CZ2003797A3 - Doplněk zvířecího krmiva obsahující kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli, způsob jeho výroby a jeho použití - Google Patents

Doplněk zvířecího krmiva obsahující kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli, způsob jeho výroby a jeho použití Download PDF

Info

Publication number
CZ2003797A3
CZ2003797A3 CZ2003797A CZ2003797A CZ2003797A3 CZ 2003797 A3 CZ2003797 A3 CZ 2003797A3 CZ 2003797 A CZ2003797 A CZ 2003797A CZ 2003797 A CZ2003797 A CZ 2003797A CZ 2003797 A3 CZ2003797 A3 CZ 2003797A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
pantothenic acid
animal feed
feed supplement
fermentation
Prior art date
Application number
CZ2003797A
Other languages
English (en)
Inventor
Jürgen Müller
Knut Eichler
Original Assignee
Basf Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10112207A external-priority patent/DE10112207A1/de
Application filed by Basf Aktiengesellschaft filed Critical Basf Aktiengesellschaft
Publication of CZ2003797A3 publication Critical patent/CZ2003797A3/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/02Amides, e.g. chloramphenicol or polyamides; Imides or polyimides; Urethanes, i.e. compounds comprising N-C=O structural element or polyurethanes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23KFODDER
    • A23K10/00Animal feeding-stuffs
    • A23K10/10Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
    • A23K10/12Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes by fermentation of natural products, e.g. of vegetable material, animal waste material or biomass
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23KFODDER
    • A23K10/00Animal feeding-stuffs
    • A23K10/10Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
    • A23K10/16Addition of microorganisms or extracts thereof, e.g. single-cell proteins, to feeding-stuff compositions
    • A23K10/18Addition of microorganisms or extracts thereof, e.g. single-cell proteins, to feeding-stuff compositions of live microorganisms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23KFODDER
    • A23K20/00Accessory food factors for animal feeding-stuffs
    • A23K20/10Organic substances
    • A23K20/174Vitamins
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23KFODDER
    • A23K40/00Shaping or working-up of animal feeding-stuffs
    • A23K40/10Shaping or working-up of animal feeding-stuffs by agglomeration; by granulation, e.g. making powders
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P3/00Drugs for disorders of the metabolism
    • A61P3/02Nutrients, e.g. vitamins, minerals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S426/00Food or edible material: processes, compositions, and products
    • Y10S426/807Poultry or ruminant feed

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Obesity (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Fodder In General (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Description

Předložený vynález se týká doplňku zvířecího krmivá obsahujícího kyselinu D-pantothenovou, zlepšeného způsobu jeho výroby a jeho použití.
Dosavadní stav techniky
Jako výchozí produkt k biosyntéze koenzymu A je D-pantothenát v rostliném a zvířecím světě velmi rozšířen.
Na rozdíl od člověka, který přijímá kyselinu pantothenovou v dostatečném množství prostřednictvím výživy, jsou však v případě rostlin a také zvířat často popisovány stavy nedostatku D-pantothenátu. Dostupnost D-pantothenátu má proto velký hospodářský význam, obzvláště v krmivářském průmyslu.
Obvykle se výroba D-pantothenátu provádí chemickou syntézou z D-pantolaktonu a kalcium-β-alaninátu (Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 1999, elektronická verze, kapitola Vitamins). K přípravě D-pantolaktonu je nutné nákladné klasické štěpení racemátu přes diastereomerní soli. Výsledný obchodní produkt z chemické syntézy je většinou vápenatá sůl kyseliny D-pantothenové - kalcium D-pantothenát.
Oproti chemické syntéze je výhodou biotechnologického způsobu výroby s pomocí mikroorganismů selektivní příprava (čistý enanciomer) D-formy kyseliny pantothenové využitelné • · · • · ··· · • · « « • · · · • «I · · Λ • · · · · · · ♦ · vyššími organismy. Odpadá tak nákladné štěpení racemátu, které je nutné při chemické syntéze.
Fermentativní způsoby výroby kyseliny D-pantothenové s pomocí mikroorganismů jsou opakovaně popsány, mezi jiným v EP 0 590 857, VO 96/33283, US 6 013 492, VO 97/10340, DV 198 46 499, EP 1 001 027, EP 1 006 189, EP 1 006 192 a EP 1 006 193.
Tak se popisuje v GB 598 177 příprava kyseliny pantothenové v oblasti promile jako vedlejší produkt z výroby 2,3-butylenglykolu s pomocí Aerobacter aerogenes. Koncentrování kyseliny pantothenové je však možné pouze adsorpcí na dřevěném uhlí a následnou elucí.
EP 1 006 189 popisuje způsob výroby pantothenátu, při kterém se ve fermentačním roztoku dosáhne obsah maximálně 1 g/1 kyseliny D-pantothenové. Takový nízký obsah kyseliny pantothenové ve fermentačním roztoku, tedy méně než 1 % hmtnostní vztaženo na obsah pevné látky je však pro ekonomickou výrobu doplňků zvířecích krmiv obsahujících kyselinu pantothenovou nevhodný. Další nevýhodou u dosud popsaných způsobů je to, že izolace produktu z fermentačního media vyžaduje početné nákladné zpracovací kroky. Ekonomický způsob výroby v průmyslovém měřítku není zveřejněn.
Tak US 6 013 492 popisuje izolaci kyseliny D-pantothenové z fermentačního roztoku odfiltrováním nerozpustných součástí, jako je příkladně buněčný materiál z kultivačního media, adsorpcí filtrátu na aktivním uhlí, navazující elucí kyseliny D-pantothenové organickým rozpouštědlem, s výhodou methanolem, neutralizaci hydroxidem vápenatým a závěrečnou krystalizací vápenaté soli kyseliny D-pantothenové. Pods-
tatnou nevýhodou nákladných zpracovacích kroků j sou další ztráty cenného produktu. Navíc by bylo při výrobě v průmyslovém měřítku nutné dodatečné zařízení ke zpětnému získávání použitého rozpouštědla. Další nevýhodou je navíc vznik velkých množství odpadních vod, které vyžadují nákladné zpracování nebo dokonce zneškodnění.
Z DE 100 16 321 Al je známý způsob výroby aditiv pro zvířecí krmivá, která se vyrábějí fermentací mikroorganismů produkujících kyselinu D-pantothenovou. Tento způsob ovšem po fermentací vyžaduje přídavek hydroxidů nebo oxidů alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin.
Úkolem předloženoho vynálezu je tedy dát k dispozici doplněk zvířecího krmivá obsahující volnou kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli a rovněž jeho výrobu zlepšeným způsobem, který j iž nemá výše uvedené nevýhody.
Tento úkol byl výhodným způsobem vyřešen předloženým vynálezem.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu je způsob výroby doplňku zvířecího krmivá obsahujícího volnou kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli, kde se
a) organismus produkující kyselinu D-pantothenovou fermentuje v kultivačním mediu obsahujícím nejméně jeden zdroj uhlíku a dusíku bez dodávání dalších výchozích látek a
b) fermentační roztok obsahující kyselinu D-pantothe• ·· » · · · · · · · · ··· · · · 9 9
99999 9 909 9 novou a/nebo její soli se bez provedení dalších zpracovacích kroků podrobí sušení a/nebo formulaci.
Způsob podle vynálezu se dále vyznačuje tím, že se fermentace provádí tak dlouho, dokud se nedosáhne obsahu pevné látky nejméně 6 % hmotnostních, s výhodou 7 až 25 % hmotnostních a/nebo obsahu kyseliny D-pantothenové nejméně 2 až 15 % hmotnostních, s výhodou 4 až 15 % hmotnostních.
Přitom se může fermentace provádět známými způsoby provozem typu batch-, fed-batch- nebo repeated-fed-batch nebo kontinuálním způsobem vedení. Jako obsah pevné láty se ve smyslu předloženého vynálezu rozumí vysušený fermentační roztok obsahující mezi jiným vysušenou biomasu, minerálie, D-pantothenát a/nebo jeho soli. Ke stanovení obsahu pevné látky se sterilně odebere vzorek fermentačního roztoku a vysuší se příkladně ve vakuové sušárně pro dobu 12 hodin při teplotě 120 °C.
Zvláštní výhodou způsobu podle vynálezu oproti stavu techniky přitom je, že se fermentační roztok nemusí podrobovat dalšímu nákladnému zpracování, jako příkladně adsorpčnímu procesu na aktivním uhlí, aby se získal produkt, který splňuje požadavky na doplněk zvířecího krmivá požadovaného druhu. Těmito požadavky jsou příkladně relativně vysoký obsah kyseliny D-pantothenové a její dobrá snášenlivost cílovým organismem a rovněž biologická hodnotnost ve smyslu vitaminového účinku produktu podle vynálezu, která odpovídá hodnotě chemicky syntetizované kyseliny D-pantothenové.
Stupeň čistoty kyseliny D-pantothenové jako takové lze zde nahlížet jako nepodstatný, protože se pro zvířecí výživu v mnoha případech zapracuje do krmivových směsí.
• · * · · · « * ·· * · * « · • * · * · · ··
Daleko výrazněji lze vidět další výhodu produktu podle vynálezu v tom, že na základě výše uvedeného způsobu výroby obsahuje vedle kyseliny D-pantothenové další komponenty fermentačního roztoku přínosné ve prospěch zvířat, jako příkladně relativně vysoký obsah proteinů a dále aminokyseliny, minerály, vitaminy a další komponenty sekretované během fermentace případně do media (případně dokonce esenciální).
Další výhodou způsobu podle vynálezu je úspora nákladných zpracovatelských kroků fermentačního roztoku k výrobě produktu s dobrou biologickou hodnotou. Obzvláště se způsob podle vynálezu vyznačuje tím, že se příprava požadovaných hodnotných látek děje zcela bez použití organických rozpouštědel. Dále se podle vynálezu výrazně redukuje množství odpadních vod. To se pak promítá do dalších úspor na nákladných zpracovatelských a zneškodňovacích zařízeních. Tím se způsob podle vynálezu výhodně vyznačuje tím, že je jednodušší, méně náchylný k poruchám, méně časově náročný, výrazně cenově příznivější a tím hospodárnější, než jsou obvyklé způsoby.
Přitom se pod formulaci vyrábět rozumí podle vynálezu, že organismus může syntetizovat větší množství kyseliny D-pantothenové a//nebo jejich solí, než je nutné pro potřeby jeho vlastní látkové výměny. Při jedné výhodné variantě podle vynálezu nejsou syntetizovaná množství kyseliny D-pantothenové a/nebo jejích solí přítomny v buňkách, nýbrž se ideálním způsobem předávají z oranizmu do kultivačního media. Toto vylučování se může provádět aktivně nebo pasivně známými mechanizmy.
Podle vynálezu se jako organismy produkující kyselinu D-pantothenovou použijí mikroorganismy. K nim patří podle • · · · • · · · · · * * · ·' · · ···· ····· ·· ♦ ♦ 99 94 vynálezu houby, kvasinky a/nebo bakterie. Podle vynálezu se s výhodou použijí houby jako příkladně Mucor, nebo kvasinky jako příkladně Saccharomyces nebo Debaromyces a z nich s výhodou Saccharomyces cerevisiae. S výhodou se podle vynálezu použijí koryneformní bakterie nebo Bacillaceae. Podle vynálezu jsou s výhodou zahrnuty příkladně bakterie rodů Corynebacterium, Escheríchia, Bacillus, Arthrobacter, Bevibacterium, Pseudomonas, Salmonella, Klebsiella, Próteus, Acinetobacter nebo Rhizobium. Obzvláště výhodné jsou zde příkladně Corynebacterium glutamicura, Brevibacterium breve nebo Bacillus subtilis, B. licheniformis, B. amyloliquefaciens, B. cedreus, B. lentimorbus, B. lentus, B. firmus,
B. panthothenticus, B. circulans, B. coagulans, B. megaterium, B. pumilus, B. thuringiensis, B. brevis, B. stearothermophilus a další druhy Bacillus skupiny 1, které jsou charakterizovány jejich 16sRNA nebo Actinum mycetalis.
Tento výčet slouží k vysvětlení a není v žádném případě limituj ící pro předložený vynález.
Nadto zahrnuje předložený vynález také použití geneticky změněných organismů k výrobě doplňků zvířecího krmivá obsahujících volnou kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli podle vynálezu. Takové geneticky změněné organismy se mohou izolovat příkladně chemickou mutagenezí a následnou selekcí vhodným způsobem screening. Podle vynálezu jsou zahrnuty také tak zvané produkční kmeny, které jsou vhodné k výrobě produktů ve smyslu předloženého vynálezu a vykazují genetické změny z hlediska toku látkové výměny ve směru kyseliny D-pantothenové, přičemž jsou zahrnuty také změny z hlediska vylučování kyseliny D-pantothenové a/nebo jejích solí přes buněčnou membránu.
Možné je také použití transgeních organismů, které • 4 « ·
jsou výsledkem přenosu hmologních a/nebo heterologních sekvencí nukleotidů, které jsou nebo mohou být nutné k syntéze požadovaných produktů. Přitom je možná přeexprese a/nebo deregulace jednoho nebo několika genů jednotlivě nebo v kombinaci, lokalizované v genomu a/nebo na jeden vektor.
Takové transgení organismy mohou výhodným způsobem obsahovat dodatečné kopie a/nebo geneticky změněné geny vybrané ze skupiny panB, panC, panD, panE a/nebo jejich kombinací a nebo dokonce organisační jednotky, jako je panBCD-Operon. Dále mohou být do organismu s výhodou manipulovány další cesty látkové výměny, jako příkladně cesta biosyntézy isoleucin - valin, jak se příkladně popisuje v EP 1 006 189, EP 1 006 192, EP 1 006 193 nebo v EP 1 001 027. Tím se namnoží k dispozici výchozí substance s rozvětveným řetězcem pro biosyntézu kyseliny pantothenové. S výhodou se případně přeexprimují geny pro tuto cestu biosyntézy, to znamená ilvB, ilvN, ilvC a/nebo ilvD.
Navic j sou podle vynálezu zahrnuty genetické změny aspartát-a-dekarboxylázy (panD), příkladně přeexpresí a/nebo deregulací v použitém organismu produkujícím kyselinu D-pantothenovou. S výhodou je tak β-alanin obsažen již v buňkách ve zvýšené koncentraci oproti odpovídajícím geneticky nezměněným organismům a nemusí se tak přidávat jako prekurzor do kultivačního media, jak se příkladně popisuje v EP-A 0 590 857. Výhodné jsou mikroorganismy, jejichž biosyntéza kyseliny pantothenové-(pan)- a/nebo isoleucinvalin-(ilv) a/nebo asparát-a-dekarboxylázy (panD) je deregulována.
Dále je výhodná dodatečná přeexprese ketopanthoátreduktázy (panE) v mikroorganismech.
• · «·«··· ··· · • to to ··· to · to · • · · * « ♦ · ·· toto • « · · · · • « • to • · · « « toto
Dále je výhodné, jestliže se případně coaA-gen, který je nutný k syntéze koenzymu A sníží ve své aktivitě nebo se zcela vyřadí (příkladně v druzích Bacillus). Bacillus totiž obsahuje vedle coaA další gen pro tuto enzymatickou funkci (= coaX). Také aktivita tohoto genu coaX nebo korespondujícího enzymu se může změnit, s výhodou snížit, nebo dokonce deletovat, pokud coaA sám vykazuje ještě dostatečnou, i když také sníženou enzymatickou aktivitu, to znamená že enzymatická aktivita coaA není zcela ztracena. Vedle přeexprese různých genů je výhodná také genetická manipulace promotorových regionů těchto genů takovým způsobem, že tato manipulace vede k přeexpresi genových produktů.
V jedné variantě provedení předloženého vynálezu se použijí kmeny popsané v příloze (PCT/US-přihláška 0025993), jako je příkladně PA 668 a/nebo jeho deriávty. Při jedné výhodné variantě provedení podle vynálezu se použije mikroorganismus Bacillus subtilis PA 377, jaký se popisuje v příloze (PCT/US-přihláška 0025993). Tento kmen Bacillus subtilis PA 377 se vyrobí následujícím způsobem :
Vychází se z kmenu Bacillus subtilis 168 (kmen Marburg ATCC 6051), který vykazuje genotyp trpC2 (Trp+) se vyrobí transdukci markéru Trp+ (z divokého typu Bacillus subtilis V23) kmen PY 79. Do kmenu PY 79 se klasickými metodami genových technik (jak se popisují příkladně v Harwood, C.R. a Cutting, S.M. (editoři), Molecular Biological Methods for Bacillus (1990), John Villey & Sons, Ltd., Chichester, Velká Británie) zavedou mutace delta panB a delta panEl.
Výsledný kmen se transformuje genomickou DNA kmenu Bacillus subtilis PA221 (genotyp P2gpanBCD, trpC2 (Trp+)) • · · · a genomickou DNA kmenu Bacillus subtilis PA303 (genotyp P2gpanEl)· Výsledný kmen PA327 má genotyp P2gpanBCD, P2gpanEl a je auxotrofní tryptofan (Trp+).
Se kmenem Bacillus subtilis PA 327 se kultivuje v 10 ml kultury s mediem SVY (25 g/1 Difco Veal Infusion Broth, 5 g/1 Difco Yeast Extract, 5 g/1 glutamátu sodného, 2,7 g/1 síranu amonného doplněno na 740 ml vodou, autoklávováno, následně se přidá 200 ml 1 M fosforečnanu draselného, pH 7,0 a 60 ml 50 % roztoku glukózy), které bylo suplementováno s 5 g/1 β-alaninu a 5 g/1 α-ketoisovalerátu, dokud se nedosáhne titru kyseliny pantothenové až 3,0 g/1 (24 hodin).
Výroba kmenu PA221 Bacillus subtilis (genotyp P2gpanBCD, trpC2 (Trp+)) je popsána v následujícím odstavci :
Klasickými metodami genových technologií se s pomocí sekvenční informace operonu panBCD E.coli (viz Merkel a spol., FEMS Microbiol.Lett., 143, 1996 : 247-252) vycházejíce z Bacillus subtilis GP 275 plasmidové knihovny klonuje operon panBCD Bacillus. Ke klonování se použije kmen BM4062 E. coli (birts) a informace, že operon Bacillus leží v blízkosti genu birA. Operon panBCD se vnese do plasmidu replikovatelného v E.coli. Ke zlepšení exprese operonu panBCD se použijí silné, konstitutivní promotory fágů SP01 (P2g) Bacillus subtillis a místo vazby ribosomů (= RBS) se před genem panB nahradí artificiální RBS. Před kazetu P2gpanBCD se na plasmid liguje DNA fragment, který leží bezprostředně naproti přírodnímu genu panB v Bacillus. Tento plasmid se transformuje do kmenu RL-1 Bacillus subtilis (derivát získaný klasickou mutagenezí Bacillus subtilis 168 (kmen Marburg ATCC 6051), genotyp trpC2 (Trp+)) a homologickou rekombinací se nahradí přírodní operon panBCD operonem toto · · « · ·« ··· ·
P2gpanBCD. Výsledný kmen se jmenuje PA221 a má genotyp PzgpanBCD, trpC2 (Trp+).
Se kmenem PA221 Bacillus subtilis se v 10 ml kultury s mediem SVY, které je suplementováno 5 g/1 β-alaninu a 5 g/1 α-ketoisovalerátu dosáhne titru kyseliny pantothenové až 0,92 g/1 (24 hodin).
Výroba kmenu PA303 Bacillus subtilis (genotyp P2gpan El) je popsána v následujcím odstavci :
S pomocí genové sekvence panE E.coli se analogicky klonuje sekvence panE Bacillus. Ukázalo se, že v B.subtilis existují dva homology genu panE od E.coli, které byly označeny j ako panEl a panE2. Deleční analýzou se ukázalo, že gen panEl odpovídá za 90 % produkce kyseliny pantothenové, zatímco delece genu panE2 neměla žádný významný vliv na produkci kyseliny pantothenové. Také zde byl analogicky ke klonování operonu panBCD promotor nahražen silným konstitutivním promotorem ?2g a misto vazby ribosomu před genem panEl nahraženo artificiálním místem vazby. Fragment P2gpanEl se klonuje ve vektoru, který je vytvořen tak, že fragment P2^panEl se může integrovat do originálního lokusu panEl v genomu Bacillus subtilis. Kmen rezultující po transformaci a homologické rekombinací se jmenuje PA303 a má genotyp P2gpanEl.
Se kmenem PA303 Bacillus subtilis se v 10 ml kultury s mediem SVY, které je suplementováno 5 g/1 β-alaninu a 5 g/1 α-ketoisovalerátu dosáhne titru kyseliny pantothenové až 1,66 g/1 (24 hodin).
Další konstrukce kmene se provádí transformací PA327 plasmidem, který obsahuje operon P2gilvBNC a markerový gen • · · ·
*· · · ···· • · · · « pro spektinomycin. Operon P2gilvBNC integruje do amyE-lokusu, což bylo prokázáno pomocí PCR. Transformant byl označen jako PA340 (genotyp P2gpanBCD, P2gpanEl, P2gilvBNC, specR, trpC2 (Trp+)).
Se kmenem PA340 Bacillus subtilis se v 10 ml kultury s mediem SVY, které je suplementováno pouze 5 g/1 β-alaninu dosáhne titru kyseliny pantothenové až 3,6 g/1 (24 hodin), v 10 ml kultivačy s mediem SVY,· které je suplementováno 5 g/1 β-alaninu a 5 g/1 α-ketoisovalerátu se dosáhne titru kyseliny pantothenové až 4,1 g/1 (24 hodin).
Proto byla do kmenu PA340 vnesena deregulovaná kaseta ilvD. K tomu se transformuje plasmid, který obsahuje gen ilvD pod kontrolou promotoru P2g s artificiální RBS2 na PA340. Přitom se gen P^ilvD integruje homologickou rekombinací do originálního lokusu ilvD. Výsledný kmen PA374 má genotyp P2gpanBCD, P^panEl, P2gilvBNC, P2gilvD, specR a trpC2 (Trp+).
Se kmenem PA374 Bacillus subtilis se v 10 ml kultury s mediem SVY, které je suplementováno pouze 5 g/1 β-alaninu dosáhne titru kyseliny pantothenové až 2,99 g/1 (24 hodin).
Aby se s kmenem PA374 β-alanin produkovala bez výživo vání kyselina pantothenová, byly do kmene PA374 zavedeny do datečné kopie genu panD kódujícího pro aspartát-a-dekarboxylázu. K tomu se chromosomální DNA kmene PA401, který bu de dále popsán, transformuje na PA374. Selekcí na tetracyk lin se získá kmen PA377.
Výsledný kmen PA377 má genotyp P2gpanBCD, P2gpanEl, P2gilvBNC, P2gilvD, specR, tetR a trpC2 (Trp+).
• ·Φ • · · · • φ φ φ φφφ φ φ φ φφφ φφ φφφφ
Se kmenem ΡΑ377 Bacillus subtilis se v 10 ml kultury s mediem SVY bez přikrmování výchozími látkami dosáhne titru kyseliny pantothenové až 1,31 g/1 (24 hodin).
Výroba kmenu PA401 Bacillus subtilis (genotyp p2gpanD) Je popsána v následujcím odstavci :
Gen panD Bacillus subtilis se klonuje z operonu panBCD do vektoru, který nese markerový gen tetracyklinu. Před genem panD se klonuje promotor P2g a výše popsaná artificiální RBS. Restrikčním trávením se vyrobí fragment, který obsahuje genový markér tetracyklinu a gen P26panD. Tento fragment se religuje a transformuje na výše popsaný kmen PA221. Přitom fragment integruje do genomu kmene PA211. Výsledný kmen PA401 má genotyp P2gpanBCD, P2gpanD, tetR a trpC2 (Trp+).
Se kmenem PA401 Bacillus subtilis se v 10 ml kultury s mediem SVY, které je suplementováno 5 g/1 a-ketoisovalerátu dosáhne titru kyseliny pantothenové až 0,3 g/1 (24 hodin). V 10 ml kultury s mediem SVY, které je suplementováno 5 g/1 kyseliny D-pantoinové a 10 g/1 L-aspartátu se dosáhne titru kyseliny pantothenové až 2,2 g/1 (24 hodin).
Přesnou konstrukci kmenu je možné zjistit podle přílohy přihlášky PCT/US 0025993.
S výše popsaným kmenem PA377 se při fermentaci s limitovanou glukózou v mediu SVY (25 g/1 Difco Veal Infusion Broth, 5 g/1 Difco Yeast Extract, 5 g/1 tryptofanu, 5 g/1 glutamátu sodného, 2 g/1 síranu amonného, 10 g/1 KH2PO4, 20 g/1 K^HPO^, 0,1 g/1 chloridu vápenatého, 0,1 g/1 síranu hořečnatého, 1 g/1 citrátu sodného, 0,01 g/1 FeS04 x 7 H20 a 1 ml/1 roztoku stopových solí následujícího složení :
0,15 g Na2Mo04 x 2 H20, 2,5 g H3BO3, 0,7 g CoCl2 x 6 H20, • φφ ······ φ
9 9 9 9 9
999999 9 * 9 9 9 9 9
9 99 99 99 • 9 9999
0,25 g CuSO4 x 5 H2O, 1,6 g MnCl2 x 4 H2O, 0,3 g ZnS04 x 7 H2O, doplněno vodou na 1 1) v 10 1 měřítku při kontinuálním přikrmování roztokem glukózy dosáhne za 36 hodin (48 hodin) koncentrace kyseliny pantothenové ve fermentačním mediu 18 - 19 g/1 (22 - 25 g/1).
Vývojem fermentačního procesu, media a kmene bylo možné zvýšit titr kyseliny pantothenové ve fermentačním mediu až na 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, a > 90 g/1.
Podstatnou výhodou způsobu podle vynálezu je, že se fermentace provádí v kultivačním mediu, které kromě nejméně jednoho zdroje uhlíku a dusíku neobsahuje jako výchozí sloučeniny žádné další předstupně (prekurzory). To znamená že biosyntéza kyseliny D-pantothenové je nezávislá na přikrmování dalšími předstupni. Jako takové předstupně se podle vynálezu rozumí substance jako je β-alanin, a/nebo
L-aspartát a/nebo L-valin a/nebo α-ketoisovalerát a/nebo jej ich kombinace.
Při jedné výhodné variantě způsobu podle vynálezu se fermentace organismu produkujícího kyselinu D-pantothenovou provádí v kultivačním mediu, které jako předstupeň obsahuje nejméně jeden zdroj uhlíku a dusíku, ale žádný β-alanin přidaný k mediu. Nezávislost na přikrmování předstupni představuje obzvláště podstatnou ekonomickou výhodu způsobu podle vynálezu oproti známým způsobům, protože řada předstupňů je velmi drahá.
Příklady zdrojů dusíku vhodných podle vynálezu k použití v kultivačním mediu k fermentaci výše uvedených organizmů jsou cukry, jako hydrolyzáty škrobu (mono-, di-, oli14 • 4 44
4 4 4 •444 ••4 44 4
4 4 •4 4444
4 4 • 4 4 • 4 4 4 • 4 4 4 • 4 44 gosacharidy), s výhodou glukóza nebo sacharoza a rovněž řepná melasa nebo melasa ze surového cukru, proteiny, hydrolyzáty proteinů, sojová moučka, voda z botnání kukuřice, tuky, volné mastné kyseliny, zpět uvedené buňky z již provedených fermentací nebo jejich hydrolyzáty a rovněž kvasnicový extrakt. Ani tento výčet není limitující pro předložený vynález, stejně jako dále uvedené příklady vhodných zdrojů dusíku, jako je amoniak, síran amonný, močovina, proteiny, hydrolyzáty proteinů nebo kvasnicový extrakt. Dále obsahuje fermentační medium minerální soli a/nebo stopové prvky jako aminokyseliny a vitaminy. Přesné složení vhodných fermentační ch medií je dostatečně známo a odborníkům je přístupné.
Po inokulaci fermentačního media vhodným organismem produkujícím kyselinu D-pantothenovou s hustotou buněk známou odborníkům se provádí případně za přídavku protipěnového přípravku kultivace organismu. Fermentace se podle vynálezu vede tak, že při ukončení vykazuje obsah pevné látky ve vysušeném fermentačním roztoku nejméně 6 % hmotnostních a obsah volné kyseliny D-pantothenové nejméně 2 % hmotnostní, s výhodou nejméně 4 % hmotnostní. Dále se fermentace může provádět šaržovým způsobem, způsobem šaržovým s doplňováním a opakovaným šaržovým způsobem s doplňováním. Teplota fermentace činí 10 až 70 °C, s výhodou 20 až 50 °C. Zásobování plynem při fermentací se provádí kyslíkem, vzduchem nebo směsemi s dusíkem nebo jinými inertními plyny. Hodnota pH se upraví na hodnotu v rozmezí 4 až 8, s výhodou 5 až 7,5 a případně se upravuje dávkováním vhodných bází nebo a/nebo kyselin.
Dále je předložený způsob výhodný v tom, že se celkový obsah cukru ke konci fermentace redukuje na minimum, protože jinak ztěžuje pozdější sušení a/nebo formulaci fermentačního ··· · • · ·
• ·«
99
9 9
9 9
9 9 ·9 9
9 9 9
9 9
9 9
9 9 9
99 roztoku slepováním. Toho se může podle vynálezu dosáhnout tak, že se fermentace vede ještě nějakou dobu poté, co je spotřebován zdroj uhlíku (při kultivaci šaržovým způsobem) nebo po ukončení přívodu uhlíku (při způsobu šaržovém s doplňováním a opakovaném šaržovém způsobu s doplňováním) a/nebo se reguluje tak, aby koncentrace zdroje uhlíku byla téměř nulová (při způsobu šaržovém s doplňováním a opakovaném šaržovém způsobu s doplňováním nebo při kontinuálním způsobu vedení procesu).
To se podle vynálezu provádí tak, že se po přerušní dávkování zdroje uhlíku (příkladě roztoku cukru) pokračuje ve fermentaci až k dosažení koncentrace rozpuštěného kyslíku (PO2) nejméně 80 %, s výhodou 90 % a obzvláště výhodně 95 % hodnoty nasyceného fermentačního roztoku.
Podle vynálezu je dále pro způsob podle vynálezu podstatné, aby se fertmentační roztok mohl bez dalších zpracovatelských kroků podrobit sušení a/nebo formulaci. To znamená, že nejsou potřebné nákladné zpracovatelské kroky k izolaci požadovaného cenného produktu obsahujícího kyselinu D-pantothenovou z fermentačního roztoku, jako je příkladně adsorptivní čištění přes aktivní uhlí. Oddělení biohmoty z fermentačního roztoku rovněž není bezpodmínečně nutné, takže obsah proteinu v produktu podle vynálezu, to znamená doplňku zvířecího krmivá obsahujícího kyselinu D-pantothenovou může být až 50 % hmotnostních.
Sušení a/nebo formulace fermentačního roztoku se provádí známými způsoby jako je příkladně rozstřikovací sušení, rozstřikovací granulace, sušení ve fluidní vrstvě, sušení v bubnu nebo nebo sušení způsobem spin-flash (Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 th editi*♦·· • · · · on, 1999, elektronické vydání, kapitola Drying of Solid Materials). Teplota vstupu plynu při konvekčním sušení leží v rozmezí 100 až 280 °C, s výhodou 120 až 210 °C. Teplota vstupu plynu leží v rozmezí 50 až 180 °C, s výhodou 60 až 150 °C. K nastavení požadovaného rozděleni velikosti částic a tím spojenými vlastnostmi produktu se mohou jemné částice oddělit a uvést zpět. Produkt podle vynálezu vykazuje příkladně béžové až hnědé zabarvení. Dále obsahuje zbytkový obsah vody méně než 5 % hmotnostních, s výhodou 1 až 3 % hmotnostní a obzvláště výhodně 0,5 až 2 % hmotnostní. Aby se zabránilo spékání produktu, neměl by obsah vody překročit hodnotu 5 % hmotnostních. Schematický blokový diagram výše uvvedeného způsobu je shrnutý na obrázku 1.
Při jedné variantě výše uvedeného způsobu podle vynálezu se před sušením a/nebo formulací fermentačního roztoku provádí případně oddělení biohmoty z fermentačního roztoku. Toto oddělení se může provádět téměř úplně nebo pouze částečně. S výhodou se provádí částečné oddělení biohmoty, čímž se sníží obsah proteinu na méně než 10 % hmotnostních.
K dosažení téměř úplného oddělení biohmoty se mohou podíly pevné látky z vodné kapaliny oddělit příkladně centrifugací. Vztaženo na vysušený konečný produkt se může v další variantě vynálezu upravit obsah proteinů na dokonce méně než 5 % hmotnostních. Oddělená biohmota se může využít výhodným způsobem k vyrovnání přirozeného a v určitých tolerančních hranicích kolísajícího obsahu kyseliny D-pantothenové ve fermentačním roztoku rozdílných výrobních šarží. Příkladně se může po oddělení biohmoty z několika rozdílných šarží novým přídavkem předtím oddělené biohmoty dodávat produkt s rovnoměrným konstantním obsahem D-pantothenátu a/nebo jeho solí. To zaručuje produkt s reprodukovatelnou konstantní kvalitou.
·« ···· • · · φ ··· t
φ φ
Při jedné další formě provedení způsobu podle vynálezu se může před sušením a/nebo formulací fermentačního roztoku a případně po oddělení biohmoty provést koncentrace fermentačního roztoku ke zvýšení obsahu pevné látky obsahuj ící kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli. Toho se dosáhne příkladně odtažením vody pomocí odpaření, které se z ekonomických důvodů může provádět případně vícestupňové a k ochraně produktu kromě normálního tlaku také za sníženého tlaku. Další možností je využití membránových procesů. Zde se mohou příkladně použít způsoby jako je nanofiltrace a/nebo reverzní osmoza. Koncentrace se může provádět až do obsahu kyseliny D-pantothenové 20 až 50 % hmotnostních. Případně se může zároveň provádět zpětné uvádění vody do fermentačního procesu. Tím se výhodným způsobem snižuje množství vznikajících odpadních vod, čímž se podstatně sníží náklady na zpracování odpadních vod. To je schematicky znázorněno na obrázku 2.
Při jedné další výhodné formě provedení předloženého vynálezu dochází ke kombinaci oddělení biomasy a koncentrování zbývajícího fermentačního roztoku, případně za současného zpětného uvádění vody. Znázornění blokovým diagramem ukazuj e obrázek 3.
K tomu se může k nastavení konstantního obsahu účinné látky v produktu při způsobu podle vynálezu po ukončení fermentace oddělit biohmota nebo její část příkladně pomocí separace, centrifugace, ultrafiltrace, mikrofiltrace, hloubkové filtrace nebo jejich kombinací. Takto získaná biohmota se může opět dále zbavit vlhkostí pomocí dekanteru. Čirý výtok z dekanteru se potom může uvádět na přítok separátoru. Oddělením buněk se může zvýšit obsah kyseliny D-pantothe·· ··*· ···· nové v produktu případně se může její obsah udržovat na konstantní hodnotě, kdy se spolu smíchají různé frakce, takže se bez problémů může zpracovat i kolísající obsahy z fermentace. Obsah vztažený na volnou kyselinu D-pantothenovou a/nebo její sole činí 20 až 95 % hmotnostních, s výhodou 30 až 90 % hmotnostních. Obzvláště výhodně má výsledný produkt vysoký obsah volné kyseliny D-pantothenové a/nebo jejích solí, který činí 60 až 80 % hmotnostních a obzvláště více jak 80 % hmotnostních.
V dalších variantách způsobu podle vynálezu se může před sušením a/nebo formulací fermentačního roztoku provést nejméně jeden z následujících kroků, zahrnujících
1) lyže a/nebo usmrcení biohmoty a/nebo
2) oddělení biohmoty z fermentačního roztoku a/nebo
3) přidáni dalších přísad a/nebo
4) koncentrace fermentačního roztoku, s výhodou odtažením vody a případně současným uváděním vody do fermentačního procesu a/nebo
5) kombinaci kroků 1 až 4.
Předmětem předloženého vynálezu j e tak také způsob, při kterém se ještě ve fermentačním roztoku nebo teprve po oddělení biohmoty od fermentačního roztoku provede lyže a/nebo usmrcení biohmoty. To se může provést příkladně tepelným zpracováním, s výhodou při teplotě 80 až 200 °C a/nebo zpracováním s kyselinami, s výhodou s kyselinou sírovou nebo kyselinou chlorovodíkovou a/nebo enzymaticky, s výhodou pomoci lysozymu. Ke znázornění ukazuje obrázek 4 blokové schéma.
Další forma provedení způsobu podle vynálezu popisuje postup, při kterém se k fermentačnímu roztoku před koncent•w 4444
444 • 4 ·· 4 • •4 • · 4
4 4 4
4 4 4 raci a/nebo před sušením a/nebo před formulací přidají další přísady a/nebo jejich směsi k dosažení jednotného obsahu kyseliny D-pantothenové a/nebo ke zlepšení vlastností produktu, jako je prášení, tekutost, schopnost přijímání vody a stabilita při skladování. Příklady takových přísad a/nebo jejich směsí mohou být založeny na bázi cukrů, jako je příkladně laktoza nebo maltodextrin, na bázi obilných nebo luštěninových produktů jako je příkladně moučka z kukuřičných vřeten, pšeničné otruby a sojový šrot, na bázi minerálních solí mezi jiným vápenatých, hořečnatých, sodných a draselných solí, a rovněž také samotné kyseliny D-pantothenové nebo jejích solí (chemicky nebo fermentativně vyrobené soli kyseliny D-pantothenové). Přídavek se může provést před sušením a/nebo během samotného procesu granulace a/nebo formulace. To je souhrnně znázorněno na obrázku 5.
Při jedné dalši variantě předloženého vynálezu se vyrobí kalcium-D-pantothenát, při kterém se pokud možno při pozdějším kroku způsobu podle vynálezu, tedy s výhodou před a/nebo během koncentrace a/nebo sušení a/nebo formulace fermentačního roztoku (viz obrázek 5) provede přidání vápenaté soli. Přitom se obsah vápenatých iontů upraví přídavkem vápenatých soli tak, aby ve formulovaném konečném produktu byl obsažen asi 1 mol vápenatých solí na 2 moly kyseliny D-pantothenové. Přitom se může s výhodou zohlednit obsah vápenatých iontů, které jsou již obsaženy ve fermentačním roztoku. Jako vápenaté soli se mohou použít příkladně oxid vápenatý, hydroxid vápenatý, hydrofosforečnan vápenatý, uhličitan vápenatý, síran vápenatý, chlorid vápenatý a/nebo jiná vápenatá sůl.
Předložený vynález se tedy také týká způsobu, při kte»· ··»·
2·· «»» · ··· ··· · « a a , · · ·· · · · a « • ·· ·· ·· ·· ·· rém se vztaženo na obsah kyseliny váném produktu před a/nebo během koncentrace, sušení a/nebo formulace přidá 1 mol vápenatých iontů na 2 moly kyseliny D-pantothenové ve formě přísady vápenaté soli.
Navíc se může v jiné variantě podle vynálezu složením fermentačního media a zde obzvláště volbou minerálních solí se specielním kationem vyrobit produkt, který obsahuje ve vyšší míře vybranou sůl kyseliny D-pantothenové. Příkladně se může použitím di-kaliumhydrogenfosfát/-kaliumdihydrogenfosfátového pufru již v průběhu fermentace vyrobit produkt, který obsahuje značné množství draselné soli kyseliny D-pantothenové. Možnými solemi jsou příkladně vápenaté, draselné, hořečnaté, sodné nebo amonné soli kyseliny D-pantothenové nebo jejich libovolné směsi. Blokové schéma j e znázorněno na obrázku 6.
Podle vynálezu jsou všechny výše uvedené varianty a rovněž způsob postupu zobrazený na obrázcích 1 až 6 volně kombinovatelné.
D-pantothenové ve formuloPředmětem předloženého vynálezu je dále doplněk zvířecího krmivá vyrobený některým z výše popsaných způsobů na bázi fermentačního roztoku získaného fermentací nejméně jednoho organismu produkujícího kyselinu D-pantothenovou, který obsahuje nejméně volnou kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli o koncentraci nejméně 30 až 95 % hmotnostních, celkový podíl cukru 0,1 až 15 % hmotnostních a obsah proteinu nižší než 5 až 50 % hmotnostních vztaženo na sušinu.
Doplněk zvířecího krmivá podle vynálezu se vyznačuje tím, že obsahuje 50 až 95 % hmotnostních, s výhodou 70 až 95 % hmotnostních, obzvláště výhodně 60 až 80 % hmotnostních »· • · • Β ·»· *· ····
B B • · · • · ·
Β · • *
B · • · · • ·
BB ** et·· • B • B
Β B • · ·
B BC a obzvláště více jak 80 % hmotnostních volné kyseliny D-pantothenové a/nebo jejích solí.
Podle vynálezu obsahuje nezpracovaný fermentační roztok jako základ pro doplněk zvířecího krmivá podle vynálezu nejméně 10 g/1, s výhodou nejméně 20 g/1 a obzvláště výhodně nejméně 40 g/1 D-pantothenátu a/nebo jeho solí.
Dále může doplněk zvířecího krmivá podle předloženého vynálezu obsahovat vápenaté, draselné, hořečnaté, sodné a/nebo amonné soli kyseliny D-pantothenové a/nebo jejich směsi.
Zvláštní varianta doplňku zvířecího krmivá podle předloženého vynálezu se vyznačuje složením sušiny s nejméně následuj icími komponentami :
a) volná kyselina D-pantothenová
a/nebo její soli nej méně 30 i až 95 % hmotnostních
b) proteiny max. 50 % hmotnostních
c) celkový cukr max. 15 % hmotnostních
d) minerální látky max. 20 % hmotnostních.
Podle vynálezu může mít doplněk zvířecího krmivá obsah proteinů maximálně 50 % hmotnostních jako horní hranici a jako spodní hranici méně než 10 % hmotnostních, s výhodou méně než 7 % hmotnostních a obzvláště výhodně méně než 5 % hmotnostních. Celkový podíl cukru v doplňku zvířecího krmivá činí maximálně asi 15 % hmotnostních a může jej jako spodní hranici obsahovat méně jak 0,1 % hmotnostních, přičemž jsou možné všechny mezihodnoty. Z hlediska obsahu vody se vyznačuje produkt podle vynálezu obsahující kyselinu D-pantothenovou zbytkovým obsahem vody méně než 5 % hmotnostních, s výhodou 1 až 3 % hmotnostní a obzvláště výhodně 0,5 až 2 % hmotnostní.
Předmětem předloženého vynálezu je dále doplněk zvířecího krmivá obsahující neživé, živé a/nebo rozmnožování schopné podíly organismů produkujících kyselinu D-pantothenovou. S výhodou se přitom jedná o mikroorganismy, s výhodou houby, kvasinky a/nebo bakterie. Obzvláště výhodně obsahuje doplněk zvířecího krmivá podle vynálezu neživé, živé a/nebo rozmnožování schopné podíly hub rodu Mucor, kvasinky rodu Saccharomyces a/nebo bakterie Enterobakteriaceae jako je Escherichia coli, salmonely jako je Salmonella typhimurium, Próteus vulgaris, pseudomonády jako je Pseudomonas matophila, Bacillaceae jako je Bacillus subtilis nebo Bacillus cereus, koryneformní bakterie jako Corynebacterium glutamicum nebo Brevibacterium breve a/nebo Actinum mycetalis a/nebo jejich směsi. Zcela obzvláště výhodné jsou bakterie rodu Bacillus a z něj typ Bacillus subtilis. Rovněž jsou podle vynálezu zahrnuty geneticky změněné a/nebo transgení organismy a/nebo produkční kmeny vhodné k výrobě doplňků zvířecího krmivá. Výše uvedený výčet přitom není pro předložený vynález limitující.
Dále je podle vynálezu zahrnut doplněk zvířecího krmivá, který obsahuje další přísady, s výhodou na bázi cukrů, a/nebo na bázi obilných nebo luštěninových produktů, a/nebo na bázi minerálních solí a/nebo kyseliny D-pantothenové a/nebo jejích solí a/nebo jejich směsí (odděleně vyrobené chemicky a/nebo fermentativně).
Doplněk zvířecího krmivá podle vynálezu je dále charakterizován formulací se sypnou hustotou 0,35 až 0,7 kg/1, s výhodou 0,4 až 0,6 kg/1. Přitom vykazuje podle vynálezu • · ··· · · ·· · ·
střední průměr zrna v rozmezí 10 až 2000 pm, s výhodou 20 až 1500 pm, obzvláště výhodně 25 až 1000 pm a nejvýhodněji 30 až 800 pm. Doplněk má béžovou až hnědou barvu. Doplněk zvířecího krmivá podle vynálezu může být ve formě prášku, granulátu, pelety, opatřený povlakem (coated) a/nebo jako j ej ich kombinace. Formulace doplňku zvířecího krmivá podle vynálezu, příkladně sloučeninami vytvářejícími povlak slouží příkladně ke zlepšení vlastností produktu, jako je prášení, tekutost, schopnost přijímání vody a stabilita při, skladování .
Předmětem předloženého vynálezu je dále použití doplňku zvířecího krmivá s výše uvedenými vlastnostmi jako přídavku ke zvířecímu krmivu a/nebo k doplňkovým prostředkům pro zvířecí krmivá.
Vysvětlení obrázků na výkresech
Na přiložených obrázcích je znázorněno následující :
Obrázek 1 Blokové schéma způsobu výroby soli kyseliny D-pantothenové sušením a/nebo formulací fermentačního roztoku
Obrázek 2
Obrázek 3
Blokové schéma způsobu výroby soli kyseliny D-pantothenové sušením a/nebo formulací fermentačního roztoku s dodatečným procesem koncentrace a a zpětným uváděním oddělené vody do fermentace
Blokové schéma způsobu výroby soli kyseliny D-pantothenové sušením a/nebo formulací
fermentačního roztoku s oddělením buněk
Obrázek 4
Obrázek 5
Obrázek 6
Blokové schéma způsobu výroby soli kyseliny D-pantothenové, při kterém se provádí lyže buněk a/nebo usmrcení organismů po fermentací (A) a/nebo po oddělení buněk (B)
Blokové schéma způsobu výroby solí kyseliny D-pantothenové, při ktermém se k sušení přidávají přísady
Blokové schéma způsobu výroby soli kyseliny D-pantothenové, při kterém se požadovaného kationu dosáhne volbou soli použité ve fermentačním mediu
Příklady provedení vynálezu
Následující příklady provedení slouží k vysvětlení předloženého vynálezu, nepůsobí však jako limitující.
Příklad 1
Výroba fermentačního roztoku s B. subtilis, obsahujícího kyselinu D-pantothenovou
Do laboratorního fermentoru s míchadlem a plynovacím zařízením o obsahu 14 1 se předloží fermentační medium o následujícím složení :
Kvasnicový extrakt g/1 • · · • ·· ·
Tryptofan 5 g/1 Síran amonný 2 g/1 Glutamát sodný 5 g/1
Po sterilizaci se dále přidají následující složky media :
kh2po4 10 g/1
K2HPO4 X 3 H20 20 g/1
Glukóza 10 g/1
MgCl2 x 6 H20 1 g/1
CaCl2 x 2 H20 0,1 g/1
Citrát sodný 1 g/1
FeSO4 x 7 H20 0,01 g/1
Roztok stopových solí 6 ml/1
Roztok stopových solí má následující složení :
0,15 g Na2Mo04 x 2 H20, 2,5 g H3BO3, 0,7 g CoCl2 x 6 H20, 0,25 g CuS04 x 5 H20, 1,6 g MnCl2 x 4 H20, 0,3 g ZnS04 x 7 H20, doplněno vodou na 11.
Přidání roztoku stopových solí se provádí přes filtrační sterilizaci. Počáteční objem kapaliny činí 6 1. Výše uvedené obsahy j sou vztaženy k této hodnotě.
K tomuto roztoku se přidá 60 ml očkovací kultury (ODgQQ = 9,5) Bacillus subtilis PA377 a fermentuje se při teplotě 37 °C při 200 otáčkách/minuta s uváděním plynu 12 1/minutu. Tento kmen je popsán podle přílohy v PCT/US přihlášce 0025993.
V průběhu 72 hodin se nadávkuje 4,5 1 sterilního vodného roztoku. Jeho složeni je :
26 .· ·· ® • « · ; • · · · * · • · · ·♦· ♦· ·
Glukóza 400 g/1
CaCl2 x 2 H20 0,4 g/1
Kvasnicový extrakt 25 g/1
Během fermentace se udržuj e pH hodnota na 7,2
dávkováním amoniaku do fermentačního plynování případně kyselinou fosforečnou. Amoniak zároveň slouží jako zdroj dusíku pro fermentaci. Otáčky míchacího orgánu se řídí tak, aby se obsah rozpuštěného kyslíku udržoval na 30 % hodnoty plného nasycení. Po přerušení dávkování zdroje uhlíku se fermentace vede dále tak dlouho, dokud obsah rozpuštěného kyslíku (PO2) nedosáhne hodnoty 95 % plného nasycení. Potom se fermentace ukončí a organismy se tepelně usmrtí. Nato se fermentační roztok udržuje 1 hodinu při teplotě 100 °C. Usmrcení se prokazuje na desce. Koncentrace kyseliny D-pantothenové při přerušení po 72 hodinách činí 28 g/1.
Analogicky je možné také vyrábět fermentační břečky, které vykazují titr kyseliny D-pantothenové bez dokrmování β-alaninem o hodnotách 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, a > 90 g/1.
Při této fermentaci se kation ke kyselině D-pantothenové získá použitím di-kaliumhydrogenfosfát/-kaliumdihydrogenfosfátového pufru v průběhu fermentace, takže se získá prakticky výhradně draselná sůl kyseliny D-pantothenové, tedy kalium-D-pantothenát.
Příklad 2
Oddělení buněk a sušení fermentačního roztoku z E. coli obsahujícího kyselinu D-pantothenovou • · · · · ·
Výroba fermentačního roztoku obsahujícího kyselinu D-pantothenovou se provádí podle Příkladu 1 v US 6 013 492 s Escherichia coli IFO 814/pFV 31. Následně se potom fermentace sytí plynem až do úplného spotřebování zdroje uhlíku, dokud nestoupne obsah rozpuštěného kyslíku (pC^) na více jak 80 %.
-Následně se buňky oddělí v separátoru. Obsah kysejiny D-pantothenové zde činí 38,5 g/1. Po odpaření v rotační odparce za vakua (< 10 kPa) na obsah sušiny asi 45 % hmotnostních se koncentrát vysuší v laboratorní rozstřikovací sušárně za následujících podmínek :
Vstupní teplota plynů 100 až 250 °C
Výstupní teplota plynů 60 až 150 °C
Získá se sypký produkt se středním průměrem částic 20 až 300 pm.
Příklad 3
Sušeni fermentačního roztoku z B. subtilis obsahujícího kyselinu D-pantothenovou s dodatečným oddělením buněčné hmoty
Fermentační roztok (1 1) z příkladu 1 se vysuší v laboratorní rozstřikovací sušárně za následujících podmínek :
Vstupní teplota plynů Výstupní teplota plynů
100 až 250 °C 60 až 150 °C
Získá se sypký produkt se středním průměrem částic 20
• · ··· · • 44 • · až 300 gm.
Příklad 4
Oddělení buněčné hmoty a sušení fermentačního roztoku obsahujícího kyselinu D-pantothenovou s laktozou jako přidanou látkou
Bicihmota z fermentačního roztoku (1 1) podle příkladu 1 se centrifuguje v centrifuze. Zbytek se smíchá se 30 g laktozy a vysuší v laboratorní rozstřikovací sušárně za následuj ících podmínek :
Vstupní teplota plynů 100 až 250 °C
Výstupní teplota plynů 60 až 150 °C
Získá se sypký produkt se středním průměrem částic 40 až 500 gm a obsahem volné kyseliny D-pantothenové > 30 % hmotnostních.
Příklad 5
Sušení fermentačního roztoku obsahujícího kyselinu D-pantothenovou s chemicky vyrobeným kalcium-D-pantothenátem jako přidanou látkou, příkladně k nastavení dané koncentrace kyseliny D-pantothenové v konečném produktu
Biohmota z fermentačního roztoku (1 1) podle příkladu 1 se centrifuguje v centrifuze. Zbytek se smíchá se 100 g chemicky vyrobeného kalcium-D-pantothenátu a vysuší v laboratorní rozstřikovací sušárně za následujících podmínek :
Vstupní teplota plynů Výstupní teplota plynů
100 až 250 °C 60 až 150 °C • ·· · · ·· ····
Získá se sypký produkt se středním průměrem částic 40 až 500 gm a obsahem volné kyseliny D-pantothenové > 60 % hmotnostních.
Příklad 6
Úprava obsahu vápníku ve formulacích kyseliny D-pantothenové z fermentačních roztoků
Fermentační roztok obsahující kyselinu D-pantothenovou obsahuje po oddělení biohmoty sušinu 95 g/1, z toho 70 g/1 kyseliny D-pantothenové a 25 g/1 jiných pevných látek (soli, zbytky biohmoty, další pevné podíly podle fermentačního media, žádné vápenaté ionty).
Dále jsou uvedeny získané obsahy kyseliny D-pantothenové ve formulovaném produktu při přidání různých vápenatých solí. Přitom se obsah vápníku upravil tak, aby 1 mol vápenatých iontů připadal na 2 moly kyseliny D-pantothenové.
Přidaná vápenatá sůl (1 mol na 2 moly kyseliny D-pantothenové) Obsah kyseliny D-pantothenové ve formulovaném produktu v (% hmot.)
Bez přídavku 74
Ca(OH)2 66
CaO 67
CaSO4 57
CaHPO4 60
CaCO3 63
CaCl2 62
P/''
* · ·· · ·
J0®r. MtloS VgETEČKA advokát
ΊΛΟ 00 PRAHA 2, Hálkova 2

Claims (26)

PATENTOVÉ NÁROKY
1) lyže a/nebo usmrcení biohmoty a/nebo
1. Způsob výroby doplňku zvířecího krmivá obsahujícího volnou kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli, kde se
a) organismus produkující kyselinu D-pantothenovou fermentuje v kultivačním mediu obsahujícím nejméně jeden zdroj uhlíku a dusíku bez dodávání dalších výchozích látek a
b) fermentační roztok obsahující kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli se bez provedení dalších zpracovacích kroků podrobí sušeni a/nebo formulaci.
2) odděleni biohmoty z fermentačního roztoku a/nebo
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se fermentace provádí tak dlouho, dokud se nedosáhne obsahu pevné látky nejméně 6 % hmotnostních, s výhodou 7 až 25 % hmotnostních a/nebo obsahu kyseliny D-pantothenové nejméně 2 až 15 % hmotnostních, s výhodou 4 až 15 % hmotnostních.
3) přidání dalších přísad a/nebo
3. Způsob podle některého z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se dávkování zdroje uhlíku přeruší a/nebo řídí tak, aby jeho koncentrace byla téměř nulová a/nebo se fermentace provádí dále až k dosaženi koncentrace rozpuštěného kyslíku nejméně 80 %, s výhodou 90 % a obzvláště výhodně 95 % hodnoty nasyceného fermentačního roztoku.
4) koncentrování fermentačního roztoku, s výhodou odtažením vody a případně současným uváděním vody zpět do fermentačního procesu a/nebo
4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se použije organismus produkující kyselinu D-pantothenovou, jehož biosyntéza • · ·♦ ; ♦ * • · · · · • · ·· ·· kyseliny pantothenové-(pan)- a/nebo isoleucin-valin-(ilv) a/nebo asparát-a-dekarboxyláza je deregulována.
5) kombinace kroků 1 až 4.
5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se před sušením a/nebo formulací provede případně oddělení biohmoty z fermentačního roztoku.
6. Způsob podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se před sušením a/nebo formulaci a případně po oddělení biohmoty provede koncentrování fermentačního roztoku odtažením vody, za případného současného zpětného uvádění vody do fermentačního procesu.
7. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se před sušením a/nebo formulací provede nejméně jeden z následujících kroků, zahrnujících
8. Způsob podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že se lyže a/nebo usmrcení biohmoty provede ještě ve fermentačním roztoku nebo po oddělení biohmoty z fermentačního roztoku.
9. Způsob podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že sek fermentačnímu • * · · φ φ ♦ · ·ΦΦΦ • ·· φ φ roztoku před a/nebo během koncentrování, sušení a/nebo formulováním přidají další přísady a/nebo jejich směsi.
10. Způsob podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že se vztaženo na obsah kyseliny D-pantothenové ve formulovaném produktu před a/nebo během koncentrování, sušení a/nebo formulace přidá jako přísada 1 mol vápenatých iontů na 2 moly kyseliny D-pantothenové ve formě vápenaté soli.
11. Doplněk zvířecího krmivá na bázi fermentačního roztoku získaného fermentací nejméně jednoho organismu produkujícího kyselinu D-pantothenovou, který obsahuje nejméně volnou kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli o koncentraci 30 až 95 % hmotnostních, celkový podíl cukru 0,1 až 15 % hmotnostních a obsah proteinu nižší než 5 až 50 % hmotnostních vztaženo na sušinu.
12. Doplněk zvířecího krmivá podle nároku 11, vyznačující se tím, že obsahuje 50 až 95 % hmotnostních, s výhodou 70 až 95 % hmotnostních, obzvláště výhodně 60 až 80 % hmotnostních a obzvláště více jak 80 % hmotnostních volné kyseliny D-pantothenové a/nebo jejích solí.
13. Doplněk zvířecího krmivá podle jednoho z nároků 11 nebo 12, vyznačující se tím, že nezpracovaný fermentační roztok obsahuje nejméně 10 g/1, s výhodou nejméně 20 g/1 a obzvláště výhodně nejméně 40 g/1 D-pantothenátu a/nebo jeho solí.
14. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 13, vyznačující se tím, že obsahuje vápenaté, draselné, hořečnaté, sodné a/nebo amonné soli kyseliny D-pantothenové nebo jejich směsi.
·· *·
15. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11
až ně 14, vyznačuj ící se následujícími komponentami : složením sušiny s nejmé a) volná kyselina D-pant othenová a/nebo její soli nej méně 3C 1 až 95 % hmotnostních b) proteiny max. 50 % hmotnostních c) celkový cukr max. 15 % hmotnostních d) minerální látky max. 20 % hmotnostních.
16. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 15, obsahující proteiny v množství méně jak 10 % hmotnostních, s výhodou méně jak 7 % hmotnostních a obzvláště výhodně méně jak 5 % hmotnostních.
17. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 16, obsahující celkový podíl cukru méně jak 10 % hmotnostních, s výhodou asi 0,5 % hmotnostních a obzvláště výhodně asi 0,1 % hmotnostních.
18. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 17, obsahující zbytkový obsah vody méně jak 5 % hmotnostních, s výhodou 1 až 3% hmotnostní a obzvláště výhodně 0,5 až 2 % hmotnostní.
19. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 18, vyznačující se tím, že obsahuje neživé, živé a/nebo rozmnožování schopné podíly organismů produkujících kyselinu D-pantothenovou.
20. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 19, vyznačující se tím, že obsahuje neživé, živé a/nebo rozmnožování schopné podíly mikroorganismů •444 • 4 s výhodou houby, kvasinky a/nebo bakterie.
21. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 20, vyznačuj ící se tím, že obsahuje neživé, živé a/nebo rozmnožování schopné podíly hub rodu Mucor, kvasinek rodu Saccharomyces a/nebo bakterií rodu Enterobakteriaceae, Salmonella, Pseudomonada, Bacillaceae, koryneformní bakterie a/nebo rodu Próteus a/nebo Actinum a/nebo jejich směsi.
22. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 21, vyznačuj ící se tím, že obsahuje další přísady, s výhodou na bázi cukrů a/nebo na bázi obilných a/nebo luštěninových produktů a/nebo na bázi minerálních solí a/nebo kyseliny D-pantothenové, jejich solí a/nebo jejich směsí.
23. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 22, vyznačující se tím, že formulace má sypnou hustotou 0,35 až 0,7 kg/1, s výhodou 0,4 až 0,6 kg/1.
24. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 23, vyznačuj ící se tím, že má střední průměr zrna v rozmezí 10 až 2000 gm, s výhodou 20 až 1500 gm, obzvláště výhodně 25 až 1000 gm a nejvýhodněji 30 až 800 gm.
25. Doplněk zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 24, vyznačuj ící se tím, že má formu prášku, granulátu, pelet, je opatřený povlakem a/nebo jako jejich kombinace.
26. Použití doplňku zvířecího krmivá podle některého z nároků 11 až 25 jako přídavku ke zvířecímu krmivu a/nebo k doplňkovým prostředkům pro zvířecí krmivá.
CZ2003797A 2000-09-20 2001-09-08 Doplněk zvířecího krmiva obsahující kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli, způsob jeho výroby a jeho použití CZ2003797A3 (cs)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10046490 2000-09-20
DE10112207A DE10112207A1 (de) 2001-03-14 2001-03-14 Tierfuttersupplement enthaltend D-Pantothensäure und/oder deren Salze, verbessertes Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2003797A3 true CZ2003797A3 (cs) 2003-06-18

Family

ID=26007117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2003797A CZ2003797A3 (cs) 2000-09-20 2001-09-08 Doplněk zvířecího krmiva obsahující kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli, způsob jeho výroby a jeho použití

Country Status (18)

Country Link
US (1) US20040050335A1 (cs)
EP (1) EP1318725A2 (cs)
JP (1) JP2004508841A (cs)
KR (1) KR20030038751A (cs)
CN (1) CN1531398A (cs)
AU (1) AU2002218164A1 (cs)
BR (1) BR0113399A (cs)
CA (1) CA2422817A1 (cs)
CZ (1) CZ2003797A3 (cs)
EE (1) EE200300112A (cs)
HU (1) HUP0301095A3 (cs)
IL (1) IL154824A0 (cs)
MX (1) MXPA03002345A (cs)
NO (1) NO20031261D0 (cs)
PL (1) PL360590A1 (cs)
RU (1) RU2003111457A (cs)
SK (1) SK3262003A3 (cs)
WO (1) WO2002024001A2 (cs)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002066664A2 (de) * 2001-02-21 2002-08-29 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung von d-pantothensäure und/oder salze als zusatz zu tierfuttermitteln
BR0207473A (pt) * 2001-02-21 2004-04-06 Basf Ag Processo para preparar ácido d-pantotênico e/ou seus sais, e, composição para uso como aditivo de alimento para animal e/ou suplemento de alimento para animal
DE10108223A1 (de) * 2001-02-21 2002-10-10 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von D-Pantothensäure und/oder deren Salze als Zusatz zu Tierfuttermitteln
DE10108225A1 (de) 2001-02-21 2002-10-10 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von D-Pantothensäure und/oder deren Salze als Zusatz zu Tierfuttermitteln
DE102004026152A1 (de) * 2004-05-28 2005-12-15 Basf Ag Fermentative Herstellung von Feinchemikalien
US8709977B2 (en) * 2009-03-23 2014-04-29 Donaghys Industries Limited Bio-stimulant for improved plant growth and development
MX348659B (es) * 2010-11-19 2017-05-08 Centro De Innovacion Biotecnologica A C Alimentos funcionales con altos contenidos de harina de soya (sbm), almidon y bacillus ssp.
CN105166414A (zh) * 2015-10-10 2015-12-23 山西农业大学 肉牛过瘤胃泛酸添加剂及其制备方法
CN109161574A (zh) * 2018-09-18 2019-01-08 陕西科技大学 一种提高枯草芽孢杆菌抗菌蛋白产量的发酵方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3710497B2 (ja) * 1992-09-25 2005-10-26 ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト D−パント酸、d−パントテン酸およびそれらの塩の製造法
DK0822989T3 (da) * 1995-04-21 2001-04-17 Takeda Chemical Industries Ltd Fremgangsmåde til fremstilling af D-pantothenat
KR100421088B1 (ko) * 1995-09-13 2004-06-04 바스프 악티엔게젤샤프트 디-판토산및디-판토텐산또는그의염의생성방법
DE19855312A1 (de) * 1998-12-01 2000-06-08 Degussa Verfahren zur fermentativen Herstellung von D-Pantothensäure unter Verwendung coryneformer Bakterien
PT1050219E (pt) * 1999-05-05 2003-04-30 Degussa Aditivos alimentares para animais contendo acido d-pantotenico e/ou seus sais e processo para a sua preparacao
US6238714B1 (en) * 1999-05-05 2001-05-29 Degussa-Huls Ag Feedstuff additive which contains D-pantothenic acid and/or its salts and a process for the preparation thereof
US6319528B1 (en) * 1999-05-05 2001-11-20 Degussa Aktiengesellschaft Feedstuff additive which contains D-pantothenic acid and/or its salts and a process for the preparation thereof

Also Published As

Publication number Publication date
BR0113399A (pt) 2003-07-15
WO2002024001A3 (de) 2002-06-06
NO20031261L (no) 2003-03-19
SK3262003A3 (en) 2003-08-05
EP1318725A2 (de) 2003-06-18
AU2002218164A1 (en) 2002-04-02
RU2003111457A (ru) 2004-12-10
EE200300112A (et) 2005-04-15
IL154824A0 (en) 2003-10-31
CA2422817A1 (en) 2003-03-19
HUP0301095A2 (hu) 2003-10-28
CN1531398A (zh) 2004-09-22
WO2002024001A2 (de) 2002-03-28
PL360590A1 (en) 2004-09-06
NO20031261D0 (no) 2003-03-19
MXPA03002345A (es) 2003-06-30
HUP0301095A3 (en) 2004-04-28
KR20030038751A (ko) 2003-05-16
JP2004508841A (ja) 2004-03-25
US20040050335A1 (en) 2004-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
MX2014006502A (es) Microorganismo para producir simultáneamente l-amino ácidos y riboflavina, y método para producir l-amino acidos y riboflavina usando el mismo.
CZ2003797A3 (cs) Doplněk zvířecího krmiva obsahující kyselinu D-pantothenovou a/nebo její soli, způsob jeho výroby a jeho použití
KR20170044575A (ko) 바이오-기반 n-아세틸-l-메티오닌 및 이의 용도
CZ20032245A3 (cs) Způsob výroby kyseliny D-pantothenové a/nebo jejích solí jako přísady do zvířecích krmiv
CZ20032236A3 (cs) Způsob výroby kyseliny D-pantothenové a/nebo jejích solí jako přísady do zvířecích krmiv
US7727748B2 (en) Method for producing D-pantothenic acid and/or salts thereof via purification by anion exchange as an additive for animal feed
US7824891B2 (en) Method for producing D-pantothenic acid and/or salts thereof via purification by electrodialysis as an additive for animal feed
HUP0303472A2 (hu) Eljárások pantotenát fokozott termelésére