PL191552B1 - Sposób wytwarzania waniliny - Google Patents
Sposób wytwarzania wanilinyInfo
- Publication number
- PL191552B1 PL191552B1 PL326882A PL32688298A PL191552B1 PL 191552 B1 PL191552 B1 PL 191552B1 PL 326882 A PL326882 A PL 326882A PL 32688298 A PL32688298 A PL 32688298A PL 191552 B1 PL191552 B1 PL 191552B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- vanillin
- fermentation broth
- ferulic acid
- concentration
- hours
- Prior art date
Links
- MWOOGOJBHIARFG-UHFFFAOYSA-N vanillin Chemical compound COC1=CC(C=O)=CC=C1O MWOOGOJBHIARFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 235000012141 vanillin Nutrition 0.000 claims abstract description 79
- FGQOOHJZONJGDT-UHFFFAOYSA-N vanillin Natural products COC1=CC(O)=CC(C=O)=C1 FGQOOHJZONJGDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 79
- LHGVFZTZFXWLCP-UHFFFAOYSA-N guaiacol Chemical compound COC1=CC=CC=C1O LHGVFZTZFXWLCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-M (E)-Ferulic acid Natural products COC1=CC(\C=C\C([O-])=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-M 0.000 claims abstract description 51
- 229940114124 ferulic acid Drugs 0.000 claims abstract description 51
- KSEBMYQBYZTDHS-UHFFFAOYSA-N ferulic acid Natural products COC1=CC(C=CC(O)=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 235000001785 ferulic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 51
- QURCVMIEKCOAJU-UHFFFAOYSA-N trans-isoferulic acid Natural products COC1=CC=C(C=CC(O)=O)C=C1O QURCVMIEKCOAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 47
- KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N ferulic acid Chemical compound COC1=CC(\C=C\C(O)=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 229960001867 guaiacol Drugs 0.000 claims abstract description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000036983 biotransformation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 10
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 6
- BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N Methyl tert-butyl ether Chemical compound COC(C)(C)C BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 17
- 241000187392 Streptomyces griseus Species 0.000 claims description 12
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 10
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 claims description 10
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 10
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 7
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 claims description 6
- 241000187747 Streptomyces Species 0.000 claims description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 5
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 3
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 2
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 15
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 11
- 241000203809 Actinomycetales Species 0.000 abstract description 3
- 241000204060 Streptomycetaceae Species 0.000 abstract description 3
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 abstract description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 21
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- RRAFCDWBNXTKKO-UHFFFAOYSA-N eugenol Chemical compound COC1=CC(CC=C)=CC=C1O RRAFCDWBNXTKKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 7
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 6
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 5
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NPBVQXIMTZKSBA-UHFFFAOYSA-N Chavibetol Natural products COC1=CC=C(CC=C)C=C1O NPBVQXIMTZKSBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005770 Eugenol Substances 0.000 description 4
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- UVMRYBDEERADNV-UHFFFAOYSA-N Pseudoeugenol Natural products COC1=CC(C(C)=C)=CC=C1O UVMRYBDEERADNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229960002217 eugenol Drugs 0.000 description 4
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 4
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- BJIOGJUNALELMI-ONEGZZNKSA-N Isoeugenol Natural products COC1=CC(\C=C\C)=CC=C1O BJIOGJUNALELMI-ONEGZZNKSA-N 0.000 description 3
- 244000290333 Vanilla fragrans Species 0.000 description 3
- 235000009499 Vanilla fragrans Nutrition 0.000 description 3
- 235000012036 Vanilla tahitensis Nutrition 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- BJIOGJUNALELMI-ARJAWSKDSA-N cis-isoeugenol Chemical compound COC1=CC(\C=C/C)=CC=C1O BJIOGJUNALELMI-ARJAWSKDSA-N 0.000 description 3
- 239000000287 crude extract Substances 0.000 description 3
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 3
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000011027 product recovery Methods 0.000 description 3
- YQUVCSBJEUQKSH-UHFFFAOYSA-N protochatechuic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 YQUVCSBJEUQKSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- BJIOGJUNALELMI-UHFFFAOYSA-N trans-isoeugenol Natural products COC1=CC(C=CC)=CC=C1O BJIOGJUNALELMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- WKOLLVMJNQIZCI-UHFFFAOYSA-N vanillic acid Chemical compound COC1=CC(C(O)=O)=CC=C1O WKOLLVMJNQIZCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- TUUBOHWZSQXCSW-UHFFFAOYSA-N vanillic acid Natural products COC1=CC(O)=CC(C(O)=O)=C1 TUUBOHWZSQXCSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CHWNEIVBYREQRF-UHFFFAOYSA-N 4-Ethyl-2-methoxyphenol Chemical compound CCC1=CC=C(O)C(OC)=C1 CHWNEIVBYREQRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000003820 Lipoxygenases Human genes 0.000 description 2
- 108090000128 Lipoxygenases Proteins 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- VFLDPWHFBUODDF-FCXRPNKRSA-N curcumin Chemical compound C1=C(O)C(OC)=CC(\C=C\C(=O)CC(=O)\C=C\C=2C=C(OC)C(O)=CC=2)=C1 VFLDPWHFBUODDF-FCXRPNKRSA-N 0.000 description 2
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000012262 fermentative production Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000000622 liquid--liquid extraction Methods 0.000 description 2
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 241000588914 Enterobacter Species 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 description 1
- 241000588748 Klebsiella Species 0.000 description 1
- 235000015511 Liquidambar orientalis Nutrition 0.000 description 1
- 108010000653 Orsan Proteins 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 241000589774 Pseudomonas sp. Species 0.000 description 1
- 241000222644 Pycnoporus <fungus> Species 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 241000607720 Serratia Species 0.000 description 1
- 239000004870 Styrax Substances 0.000 description 1
- 244000028419 Styrax benzoin Species 0.000 description 1
- 235000000126 Styrax benzoin Nutrition 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 235000015173 baked goods and baking mixes Nutrition 0.000 description 1
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 1
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006790 cellular biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007541 cellular toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 229920001429 chelating resin Polymers 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229940125782 compound 2 Drugs 0.000 description 1
- 229940126214 compound 3 Drugs 0.000 description 1
- DKZBBWMURDFHNE-NSCUHMNNSA-N coniferyl aldehyde Chemical compound COC1=CC(\C=C\C=O)=CC=C1O DKZBBWMURDFHNE-NSCUHMNNSA-N 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 239000012228 culture supernatant Substances 0.000 description 1
- 235000012754 curcumin Nutrition 0.000 description 1
- 229940109262 curcumin Drugs 0.000 description 1
- 239000004148 curcumin Substances 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- VFLDPWHFBUODDF-UHFFFAOYSA-N diferuloylmethane Natural products C1=C(O)C(OC)=CC(C=CC(=O)CC(=O)C=CC=2C=C(OC)C(O)=CC=2)=C1 VFLDPWHFBUODDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 108010041969 feruloyl esterase Proteins 0.000 description 1
- 239000008369 fruit flavor Substances 0.000 description 1
- 229930182478 glucoside Natural products 0.000 description 1
- 150000008131 glucosides Chemical class 0.000 description 1
- 229930182470 glycoside Natural products 0.000 description 1
- 150000002338 glycosides Chemical class 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 235000015243 ice cream Nutrition 0.000 description 1
- 210000001822 immobilized cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 description 1
- 230000007483 microbial process Effects 0.000 description 1
- 238000013048 microbiological method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000013014 purified material Substances 0.000 description 1
- 239000012264 purified product Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- DKZBBWMURDFHNE-UHFFFAOYSA-N trans-coniferylaldehyde Natural products COC1=CC(C=CC=O)=CC=C1O DKZBBWMURDFHNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 239000008371 vanilla flavor Substances 0.000 description 1
- ZENOXNGFMSCLLL-UHFFFAOYSA-N vanillyl alcohol Chemical compound COC1=CC(CO)=CC=C1O ZENOXNGFMSCLLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/24—Preparation 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)
- Fats And Perfumes (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
1.Sposób wytwarzania waniliny, znamienny tym, ze a) namnaza sie w odpowiedniej pozywce bakterie nalezaca do rodzaju Streptomyces uzy- skujac bulion fermentacyjny, b) do bulionu fermentacyjnego dodaje sie substrat stanowiacy kwas ferulowy w stezeniu od okolo 5 gL -1 do okolo 40 gL -1 uzyskujac waniline jako glówny produkt reakcji biotransformacji kwasu ferulowego, oddziela sie biomase od bulionu fermentacyjnego i c) ekstrahuje sie z bulionu fermentacyjnego waniline i jezeli to pozadane, pólprodukt sta- nowiacy gwajakol. PL PL PL
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest mikrobiologiczny sposób wytwarzania waniliny z kwasu ferulowego. Zgodnie z tym sposobem, kultury, korzystnie zanurzone kultury jakichkolwiek bakterii z rzędu promieniowców (Actinomycetales), korzystnie z rodziny Streptomycetaceae inkubuje się z substratem kwasem ferulowym w celu fermetacyjnego wytworzenia waniliny. Produkt - wanilinę odzyskuje się z bulionu fermentacyjnego przez specjalnie opracowany sposób ekstrakcji, pozwalający również oddzielić i odzyskać wartościowe produkty uboczne fermentacji w celu otrzymania analitycznie i sensorycznie oczyszczonego produktu - waniliny i w szczególności produktu ubocznego - gwajakolu.
W stosowaniu związków smakowych coraz ważniejsze staje się to, że związki smakowe mogą być nazywane „naturalnymi. Zgodnie z regulacjami europejskimi i Stanów Zjednoczonych oznacza to, że związek musi być otrzymany sposobami fizycznymi, enzymatycznymi lub mikrobiologicznymi i tylko z materiałów pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Tak więc różne działania badawcze podczas ostatniej dekady były nastawione na stosowanie odnawialnych, tanich i naturalnych, nieprzerobionych źródeł materiałów do fermentacyjnego wytwarzania waniliny. Jednak do tej pory w publikacjach i patentach bardzo rzadko donoszono o handlowo atrakcyjnych objętościowych wydajnościach.
Gwajakol jest cząsteczką typu smolistego, która znacznie przyczynia się do charakterystycznego smaku wyciągów wanilii. Jest on zatem często stosowany w połączeniu z waniliną do środków smakowych typu wanilii. Jednak do tej pory nie opisano jeszcze sposobu fermentacyjnego wytwarzania naturalnego gwajakolu.
W ciągu ostatnich 10 lat kilka zgłoszeń patentowych dotyczyło mikrobiologicznego lub enzymatycznego sposobu wytwarzania waniliny. Ogólnie odpowiedni prekursor jest przekształcany w wanilinę przez mikroorganizmy lub enzymy. Proponowanymi prekursorami są eugenol, izoeugenol, kwas ferulowy, kurkumina lub żywice balsamiczne z drzew Styrax Tonklnensis. Zwykle wydajności przekształcenia są skrajnie niskie. Przykładem jest np. opis EP 0405 197 A1 Haarman'a & Reimer'a, w którym zastrzega się wytwarzanie 18 mgL-1 wychodząc z 0,2 gL-1 eugenolu, stosując mikroorganizmy Serratia, Klebsiella lub Enterobacter. Ponadto ta przemiana trwa 13 dni. Pernod - Ricard (EP 453 368 A) zastrzegają wytwarzanie 46 mgL-1 waniliny otrzymanej w ciągu 6 dni z kwasu ferulowego w fermentacji Pycnoporus. Zgodne z tym również Kraft General Foods (US 5,128,253) zastrzega otrzymane 210 mgL-1 waniliny z kwasu ferulowego w ciągu 54 dni. W celu otrzymywania tego miana musi być dodawany czynnik redukujący, w przeciwnym razie powstawanie waniliny nie może mieć miejsca imoże być wytworzony tylko kwas wanilinowy. Takasago (JP 227980/1993) wytworzył mutanty szczepów Pseudomonas, które są blokowane w drodze degradacji waniliny. Wychodząc z 1gL-1 kwasu ferulowego otrzymuje się 0,28 gL-1 waniliny. Dotychczas jedynym zgłoszeniem donoszącym o ekonomicznie atrakcyjnych wydajnościach objętościowych waniliny w metodzie fermentacyjnej była ostatnio publikacja Haarman'a i Reimer'a (EP 0761 817 A2). Zidentyfikowali oni dwa szczepy rodzaju Amycola-1 topsis, które są zdolne do gromadzenia waniliny do stężenia 11,5 gL-1 w bulionie fermentacyjnym po dostarczeniu kwasu ferulowego.
Podsumowując można stwierdzić, że nie jest łatwe wytworzenie dużej ilości waniliny w układach mikrobiologicznych. Jest to głównie spowodowane komórkową toksycznością waniliny, która w stężeniu powyżej 1 gL-1 zapobiega wzrostowi mikroorganizmów produkujących wanilinę. W układach mikrobiologicznych zwykle znajduje się odpowiedni alkohol lub kwas a nie wanilina. To toksyczne działanie waniliny pokonywano przez stosowanie enzymów (Quest, EP 0 542 348 A2). Potraktowanie izoeugenolu lipooksygenazą daje w rezultacie 10-15 gL-1 waniliny przy wydajności 10-15%. Znacznie -1 niższe stężenia otrzymywano stosując eugenol (0,3-0,5 gL-1 przy wydajności 0,3-0,5%) i nie donoszono o przemianach kwasu ferulowego. Sposób stosowania lipooksygenazy nie jest bardzo atrakcyjny z ekonomicznego punktu widzenia.
Innym sposobem obejścia toksyczności tego związku jest mikrobiologiczne wytwarzanie aldehydu koniferylowego, który po obróbce cieplnej tworzy wanilinę, patrz BASF (Offenlegungsschrift, DE 3604874 A1). Podobny jest również immobilizowany układ komórkowy, jak opisano w niedawnym zgłoszeniu patentowym Orsan'a (WO 96/34971), w którym wanilinę gromadzono powyżej stężenia 1 gL-1. Możliwa ekonomiczna korzyść stosowania immobilizowanej biomasy jest realizowana przez zawracanie do obiegu biokatalizatora.
Wiele publikacji zajmuje się poszczególnymi metabolicznymi drogami wychodzącymi z eugenolu, izoeugenolu lub kwasu ferulowego. Ogólnie uważa się, że wanilina jest pośrednim związkiem na drodze degradacji tych związków. Dwie publikacje pokazują rolę waniliny w degradacji kwasu feruloPL 191 552 B1 wego. Toms i Wood, Biochemistry 9 (1970) 337-43, hodowali Pseudomonas sp. na kwasie ferulowym i wyjaśnili drogę degradacji. Chociaż waniliny nie znaleziono w supernatancie kultury, dostarczono dowodów, że wanilina jest związkiem pośrednim, ponieważ można było wykryć kwas wanilinowy. Wychodząc z kwasu ferulowego otrzymano wanilinę w kulturze Streptomyces setonii (Sutherland et al., Can.J. Microbiol. 29 (1983) 1253-57). W publikacji tej nie podano danych dotyczących ilości, ale powtarzając eksperyment znaleziono tylko ilości śladowe.
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania waniliny, polegający na tym, że
a) namnaża się w odpowiedniej pożywce bakterię należącą do rodzaju Streptomyces uzyskując bulion fermentacyjny,
b) do bulionu fermentacyjnego dodaje się substrat stanowiący kwas ferulowy w stężeniu od około 5 gL-1 do około 40 gL-1 uzyskując wanilinę jako główny produkt reakcji biotransformacji kwasu ferulowego, oddziela się biomasę od bulionu fermentacyjnego i
c) ekstrahuje się z bulionu fermentacyjnego wanilinę i jeżeli to pożądane, półprodukt stanowiący gwajakol.
Namnażanie w etapie a) przeprowadza się w odpowiedniej pożywce przez 5 do 40 godzin uzyskując bulion fermentacyjny i następnie doprowadza się pH bulionu fermentacyjnego do wartości około 8,5 i prowadzi się biotransformację w etapie b) przez 5 do 50 godzin, przy czym w etapie b) tworzy
-1 -1 się bulion fermentacyjny o stężeniu kwasu ferulowego od 15 gL-1 do około 30 gL-1, korzystniej o stężeniu kwasu ferulowego od 20 gL-1 do 25 gL-1. Kwas ferulowy dodaje się po zakończeniu fazy wzrostu. Środowisko reakcji zawiera glukozę, korzystnie w stężeniu 5-50 gL-1, bardziej korzystnie 20-35 gL-1; Środowisko zawiera wyciąg z drożdży korzystnie w stężeniu 2 do 20 gL-1, bardziej korzystnie 5 do 10 gL-1;
-1 -1
Środowisko zawiera jony magnezu korzystnie w stężeniu 0,1 do 5 gL-1, bardziej korzystnie 0,5 do 1 gL-1. Etap a) sposobu według wynalazku prowadzi się przy pH 7 do 9. Sposób według wynalazku przeprowadza się w temperaturze 30 do 45°C, prowadząc go przy napowietrzaniu i z mieszaniem. Biotransformacja trwa 10 do 30 godzin, bardziej korzystnie 15-25 godzin. W etapie c) gwajakol jest najpierw ekstrahowany przy wzroście pH bulionu fermentacyjnego do >9 i z zastosowaniem organicznego rozpuszczalnika. Po biotransformacji pH bulionu fermentacyjnego następnie doprowadza się do wartości około 7 i przeprowadza się ekstrakcję waniliny przy zastosowaniu organicznego rozpuszczalnika, a jako rozpuszczalnik ekstrakcyjny stosuje się eter metylowo-tert-butylowy. W sposobie według wynalazku jako bakterię stosuje się bakterię należącą do Streptomyces setonii - Streptomyces setonii ATCC 39116.
Kwas ferulowy jako substrat dla biotransformacji jest osiągalny z różnych naturalnych źródeł. Kwas często występuje w formie glukozydu w materiałach roślinnych takich, jak drewno, melasa buraka cukrowego, otręby kukurydziane, ryż i różne rodzaje traw. Może być on izolowany z odpowiednich glikozydów tych produktów dobrze znanymi sposobami hydrolizy, np. stosując enzymy i może być stosowany jako materiał surowy lub materiał oczyszczony. Brytyjskie źródło (GB 2301103 A1) opisuje na przykład enzymatyczny rozkład materiału roślinnego, zawierającego kwas ferulowy przez esterazę kwasu ferulowego, w celu otrzymania wolnego kwasu.
Nowy, wysoko wydajny mikrobiologiczny sposób wytwarzania waniliny obejmuje najpierw namnażanie w pożywce bulionowej mikroorganizmów z rzędu Actinomycetales, korzystnie z rodziny Streptomycetaceae, najkorzystniej bakterii Streptomyces setonii, przy czym korzystny okres namnażania wynosi około 5-40 godzin i trwa dopóki źródło węgla - glukoza jest (prawie) zużyte, a następnie dodanie substratu - kwasu ferulowego w ilości 5-40 gL-1 bulionu fermentacyjnego, w sposób ciągły lub okresowy. Po przybliżonym okresie inkubacji (biotransformacji) wynoszącym około 5-50 godzin, przekształcenie substratu w wanilinę i kilka produktów ubocznych zostaje zakończone. Kwas ferulowy zostaje zużyty a zawartość waniliny w bulionie fermentacyjnym wynosi około 8-16 gL-1. Typowymi produktami ubocznymi biotransformacji kwasu ferulowego są alkohol wanilinowy, kwas wanilinowy, guajakol, para-winyloguajakol i 2-metoksy-4-etylofenol.
Następnie proces odzyskiwania produktu obejmuje usunięcie biomasy, po czym korzystnie następuje dwustopniowa ekstrakcja odpowiednim rozpuszczalnikiem organicznym, korzystnie eterem metylo-tert-butylowym. Pierwszą ekstrakcję przeprowadza się przy pH > około 9, korzystnie przy pH 10 do około 11 w fazie wodnej w celu selektywnego odzyskiwania produktów ubocznych takich, jak sensorycznie wysoko aktywny gwajakol. Następnie wodny rafinat jest „zakwaszany do neutralnych wartości pH w celu selektywnej ekstrakcji produktu - waniliny. Oczyszczanie surowego ekstraktu waniliny można ostatecznie przeprowadzić stosując dobrze znane sposoby rekrystalizacji. Gwajakol może być oczyszczany z surowego ekstraktu przez destylację.
PL 191 552 B1
Opisana mikrobiologiczna metoda i sposób ekstrakcji są przydatne dla ekonomicznie atrakcyjnego wytwarzania naturalnej waniliny, jak również produktów ubocznych z kwasu ferulowego według biochemicznej drogi przedstawionej na rysunku.
Powstała wanilina (związek 2), jak również produkt uboczny - gwajakol (związek 3) są znanymi związkami smakowymi i aromatycznymi. Ich użycie i zastosowanie jest znane specjalistom w tej dziedzinie wiedzy. Przez użycie skutecznych i zrównoważonych ilości tych związków można zwiększyć lub wzmóc właściwości organoleptyczne zawierających je produktów spożywczych takich, jak napoje, przetwory mleczne, wypieki, lody i tym podobne, w których zalecane są wyłącznie składniki naturalne. Fermentacyjnie wytwarzana wanilina i guajakol są szczególnie cenne w waniliowych i owocowych kompozycjach smakowych, gdzie zalecane są naturalne składniki.
Jak wskazano wyżej, ustalono dokładne warunki fermentacji połączone ze skutecznym sposobem otrzymywania produktu, które pozwolą na wysoko wydajną produkcję sensorycznie i analitycznie oczyszczonej waniliny, jak również otrzymanie związku o mocnym smaku - gwajakolu jako produktu ubocznego. Metoda ta oparta jest na hodowli bakterii z rodzaju Streptomyces na odpowiednim podłożu hodowlanym i dalszym dodaniu substratu - kwasu ferulowego w podwyższonych stężeniach, np. około 5 do około 40 g/l, żeby otrzymać wanilinę z wysoką objętościowo wydajnością w bulionie fermentacyjnym.
Najodpowiedniejsza jest, jak wskazano wyżej, Streptomyces setonii, korzystnie szczep ATCC 39116 dostępny w handlu.
Substrat - kwas ferulowy jest określony wzorem (1). W nowym sposobie jako substrat stosuje się materiał zawierający kwas ferulowy o zawartości kwasu ferulowego powyżej 10%. Natura pozostałych związków zależy od źródła.
Zgodnie z wynalazkiem hodowla bakterii jest prowadzona w wodnej pożywce w obecności zwykłych substancji odżywczych. Odpowiednie podłoże hodowlane zawiera źródła węgla, organiczne i nieorganiczne źródła azotu, sole nieorganiczne i czynniki wzrostu.
W podłożach hodowlanych jako źródło węgla korzystnie stosowana jest glukoza, np. w stężeniu około 5-50 gL-1, korzystnie około 20-35 gL-1. Wyciąg z drożdży jest użytecznym źródłem azotu, fosforanów, czynników wzrostu, przy czym mogą być dodane śladowe pierwiastki np. w korzystnym stęże-1 -1 niu około 2-20 gL-1, najkorzystniej około 5-10 gL-1. Ponadto mogą być dodane jony magnezu, np. siarczan magnezu w stężeniu około 0,1-5 gL-1, korzystnie w stężeniu około 0,5-1 gL-1.
Bulion hodowlany wytwarza się i sterylizuje w bioreaktorze i wtedy jest inokulowany szczepami Streptomyces w celu rozpoczęcia fazy wzrostu. Odpowiedni czas trwania fazy wzrostu wynosi 5-40 godzin, korzystnie 15-35 godzin, a najkorzystniej 20-30 godzin.
Dalsze warunki procesu to:
zakres pH: około 7 do około 9 zakres temperatury: około 30 do około 45°C napowietrzanie: jest korzystne dla tego procesu tlenowego mieszanie: jest korzystne.
Po zakończeniu fazy wzrostu kultury bakteryjnej dostarczono substrat - kwas ferulowy. Odpowiednia ilość dostarczonego substratu wynosi 5-40 gL-1 bulionu fermentacyjnego, korzystnie około
15-30 gL-1, najkorzystniej 20-25 gL-1. Substrat jest dostarczany albo jako stały materiał albo jako roztwór wodny albo jako zawiesina. Całkowita ilość substratu jest dostarczona albo jednorazowo albo w dwóch lub więcej etapach albo w sposób ciągły.
Faza biotransformacji rozpoczyna się wraz z początkiem dostarczania substratu i trwa około 5-50 godzin, korzystnie 10-30 godzin i najkorzystniej 15-25 godzin, to jest do przekształcenia całego substratu w produkt i produkty uboczne.
Przyjmuje się, że za wysoką objętościowo wydajność wytwarzania waniliny, jaką obserwujemy po zakończeniu przekształcania substratu głównie odpowiedzialny jest nadmiar w stężeniu dostarczonego kwasu ferulowego. Ponadto, za odpowiedzialne za gromadzenie wartościowego materiału - gwajakolu uważa się wyżej przedstawione.
Po zakończeniu fazy biotransformacji biomasę oddziela się od bulionu fermentacyjnego którymkolwiek ze znanych sposobów takim, jak wirowanie lub filtracja przez błonę i tym podobne otrzymując wolny od komórek bulion fermentacyjny.
Ponieważ biotransformacja przekształca hydrofilowy substrat - kwas ferulowy w raczej hydrofobowe substancje takie, jak wanilina i gwajakol, całkowita objętościowa wydajność produkcyjna układu fermentacji może wzrosnąć przez zastosowanie każdego in situ sposobu odzyskiwania produktu. W tym celu np. do bulionu fermentacyjnego można dodać fazę ekstrakcyjną stosując, np. wodę - niemiePL 191 552 B1 szalny - rozpuszczalnik organiczny, olej roślinny lub ekstrahent stały, np. żywicę, korzystnie neutralną żywicę taką, jak Amberlite XAD 4 lub XAD 7 lub tym podobną. Taki sposób odzyskania produktu In situ może pozwolić na ciągłe tworzenie waniliny i gwajakolu również po osiągnięciu stężeń rozpuszczalności w wodzie.
Z tego bulionu fermentacyjnego wanilina i produkty uboczne mogą być teraz ekstrahowane osobno dwoma różnymi sposobami ekstrakcji:
Odpowiednie są: ciągła ekstrakcja ciecz - ciecz a) lub ekstrakcja okresowa b).
a) Na zasadzie ekstrakcji zależnej od wartości pH, może być przeprowadzone wydajne oddzielenie waniliny i gwajakolu. W pierwszym etapie gwajakol może być ekstrahowany z wodnego bulionu fermentacyjnego. Dla tego etapu korzystne jest stosowanie ekstrakcji przeciwprądowej, korzystnie w ekstraktorze, za pomocą nierozpuszczalnego w wodzie organicznego rozpuszczalnika. Przykładami rozpuszczalników są estry kwasów C1-3 alkoholami C1-4, etery, w szczególności eter metylo-tertbutylowy (MTBE). Korzystnie pH zawiera się pomiędzy 10 a 11, w szczególności 10,8-11.
Wanilina jest następnie ekstrahowana z wodnego rafinatu ekstrakcji gwajakolu przy wartości pH wynoszącej od około 5 do około 8, korzystnie od około 6 do około 7,5, najkorzystniej wynoszącej od około 6,9 do 7,1.
Pracując przy stężeniu waniliny wynoszącym od około 8 do około 16 g/l, ekstrakcja przeciwprądowa działa najlepiej przy stosunku substancja dostarczana/rozpuszczalnik wynoszącym około 2,5-3:1, w szczególności około 2,6:1.
b) Przy wyższych stężeniach waniliny w warstwie wodnej, np. po zatężaniu bulionu fermentacyjnego poprzez odparowanie wody, właściwa i korzystna jest odpowiadająca dwu etapowa ekstrakcja okresowa przy różnych wartościach pH i zastosowaniu rozpuszczalników zaproponowanych wyżej.
Zalety tej nowej metody są następujące:
1) Warunki fermentacji są dostępne co umożliwia zebranie waniliny w bulionie fermentacyjnym Streptomyces, np. S. setonii do stężenia atrakcyjnego z ekonomicznego punktu widzenia (około 8-16 gL-1).
2) Metoda ta umożliwia równoczesną produkcję waniliny i gwajakolu, t.j. dwóch bardzo wartościowych produktów wykorzystywanych do wytwarzania produktów o naturalnych smakach.
3) Metoda fermentacji jest metodą o niedużym stopniu skomplikowania technicznego wykorzystującą nieprzetworzone materiały z łatwo dostępnych źródeł.
Wynalazek obejmuje także nowy sposób wytwarzania waniliny, wykorzystujący zamiast Streptomyces setonii ATCC 39116 jej enzymy lub rekombinowane mikroorganizmy, np. drożdże, które zawierają materiał genetyczny kodujący enzymy, które są niezbędne lub biorą udział w komórkowej biosyntezie waniliny i/lub gwajakolu - a nie same mikroorganizmy
P r zyk ł a d 1
Przygotowano 250 ml kolby wstrząsarkowe zawierające 50 ml następującego pożywki: 103 gL-1 sacharozy, 4 gL-1 Na2HPO4, 1 gL-1 KH2PO4, 1 gL-1 wyciągu z drożdży, 0,2 gL-1 NaCl, 0,2 gL-1 MgSO4 i 0,05 gL-1 CaCl2. pH doprowadzono do wartości wynoszącej 7,2 stosując NaOH. Kolbę wstrząsarkową inokulowano 2mL prakultury Streptomyces setonii ATCC 39116 i namnażano w temperaturze 37°C, przy 190 rpm (obrotach na minutę) przez 16 godzin. Pod koniec fazy wzrostu do kultury dodano 0,3 g kwasu ferulowego (zakupionego z Aldrich, cat. no. 12.870-8, 99%). W tym celu uprzednio przygotowano i przefiltrowano w sterylnych warunkach 10% wag./wag. roztwór substratu kwasowego w 0,5 M NaOH (końcowe pH roztworu wynosiło w przybliżeniu 7,2). Kolbę inkubowano ponownie w temperaturze 37°C, przy 190 rpm. Po 31,5 godzinach biotransformacji (inkubacji) osiągnięto stężenie waniliny wynoszące 3,10 gL-1 (HPLC). Wyliczono, że wydajność cząsteczkowa wynosi 66% molowych.
P r zyk ł a d 2
Przygotowano i inkubowano 250 ml kolbę wstrząsarkową tak, jak w Przykładzie 1. Po 16 godzinach fazy wzrostu do kultury dodano 0,6 g kwasu ferulowego (jako 10% wag./wag. roztwór w 0,5 M NaOH). Kolbę ponownie inkubowano w temperaturze 37°C i przy 190 rpm. Po 78 godzinach biotransformacji (inkubacji) osiągnięto stężenie waniliny wynoszące 5,94 gL-1 (HPLC), odpowiadające wydajności 63% molowych.
P r zyk ł a d 3
Przygotowano i inkubowano 250 ml kolbę wstrząsarkową tak, jak w Przykładzie 1. Po 18 godzinach fazy wzrostu do kultury dodano 0,3 g kwasu ferulowego (jako 10% wag./wag. roztwór w 0,5 M NaOH). Kolbę ponownie inkubowano w temperaturze 37°C i przy 190 rpm. Po 28 godzinach dostarczono drugą porcję 0,3 g kwasu. Pod koniec inkubacji (58 godzin) osiągnięto stężenie waniliny wynoszące 6,41 gL-1 odpowiadające wydajności 68% molowych.
PL 191 552 B1
Przykład 4
Prakultura Streptomyces setonii wzrastała przez 24 godziny w kolbie wstrząsarkowej przy pH wynoszącym 7,2, w temperaturze 37°C, przy 190 rpm. Pożywka zawierała 5 gL-1 glukozy, 4gL-1 Na2HPO4, 1 gL-1 KH2PO4, 10 gL-1 wyciągu z drożdży i 0,2 gL-1 MgSO4.
-1 -1
Bioreaktor wypełniono 10 mL pożywki zawierającej 32 gL-1 glukozy, 8 gL-1 wyciągu z drożdży, 0,8 gL-1 MgSO4 i 0,2 gL-1 środka przeciwpieniącego (Dow Corning AF 1520). Po termicznej sterylizacji naczynie reakcyjne inokulowano prakulturą wzrastającą uprzednio w kolbie wstrząsarkowej. Użyto materiał inokulacyjny w ilości 3%. Warunki procesu były następujące: temperatura 37°C, pH równe 7,2, przepływ powietrza 1,0 vvm, 800 rpm. Po 24 godzinach fazy wzrostu zmierzone stężenie glukozy wynosiło 4,6 gL-1. Następnie dokonano zwiększenia wartości pH do 8,5 przy użyciu NaOH (30%) i 24,5 godziny po inokulacji bulionu fermentacyjnego dodano 2,25 L 10% wag./wag. roztworu kwasu ferulowego w 0,5 M NaOH. W momencie dodawania, stężenie glukozy obniżyło się do 4,0 gL-1. 3-4 godziny po dodaniu prekursora zaobserwowano początek biotransformacji kwasu ferulowego w wanilinę. 17 godzin po dodaniu prekusora zmierzono przy użyciu GC stężenie waniliny, które wynosiło 13,9 gL-1 i gwajakolu, które wynosiło 0,4 gL-1 w bulionie fermentacyjnym. W tym czasie kwas ferulowy był całkowicie przetworzony.
Wyliczono wydajność wytwarzania waniliny wynoszącą 75 % molowych. Bioproces zakończono przez minutową pasteryzację w temperaturze 80°C. Roztwór fermentacyjny poddano mikrofiltracji (2 μm).
Przykład 5
450 L bioreaktor o objętości użytkowej wynoszącej 340 L poddano procedurze opisanej w poprzednim przykładzie.
Po 26,5 godzinnym okresie wzrostu pH zwiększono do wartości 8,5 i dodano pierwszą porcję kwasu ferulowego wynoszącą 4,08 kg zgodnie z Przykładem 4. W tym momencie zmierzono stężenie pozostające glukozy wynoszące 7,5 gL-1. Godzinę później dodano następne 3,57 kg prekursora. Całkowita ilość dodanego kwasu ferulowego wynosiła 22,5gL-1. 25,5 godziny po pierwszym dodaniu prekursora zmierzono stężenie waniliny wynoszące 9,0 gL-1. Stężenie kwasu ferulowego wynosiło w tym momencie 1 ,75 gL-1. Wydajność otrzymywania waniliny wynosiła 51% molowych.
Przykład 6
Ekstrakcja przeciwprądowa ciecz -ciecz waniliny i gwajakolu na skalę przemysłową.
pH 7930 kg wolnego od komórek, przefiltrowanego przez błonę roztworu fermentacyjnego zawierającego 7,1 gL-1 waniliny i 0,35 gL-1 gwajakolu doprowadzono do wartości równej 11 przy użyciu NaOH i roztwór ekstrahowano po raz pierwszy MTBE jako rozpuszczalnikiem w ekstraktorze o mieszanej komorze do ekstrakcji przeciwprądowej w celu oddzielenia gwajakolu. Po odparowaniu MTBE, odzyskano 8 kg surowego ekstraktu zawierającego MTBE i 33% wag./wag. gwajakolu. pH wodnego rafinatu tej alkalicznej ekstrakcji obniżono do 6,9-7,1 przy użyciu kwasu solnego i ekstrahowano ponownie MTBE w tym samym ekstraktorze w celu oddzielenia waniliny. Z drugiego etapu ekstrakcji otrzymano 150 kg surowego ekstraktu zawierającego MTBE i 37% wag./wag. waniliny.
Figura przedstawia:
Typowy wykres produkcji waniliny porcjami na 10L skalę.
-1 -1 -1
Δ stężenie waniliny [gL- ]; -V- stężenie kwasu ferulowego [gL- ]; x stężenie gwajakolu [gL- ]; -o- wartość pH; - -wartość PO2 [%]; -x- stężenie glukozy [gL-1]. Po 24 godzinnej fazie wzrostu pH doprowadzono do wartości 8,5 przed dodaniem kwasu ferulowego. 3-4 godziny po dodaniu substratu wykryto niewielką ilość waniliny. Stężenie waniliny wynoszące 13,9 gL-1 osiągnięto po 41 godzinach całkowitego procesu fermentacji (17 godzin po dodaniu kwasu ferulowego). W tym momencie zmierzone stężenie gwajakolu wynosiło 0,38gL-1. Wyliczono, że szybkość producji waniliny i gwajakolu wynosiły odpowiednio 1,10 gL1h-1 i 0,04 gL-1h-1. Po całkowitej przemianie kwasu ferulowego zaobserwowano obniżenie stężeniawaniliny i gwajakolu. Ilościowe pomiary przeprowadzono przy użyciu HPLC i GC.
Claims (8)
1.Sposób wytwarzania waniliny, znamienny tym, że
a) namnaża się w odpowiedniej pożywce bakterię należącą do rodzaju Streptomyces uzyskując bulion fermentacyjny,
b) do bulionu fermentacyjnego dodaje się substrat stanowiący kwas ferulowy w stężeniu od około 5 gL-1 do około 40 gL-1 uzyskując wanilinę jako główny produkt reakcji biotransformacji kwasu ferulowego, oddziela się biomasę od bulionu fermentacyjnego i
PL 191 552 B1
c) ekstrahuje się z bulionu fermentacyjnego wanilinę i jeżeli to pożądane, półprodukt stanowiący gwajakol.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że namnażanie w etapie a) przeprowadza się w odpowiedniej pożywce przez 5 do 40 godzin uzyskując bulion fermentacyjny i następnie doprowadza się pH bulionu fermentacyjnego do wartości około 8,5 i prowadzi się biotransformację w etapie b) przez 5 do 50 godzin.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w etapie b) tworzy się bulion fermentacyjny o stężeniu kwasu ferulowego od 15 gL-1 do około 30 gL-1.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w etapie b) tworzy się bulion fermentacyjny o stężeniu kwasu ferulowego od 20 gL-1 do 25 gL-1.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kwas ferulowy dodaje się po zakończeniu fazy wzrostu.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że środowisko reakcji zawiera glukozę, korzystnie w stężeniu 5-50 gL-1, bardziej korzystnie 20-35 gL-1.
7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że środowisko zawiera wyciąg z drożdży
-1 -1 korzystnie w stężeniu 2 do 20 gL-1, bardziej korzystnie 5 do 10 gL-1.
8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że środowisko zawiera jony magnezu kobardziej korzystnie 0,5 do 1 gL-1.
1 albo 2, znamienny tym, że etap a) prowadzi się przy pH 7 do 9.
1 albo 2, znamienny tym, że prowadzi się go w temperaturze 30 do rzystnie w stężeniu 0,1 do 5 gL-1, 9. Sposób według zastrz. 10. Sposób według zastrz
45°C.
Sposób według zastrz. Sposób według zastrz. Sposób według zastrz.
1 albo 2, 1 albo 2, 1 albo 2, znamienny tym, że prowadzi się go przy napowietrzaniu. znamienny tym, że prowadzi się go z mieszaniem. znamienny tym, że biotransformacja trwa 10 do 30 godzin, bardziej korzystnie 15-25 godzin.
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie c) gwajakol jest najpierw ekstrahowany przy wzroście pH bulionufermentacyjnego do >9 i z zastosowaniem organicznego rozpuszczalnika.
15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po biotransformacji pH bulionu fermentacyjnego następnie doprowadza się do wartości około 7 i przeprowadza się ekstrakcję waniliny przy zastosowaniu organicznego rozpuszczalnika.
16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik ekstrakcyjny stosuje się eter metylowo-tert-butyIowy.
17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako bakterię stosuje się bakterię należącą do Streptomyces setonii.
18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że jako bakterię stosuje się Streptomyces setonii ATCC 39116.
PL 191 552 B1
Rysunki
Droga degradacji kwasu ferulowego, np. przez Streptomyces setonii
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97110010 | 1997-06-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL326882A1 PL326882A1 (en) | 1998-12-21 |
| PL191552B1 true PL191552B1 (pl) | 2006-06-30 |
Family
ID=8226930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL326882A PL191552B1 (pl) | 1997-06-19 | 1998-06-18 | Sposób wytwarzania waniliny |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6235507B1 (pl) |
| EP (1) | EP0885968B3 (pl) |
| JP (1) | JP4359349B2 (pl) |
| AU (1) | AU7196498A (pl) |
| BR (1) | BR9802011A (pl) |
| CA (1) | CA2238215A1 (pl) |
| CZ (1) | CZ188398A3 (pl) |
| DE (1) | DE69833516T3 (pl) |
| DK (1) | DK0885968T3 (pl) |
| ES (1) | ES2258290T7 (pl) |
| IL (1) | IL124800A (pl) |
| PL (1) | PL191552B1 (pl) |
| TR (1) | TR199801111A2 (pl) |
| ZA (1) | ZA985146B (pl) |
Families Citing this family (49)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9904251D0 (en) * | 1999-02-24 | 1999-04-21 | Zylepsis Ltd | Flavour/aroma materials and their preparation |
| KR100363616B1 (ko) * | 2000-04-12 | 2003-01-17 | 박윤중 | 발효 향미액 |
| GB2369744B (en) * | 2000-08-31 | 2002-11-13 | Lightwire Comm Ltd | Hands-free kit for mobile radio-telephone handset |
| KR100460605B1 (ko) * | 2001-07-11 | 2004-12-08 | 박윤중 | 발효향미액(향미료)의 제조법 |
| JP3853744B2 (ja) * | 2002-10-31 | 2006-12-06 | キリンビバレッジ株式会社 | 飲食品有害菌の検査 |
| DE60220554T2 (de) * | 2002-12-19 | 2008-02-14 | Council Of Scientific & Industrial Research | Mikrowelleninduzierter prozess zur herstellung von substituierten 4-vinylphenolen |
| JP2004267131A (ja) * | 2003-03-10 | 2004-09-30 | Tsuno Rice Fine Chemicals Co Ltd | 好アルカリ性菌を用いるバニリンの製造方法 |
| GB0307232D0 (en) * | 2003-03-28 | 2003-04-30 | Zylepsis Ltd | Production of vanillin |
| DK1649029T3 (en) | 2003-06-19 | 2015-03-09 | Evolva Sa | PROCEDURE FOR PREPARING A LOW MOLECULAR WEIGHT SECONDARY PLANT METABOLITE IN A YARCELL |
| US20050074519A1 (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-07 | Sensient Flavors Inc. | Method for the production of natural botanical extracts |
| US20050074520A1 (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-07 | Sensient Flavors Inc. | Method for the production of natural botanical extracts |
| US20050074521A1 (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-07 | Sensient Flavors Inc. | Method for the production of natural botanical extracts |
| US20060088627A1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-27 | Sensient Flavors Inc. | Methods for the production of food grade extracts |
| CN100429317C (zh) | 2005-06-17 | 2008-10-29 | 江南大学 | 发酵转化米糠油脚生产香草酸和香草醛的方法 |
| CN101165168B (zh) * | 2006-10-20 | 2010-05-12 | 上海爱普香料有限公司 | 一株链霉菌及利用其生物转化阿魏酸生产香兰素的方法 |
| FR2912758B1 (fr) | 2007-02-21 | 2009-05-15 | Mane Fils Sa V | Systeme de production de molecules aromatiques chez streptomyces. |
| MX2008012689A (es) * | 2007-04-19 | 2009-04-17 | Biokab S A De C V | Proceso para producir vainilla a partir de microorganismos inmovilizados por cultivo de superficies. |
| EP2157184B1 (en) | 2007-04-19 | 2020-11-18 | Laboratorios Minkab, S.A. de C.V. | Process for producing vanilin from microorganisms immobilized by surface culture |
| FR2955782B1 (fr) * | 2010-01-29 | 2014-02-14 | Expanscience Lab | Extraction solide / liquide |
| WO2012172108A1 (en) * | 2011-06-17 | 2012-12-20 | Symrise Ag | Microorganisms and methods for producing substituted phenols |
| CN102321563B (zh) | 2011-10-24 | 2013-04-03 | 江南大学 | 一株拟无枝酸菌及利用其全细胞转化制备香草醛的方法 |
| FR2984314B1 (fr) * | 2011-12-15 | 2014-01-17 | Rhodia Operations | Procede de purification de la vanilline par extraction liquide-liquide |
| CN104769121B (zh) * | 2012-11-05 | 2021-06-01 | 埃沃尔瓦公司 | 香草醛合酶 |
| JP6579957B2 (ja) | 2013-01-24 | 2019-09-25 | ローディア オペレーションズ | 天然バニリンの精製方法 |
| EP2772142A1 (de) * | 2013-02-27 | 2014-09-03 | Symrise AG | Vanillin |
| WO2014131532A1 (de) | 2013-02-27 | 2014-09-04 | Symrise Ag | Stoffgemische enthaltend vanillin und vanillylvanillat |
| WO2014138666A1 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-12 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Retro-aldol reaction products and methods of making and using same |
| FR3005952B1 (fr) * | 2013-05-21 | 2015-09-04 | Rhodia Operations | Procede optimise d'extraction d'acide ferulique avec pretraitement |
| EP2999687B1 (fr) * | 2013-05-21 | 2020-03-11 | Rhodia Operations | Procede optimise d'extraction d'acide ferulique avec pretraitement |
| CN106103724B (zh) | 2013-11-04 | 2021-01-26 | Bgn科技有限公司 | 通过阿魏酸的微生物发酵使用植物脱氢酶从丁香酚制备香草醛的方法 |
| US20170172184A1 (en) * | 2014-02-12 | 2017-06-22 | Evolva Sa | Methods of Improving Production of Vanillin |
| CN105132472B (zh) | 2015-07-27 | 2019-01-08 | 厦门欧米克生物科技有限公司 | 一种沙链霉菌的用途及香兰素的生产方法 |
| WO2017025339A1 (en) | 2015-08-07 | 2017-02-16 | Rhodia Operations | Improved production of vanillin by fermentation |
| FR3062652B1 (fr) | 2017-02-08 | 2020-10-16 | Rhodia Operations | Procede de purification de la vanilline naturelle |
| US11155513B2 (en) | 2017-04-20 | 2021-10-26 | Spero Renewables, Llc | Extraction of natural ferulate and coumarate from biomass |
| US20190031588A1 (en) | 2017-07-28 | 2019-01-31 | Rhodia Operations | New vanillin and or ethylvanillin, process for their preparations and use thereof |
| FR3099477B1 (fr) | 2019-07-30 | 2023-01-13 | Rhodia Operations | Compositions de vanilline naturelle |
| FR3099478B1 (fr) | 2019-07-30 | 2021-07-09 | Rhodia Operations | Procédé de traitement d’une composition comprenant de la vanilline naturelle |
| FR3114813B1 (fr) | 2020-10-02 | 2023-11-17 | Rhodia Operations | Purification d’acide ferulique |
| CN116323542A (zh) | 2020-10-02 | 2023-06-23 | 罗地亚经营管理公司 | 阿魏酸的纯化 |
| CN112391417B (zh) * | 2020-10-23 | 2022-11-11 | 厦门欧米克生物科技有限公司 | 一种生物氧化4-甲基愈创木酚制备天然香兰素的方法 |
| CN116601300A (zh) * | 2020-12-18 | 2023-08-15 | 巴斯夫欧洲公司 | 阿魏酸生物转化为香草醛 |
| FR3120627B1 (fr) | 2021-03-15 | 2024-01-19 | Rhodia Operations | Procédé de purification de vanilline ou d’un dérivé de vanilline obtenus par un procédé biotechnologique |
| FR3120629B1 (fr) | 2021-03-15 | 2024-01-19 | Rhodia Operations | Procédé de purification de vanilline ou d’un dérivé de vanilline obtenus par un procédé biotechnologique |
| FR3120628B1 (fr) | 2021-03-15 | 2025-02-07 | Rhodia Operations | Procédé de purification de vanilline ou ses dérivés obtenus par un procédé biotechnologique |
| FR3125818A1 (fr) | 2021-07-27 | 2023-02-03 | Rhodia Operations | Procédé d’extraction d’acide férulique et/ou ses sels comprenant une étape a) dans laquelle une biomasse est extrudée en présence d’une base |
| FR3134583B1 (fr) | 2022-04-15 | 2025-02-07 | Rhodia Operations | Procédé continu de croissance d’un microorganisme |
| FR3134582B1 (fr) | 2022-04-15 | 2025-08-29 | Rhodia Operations | Procédé de préparation d’un composé de formule (I) par fermentation |
| CZ310469B6 (cs) * | 2023-08-30 | 2025-07-16 | Vysoké Učení Technické V Brně | Použití halofilního bakteriálního kmene Halomonas neptunia CCM 7107 k produkci metabolitů kyseliny ferulové |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3604874A1 (de) | 1986-02-15 | 1987-08-20 | Basf Ag | Verfahren zur herstellung von coniferylaldehyd und mikroorganismus dafuer |
| DE3920039A1 (de) | 1989-06-20 | 1991-01-03 | Haarmann & Reimer Gmbh | Verfahren zur herstellung von natuerlichem vanillin |
| FR2661189B1 (fr) | 1990-04-19 | 1994-11-18 | Pernod Ricard | Production de vanilline par bioconversion de precurseurs benzeniques. |
| US5128253A (en) | 1991-05-31 | 1992-07-07 | Kraft General Foods, Inc. | Bioconversion process for the production of vanillin |
| EP0542348B1 (en) | 1991-11-11 | 1997-06-18 | Quest International B.V. | Process for the preparation of phenylaldehydes |
| JPH05227980A (ja) | 1992-02-21 | 1993-09-07 | Takasago Internatl Corp | 発酵法によるバニリンおよびその関連化合物の製造法 |
| FR2724394B1 (fr) | 1994-09-13 | 1997-01-10 | Agronomique Inst Nat Rech | Procede d'obtention d'acide vanillique et de vanilline par bioconversion par une association de microorganismes filamenteux |
| FR2733763B1 (fr) | 1995-05-05 | 1997-07-25 | Orsan | Procede de production de vanilline par bioconversion de precurseurs benzeniques |
| GB2301103B (en) | 1995-05-23 | 1999-12-22 | Danisco | An enzyme system comprising ferulic acid esterase |
| DE19532317A1 (de) | 1995-09-01 | 1997-03-06 | Haarmann & Reimer Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Vanillin und dafür geeignete Mikroorganismen |
-
1998
- 1998-05-21 CA CA002238215A patent/CA2238215A1/en not_active Abandoned
- 1998-06-08 IL IL12480098A patent/IL124800A/en not_active IP Right Cessation
- 1998-06-11 US US09/096,230 patent/US6235507B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-12 EP EP98110765A patent/EP0885968B3/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-12 ZA ZA985146A patent/ZA985146B/xx unknown
- 1998-06-12 ES ES98110765T patent/ES2258290T7/es active Active
- 1998-06-12 DE DE69833516T patent/DE69833516T3/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-12 DK DK98110765T patent/DK0885968T3/da active
- 1998-06-16 CZ CZ981883A patent/CZ188398A3/cs unknown
- 1998-06-16 BR BR9802011-0A patent/BR9802011A/pt not_active IP Right Cessation
- 1998-06-16 TR TR1998/01111A patent/TR199801111A2/xx unknown
- 1998-06-18 PL PL326882A patent/PL191552B1/pl unknown
- 1998-06-18 AU AU71964/98A patent/AU7196498A/en not_active Abandoned
- 1998-06-18 JP JP17040698A patent/JP4359349B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU7196498A (en) | 1998-12-24 |
| US6235507B1 (en) | 2001-05-22 |
| EP0885968B3 (en) | 2012-10-17 |
| DK0885968T3 (da) | 2006-07-03 |
| DE69833516D1 (de) | 2006-04-27 |
| DE69833516T3 (de) | 2013-01-17 |
| ZA985146B (en) | 1998-12-21 |
| TR199801111A3 (tr) | 1999-01-18 |
| PL326882A1 (en) | 1998-12-21 |
| TR199801111A2 (xx) | 1999-01-18 |
| CA2238215A1 (en) | 1998-12-19 |
| ES2258290T3 (es) | 2006-08-16 |
| ES2258290T7 (es) | 2013-02-14 |
| IL124800A0 (en) | 1999-01-26 |
| DE69833516T2 (de) | 2006-09-14 |
| EP0885968B1 (en) | 2006-02-22 |
| CZ188398A3 (cs) | 1999-01-13 |
| JP4359349B2 (ja) | 2009-11-04 |
| JPH1169990A (ja) | 1999-03-16 |
| IL124800A (en) | 2002-07-25 |
| BR9802011A (pt) | 2000-02-08 |
| EP0885968A1 (en) | 1998-12-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL191552B1 (pl) | Sposób wytwarzania waniliny | |
| US10351817B2 (en) | Amycolatopsis sp. strain and methods of using the same for vanillin production | |
| JP2894504B2 (ja) | 天然バニリンの製造方法 | |
| CA2054329C (en) | Process for preparing trehalulose and isomaltulose | |
| US20070224668A1 (en) | Process for producing 4-vinylguaiacol by biodecaroxylation of ferulic acid | |
| JPWO2008018640A1 (ja) | プラスミド、形質転換体、及び３−カルボキシムコノラクトンの製造方法 | |
| US5686277A (en) | Fermentation process for preparing xylitol using mutant cells | |
| WO2013171424A1 (fr) | Souche productrice de turanose et utilisations | |
| NZ220208A (en) | Preparation of r-2,2-r 1 ,r 2 -1,3-dioxolane-4-methanol or -carboxylic acid, the s-isomer, and preparation of metoprolol; microorganisms | |
| CZ36494A3 (en) | Process for preparing predominantly one of enantiomers of optically active arylakanoic acids | |
| EP0583687B1 (de) | Verfahren zur Herstellung substituierter Methoxyphenole und dafür geeignete Mikroorganismen | |
| EP0520027A1 (en) | Process for the production of natural long-chain alcohols | |
| EP0745681B1 (en) | Optical resolution of chlorohydrin with microorganism | |
| US7144715B2 (en) | Production of α-keto butyrate | |
| MXPA98004891A (en) | Process for the production of vainill | |
| US5118882A (en) | Streptenols from streptomycetes, and the preparation and use thereof | |
| JPH0236201A (ja) | ラムノース含有多糖およびその製造方法 | |
| CA2303697A1 (en) | An optical resolution of 4-halogeno-3-alkanoyloxybutyronitrile |