúr, najma kultúr na šikmom agare na zemiakovo-dextrózovej půdě. Ako inokulum pre fermentačné médium slúžia konídiá, přednostně v koncentrácil 107 až 109 na liter fermentačnej pódy, alebo suspenzie vegetatívneho mycélia, přednostně v množstve 1 až 15 obj. % pódy, ktorá sa má zaočkovať. Na očkovanie velkých fer· mentorov je účelné Inokulum přidávat' vo vlacerých stupňoch po sebe. Vedenie procesu pri kultivácii mutantov T. reesei ZIMET 43 803 alebo T. reesei ZIMET 43 804 za účelom získavania celulázových enzýmov alebo enzýmov, odbúravajúcich buňkové steny, je rozdielne v závislosti od použitých substrátov alebo substrátových komblnácií, ako aj od zloženia enzýmov, ktoré sa má doslahnuť. Na vytvorenie celulázového enzymového komplexu bez zvýšeného podielu vedlejších aktivit, ako je např. xylanázová aktivita a glukanázová aktivita, možno použit ako indukujúci substrát čistú celulózu, prlčom výhodné je upravit pH a teplotný profil fermentačného média podlá příkladu 1. AŽ do koncentrácie asi 3 °/o celulózy je při diskontinuálnej fermentácii vytvořené množstvo celulázového enzýmu úměrného množstvu použitej celulózy. Vyššie koncentrácie celulózy vedú sice к vyššej koncentrácil celuláz, avšak prírastok koncentrácie celuláz už nie je úměrný množstvu použitej celulózy, takže výtěžnost celuláz vztlahnutá na množstvo substrátu klesá. Zvýšenle -koncentrácie enzýmu celulázy, úměrné množstvú použitej celulózy je možné podlá popísanej prítokovanej techniky (fed-batch), pri ktorej sa přívod celulózy riadi regulačným zariadením alebo počítačom rladeným ovládáním procesu v závislosti od obsahu oxidu uhličitého CO2 vo fermentačnom odpadovom plyne tak, že vývoj oxidu uhličitého, vztiahnutý na bielkoviny mycélia ostává pri inak rovnakých procesových parametroch počas podávania substrátu přibližné rovnakým. Pomocou pšeničných otrúb alebo inej zložky komplexného živného média sa méže zvýšit rozvoj vedlejších aktivit, ako celobiázovej a xylanázovej. Na výrobu enzýmov na odbúranie bunkovej steny pliesní sa ako Indukujúci substrát pri diskontinuálnom procese s výhodou používajú buňkové steny pliesní. Vytvořený enzymatický komplex má zloženie, na základe ktorého je vhodný například na výrobu živých pliesňových protoplastov.The starting points for cultivation are conidia of surface cultures, in particular slant agar cultures on potato-dextrose soil. As inoculum for the fermentation medium conidia are used, preferably in a concentration of 10 7 to 10 9 per liter of fermentation broth, or a suspension of vegetative mycelium, preferably at 1 to 15 vol. % of the pod to be vaccinated. For inoculation of large ferments, it is expedient to add the inoculum in successive stages. The process of culturing T. reesei ZIMET 43 803 or T. reesei ZIMET 43 804 mutants to obtain cellulase or cell wall degrading enzymes is different depending on the substrates or substrate combinations used, as well as the enzyme composition to be used. doslahnuť. To form a cellulase enzyme complex without an increased proportion of side activities such as e.g. xylanase activity and glucanase activity can be used as an inducing substrate of pure cellulose, but it is preferable to adjust the pH and temperature profile of the fermentation medium according to Example 1. Up to a concentration of about 3% cellulose, an amount of cellulase enzyme is formed proportionally to the cellulose used. Although higher cellulose concentrations lead to higher cellulase concentrates, the increase in cellulase concentration is no longer proportional to the amount of cellulose used, so that the yield of cellulases relative to the amount of substrate decreases. Increased cellulase enzyme concentrations, proportional to the amount of cellulose used, are possible according to the described fed-batch technique, wherein the cellulose supply is controlled by a control device or a computer-controlled process control depending on the carbon dioxide content of CO2 in the fermentation waste gas so The carbon dioxide, based on mycelium proteins, remains at approximately the same process parameters during the administration of the substrate. The use of wheat bran or other component of the complex nutrient medium can increase the development of side activities such as cellobiase and xylanase. For the production of enzymes for degrading the fungal cell wall, the fungal cell walls are preferably used as an inducing substrate in the discontinuous process. The enzymatic complex formed has a composition which makes it suitable, for example, for the production of living fungal protoplasts.
Získavanie celulázových enzýmov na báze rozpustného Indukujúceho subtrátu alebo rozpustných neindukujúcich substrátov v komblnácií s indukujúcimi substrátmi, sa vykonává podfa tohoto vynálezu pomocou fed-hatch techniky, pri ktorej sa rozpustné indukujúce substráty alebo rozpustné neindukujúce substráty alebo kombinácie rozpustných Indukujúclch a rozpustných neindukujúcich substrátov privádza do fermentačného média tak, že skutočná koncentrácia rozpustných substrátov vo fermentačnom médiu sa upraví tak, aby bola v oblasti, v ktorej sa tvorba celuláz indukuje, alebo aspoň nepotláča. Horná hranlca tejto oblasti sa stanovuje stupňom schopnosti produkovat' celulázu pri čiastočnom potlačení tvorby katabolitov, ktorý stupeň zodpovedá příslušnému použitému substrátu.The recovery of cellulase enzymes based on soluble inducing substrate or soluble non-inducing substrates in combination with inducing substrates is carried out according to the present invention using a fed-hatch technique, wherein soluble inducing substrates or soluble non-inducing substrates or combinations of soluble inducing substrates and combinations of soluble inducing substrates medium such that the actual concentration of soluble substrates in the fermentation broth is adjusted to be at least not suppressed in the region in which cellulase formation is induced. The upper limit of this region is determined by the degree of cellulase production ability by partially suppressing the formation of catabolites, which degree corresponds to the particular substrate used.
Fermentaéný proces fed-batch techniky sa skládá s dlskontlnuálneho úseku (batoh) a fázy doplňovania substrátu (úsek fed-batch). Dlskontinuálna fáza slúži na kultiváciu mycélia, zatial čo vo fáze doplňovania substrátu dochádza prevážne ku tvorbě enzýmu. Dodávanle substrátu sa riadi prostřed níctvom koncentrácie oxidu uhličitého vo fermentačných odpadových plynoch. Ak sa nepridávajú neindukujúce substráty, musí základné živné médium obsahovat aspoň jeden indukujúci substrát, ako např. celulózu, pšeničné otruby alebo liehovarské výpalky. Ak sa prldávajú rozpustné Indukujúce substráty, nemusí živné médium obsahovat žladne dalšie Indukujúce látky; v tomto případe je aj možné kultivovat mycélium v diskontinuálnom úseku fermentácie na báze nelndukujúcich substrátov, ako např. glukózy, sacharózy alebo glycerolu.The fermentation process of the fed-batch technique consists of a double-contiguous section (backpack) and a phase of refilling the substrate (fed-batch section). The discontinuous phase serves for the cultivation of the mycelium, whereas in the substrate replenishment phase the enzyme is predominantly produced. The substrate supplied is controlled by the concentration of carbon dioxide in the fermentation waste gases. If non-inducing substrates are not added, the basic nutrient medium must comprise at least one inducing substrate, such as e.g. cellulose, wheat bran or distillery stillage. If soluble inducing substrates are added, the nutrient medium need not contain other inducing substances; in this case, it is also possible to cultivate the mycelium in a discontinuous fermentation section based on non-inducing substrates, such as e.g. glucose, sucrose or glycerol.
Je aj možné začat s prívodom rozpustných indukujúclch substrátov ihned1 po zaočkovaní, ked sa očkovanie robí pomocou vegetatívneho mycélia v koncentrácii najradšej 2 až 8 g/dm3 v přepočte na sušinu. Pri použití rozpustných indukujúcich substrátov, ako napr. laktózy, je aj možné kontinuálně oddělovat z fermentačného média vylůčené enzýmy pomocou známých membránových separačných procesov. Pomocou mikrofiltrácie sa od enzýmov oddella tuhé látky (plesňové mycélium) a pomocou ultraflltrácie nízkomolekulárne rozpustné zložky živnej pódy. Je účelné tuhé látky okamžité vracať do živného média, zatial' Čo časť alebo celý ultrafiltrát sa zavádza do přidávaného indukujúceho substrátu a spolu s týmto sa vracia do fermentačného média.It is also possible to start with a supply of soluble indukujúclch substrate 1 immediately after seeding, when the vaccination is done with vegetative mycelium most like in a concentration of 2-8 g / dm3, calculated on a dry weight basis. When using soluble inducing substrates, e.g. lactose, it is also possible to continuously separate the secreted enzymes from the fermentation medium by means of known membrane separation processes. The solids (fungal mycelium) are separated from the enzymes by microfiltration and the low molecular weight soluble components of the nutrient broth are ultrafiltrated. It is expedient to return the solids to the nutrient medium immediately, while part or all of the ultrafiltrate is introduced into the inducing substrate to be added and returned to the fermentation medium.
Oddelovanie a čistenie získávaných enzýmov sa může robit pomocou známých postupov. Podl'a aplikácie možno použit nespracované fermentačné médium, končen261811 trát kultúry, sušené surové enzýmy alebo rafinované enzýmy.The separation and purification of the enzymes obtained can be carried out by known methods. Depending on the application, unprocessed fermentation medium, ending in culture, dried crude enzymes or refined enzymes may be used.
Specifická aktivita surových celulázových enzýmov, fermentovaných na báze drevitej celulózy alebo laktózy, je v rozmedzí 1,4 až 1,9 m. j. (FPA)/<mg bielkoviny.The specific activity of the crude cellulase enzymes fermented on the basis of wood pulp or lactose is in the range of 1.4 to 1.9 m. j. (FPA) / <mg protein.
Příklad 1:Example 1:
Vo fermentori s hrubým objemom 30 dm3 sa za účelom získavania celulázových enzýmov kultivuje kmeň Trichoderma reesei ZIMET 43 803. Ako substrát sa používá dřevitá celulóza He.weten 10 Hz; fermentácia sa vedle v diskontinuálnom procese.The Trichoderma reesei ZIMET 43 803 strain is cultivated in a 30 dm 3 fermenter to obtain cellulase enzymes. He.weten 10 Hz wood pulp is used as a substrate; the fermentation is next to in the batch process.
Fermentor je opatřený všeobecne používaným šesťlistovým vrtulovým miešadlom, ktorého celkový priemer je asi třetina vnútorného priemeru fermentor-a. Výška zabudovania miešadla vo fermentori je asi jedna patina celkovej výšky vnútorného priestoru fermentora. Zásobovanie fermentora plynom sa robí cez krúžok, nachádzajúci sa pod miešadlom, pričom tento krúžok má priemer přibližné rovnaký ako miešadlo a je opatřený 1 mm širokými otvormi vo vzdialenosti po 8 mm. Fermentor je vybavený bežne používanou meracou a regulačnou technikou, najmá zariadením na meranie a reguláciu teploty, zariadením na meranie a reguláciu pH, zariadením na meranie a reguláciu rozpuštěného kyslíka, zariadením na meranie koncentrácle oxidu uhličitého v odpadových fermentačných plynoch, s ovládacím signálom, například na ovládanie dávkovačích čerpadiel, čo zaručuje ochranu před nadměrným přidáváním odpefíovača. Osobitne vhodný je fermentor, ktorý umožňuje proces riadený počítačom.The fermenter is provided with a generally used six-blade propeller stirrer, the total diameter of which is about a third of the internal diameter of the fermenter-α. The height of incorporation of the stirrer in the fermenter is about one-fifth of the total height of the internal space of the fermenter. The fermentor is supplied with gas through a ring located below the stirrer, the ring having a diameter approximately equal to that of the stirrer and having 1 mm wide openings 8 mm apart. The fermenter is equipped with commonly used measuring and control technology, in particular a temperature measuring and control device, a pH measuring and controlling device, a dissolved oxygen measuring and controlling device, a carbon dioxide concentration measuring device in waste fermentation gases, with a control signal, e.g. control of metering pumps, which ensures protection against excessive addition of the deflector. Particularly suitable is a fermenter which allows a computer controlled process.
Živné médium má následovně zloženie:The nutrient medium has the following composition:
Zložky živného média potřebné na přípravu 16 dm3 sa vhodným spósobom rozpustia v 16 dm3 vody, potažné sa suspendujú a s vylúčením qudzích zárodkov sa zavedú do sterilizovaného fermentora. Napokon sa do fermentora zaočkuje 1 dm3 čerstvej suspenzie mycélia ako inokula.The components of the nutrient medium required for the preparation of 16 dm 3 are dissolved in 16 dm 3 of water in a suitable manner, they are suspended, and introduced into the sterilized fermenter, excluding the foreign germs. Finally, 1 dm 3 of fresh mycelium suspension is inoculated into the fermenter as inoculum.
Inokulum sa připravuje v trepačkovej kultúre. Používajú sa rovnaké zložky živného média ako pre 30-litrový fermentor, ale koncentrácia KH2PO4 sa zvýši na 15 g/dm3 a navýše sa do média přidá 0,9 g/dm3 močoviny; koncentrácia ostatných přidávaných zložiek je rovnaká, ako v živnom médiu vo fe.rme,ntori.The inoculum is prepared in a shake culture. The same nutrient medium components are used as for the 30-liter fermenter, but the KH2PO4 concentration is increased to 15 g / dm 3 and additionally 0.9 g / dm 3 of urea is added to the medium; the concentration of the other ingredients is the same as in the nutrient medium in the form, ntori.
Připraví sa 10 baniek po 100 cm3 tohto živného média a s vylúčením cudzích zárodkov sa každá banka zaočkuje asi 107 konídiami deponovaného kmeňa T. reesei ZIMET 43 803. Kulitivácia sa robí na bežnej trepačke, používanej na kultiváciu mikroorganizmov* pri teplote 30 °C. Dlžka kultivácie je 36 až 60 h. až do zaočkovania fermentora.Ten flasks of 100 cm 3 of this nutrient medium are prepared and, with the exclusion of foreign germs, each flask is inoculated with about 10 7 conidially deposited T. reesei ZIMET 43 803 strain. The length of the culture is 36 to 60 h. until the fermenter is inoculated.
Teplota kultivácie sa na začiatku fermentácie nastaví na 30 cC; regulačně medze pre pH sa nastavia na 3,5 (dolná hranica) a 5,5 (horná hranica regulácie) počet otáč-ok miešadla sa nastaví na 500/min. a intenzita plynenia na 30 norma lnych dm3 vzduchu za hodinu a 1 dm3 fermentačného média, čo zodpovedá celkovému množstvu 4'50 normálnych dm3 vzduchu za hodinu. Proti tvorbo pěny sa používá silikonový odpeňovač. Podlá stavu a veku inokula je hodnota pH na začiatku fermentácie v želanom rozmedzí asi od 4,0 do 5,4. Počas fermentácie dochádza к poklesu pH, pri dosiahnutí dolnej regulačnej hranice sa pomocou 12 %-ného čpavkového roztoku udržiava konštantným na úroyni 3,5. Niekedy sa zaznamená v počiatočnej fáze dočasný rast pH, ktorý sa pri dosiahnuití hor.ne-j regulačnej hranice zastaví a udržiava na úrovni 5,5 pomocou 10 %-nej kyseliny sírovej.The temperature of the culture at the beginning of the fermentation is adjusted to 30 c C; the pH control limits are set to 3.5 (lower limit) and 5.5 (upper limit of regulation) and the stirrer speed is set to 500 / min. and a gas intensity of 30 standard dm 3 of air per hour and 1 dm 3 of fermentation medium corresponding to a total of 4'50 normal dm 3 of air per hour. Silicone antifoam is used to prevent foam formation. Depending on the condition and age of the inoculum, the pH at the start of the fermentation is in the desired range of about 4.0 to 5.4. During the fermentation, the pH drops, while reaching the lower control limit, it is kept constant at 3.5 by means of a 12% ammonia solution. Occasionally, a temporary pH rise is observed in the initial phase, which is stopped and maintained at 5.5 with 10% sulfuric acid when the upper regulatory limit is reached.
Pri dosiahnutí rastu mycélia, ktorý zodpovedá logaritmické] fáze rastu jednobunkových org-anizmov, nastaví sa teplota fermentácie 11a 28 °Ό. Tento okamžik sa dosiahne asi po 35 až 60 hodinách a je rozoznatelný stúpaním koncentrácie oxidu uhličitého v odpadovom plyne fermentora. V predkladanom příklade sa pri dosiahnutí koncentrácie CO2 vo vysušenom odpadovom plyne vo výške 0,2 % obj. nastaví fermentačná teplota na 28 ,0C. Koncentrácia CO2 rastie ďalej a po překročení maxima opať klesá. Fermentácia sa ukončí po 120 až 1'50 hodinách, keď koncentrácia CO2 v odpado-vom plyne z fermentora klesne na 0,05 % obj. alebo nižšie a hodnota pH stupně.When the mycelium growth, which corresponds to the logarithmic phase of the growth of the unicellular organisms, is reached, the fermentation temperature is set to 11 and 28 ° Ό. This moment is reached after about 35 to 60 hours and is recognizable by increasing the concentration of carbon dioxide in the fermenter waste gas. In the present example, when the CO2 concentration in the dried exhaust gas is reached, it is 0.2% by volume. fermentation temperature is set at 28 0 C. The concentration of CO2 increases further after exceeding the maximum fall again. The fermentation is terminated after 120 to 150 hours when the CO2 concentration in the waste gas from the fermenter drops to 0.05% by volume. or lower and a pH of the degree.
Celulázová aktivita v kultivačnom filtráte představuje na konci fermentácie 9,0 až 9,4 m. j. FPA/cm3 na filtračný papier, čo zoclpovedá výťažku 300 až 310 m. j. FPA na gram drevitej celulózy Heweten 10 Hz. Pomocou známého postupu mikrofiltrácie a ultrafiltrácie sa enzymatický komplex oddělí od ostatného živného média a lyofilizuje sa. Lyofilizovaný surový enzým má následovně zloženie, ipoťažne aktivity:The cellulase activity in the culture filtrate represents 9.0 to 9.4 IU FPA / cm 3 on filter paper at the end of the fermentation, which corresponds to a yield of 300 to 310 IU FPA per gram of Heweten 10 Hz wood pulp. Using a known microfiltration and ultrafiltration procedure, the enzyme complex is separated from the other nutrient medium and lyophilized. The lyophilized crude enzyme has the following composition and activity:
obsah bielkovín 44,5 % aktivita na filtračný papier (FPA) (m. j./mg bielkoviny) 1,52 celobiáza (m. j./mg bielkoviny)0,034 alfa-amyláza (m. j./mg bielkoviny, 30 °C)0,54 xylanáza (m. j./mg bielkoviny)5,8 proteáza nedokazatelnáprotein content 44.5% activity on filter paper (FPA) (IU / mg protein) 1.52 cellobiase (IU / mg protein) 0.034 alpha-amylase (IU / mg protein, 30 ° C) 0.54 xylanase (IU / mg protein) mg protein) 5.8 protease not detectable
Tuhé látky, oddělené od fermentačného média, ktoré sa skladajú prevažne z buňkových stien použitej pliesne, sa podrobia sušeniu rozprašováním alebo lyofilizácii a napokon sa piilverizujú. Tioto- buňkové steny sú vhodné napr. ako substrát na výrobu enzýmov na odbúranie buňkových stien.The solids separated from the fermentation broth, which consist predominantly of the cell walls of the mold used, are subjected to spray-drying or lyophilization and finally piilverized. Thiocell walls are suitable e.g. as a substrate for the production of cell wall degrading enzymes.
Stanovenie celulázovej aktivity, ako aj obsahu bielkovín sa robí pódia metod, odporúcaných ШРАС (T. K. Ghose: ,.Finál Recommendations on Hie Measurement of Cellulase Activities“, připravené pře IUPAC, Komisia pro biotochnoíógiu; júl 1983). Stanovenie amylázovej aktivity sa roku pri 30 stupňoch Celzia, všetky ostatně enzymatické aktivity sa stanovuji! při 50 °C; 1 medzinárodná jednotka zodpovedá uvoineniu 1 mikromólu glukózy za 1 minutu z použitého substrátu.The determination of cellulase activity as well as protein content is made according to methods recommended by ШРАС (T. K. Ghose: "Recommendations on Hie Measurement of Cellulase Activities", prepared by IUPAC, Commission for Biochemistry; July 1983). Determination of amylase activity was made at 30 degrees Celsius for a year; all other enzymatic activities were determined! at 50 ° C; 1 International Unit corresponds to the release of 1 micromole of glucose per minute from the substrate used.
P г í к 1 .a d 2P a 1 .a d 2
Vo fermentori, ako je popísaný v příklade 1 sa kultivuje pleseň T. reesei ZIMET 43 803 za účelom získáváni a celulázových enzýmov. Ako substrát sa používá dřevitá celulóza Heweten 10 Hz. Fermentácia sa vykonává technikou fed-batch, pri ktorej sa dodatočné privádzanie substrátu riadi metabolickou aktivitou mycélia pliesne.T. reesei ZIMET 43 803 is cultured in a fermentor as described in Example 1 to obtain cellulase enzymes. Heweten 10 Hz wood pulp is used as substrate. Fermentation is carried out by the fed-batch technique, in which the additional feeding of the substrate is controlled by the metabolic activity of the fungal mycelium.
Zloženie základného živného média je následovně:The composition of the basic nutrient medium is as follows:
celulóza Heweten 10 Hz 300,0g síran amónny 72,0g dihydrogénfosforečnan draselný 00,0g iheptahydrát síranu horečnatého 7,5g chlorid -vápenatý 7,5g peiptón 45,0gcellulose Heweten 10 Hz 300.0g ammonium sulphate 72.0g potassium dihydrogen phosphate 00.0g magnesium sulphate iheptahydrate 7.5g calcium chloride 7.5g peiptone 45.0g
Tween 80, polyoxyetylónsorbitan monooleát 15,0g roztok stopových solí 150 cm3 [ako v příklade 1).Tween 80, polyoxyethylsorbate monooleate 15.0 g trace salt solution 150 cm 3 [as in example 1).
Tieto zložky sa rozpustia vo vodě, potažné sa suspendujú, upravia sa na objem 10,5 dm3 a zavedli sa do fermentora. Ako inokulum slúži 1 drn3 suspenzie mycélia, ako je popísané v příklade 1. Médium na doplnovanie substrátu sa připraví následovně: 1 350 g celulózy Heweten 10 Hz a 45 g karboxymetylcelulózy sa za sucha rovnoměrně premieša a za miešania sa suspenduje vo vodě, vodou sa doplní na celkový objem 4,5 dm3 a sterilizuje sa.These components are dissolved in water, coated, suspended, adjusted to a volume of 10.5 dm 3 and introduced into the fermenter. 1 is used as an inoculum suspension of mycelial tuft of 3, as described in Example 1. The medium to the addition of substrate was prepared as follows: 1 350 g of cellulose Heweten 10 Hz, and 45 g of carboxymethyl cellulose were dry mixed, and uniformly stirring was suspended in water, with water make up to a total volume of 4,5 dm 3 and sterilize.
Fermentácia:fermentation:
Nastavenie teplotného profilu a otáčok miešadla, ako aj regulácia pH a odpeňovanie sa robí ako v příklade 1. Vzdušnenie sa nastaví na 420 normálnych dm3 vzduchu za hodinu. S privádzaním suspenzie celulózy sa začne, akonáhle koncentrácia oxidu uhličitého vo fermentačnom odpadovom plyne překročí maximum a poklesne asi na 80 % maximálnej hodnoty, za rovnakého nastavěli ia procesných parametrov. Maximum koncentrácie oxidu uhličitého je asi 0,7 až 0,9 objemových vo vysušenom odpadovom plyne z fermentácie; občasné slabo výrazné maximum koncentrácie oxidu uhličitého v odpadovém plyne z fermentora netřeba z hladí ska riadenia procesu brať do úvahy.Adjustment of the temperature profile and stirrer speed as well as pH control and defoaming are done as in Example 1. The air is adjusted to 420 normal dm 3 air per hour. The feed of the cellulose suspension is started as soon as the concentration of carbon dioxide in the fermentation off-gas exceeds the maximum and drops to about 80% of the maximum value, under the same process parameters. The maximum concentration of carbon dioxide is about 0.7 to 0.9 by volume in the dried fermentation waste gas; the occasional slightly significant maximum concentration of carbon dioxide in the fermenter waste gas does not need to be taken into account in the process control process.
Táto koncentrácia oxidu uhličitého vo výške 80 % maximálnej hodnoty sa na začiatku doplňovania substrátu nastaví ako regulačná medza; pri poklese pod regulačnú medzu s-a zapne podávacie čerpadlo, ktoré přiváti za celulózovú suspenziu do fermentačného média tak dlho, kým koncentrácia oxidu uhličitého nepřekročí regulačnú medzu. Podávači výkon čerpadla sa nastaví na množstvo 0,5 % hmotnosti fermentačného média za hodinu, pri začiatku pridávania substrátu teda na 53 g/h celulózovej suspenzie. Koncentrácia bielkovín mycélia vo fermentačnom médiu sa stanoví na začiatku pridávania substrátu; regulačná medza oxidu uhličitého sa iprispósobí meniacej sa koncentrácii bielkovín mycélia, teda s rastúcou koncentráciou bielkovín mycélia sa proporcionálně zvyšuje.This concentration of carbon dioxide of 80% of the maximum value is set as the control limit at the beginning of the substrate replenishment; when it falls below the control limit, s-a switches on the feed pump, which is fed behind the cellulosic suspension into the fermentation medium until the carbon dioxide concentration exceeds the control limit. The pump feed rate is adjusted to 0.5% by weight of the fermentation medium per hour, at the start of substrate addition, to 53 g / h of cellulosic suspension. The concentration of mycelium proteins in the fermentation broth is determined at the start of substrate addition; the regulatory limit of carbon dioxide adapts to the varying concentration of mycelium proteins, thus increasing proportionally as the concentration of mycelium proteins increases.
Spolu sa přidá 4,5 dm3 30 % celulózovej suspenzie do fermentačného média. Fermentácia sa ukončí po 320 až 360 h., keď koncontrácia oxidu uhličitého v odpadovom plyne poklesne na 0,2 % alebo nižšie a hodnota pH stúpne.Together 4.5 dm 3 of a 30% cellulosic suspension is added to the fermentation medium. The fermentation is terminated after 320 to 360 h when the carbon dioxide concentration in the waste gas decreases to 0.2% or less and the pH rises.
Celulázová aktivita v kultivačnom filtráte na konci fermentácie je 32 m. j. FPA/cm3, čo zodpovedá výtažku 290 m. j. FPA na gram celulózy Heweten 10 Hz.The cellulase activity in the culture filtrate at the end of the fermentation is 32 IU FPA / cm 3 , which corresponds to a yield of 290 IU FPA per gram of Heweten 10 Hz cellulose.
Příklad 3Example 3
Na výrobu enzýmov na odbúranie bukových stien sa v třep ač kovej kultúre fermentuje plieseň T. reesei ZIMET 43 803. Ako substrát sa používajú buňkové steny pliesne, ktoré sa získá napr. ako je popísané v příklade 1. Živné médium má následovně zloženie:For the production of beech wall degrading enzymes, T. reesei ZIMET 43 803 is fermented in a shake culture. The fungal cell walls obtained, for example, are used as a substrate. as described in Example 1. The nutrient medium has the following composition:
sušené pliesňové buněčné steny 25,0 g/dm3 dihydrogénfosforečnan draselný 15,0 g/dm3 síran amónny 4,8 g/dm3 heptahydrát síranu horečnatého 0,4 g/dm3 chlorid vápenatý 0,3 g/dm3 dried fungal cell walls 25.0 g / dm 3 potassium dihydrogen phosphate 15.0 g / dm 3 ammonium sulfate 4.8 g / dm 3 magnesium sulfate heptahydrate 0.4 g / dm 3 calcium chloride 0.3 g / dm 3
281811 močovina 0,6g/dm peptón 1,5g/dm281811 urea 0.6g / dm peptone 1.5g / dm
Tween 80, polyoxyetylénsorbitean monooleát 1,0g/dm roztok stopových solí (ako v příklade 1) 10,0cm3/dm3 Tween 80, polyoxyethylene sorbitan monooleate 1.0g / dm trace salt solution (as in example 1) 10.0cm 3 / dm 3
Třepáčkové banky, napr. okrúhle banky s brutto objemem 500 cm3, sa naplnia po 100 cm3 živného média a zaočkujú sa konídiami v koncentrácii 5 X 108/dm3 živného média. Kultivačná teplota je 30 °C, čas kultivácie 8 dní. Získaný kultivačný filtrát sa ultrafiltráciou alebo dialýzou zahustí v poměre 10 : 1. Kultivačný koncentrát, ktorý sa móže spracovať na sušený enzymatický produkt, je vhodný napr. na výrobu živých plesňových protoplastov.Shake flasks, e.g. round flasks with a gross volume of 500 cm 3 are filled with 100 cm 3 of nutrient medium and inoculated with conidia at a concentration of 5 x 10 8 / dm 3 of nutrient medium. The cultivation temperature is 30 ° C, the cultivation time is 8 days. The culture filtrate obtained is concentrated by ultrafiltration or dialysis in a ratio of 10: 1. The culture concentrate which can be processed into a dried enzyme product is suitable e.g. for the production of live mold protoplasts.
Příklad 4Example 4
Vo fermentori s miešadlom, ako je popísaný v příklade 1, sa kultivuje pleseň T. reesei ZIMET 43 804 za účelom získavania celulázových enzýmov. Živné médium obsahuje pšeničné otruby a celulózu ako indukujúce substráty v kombinácii s glukózou ako neíndukujúcim substrátom. Fermentácia sa výkonáva technikou fed-batch, pri ktorej je dodatočné pridávanie substrátu z regulačnětechnického híadiska riešené ako je to popísané v příklade 2.T. reesei ZIMET 43 804 is cultured in a stirrer fermenter as described in Example 1 to obtain cellulase enzymes. The nutrient medium comprises wheat bran and cellulose as inducing substrates in combination with glucose as a non-inducing substrate. Fermentation is performed by a fed-batch technique, wherein the additional addition of the substrate from a regulatory perspective is solved as described in Example 2.
Zloženie základného živného média je následovně:The composition of the basic nutrient medium is as follows:
Tieto zložky sa pridajú do fermentora v 12,6 dm3 vody. Ako inokulum sa použijú 2 dm3 suspenzie mycélia, ktoré sa v předstupni (třepáčkově kultúra alebo fermentor) kultivuje na živnej pode rovnakého zloženia, ako je základné živné médium, 24 až 36 hodin; predkultúra sa inokuluje konídiami. Ako médium na doplňovanie substrátu sa používá 50 %-ný roztok glukózy.These components are added to the fermenter in 12.6 dm 3 of water. As the inoculum, 2 dm 3 mycelium suspensions are used, which are cultured on a nutrient medium of the same composition as the basic nutrient medium for 24 to 36 hours in a pre-stage (shaker culture or fermenter); the preculture is inoculated with conidia. A 50% glucose solution is used as substrate replenishment medium.
Fermentácia:fermentation:
Vzdušneinie sa nastaví na 490 normálnych dm3 za hodinu. Ostatně procesně parametre sú rovnaké, ako je udané v příkladech 1, potažné 2. S prívodom glukózového roztoku sa začne, akonáhle koncentrácia oxidu uhličitého po překročení maxima poklesne na asi 70 °/o maximálnej hodnoty. Podávači vý kon čerpadla sa nastaví na 75 cm3/h. Čerpadlo, ako je popísané v příklade 2, sa zapíná pri poklese koncentrácie CO2 na hodnotu pod regulačnou medzou, a po překročení regulačnej medze sa znovu vypíná. Regulačně medza koncentrácie oxidu uhličitého, ako je ipopísané v příklade 2, sa prisposobí meniacej sa koncentrácii mycéliových bielkovín.The air is set at 490 normal dm 3 per hour. Moreover, the process parameters are the same as those given in Example 1, coated 2. The glucose solution supply is started as soon as the carbon dioxide concentration drops to about 70 ° / about the maximum value after the maximum is exceeded. The pump feed rate is set to 75 cm 3 / h. The pump, as described in Example 2, is started when the CO2 concentration drops to a value below the control limit, and switches off again when the control limit is exceeded. The control limit of carbon dioxide concentration, as described in Example 2, is adapted to varying concentrations of mycelial proteins.
Koncentrácia oxidu uhličitého vo fermentačných odpadových plynoch má počas doplňovania substrátu oscilačný priebeh. Spolu sa přidá 1,4 dm3 50 % roztoku glukózy do fermentačného média. Fermentácia sa ukončí po: 120 až 140 hodinách, keď ko<ncentrácia oxidu huličitého poklesne na 0Д percenta alebo nižšie a stupně hodnota pH. Celulázová aktivita v kultivačnom filtráte je na konci fermentácie 12,5 m. j. FPA/cm3.The concentration of carbon dioxide in the fermentation waste gases has an oscillating course during the refilling of the substrate. Together, 1.4 dm 3 of a 50% glucose solution is added to the fermentation medium. Fermentation is terminated after: 120 to 140 hours when the concentration of the SO 2 decreases to 0% percent or less and the pH value is degrees. The cellulase activity in the culture filtrate at the end of the fermentation was 12.5 IU FPA / cm 3 .
Příklad 5Example 5
Kultivuje sa pleseň T. reesei ZIMET 43 804 za účelom získania celulázových enzýmov 11a báze laktózy. Vedenie procesu sa uskutečňuje technikou fed-batch, ako je popísané v príkladoch 2 a 4. Zloženie základného živného média je následovně:T. reesei ZIMET 43 804 is cultured to obtain lactose-based cellulase enzymes 11a. The process is conducted using the fed-batch technique as described in Examples 2 and 4. The composition of the basic nutrient medium is as follows:
Tieto zložky sa dajú do fermentora v 12,8 'decimetra3 vody. Ako inokulačný materiál slúži 1 dm3 suspenzie mycélia, ktoré sa kultivuje 35 až 40 hodin na živnom médiu rovnakého zloženia v třepáčkových bankách; třepáčkově kultúra sa Inokuluje konídiami. Na doplňovanie substrátu sa použije 20 %-ný roztok laktózy.These components are placed in a fermenter in a 12.8 'decimeter 3 water. 1 dm 3 of a mycelium suspension, which is cultured for 35 to 40 hours on nutrient medium of the same composition in shake flasks, is used as the inoculum material; shake culture is inoculated with conidia. A 20% lactose solution is used to replenish the substrate.
Fermentácia:fermentation:
Vzdušnenie sa nastaví na 420 normálnych dm3 vzduchu za hodinu; ostatně procesně parametre sú nastavené ako v příklade 1, potažné 2. S privádzaním roztoku laktózy sa začne, akonáhle koncentrácia oxidu uhličitého poklesne asi na 80 % maximálnej hodnoty. Podávači výkon čerpadla sa nastaví na 100 cm3/h. Fermentácia sa ukončí asi po 100 až 110 hodinách, kedy sa do fermentačného média přidalo spolu 2,8 dm3 20 percentého roztoku laktózy. Celulázová aktivita v kultivačnom filtráte je 10,5 m. j. FPA na cm3. Pomocou membránových separačných procesov z fermentačného média oddělený a napokon lyofilizovaný surový en13 zým má následovně zloženie, poťažne aktivity:The air is adjusted to 420 normal dm 3 air per hour; moreover, the process parameters are set as in Example 1, coating 2. The feeding of the lactose solution is started as soon as the carbon dioxide concentration drops to about 80% of the maximum value. The pump feed rate is set to 100 cm 3 / h. The fermentation was terminated after about 100 to 110 hours when a total of 2.8 dm 3 of a 20% lactose solution was added to the fermentation medium. The cellulase activity in the culture filtrate is 10.5 IU FPA per cm 3 . By means of membrane separation processes, the crude en13 separated and finally lyophilized from the fermentation medium has the following composition, coating activities:
obsah bielkovín 45,7 o/o aktivita na filtračný papier’ (FPA) (m. j./mg bielkoviny)i celobiózy (m. j./mg bielkoviny)0,035 alfa-amyláza (m. j./mg bielkoviny,0,50 °C)5,6 xylanáza proteáza zateTná proteáza tel'náprotein content 45.7 o / o filter paper (FPA) activity (IU / mg protein) and cellobiose (IU / mg protein) 0.035 alpha-amylase (IU / mg protein, 0.50 ° C) 5.6 xylanase body protease
Příklad 6Example 6
Schopnost plesňových kmeňov T. reesei ZIMET 43 803 a T. reesei ZIMET 43 804 produkovat celulázy sa skúma kultiváciou na róznych substrátoch a porovnává sa s východzím mutantom T. reesei CCI. Živné médium má následovně zloženie:The ability of T. reesei ZIMET 43 803 and T. reesei ZIMET 43 804 to produce cellulases is examined by cultivation on different substrates and compared with the parent T. reesei CCI mutant. The nutrient medium has the following composition:
281811281811
Třepáčkové banky sa naplnia po 100 cm3 testovaného živného média a zaočkuje sa 107 konídiami jednej a tej istej suspenzie příslušného kmeňa. Cas kultivácie je 7 dní, kultivačně teplota 30 C°. Získajú sa naslerovné celulázové aktivity:The shake flasks are filled with 100 cm 3 of test nutrient medium and inoculated with 10 7 conidia of one and the same suspension of the respective strain. The cultivation time is 7 days, the cultivation temperature is 30 ° C. Obtaining cellulase activities are obtained:
(50 o/o-né)(50 o / o)
Celulázová aktivita je udávaná v m. j. FPA/cm3.Cellulase activity is reported in IU FPA / cm 3 .
Možné oblasti použita sa týkajú například priemyslu spracovania ovocia a zeleniny, liehovarského a pivovarského priemyslu, extrakcie rastlinných látok, obsahujúcich buničinu, ako aj zlepšovania strávitelnosti objemových krmív a silážovania krmív v poTnohospodárstve. Získané enzýmové komplexy sa móžu používat aj ako biochemikálie, například na výrobu protoplastov a na analytické hodnotenie krmív.Possible areas for use relate, for example, to the fruit and vegetable processing industry, the distillery and brewing industries, the extraction of plant substances containing pulp, as well as improving the digestibility of bulk feed and silage feed in agriculture. The enzyme complexes obtained can also be used as biochemicals, for example for the production of protoplasts and for the analytical evaluation of feedstuffs.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD29096386A DD291673A7 (en) | 1986-06-04 | 1986-06-04 | METHOD FOR THE PRODUCTION OF CELLULASEENZYMS AND CELLWANDLYTIC ENZYMES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS261811B1 true CS261811B1 (en) | 1989-02-10 |
Family
ID=5579659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS117787A CS261811B1 (en) | 1986-06-04 | 1987-02-23 | Process for preparing cellulose enzymes and/or enzymes for the degradation of cell wall |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS261811B1 (en) |
| DD (1) | DD291673A7 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5981233A (en) * | 1997-08-21 | 1999-11-09 | Roche Vitamins Inc. | Process for manufacturing a xylanase enzyme complex from pre-treated thin stillage of rye |
| US20080193982A1 (en) * | 2005-05-19 | 2008-08-14 | Novozymes Biotech, Inc. | Production of Enzymes |
-
1986
- 1986-06-04 DD DD29096386A patent/DD291673A7/en not_active IP Right Cessation
-
1987
- 1987-02-23 CS CS117787A patent/CS261811B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DD291673A7 (en) | 1991-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4472504A (en) | Hyperproducing cellulase microorganism | |
| Abdullah et al. | Optimization of solid substrate fermentation of wheat straw | |
| KR100513218B1 (en) | Enzyme complex | |
| Garg et al. | Effect of cultural factors on cellulase activity and protein production by Aspergillus terreus | |
| CN102925375A (en) | Engineered yeasts producing glucose oxidase and construction method and use thereof | |
| Adedayo et al. | Pectinolytic activity of Aspergillus niger and Aspergillus flavus grown on grapefruit (citrus Parasidis) peel in solid state fermentation | |
| RU2001949C1 (en) | Strain of fungus trichoderma reesei - a producer of cellulolytic enzymes | |
| Pourrat et al. | Production of tannase (tannin acyl hydrolase EC 3.1. 1.20) by a strain of Aspergillus niger | |
| Yoshioka et al. | Production and characterization of thermostable xylanase from Talaromyces byssochlamydoides YH-50 | |
| SE453836B (en) | BIOLOGICALLY CLEAN CULTURE OF SACCHAROMYCES CEREVISIAE AND ITS APPLICATION FOR HYDROLYSIS OF RAFFINOS | |
| CN100354424C (en) | Expression method for high temperature resistant xylanase and specific expression carrier for same | |
| Elisashvili et al. | Extracellular polysaccharide production by culinary-medicinal Shiitake mushroom Lentinus edodes (Berk.) Singer and Pleurotus (Fr.) P. Karst. species depending on carbon and nitrogen source | |
| CS261811B1 (en) | Process for preparing cellulose enzymes and/or enzymes for the degradation of cell wall | |
| Aikat et al. | Optimization of some parameters of solid state fermentation of wheat bran for protease production by a local strain of Rhizopus oryzae | |
| Burgess et al. | Alcohol production by yeast in concentrated ultrafiltration permeate from cheddar cheese whey | |
| Calzada et al. | Estimation of the growth rate of Pleurotus on stacked straw | |
| Gerbi et al. | Polysaccharide hydrolase production by the rumen fungus Caecomyces communis | |
| Jayus et al. | Factors affecting the synthesis of (1-> 3) and (1-> 6)-b-glucanases by the fungus Acremonium sp. IMI 383068 grown in batch culture | |
| CN116179433B (en) | Pseudomonas fluorescens Aw10 and application thereof | |
| Taniguchi et al. | Continuous cellulase production by cell-holding culture | |
| Shang et al. | Screening and isolation of highly efficient cellulose-degrading microorganisms and construction of complex microbial system | |
| SU1094346A1 (en) | Ashergillus awamori vud t-2 no.f 203 strain as producer of amylolytic ferments used for saccharification starch-containing raw material in producing of alcohol and method of obtaining amylolytic ferments for saccharification | |
| KR910007848B1 (en) | New schizosaccharomyces sp.hl | |
| Kim et al. | Characterization of Psycbropbilic Yeast in Kimchi | |
| CN118834771A (en) | Composite distillers' grains degrading bacterial agent and application thereof |