DD294971A5

DD294971A5 - Verfahren zur mikrobiellen gewinnung von l(+)-milchsaeure

Info

Publication number: DD294971A5
Application number: DD34131090A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Becker; Klaus Richter; Hans-Peter Richter; Rolf Dueresch; Joerg Schmidt
Original assignee: Chemie Ag Bitterfeld-Wolfen,De
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1991-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikrobiellen Gewinnung von * bei der der Stamm Lactobacillus spec. - IMET 11466 zur Milchesaeuregaerung bei einer Temperatur von 50 bis 62C und einem p H-Wert von 6,0 bis 6,5 eingesetzt wird. Als Substrate koennen Getreide bzw. Mehlhydrolysate, Kartoffelhydrolysate und/oder reine Zucker (Glucose, Maltose, Saccharose und/oder Fructose) unter Zusatz von notwendigen Naehr- und Wuchsstoffen wie z. B. Hefeextrakt eingesetzt werden. Die Erfindung kann angewandt werden auf diskontinuierliche oder semikontinuierliche Gaerprozesse mit freien und/oder immobilisierten Zellen. Als Ergebnis der Anwendung dieser Erfindung erreicht man eine geringe Bildung von Nebenprodukten, die zu einer leichteren Reinigung des Endproduktes - * - fuehrt.{* Milchesaeurebakterien; Lactobacillus; Hydrolysat; Kartoffel; Getreide; Glucose; Maltose; Fructose; Saccharose, semikontinuierlich, diskontinuierlich; freie Zellen; immobilisierte Zellen}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Milchsäure wird großtechnisch eus Zuckersubstraten oder aus hydrolysierter reiner Stärke seit langer Zeit hergestellt. Als Bakterien kommen hauptsächlich solche der Gattungen Lactobacillus und/oder Streptococcus zum Einsatz. Da diese Bakterien nicht wuchsstoffautotroph sind, müssen den Fermentationsmedien für das Wachstum und die Aufrechterhaltung der Lebensfunktionen der Bakterien die notwendigen Stoffe, wie z. B. Biotin, Thiamin, Nicotinsäure, Pyridoxin, Panthotensäuie und verschiedene Aminosäuren zugesetzt werden. In der Praxis verwendet man komplexe Nährmedien, die diese notwendigen Zusätze enthalten. So benutzt man beispielsweise zur Kultivierung von Lactobacillus-Stämmen im Labormaßstab das von de Man, Ragosa und Sharp (J. Appl. Bacteriol. 23,1960,130) entwickelte Komplexmedium (MRS-Medium). Andere Autoren verwenden das sogenannte LAB-Medium (lactic acid bacteria broth), das neben Glucose und Fructose u.a. auch Tomatensaft enthält (Am. J. Eno!. Vitic. 37(1), 1986,34).

Eür die industrielle Herstellung von Milchsäure eignen sich solche Medien jedoch nicht, da deren komplexe Hauptbestandteile zu teuer sind und gewöhnlich nicht in den dafür benötigten Mengen in einer stets gleichbleibenden Qualität zur Verfügung stehen.

Technischen Substraten setzt man zur Komplettierung ihrer Zusammensetzung Melasse oder Maisquellwasser (DE-OS 1642738) oder auch Bierhefe (DE-OS 3126021) zu oder nutzt als Wuchsstoffquelle Sojamehl bzw. gemahlene Rübensamen (Maslowski: Pr. Nauk. Akad. Ekon. im Oskara Langego Wroclawin 398,1987,11), um eine vollständige Ernährung der Bakterien während der Milchsäurefermentation zu gewährleisten.

Wie die Aufzählung dieser verschiedenen Medien für die Milchsäurereproduktion zeigt, werden für die Milchsäurebakterien Medien mit einem sehr hohem Gehalt an lebensnotwendigen Nähr- und Wuchsstoffen eingesetzt. Da solche Medien nicht nur für die Milchsäurebakterien geeignet sind, sondern auch unerwünschte Mikroorganismen₍wie z. B. Buttersäurebakterien auf solchen Medien wachsen, besteht bsi der Milchsäurefermentation immer die Gefahr einer unerwünschten Nebenproduktbildung, wodurch die Qualität des Endproduktes leidet.

In der DD-?S 266 590 wird als technisches Substrat ein Kartoffelhydrolysat beschrieben, wobei Kartoffeln mit einem bestimmten Stärkegehalt eingesetzt werden, woraus ein Gärmedium mit einem optimalen Substrat-Nährstoff-Verhältnis erhalten wird. Eine Voraussetzung für die Nutzung dieses Verfahrens ist aber die Bereitstellung von Kartoffeln einer bestimmten Qualität, damit ein Medium mit einem optimalen Verhältnis vor Substrat und Wuchsstoffen zur Fermentation eingesetzt werden kann.

Zur Herstellung von Calciumlactct wird ein Hydrolysat aus Reis (Yang; Gao: Zhongguo Tiaoweipin (10), 1989,9-11) verwendet, das ebenfalls eine vollständige Ernährung der Milchsäurebakterien gewährleistet.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur mikrobiellen Herstellung von L(+)-Milchsäure, unter möglichst ungeschützten Bedingungen und möglichst geringen Zusätzen von kostenintensiven Wuchs- und Nährstoffen zum Nährmedium, zu entwickeln.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt de Aufgabe zugrunde, einen geeigneten Bakterienstamm zu selektieren und einzusetzen, der sich im ungeschützten Ferment.ationsprozeß behauptet und eine hohe Produktivität gewährleistet.

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man den neuen Bakterienstamm Lactobacillus spec. -- IMET 11466 bei einer Temperatur von 50 bis 62⁰C und einem pH-Wert von 6,0 bis 6,5 unter ungeschützten Bedingungen diskontinuierlich oder semikontinuierlich kultiviert.

Als Kohienstoffqueüf. dienen stärkehaltige Hydrolysate aus Kartoffeln, Getreide, wie Roggen, Weizen, Mais u.a., die nach bekannten Verfahren hergestellt wurden und »inen vergärbaren Zuckerhalt von mindestens 100g/l im Gärmedium enthalten.

Es können auch reine Zucker, wie Glucose, Maltose, Fructose unter Zusatz geringer Mengen Nähr- und Wuchsstoffen, wie z. B.

Hefeextrakt, als Kohlenstoffquelle verwendet werden.

Mit den erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine Vergärung der Zucker zu reiner L(+(-Milchsäure mit Produktausbeuten von 92 bis 95% zu erreichen. Die Kultivierung des neuen Bakterienstammes Lactobacillus spec. - IMET 11466 kann dabei in den Hydrolysaten ohne vorherige Reinigung oder nach Abtrennung der enthaltenen Feststoffe durchgeführt werden, wobei man die Zellen in freier und/oder immobilisierter Form in diskontinuierlicher oder semikontinuierlicher Betriebsweise einsetzt.

Der neue Bakterienstamm Lactobacillus spec. - IMET 11468 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß er bei den angegebenen hohen Temperaturen von 50 bis 62⁰C eine sehr schnelle Angärphase aufweist, wodurch schon innerhalb von wenigen Stunden ein solch hoher Milchsäuregehalt im Fermentationsmedium erreicht wird, der ein Wachsen von Fremdkeimen verhindert, wodurch die Bildung von ι "!erwünschten Nebenprodukten verhindert wird.

Der neue Bakterienstamm Lactobacillus spec. - IMET11466 wurde in der IMET- Hinterlegungsstelle für Mikroorganismen im Zentralinstitut für Mikrobiologie und experimentielle Therapie der AdW der DDR in Jena hinterlegt. Der neue Bakterienstamm Lactobacillus spec. - IMET 11466 wird wie folgt charakterisiert:

- Koloniemorphologie: unregelmäßige Kolonieform, zerklüfteter Rand, grießig wirkende weiße Kolonie, Mitte kompakter, glänzend-glatte Oberfläche, ca. 1 bis 3mm Durchmesser

- Zellmorphologie: Stäbchen ca. 6,25μπι lang, teilweise Kettenbildung bei nicht optimalen Bedingungen

- physiologische Merkmale: höchste Wechstumsgeschwindigkeit bei 48°C, wächst noch bei 60°C

- Assimilation von: Glucose, Fructose, Saccharose, Maltose

- keine Assimilation von: Lactose

Das Wesen der Erfindung wird durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele verdeutlicht:

Beispiel 1

145g feingeschroteter Roggen mit einem Stärkegehalt von 70% wird unter Zusatz von 800 ml Leitungswasser angemaischt und mittels Amylase und Glucoamylase nach bekannten Verfahren verzuckert. Der verbleibende Feststoffanteil wird aus dem Hydrolysat durch Filtration abgetrennt; die erhaltene klare Maische hat einen Glucosegehalt von 103g/l. Zu 950 ml dieser Maische werden 50ml Anzuchtmedium (MRS-Medium mit einem Glucosegehalt von 50g/l und einer Zugabe von 60g Kreide/l wird 16 Stunden bei 50°C nach Zusatz einer Impföse von auf MRS-Agar kultivierten Zellen des Lactobacillus spec. ~ IMET 11466 bebrütet) hinzugeführt. Di^ Zeilkonzentration im Anzuchtmedium beträgt 2 x 10⁹ Zellen/ml. Die Fermentation erfolgte diskontinuierlich bei eine -nperatur von 58°C und einem mit ca. 25%igem Ammoniak bei 6,2 konstantgehaltenem pH-Wert. Nach 48 Stunden war die Ou, ung beendet. Der Gehalt an L(+)-Milchsäure im Fermentationsmedium betrug 92g/l, als Nebenprodukt wurden nur Spuren von Essigsäure gefunden.

Beispiel 2

Zu 950ml MRS-Medium mit einem Glucosegehalt von 100g/l werden 50ml Anzuchtmedium (hergestellt nach den oben aufgeführten Bedingungen; Zellzahl im Anzuchtmedium: 1,9 x 10⁹ Zellen/ml) hinzugefügt und bei 60⁰C und einem pH-Wert von 6,2 (geregelt mit 24%iger NaOH) fermentiert. Nach 29 Stunden war die Gärung beendet, der Gehalt an L(+)-Milchsäure im Medium lag bei 92,5g/l. Es wurden keine Fremdsäuren - außer der im MRS-Medium enthaltenen Essigsäure, deren Menge während der Fermentation aber konstant blieb- im Fermentationsmedium gefunden.

Claims

Verfahren zur mikrobiellen Gewinnung von L(+)-Milchsäure aus reinen Zuckern oder zuckerhaltigen Hydrolysaten als Kohlenstoffquelle, dadurch gekennzeichnet, daß der neue Bakterienstamm Lactobacillus spec. - IMET ^r, 1466 bei einer Temperatür von 50 bis 62⁰C und einem pH-Wert von 6,0 bis 6,5 kultiviert wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von L(+)-Milchsäure mit Hilfe von Milchsäurebakterien, wobei Hydrolysate aus Kartoffeln, aus Getreide, insbesondere aus Mehl, und/oder andere Substrate, die Glucose, Maltose, Saccb^r-ose und/oder Fructose sowie für Milchsäurebakterien notwendige Nähr- und Wuchsstoffe enthalten, eingesetzt werden. Die Erfindung kann angewandt werden auf diskontinuierliche oder semikont'nuierliche Gärprozesse mit freien und/oder immobilisierten Zeilen.