FR2733763A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF VANILLIN BY BIOCONVERSION OF BENZENIC PRECURSORS - Google Patents

PROCESS FOR THE PRODUCTION OF VANILLIN BY BIOCONVERSION OF BENZENIC PRECURSORS Download PDF

Info

Publication number
FR2733763A1
FR2733763A1 FR9505395A FR9505395A FR2733763A1 FR 2733763 A1 FR2733763 A1 FR 2733763A1 FR 9505395 A FR9505395 A FR 9505395A FR 9505395 A FR9505395 A FR 9505395A FR 2733763 A1 FR2733763 A1 FR 2733763A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
vanillin
medium
bioconversion
precursor
benzene
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
FR9505395A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2733763B1 (en
Inventor
Blandine Audras
Joelle More
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orsan
Original Assignee
Orsan
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
Application filed by Orsan filed Critical Orsan
Priority to FR9505395A priority Critical patent/FR2733763B1/en
Priority to PCT/FR1996/000672 priority patent/WO1996034971A1/en
Publication of FR2733763A1 publication Critical patent/FR2733763A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2733763B1 publication Critical patent/FR2733763B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/24Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carbonyl group

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Method for producing vanillin using the bioconversion of benzene precursors of vanillin, particularly ferulic acid or sodium ferulate, characterised in that an immobilised culture of Actinomycetes micro-organisms, for example of the Streptomyces genus, is provided in a medium to which the benzene precursor of vanillin has been added and which further contains an organic phosphate, and the vanillin resulting from the bioconversion of said precursor is recovered, the Streptomyces strain being selected for its metabolic capacity to store vanillin in the medium from the benzene precursor-containing medium.

Description

L'invention concerne un procédé de production de vanilline à partir de précurseurs benzéniques par bioconversion. The invention relates to a process for the production of vanillin from benzene precursors by bioconversion.

Il est déjà connu de produire de la vanilline par voie microbienne. A titre d'exemple, le brevet EP 0 405 197 décrit un procédé de production de vanilline par fermentation microbienne d'eugénol ou d'isoeugénol. Pour cela, un microorganisme libre de l'espèce Serratia,
Enterobacter ou Klebsiella est mis en oeuvre dans un milieu comprenant notamment une source de carbone ainsi que, le cas échéant, différents sels inorganiques, des organo-éléments et des vitamines.
It is already known to produce vanillin microbially. By way of example, patent EP 0 405 197 describes a process for the production of vanillin by microbial fermentation of eugenol or isoeugenol. For this, a free microorganism of the Serratia species,
Enterobacter or Klebsiella is used in a medium comprising in particular a carbon source as well as, where appropriate, various inorganic salts, organo-elements and vitamins.

Cependant, ce procédé présente certains inconvénients. D'une part, l'eugénol et l'isoeugénol sont des substrats difficiles à manipuler puisqu'ils sont hydrophobes et, d'autre part, l'utilisation d'un milieu complexe n'est pas souhaitable, tant au niveau de la préparation que de l'isolement de la vanilline. Enfin, le rendement de ce procédé est faible, de l'ordre de 20 %. However, this method has certain drawbacks. On the one hand, eugenol and isoeugenol are difficult to handle substrates since they are hydrophobic and, on the other hand, the use of a complex medium is not desirable, both in terms of preparation that of the isolation of vanillin. Finally, the yield of this process is low, of the order of 20%.

Le brevet EP 0 453 368 décrit un procédé de production de la vanilline par bioconversion de précurseurs benzéniques. Selon ce procédé, on met en oeuvre un champignon Basidiomycète qui est d'abord cultivé en milieu liquide et, après trois jours de culture, le substrat de bioconversion est ajouté dans le milieu de culture. Le substrat de bioconversion est un dérivé du benzène tel que l'acide férulique ou l'isoeugénol. Le microorganisme est libre dans le milieu de culture. Patent EP 0 453 368 describes a process for the production of vanillin by bioconversion of benzene precursors. According to this method, a Basidiomycete fungus is used which is first cultivated in a liquid medium and, after three days of culture, the bioconversion substrate is added to the culture medium. The bioconversion substrate is a benzene derivative such as ferulic acid or isoeugenol. The microorganism is free in the culture medium.

Ce procédé présente un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, l'utilisation de fungi n'est pas très commode, ensuite il serait préférable de pouvoir mettre en contact le milieu de culture et le substrat de bioconversion plus rapidement et, enfin, il serait souhaitable d'améliorer le rendement du procédé qui est, là encore, d'environ 20 eo.  This process has a number of drawbacks. First, the use of fungi is not very convenient, then it would be preferable to be able to bring the culture medium and the bioconversion substrate into contact more quickly and, finally, it would be desirable to improve the yield of the process which is, again, about 20 eo.

A cet égard, on peut remarquer que lorsque le substrat utilisé est particulièrement coûteux, il est important que le procédé présente un rendement maximum. In this regard, it can be noted that when the substrate used is particularly expensive, it is important that the process has a maximum yield.

Le brevet US 5 128 253 décrit un procédé de production de vanilline par conversion microbienne d'un substrat choisi dans le groupe comprenant notamment l'acide férulique, l'eugénol ou les dérivés coniféryliques, au moyen d'un microorganisme libre appartenant à l'espèce Pse udom on as, Corynebacterium, Rhodotorula glutinis et
Aspergillus niger. La conversion est effectuée en présence d'un dérivé de type sulfhydryle et, le cas échéant, en présence d'une source de carbone.
US Pat. No. 5,128,253 describes a process for the production of vanillin by microbial conversion of a substrate chosen from the group comprising in particular ferulic acid, eugenol or coniferyl derivatives, by means of a free microorganism belonging to the species Pse udom on as, Corynebacterium, Rhodotorula glutinis and
Aspergillus niger. The conversion is carried out in the presence of a sulfhydryl type derivative and, if necessary, in the presence of a carbon source.

Là encore, le milieu de bioconversion est complexe et le rendement du procédé est de 20 % environ. Here again, the bioconversion medium is complex and the yield of the process is approximately 20%.

Le but de l'invention est de fournir un procédé de production de vanilline présentant notamment les avantages suivants - la vanilline préparée est obtenue par bioconversion, cette
bioconversion peut être réalisée à partir de substrats naturels sans
mettre en jeu d'additifs ou de réactifs synthétiques - le procédé doit être simple à industrialiser, le milieu de bioconversion
doit être un milieu défini (sans produits biologiques complexes
comme les extraits de levures) et simple et la vanilline obtenue doit
être facile à extraire du milieu de bioconversion - le procédé doit être rentable: le rendement de production par rapport
au précurseur doit être amélioré par rapport à celui obtenu selon la
technique antérieure, et le procédé doit pouvoir fonctionner
suffisamment longtemps avec le même système de bioconversion.
The object of the invention is to provide a process for the production of vanillin having in particular the following advantages - the vanillin prepared is obtained by bioconversion, this
bioconversion can be carried out from natural substrates without
use synthetic additives or reagents - the process must be simple to industrialize, the bioconversion medium
must be a defined environment (without complex biological products
like yeast extracts) and simple and the vanillin obtained should
be easy to extract from the bioconversion medium - the process must be profitable: the production yield compared
to the precursor must be improved compared to that obtained according to the
prior art, and the process must be able to work
long enough with the same bioconversion system.

Pour ce faire, la présente invention a pour objet un procédé de production de vanilline par bioconversion de précurseurs benzéniques de la vanilline, en particulier l'acide férulique ou le férulate de sodium, caractérisé par le fait qu'on utilise une culture immobilisée de microorganismes Actinomycètes, notamment du genre Streptomyces, dans un milieu défini dans lequel le précurseur benzénique de la vanilline a été ajouté, ce milieu comprenant, en outre, un phosphate organique, et on récupère la vanilline produite par bioconversion dudit précurseur, la souche de Streptomyces étant sélectionnée pour sa propriété d'accumuler de la vanilline dans le milieu à partir du milieu contenant le précurseur benzénique de la vanilline. To do this, the subject of the present invention is a process for the production of vanillin by bioconversion of benzene precursors of vanillin, in particular ferulic acid or sodium ferulate, characterized in that an immobilized culture of microorganisms is used Actinomycetes, in particular of the genus Streptomyces, in a defined medium in which the benzene precursor of vanillin has been added, this medium comprising, in addition, an organic phosphate, and the vanillin produced by bioconversion of said precursor is recovered, the Streptomyces strain being selected for its property of accumulating vanillin in the medium from the medium containing the benzene precursor of vanillin.

Le procédé selon l'invention met en oeuvre un microorganisme immobilisé. Cette immobilisation donne lieu à une production de vanilline beaucoup plus importante, plus reproductible, pouvant se réaliser sur de plus longues durées que lorsque le microorganisme est libre dans le milieu de bioconversion. En d'autres termes, elle confère au système une meilleure stabilité.  The method according to the invention uses an immobilized microorganism. This immobilization gives rise to a much higher, more reproducible vanillin production, which can be carried out over longer periods of time than when the microorganism is free in the bioconversion medium. In other words, it gives the system better stability.

Les bactéries selon la présente invention sont utilisées sous forme immobilisée, c'est-à-dire encapsulées dans une matrice appropriée comme cela est connu de l'homme du métier. The bacteria according to the present invention are used in immobilized form, that is to say encapsulated in an appropriate matrix as is known to those skilled in the art.

Toutefois, on préférera utiliser des microparticules contenant les microorganismes et, bien que ces particules puissent être en polymère synthétique, on préférera utiliser des polymères tels que les alginates, la gélatine ou d'autres produits du même type, les alginates étant très largement préférés. La technologie de préparation des billes ou particules d'alginate contenant des microorganismes par réticulation avec Ca2+ est connue. However, it will be preferred to use microparticles containing the microorganisms and, although these particles may be made of synthetic polymer, it will be preferred to use polymers such as alginates, gelatin or other products of the same type, alginates being very widely preferred. The technology for preparing alginate beads or particles containing microorganisms by crosslinking with Ca2 + is known.

On désignera par "procédé de bioconversion" un procédé dans lequel il n'y a pratiquement pas de croissance de la masse bactérienne et où les éléments du milieu sont essentiellement destinés à assurer la conversion enzymatique du substrat en vanilline. The term “bioconversion process” will denote a process in which there is practically no growth of the bacterial mass and in which the elements of the medium are essentially intended to ensure the enzymatic conversion of the substrate into vanillin.

Le milieu dit "défini" est un milieu qui ne contient pas de mélanges de protéines complexes tels que les extraits de levures ou des peptones, lesquelles jouent un rôle dans la croissance bactérienne, ce milieu n'autorisant de préférence pas la croissance des microorganismes. The so-called "defined" medium is a medium which does not contain mixtures of complex proteins such as yeast extracts or peptones, which play a role in bacterial growth, this medium preferably not allowing the growth of microorganisms.

Parmi les précurseurs de la vanilline, il faut citer en particulier l'acide férulique et ses sels, notamment de sodium, mais d'autres précurseurs benzéniques sont possibles, notamment l'eugénol, l'isoeugénol et l'alcool conyférilique, même si leurs propriétés ne sont pas toujours compatibles avec une bonne bioconversion. Among the precursors of vanillin, mention should be made in particular of ferulic acid and its salts, in particular of sodium, but other benzene precursors are possible, in particular eugenol, isoeugenol and conyferilic alcohol, even if their properties are not always compatible with good bioconversion.

On peut également prévoir la production in situ des précurseurs à partir de sources naturelles, lesquels pourront être dégradés en dérivés de type férulique par des systèmes enzymatiques. It is also possible to provide for the in situ production of the precursors from natural sources, which may be degraded to derivatives of ferulic type by enzymatic systems.

Les sources naturelles de ces produits sont assez abondantes, notamment dans de nombreux sous-produits de l'industrie sucrière, tels que les cossettes de betteraves mais aussi des sons de blé ou de riz. The natural sources of these products are quite abundant, especially in many by-products of the sugar industry, such as beetroot chips but also wheat or rice bran.

Le milieu de bioconversion contiendra, en outre, des éléments assurant l'activité du système enzymatique et le maintien de cette activité, ainsi il est nécessaire de prévoir la présence de certains éléments tels que le magnésium, qui intervient parfois dans l'activité de synthèse enzymatique, ou d'autres sels tels que Nazi, ou, éventuellement des éléments permettant de modifier le pH ou la pression osmotique.  The bioconversion medium will also contain elements ensuring the activity of the enzymatic system and the maintenance of this activity, so it is necessary to provide for the presence of certain elements such as magnesium, which sometimes intervenes in the synthesis activity. enzymatic, or other salts such as Nazi, or, possibly elements allowing to modify the pH or the osmotic pressure.

L'élément clé du milieu de bioconversion est le phosphate organique. The key element of the bioconversion medium is organic phosphate.

A titre de phosphate organique, on utilisera avantageusement l'un de ceux choisis dans le groupe comprenant les nucléotides, naturels ou non, ou les polyols phosphates tels que le glycérophosphate, particulièrement le glycérophosphate de calcium. As organic phosphate, advantageously one of those chosen from the group comprising the nucleotides, natural or not, or the phosphate polyols such as glycerophosphate, particularly calcium glycerophosphate, will be used.

De préférence, le phosphate organique est le glycérophosphate. Preferably, the organic phosphate is glycerophosphate.

En tant que nucléotide, on pourra utiliser l'inosine monophosphate, la guanosine monophosphate, l'uridine monophosphate ou la cytidine monophosphate. As the nucleotide, inosine monophosphate, guanosine monophosphate, uridine monophosphate or cytidine monophosphate can be used.

Les autres polyols phosphates ont en général un prix prohibitif. The other phosphate polyols generally have a prohibitive price.

Des essais réalisés avec des phosphates minéraux ont montré que ceux-ci ont, en particulier sur l'immobilisation des microorganismes, notamment sur la matrice d'encapsulation, des effets néfastes. Tests carried out with mineral phosphates have shown that these have, in particular on the immobilization of microorganisms, in particular on the encapsulation matrix, harmful effects.

En effet, on observe dans certains cas, notamment lorsque la matrice est un alginate, une désagrégation partielle ou totale de la matrice ou un relâchement de ce milieu limitant ainsi la durée de vie du système. De plus, dans certains cas, on peut observer avec certains nucléotides une croissance cellulaire dans le milieu avec formation de micropellets, ce qui peut diminuer les performances du système. I1 s'ensuit qu'on préférera utiliser, en tant que phosphate organique, le glycérophosphate. Indeed, in certain cases, especially when the matrix is an alginate, a partial or total disintegration of the matrix or a relaxation of this medium is observed, thus limiting the lifetime of the system. In addition, in certain cases, cell growth in the medium with the formation of micropellets can be observed with certain nucleotides, which can reduce the performance of the system. It follows that it will be preferred to use, as organic phosphate, glycerophosphate.

Selon un mode de mise en oeuvre préférentiel du procédé selon l'invention, les microorganismes sont de l'espèce Streptomyces setonii, en particulier les souches Streptomyces setonii CNCM n 1-1555 ainsi que ses mutants ayant la capacité à convertir les précurseurs de la vanilline en vanilline, notamment ceux pouvant être obtenus par mutation/sélection à partir de ladite souche, cette souche est notamment décrite par Sutherland,
Crawford et Pometto; Can. J. Microbiol. vol. 29, 1983.
According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the microorganisms are of the species Streptomyces setonii, in particular the strains Streptomyces setonii CNCM n 1-1555 as well as its mutants having the capacity to convert the precursors of vanillin in vanillin, in particular those obtainable by mutation / selection from said strain, this strain is in particular described by Sutherland,
Crawford and Pometto; Can. J. Microbiol. flight. 29, 1983.

Ces microorganismes sont, de préférence, immobilisés dans des billes d'alginate, ces dernières étant réalisées en laissant tomber, goutte à goutte, les bactéries incorporées dans l'alginate de sodium liquide dans du chlorure de calcium (0,1 M) sous agitation, qui assure la réticulation de la matrice incorporant les bactéries. On peut également prévoir l'utilisation d'une matrice à coeur liquide contenant les bactéries ou d'autres modes de mise en oeuvre. These microorganisms are preferably immobilized in alginate beads, the latter being produced by dropping, drop by drop, the bacteria incorporated in the liquid sodium alginate in calcium chloride (0.1 M) with stirring. , which ensures the crosslinking of the matrix incorporating the bacteria. It is also possible to provide for the use of a liquid core matrix containing the bacteria or other modes of implementation.

On pourra également réaliser des billes comprenant une ou deux couches afin d'éviter l'échappement des bactéries. We can also make beads comprising one or two layers to avoid the escape of bacteria.

Selon un autre mode de réalisation préférentiel du procédé selon l'invention, le milieu est maintenu à un pH compris entre 5 et 7,5 et, de préférence, voisin de 6,2 à 6,4 ; la température est avantageusement comprise entre 30 et 50"C et, de préférence, voisine de 45"C.  According to another preferred embodiment of the method according to the invention, the medium is maintained at a pH of between 5 and 7.5 and, preferably, around 6.2 to 6.4; the temperature is advantageously between 30 and 50 "C. and preferably close to 45" C.

Le milieu contient, de préférence, du chlorure de sodium et du sulfate de magnésium et le phosphate organique est présent dans le milieu à une concentration comprise entre 4 et 10 g/l et de préférence entre 7 et 8 g/l. The medium preferably contains sodium chloride and magnesium sulfate and the organic phosphate is present in the medium at a concentration between 4 and 10 g / l and preferably between 7 and 8 g / l.

Le procédé peut être mis en oeuvre par "batch", en continu ou en semi-continu. Avantageusement, on apporte le précurseur et on récupère la vanilline séquentiellement ou en continu. The process can be implemented by "batch", continuous or semi-continuous. Advantageously, the precursor is added and the vanillin is recovered sequentially or continuously.

Dans le cas d'une bioconversion par "batch", l'ensemble du milieu est extrait en fin de conversion. In the case of a "batch" bioconversion, the entire medium is extracted at the end of the conversion.

En continu ou en semi-continu, on extrait la vanilline au fur et à mesure de sa production ou à des temps déterminés, puis on recycle le milieu après ajout éventuel d'éléments complémentaires. Continuous or semi-continuous, the vanillin is extracted as it is produced or at determined times, then the medium is recycled after optional addition of additional elements.

A ce sujet, un intérêt de ce procédé réside dans le fait que la vanilline formée demeure dans le milieu jusqu'à la consommation pratiquement totale du précurseur. Ce n'est qu'ensuite qu'elle se dégrade en acide vanillique. In this regard, an advantage of this process lies in the fact that the vanillin formed remains in the medium until the practically total consumption of the precursor. It is only then that it degrades into vanillic acid.

En d'autres termes, ce procédé donne pratiquement lieu à deux étapes distinctes dans le temps de formation et de dégradation de la vanilline. Ceci a pour effet de faciliter l'opération d'extraction et d'assurer un rendement industriellement intéressant. In other words, this process practically gives rise to two distinct stages in the time of formation and degradation of vanillin. This has the effect of facilitating the extraction operation and ensuring an industrially attractive yield.

On pourra récupérer, de préférence, la vanilline lorsque le précurseur n'est plus détectable dans le milieu et avant la bioconversion de la vanilline en acide vanillique. It will be possible to recover, preferably, the vanillin when the precursor is no longer detectable in the medium and before the bioconversion of the vanillin into vanillic acid.

La vanilline est récupérée, par exemple, par extraction liquide/liquide. Le solvant peut être l'éther, l'acétate d'éthyle ou le toluène.  Vanillin is recovered, for example, by liquid / liquid extraction. The solvent can be ether, ethyl acetate or toluene.

De préférence, le milieu comprend, en outre, un sel de magnésium. Preferably, the medium also comprises a magnesium salt.

Avantageusement, on utilise des souches de Streptomyces setonii CNCM n" I-1555 dans un milieu comprenant du glycérophosphate à une concentration de 7,4 g/l, le pH du milieu étant de 6,4 et la température de 45"C.  Advantageously, strains of Streptomyces setonii CNCM n "I-1555 are used in a medium comprising glycerophosphate at a concentration of 7.4 g / l, the pH of the medium being 6.4 and the temperature of 45" C.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée qui va suivre. Other characteristics and advantages of the present invention will appear in the light of the detailed description which follows.

La description fait référence aux figures 1 à 3. The description refers to Figures 1 to 3.

La figure 1 représente les résultats de bioconversion en fiole de férulate de sodium en vanilline en milieu comprenant de 1'UMP.  FIG. 1 represents the results of bioconversion in a vial of sodium ferulate into vanillin in a medium comprising UMP.

La figure 2 représente les résultats de bioconversion en fiole d'acide férulique en vanilline dans un milieu comprenant du glycérophosphate. FIG. 2 represents the results of bioconversion in a vial of ferulic acid into vanillin in a medium comprising glycerophosphate.

La figure 3 représente les résultats de bioconversion d'acide férulique en vanilline en milieu comprenant du glycérophosphate, la bioconversion étant cependant réalisée en "batchs" successifs. FIG. 3 represents the results of bioconversion of ferulic acid into vanillin in a medium comprising glycerophosphate, the bioconversion however being carried out in successive "batches".

Les symboles et abréviations utilisés sont les suivants:
X : précurseur (acide férulique ou férulate de sodium) 0 : vanilline
O : acide vanillique af : acide férulique
Fna: férulate de sodium van: vanilline av : acide vanillique
I - PROTOCOLE DE BIOCONVERSION 1 - lirincine
On réalise deux types d'essais : en fiole ou en "bath".
The symbols and abbreviations used are as follows:
X: precursor (ferulic acid or sodium ferulate) 0: vanillin
O: vanillic acid af: ferulic acid
Fna: sodium ferulate van: vanillin av: vanillic acid
I - BIOCONVERSION PROTOCOL 1 - lirincine
Two types of tests are carried out: in a flask or in a "bath".

Pour les essais en fiole, la bioconversion est réalisée à partir de férulate de sodium en milieu comprenant de l'uridine monophosphate (UMP), et à partir d'acide férulique en milieu comprenant du glycérophosphate. For the vial tests, the bioconversion is carried out from sodium ferulate in medium comprising uridine monophosphate (UMP), and from ferulic acid in medium comprising glycerophosphate.

Pour les essais en "batch", la bioconversion est réalisée à partir d'acide férulique en milieu comprenant du glycérophosphate.  For the batch tests, the bioconversion is carried out using ferulic acid in a medium comprising glycerophosphate.

Les performances du procédé sont mesurées par un suivi dans le temps des concentrations en précurseur et en vanilline. The performance of the process is measured by monitoring the precursor and vanillin concentrations over time.

2 - Souche utilisée
On utilise un microorganisme de l'espèce Streptomyces setonii déposé à la Collection Nationale de Cultures de Microorganismes de l'Institut
Pasteur (CNCM), 25 rue du Docteur-Roux - 75015 Paris, sous le n" I-1555.
2 - Strain used
We use a microorganism of the species Streptomyces setonii deposited in the National Collection of Cultures of Microorganisms of the Institute
Pasteur (CNCM), 25 rue du Docteur-Roux - 75015 Paris, under the number "I-1555.

3 - Essais
On prépare les milieux suivants
Le milieu 1 comprend de l'UMP à une concentration de 12,95 g/l, NaCl 0,5 g/l, MgSO4, 7H20 0,1 g/l, le pH est de 7,68.
3 - Tests
The following media are prepared
Medium 1 comprises UMP at a concentration of 12.95 g / l, NaCl 0.5 g / l, MgSO4, 7H20 0.1 g / l, the pH is 7.68.

Le milieu 2 comprend du glycérophosphate à une concentration de 7,4 g/l, NaCl 0,5 g/l, MgSO4, 7H20 0,1 g/l, le pH est de 6,4. Medium 2 comprises glycerophosphate at a concentration of 7.4 g / l, NaCl 0.5 g / l, MgSO4, 7H20 0.1 g / l, the pH is 6.4.

On introduit dans 100 ml de milieux 1 et 2 10 ml de cellules en phase stationnaire (DO = 1,20) immobilisées dans 40 ml d'alginate. La concentration en billes d'alginate est de 140 billes pour 10 ml de mélange. 10 ml of cells in stationary phase (OD = 1.20) immobilized in 40 ml of alginate are introduced into 100 ml of media 1 and 2. The concentration of alginate beads is 140 beads per 10 ml of mixture.

Dans le milieu 1, on introduit du férulate de sodium (2,22 g/l) comme précurseur de la vanilline, dans le milieu 2, de l'acide férulique (1,62 g/l). In medium 1, sodium ferulate (2.22 g / l) is introduced as a precursor of vanillin, in medium 2, ferulic acid (1.62 g / l).

Le milieu 3 est constitué de 1,25 1 de milieu comportant du glycérophosphate à une concentration de 7,4 g/l, NaCi 0,5 g/l et MgSO4, 7H20 0,1 g/l. On met en oeuvre 7 000 billes de microorganisme immobilisé et le précurseur utilisé est le férulate de sodium. Medium 3 consists of 1.25 1 of medium comprising glycerophosphate at a concentration of 7.4 g / l, NaCi 0.5 g / l and MgSO4, 7H20 0.1 g / l. 7,000 beads of immobilized microorganism are used and the precursor used is sodium ferulate.

On effectue un suivi de la bioconversion en fonction du temps au moyen d'une analyse HPLC. Pour cela, on prélève 0,5 ml du milieu de culture, on filtre ce milieu, on le dilue dix fois et on l'analyse par HPLC. Bioconversion as a function of time is monitored by means of an HPLC analysis. For this, 0.5 ml of the culture medium is taken, this medium is filtered, it is diluted ten times and analyzed by HPLC.

Les figures 1 à 3 représentent les résultats de mesure des concentrations par HPLC en précurseur et en vanilline et en acide vanillique formés. Ces figures correspondent respectivement aux milieux 1 à 3. FIGS. 1 to 3 represent the results of measurement of the concentrations by HPLC of precursor and of vanillin and of vanillic acid formed. These figures correspond respectively to environments 1 to 3.

a) Svnthèse en fiole - milieux 1 et 2
A 45"C, on observe une consommation rapide du précurseur sur les deux figures. Cette consommation est quasi-totale pour le milieu à base d'UMP et avec le férulate de sodium comme précurseur (figure 1). Elle est totale pour le milieu à base de glycérophosphate avec l'acide férulique comme précurseur (figure 2). Dans les deux cas, la synthèse de vanilline est détectée dès la deuxième journée et la quantité de vanilline accumulée est croissante quasiment jusqu'à consommation totale du précurseur.
a) Svnthèse in vial - mediums 1 and 2
At 45 "C, rapid consumption of the precursor is observed in the two figures. This consumption is almost total for the medium based on UMP and with sodium ferulate as precursor (FIG. 1). based on glycerophosphate with ferulic acid as precursor (Figure 2) In both cases, the synthesis of vanillin is detected from the second day and the amount of accumulated vanillin increases almost until total consumption of the precursor.

Dans les deux cas, la concentration de la vanilline atteint environ 1 g/l, ce qui est une valeur élevée, et le rendement molaire maximal atteint environ 66 % en 90 heures, ce qui est également une valeur élevée. La concentration initiale en férulate de sodium est de 2,2 g/l. In both cases, the concentration of vanillin reaches approximately 1 g / l, which is a high value, and the maximum molar yield reaches approximately 66% in 90 hours, which is also a high value. The initial concentration of sodium ferulate is 2.2 g / l.

I1 apparaît enfin que les résultats obtenus en milieu comprenant du glycérophosphate et avec l'acide férulique comme précurseur sont particulièrement bons : la bioconversion dure seulement 3 jours, la concentration obtenue atteint 0,88 g/l et le rendement molaire maximal est de 69 %. La concentration initiale en acide férulique est de 1,62 g/l. Finally, it appears that the results obtained in a medium comprising glycerophosphate and with ferulic acid as a precursor are particularly good: the bioconversion lasts only 3 days, the concentration obtained reaches 0.88 g / l and the maximum molar yield is 69% . The initial concentration of ferulic acid is 1.62 g / l.

b) Essais par "batch" - milieu 3
On observe que le système mis en oeuvre peut fonctionner pendant environ 3 semaines, ce qui correspond à une durée de fonctionnement intéressante d'un point de vue industriel.
b) Batch tests - medium 3
It is observed that the system used can operate for approximately 3 weeks, which corresponds to an advantageous operating time from an industrial point of view.

Pour tous les "batchs", on observe à 45"C une rapide diminution de la concentration en précurseur ; la disparition totale du précurseur correspond à une concentration maximale en vanilline. For all the "batches", a rapid decrease in the precursor concentration is observed at 45 "C. The total disappearance of the precursor corresponds to a maximum concentration of vanillin.

Pour tous les "batchs" (sauf le premier pour lequel se produit l'amorce de la réaction) la concentration maximale en vanilline est élevée (comprise entre 0,65 et 0,9 g/l) et le rendement molaire de bioconversion est également élevé puisqu'il varie entre 53 et 69 %. For all the "batches" (except the first for which the initiation of the reaction occurs) the maximum concentration of vanillin is high (between 0.65 and 0.9 g / l) and the molar yield of bioconversion is also high since it varies between 53 and 69%.

I1 apparaît donc que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention en "batchs" successifs est particulièrement intéressante puisque le système fonctionne longtemps et donne lieu à une production de vanilline avec un rendement élevé et une forte concentration.  It therefore appears that the implementation of the method according to the invention in successive "batches" is particularly advantageous since the system works for a long time and gives rise to a production of vanillin with a high yield and a high concentration.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1) Procédé de production de vanilline par bioconversion de précurseurs benzéniques de la vanilline, caractérisé par le fait que - on utilise une culture immobilisée de microorganismes Actinomycètes, 1) Process for the production of vanillin by bioconversion of benzene precursors of vanillin, characterized in that - an immobilized culture of Actinomycete microorganisms is used, notamment du genre Streptomyces dans un milieu défini dans lequel le in particular of the genus Streptomyces in a defined medium in which the précurseur benzénique de la vanilline a été ajouté, ce milieu benzene precursor of vanillin was added, this medium comprenant, en outre, un phosphate organique, et - après la bioconversion, on récupère la vanilline produite, - la souche de Streptomyces étant sélectionnée pour sa propriété comprising, in addition, an organic phosphate, and - after the bioconversion, the vanillin produced is recovered, - the strain of Streptomyces being selected for its property d'accumuler de la vanilline dans le milieu à partir du milieu contenant to accumulate vanillin in the medium from the medium containing le précurseur benzénique de la vanilline. the benzene precursor of vanillin. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le phosphate organique est choisi dans le groupe comprenant les polyols phosphates et les nucléotides naturels ou non. 2) Method according to claim 1, characterized in that the organic phosphate is chosen from the group comprising phosphate polyols and natural or unnatural nucleotides. 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le phosphate organique est le glycérophosphate. 3) Method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the organic phosphate is glycerophosphate. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le microorganisme est de l'espèce Strep tomyces setonii. 4) Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the microorganism is of the species Strep tomyces setonii. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les microorganismes sont immobilisés dans de l'alginate, de préférence dans des billes d'alginate. 5) Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the microorganisms are immobilized in alginate, preferably in alginate beads. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le milieu est maintenu à un pH compris entre 5 et 7,5, de préférence voisin de 6,2 à 6,4, et à une température comprise entre 30 et 50"C et de préférence voisine de 45"C.  6) Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the medium is maintained at a pH between 5 and 7.5, preferably close to 6.2 to 6.4, and at a temperature between 30 and 50 "C and preferably close to 45" C. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le phosphate organique est présent dans le milieu à une concentration comprise entre 4 et 10 g/l, et de préférence entre 7 et 8 g/l. 7) Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the organic phosphate is present in the medium at a concentration of between 4 and 10 g / l, and preferably between 7 and 8 g / l. 8) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on apporte le précurseur et on récupère la vanilline séquentiellement ou en continu.  8) Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the precursor is supplied and the vanillin is recovered sequentially or continuously. 9) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on récupère la vanilline lorsque le précurseur n'est plus détectable dans le milieu et avant la bioconversion de la vanilline en acide vanillique. 9) Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the vanillin is recovered when the precursor is no longer detectable in the medium and before the bioconversion of the vanillin into vanillic acid. 10) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on utilise des souches de 10) Method according to any one of the preceding claims, characterized in that strains of Streptomyces setonii CNCM n" I-1555 dans un milieu comprenant du glycérophosphate à une concentration de 7,4 g/l, le pH du milieu étant de 6,4 et la température de 45"C. Streptomyces setonii CNCM n "I-1555 in a medium comprising glycerophosphate at a concentration of 7.4 g / l, the pH of the medium being 6.4 and the temperature of 45" C. 11) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le milieu comprend, en outre, un sel de magnésium.  11) Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the medium further comprises a magnesium salt.
FR9505395A 1995-05-05 1995-05-05 PROCESS FOR THE PRODUCTION OF VANILLIN BY BIOCONVERSION OF BENZENIC PRECURSORS Expired - Lifetime FR2733763B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9505395A FR2733763B1 (en) 1995-05-05 1995-05-05 PROCESS FOR THE PRODUCTION OF VANILLIN BY BIOCONVERSION OF BENZENIC PRECURSORS
PCT/FR1996/000672 WO1996034971A1 (en) 1995-05-05 1996-05-03 Method for producing vanillin using the bioconversion of benzene precursors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9505395A FR2733763B1 (en) 1995-05-05 1995-05-05 PROCESS FOR THE PRODUCTION OF VANILLIN BY BIOCONVERSION OF BENZENIC PRECURSORS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2733763A1 true FR2733763A1 (en) 1996-11-08
FR2733763B1 FR2733763B1 (en) 1997-07-25

Family

ID=9478737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9505395A Expired - Lifetime FR2733763B1 (en) 1995-05-05 1995-05-05 PROCESS FOR THE PRODUCTION OF VANILLIN BY BIOCONVERSION OF BENZENIC PRECURSORS

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2733763B1 (en)
WO (1) WO1996034971A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008130210A1 (en) * 2007-04-19 2008-10-30 Biokab, S.A. De C. V. Process for producing vanilin from microorganisms immobilized by surface cuture
EP2721148B1 (en) 2011-06-17 2018-09-12 Symrise AG Microorganisms and methods for producing substituted phenols

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2238215A1 (en) * 1997-06-19 1998-12-19 Markus Wetli Process for the production of vanillin
KR100363616B1 (en) * 2000-04-12 2003-01-17 박윤중 Femented liquor for flavoring
KR100461515B1 (en) * 2001-08-24 2004-12-13 충남대학교산학협력단 The method for producing food using flavor enhancer
EP1728120B1 (en) 2004-03-20 2014-06-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Applying colour elements and busbars to a display substrate
CN101165168B (en) * 2006-10-20 2010-05-12 上海爱普香料有限公司 Streptomycete and method for producing vanillin by using the same to biologically transform ferulic acid
MX2008012689A (en) 2007-04-19 2009-04-17 Biokab S A De C V Process for producing vanilin from microorganisms immobilized by surface cuture.

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0405197A1 (en) * 1989-06-20 1991-01-02 Haarmann & Reimer Gmbh Process for production of natural vanillin
EP0453368A1 (en) * 1990-04-19 1991-10-23 Pernod-Ricard Production of vanillin by bioconversion of benzenic precursors
US5128253A (en) * 1991-05-31 1992-07-07 Kraft General Foods, Inc. Bioconversion process for the production of vanillin

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0405197A1 (en) * 1989-06-20 1991-01-02 Haarmann & Reimer Gmbh Process for production of natural vanillin
EP0453368A1 (en) * 1990-04-19 1991-10-23 Pernod-Ricard Production of vanillin by bioconversion of benzenic precursors
US5128253A (en) * 1991-05-31 1992-07-07 Kraft General Foods, Inc. Bioconversion process for the production of vanillin

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APPL.ENVIRON.MICROBIOL., vol. 54, no. 12, pages 3057 - 3063 *
CAN. J. MICROBIOL. (1983), 29(10), 1253-7 CODEN: CJMIAZ;ISSN: 0008-4166 *
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 110, no. 13, 27 March 1989, Columbus, Ohio, US; abstract no. 110637k, RAMACHANDRA,MURALIDHARA ET AL.: "Characterization of an extracellular lignin peroxidase of the lignocellulolytic actinomycete Streptomyces viridosporus" page 314; *
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 99, no. 23, 5 December 1983, Columbus, Ohio, US; abstract no. 191344, SUTHERLAND, JOHN B. ET AL: "Metabolism of cinnamic, p-coumaric, and ferulic acids by Streptomyces setonii" *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008130210A1 (en) * 2007-04-19 2008-10-30 Biokab, S.A. De C. V. Process for producing vanilin from microorganisms immobilized by surface cuture
EP2721148B1 (en) 2011-06-17 2018-09-12 Symrise AG Microorganisms and methods for producing substituted phenols

Also Published As

Publication number Publication date
FR2733763B1 (en) 1997-07-25
WO1996034971A1 (en) 1996-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0781345B1 (en) Method for obtaining vanillic acid and vanillin by bioconversion by an association of filamentous microorganisms
EP0330529A1 (en) Process for the preparation of optically active 2-aryl-propionic acids
FR2690445A1 (en) Alginate oligosaccharide and its manufacturing process.
WO1996034971A1 (en) Method for producing vanillin using the bioconversion of benzene precursors
FR2640997A1 (en) Process for the manufacture of a galactose transfer product.
EP0453368B1 (en) Production of vanillin by bioconversion of benzenic precursors
EP2850213B1 (en) Strain producing turanose and uses thereof
EP3368679B1 (en) Process for preparing a vinylphenolic compound from a precursor hydroxycinnamic acid derived from an oilseed cake
FR2461753A1 (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF A CEPHALOSPORINE BY FERMENTATION AND MICROORGANISM FOR CARRYING OUT SAID METHOD
EP0606441A1 (en) Method for enzymatically preparing aromatic substances
FR2557887A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING L-PHENYLALANINE
FR2671099A1 (en) Process for the production of trehalose by microbial fermentation under conditions which induce variation of the osmotic pressure
FR2792334A1 (en) PROCESS FOR OBTAINING CULTURES OF A. NIGER AND THEIR USES FOR THE PRODUCTION OF FERULIC ACID AND VANILLIC ACID
FR2550223A1 (en) SPF-100 AND PREPARATION METHOD
EP0320398A2 (en) Culture of a microorganism of the genus Klebsiella Sp., and process for preparing a mixture of carbohydrates with a high content of rhamnose by means of this culture
CH679401A5 (en)
FR2460331A1 (en) Prodn. of fermentable glucose solns. for ethanol prodn. - by treatment of hydrolysate from lignocellulosic material
CN1164736C (en) Method for preparing series of D-alpha-amino acids by using Burkholderia cepacia JS-02
FR2468646A1 (en) PRODUCTION OF D (-) - B-HYDROXYISOBUTYRIC ACID BY FERMENTATION OF ISOBUTYRIC AND / OR METHACRYLIC ACID
FR2459288A1 (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF MILDIOMYCIN BY A MICROORGANISM OF THE GENUS STREPTOVERTICILLIUM IN A CULTURE CONTAINING AN N-METHYL COMPOUND
CA1340745C (en) Process for producing itaconic acid
WO1996004366A1 (en) Non-sulfato-reducing strict anaerobic thermophilic and hyperthermophilic bacteria culture method
FR2466505A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING 2,5-DICETOGLUCONIC ACID
EP0325534B1 (en) Process for the synthesis of glyceryl mono nitrates by bioconversion of nitroglycerol
FR2563233A1 (en) L-SERINE PRODUCTION USING SERINE HYDROXYMETHYLTRANSFERASE