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EP1362117A2 - Method for producing d-pantothenic acid and/or the salt thereof as an additive for other metallic surface (2) are provided.animal food - Google Patents

Method for producing d-pantothenic acid and/or the salt thereof as an additive for other metallic surface (2) are provided.animal food

Info

Publication number
EP1362117A2
EP1362117A2 EP02719872A EP02719872A EP1362117A2 EP 1362117 A2 EP1362117 A2 EP 1362117A2 EP 02719872 A EP02719872 A EP 02719872A EP 02719872 A EP02719872 A EP 02719872A EP 1362117 A2 EP1362117 A2 EP 1362117A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
calcium
pantothenic acid
solution
magnesium
pantothenate
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.)
Withdrawn
Application number
EP02719872A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kai-Uwe Baldenius
Christine Beck
Hans-Peter Harz
Markus Lohscheidt
Daniela Klein
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.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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 BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP1362117A2 publication Critical patent/EP1362117A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/20Applying electric currents by contact electrodes continuous direct currents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/20Applying electric currents by contact electrodes continuous direct currents
    • A61N1/205Applying electric currents by contact electrodes continuous direct currents for promoting a biological process
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/326Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for promoting growth of cells, e.g. bone cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/02Amides, e.g. chloramphenicol or polyamides; Imides or polyimides; Urethanes, i.e. compounds comprising N-C=O structural element or polyurethanes

Definitions

  • the present invention relates to an improved process for the preparation of D-pantothenic acid and / or its salts and the use as an additive to animal feed.
  • D-pantothenate As a starting product for the biosynthesis of coenzyme A, D-pantothenate is widely used in plants and animals. In contrast to humans, who ingest sufficient amounts of pantothenic acid through food, deficiency symptoms for D-pantothenate are frequently described for both plants and animals. The availability of D-pantothenate is therefore of great economic interest, especially in the animal feed industry.
  • the advantage of biotechnological manufacturing processes with microorganisms lies in the selective (enantiomerically pure) provision of the D-form of pantothenic acid that can be used by the higher organism.
  • a complex resolution of racemates, as is required in chemical synthesis, is thus eliminated.
  • Fermentative processes for the production of D-pantothenic acid with microorganisms are well known, e.g. from EP 0 590 857, WO 96/33283, US 6,013,492, WO 97/10340, DE 198 46499, EP 1 001 027, EP 1 006 189, EP 1 006 192 and EP 1 006 193.
  • EP 1 006 189 and EP 1 001 027 describe processes for the production of Pantothenate in which a content of at most 1 g / l D-pantothenic acid is reached in the fermentation solution.
  • Such low pantothenic acid contents in the fermentation solution ie less than 10% by weight based on the solids content, are unsuitable for the economical production of animal feed supplements containing D-pantothenic acid.
  • Another disadvantage of the processes described so far is that the isolation of the product from the fermentation medium requires numerous complex work-up steps. An economical manufacturing process for the industrial scale is not disclosed.
  • the published patent application DE 100 16 321 describes a fermentation process for the production of an animal feed supplement containing D-pantothenic acid.
  • a major disadvantage of this process is that the pantothenic acid precursor ⁇ -alanine must be added to the microorganism via the fermentation medium in order to obtain economic yields of the desired product.
  • US Pat. No. 6,013,492 and WO 96/332839 describe working up the D-pantothenic acid from the fermentation solution by filtering off insoluble constituents (for example cell material) from the culture medium, adsorbing the filtrate on activated carbon, then eluting the D-pantothenic acid with an organic one Solvent, preferably methanol, neutralization with calcium hydroxide and a final crystallization of calcium D-pantothenate.
  • organic one Solvent preferably methanol
  • EP 0 590 857 describes a fermentation process for the production of D-pantothenic acid, in which the cultivation of a microorganism absolutely requires the addition of ⁇ -alanine.
  • the fermentation solution is filtered to separate the biomass, then passed through a cation exchanger and then through an anion exchanger, followed by calcium hydroxide neutralized, evaporated, mixed with activated carbon, filtered again and crystallized with the addition of methanol and calcium chloride.
  • the resulting calcium pantothenate-containing product contains, in addition to D-pantothenic acid in the form of the potassium salt, calcium chloride in a molar ratio of 1: 1.
  • Electrodialysis followed by spray drying is required to reduce the calcium chloride content.
  • the disadvantage of this process is that it is neither economical nor ecological because of the large number of complex process steps and the use of organic solvents.
  • the object of the present invention is to provide an animal feed supplement containing D-pantothenic acid and / or its salts, and the production thereof by an improved process for producing D-pantothenic acid and / or its salts which does not have the disadvantages mentioned above.
  • a process is desirable in which the addition of ⁇ -alanine is drastically reduced or is not required at all.
  • the production of D-pantothenic acid in the form of its divalent salts, and especially the alkaline earth metal salts is desirable since the divalent salts have less hygroscopic properties than monovalent salts of pantothenic acid and for further use, e.g. B. as an animal feed supplement, thus less prone to clumping.
  • the present invention relates to a process for the preparation of D-pantothenic acid and / or its salts, characterized in that a) at least one organism producing D-pantothenic acid is used, the pantothenic acid (pan) and / or isoleucine / valine ( ilv) - Biosynthesis is deregulated and forms at least 2 g / l of salts of D-pantothenic acid by fermentation in a culture medium, 0-20 g / l of free ß-alanine and / or ß-alanine salt being added to the culture medium, b) the fermentation solution containing D-pantothenate is passed over a cation exchanger, free D-pantothenic acid being formed from the salts of D-pantothenic acid, c) the solution containing free D-pantothenic acid is adjusted to a pH of 3-10 by the addition of calcium and / or magnesium base, a solution is obtained which contains calcium and / or magnesium pantothenic acid and
  • Drying and / or formulation is subjected.
  • a suspension which contains calcium and / or magnesium chloride can also be obtained in step c).
  • this suspension is then subjected to drying and / or formulation.
  • step a) of the process according to the invention is carried out according to procedures known per se in batch, fed-batch or repeated fed-batch operation or with continuous process control.
  • usual buffer systems such as. B. phosphate buffer with NaOH, KOH or ammonia.
  • step a) at least 10 g / l, preferably at least 20 g / l, particularly preferably at least 40 g / l, most particularly preferably at least 60 g / l and in particular at least 70 g / l of salts of D-pantothenic acid formed by fermentation in the culture medium.
  • the phrase “produce” means according to the invention that the organism can synthesize larger amounts of D-pantothenic acid and / or its salts than are required for its own metabolic needs.
  • the amount of D-pantothenic acid and / or their salts do not pre-exist inside the cell, but are ideally completely released from the organism into the culture medium, which can be actively or passively discharged according to mechanisms known per se.
  • microorganisms are used as the organisms producing D-pantothenic acid.
  • these include mushrooms, yeasts and / or Bacteria.
  • fungi such as, for example, Mucor or yeasts, such as. B. Saccharomyces or Debaromyces and preferably Saccharaomyces cerevisiae.
  • coryneform bacteria or Bacillaceae are advantageously used.
  • Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium breve or Bacillus subtilis, B. licheniformis, B. amyloliquefaciens, B. cereus, B. lentimorbus, B. lentus, B. firmus, B.pantothenticus, B. circulans, B. coagulans, are particularly preferred here, for example B. megaterium, B. pumilus, B. thuringiensis, B. brevis, B. stearothermophilus and other group 1 Bacillus species characterized by their 16sRNA or Actinum mycetalis. This list is for the purpose of explanation and is in no way limitative of the present invention.
  • the present invention also includes the use of genetically modified organisms for the production according to the invention of an animal feed supplement containing free D-pantothenic acid and / or its salts.
  • genetically modified organisms can be isolated, for example, by chemical mutagenesis and subsequent selection by means of a suitable “screening method”.
  • so-called “production strains” are also included which are suitable for the production of the product in the sense of the present invention and have genetic changes with regard to the metabolic flow in the direction D-pantothenic acid, which also includes changes in the discharge of D-pantothenic acid and / or its salts across the cell membrane. This can e.g. B. by changes in key positions in relevant metabolic biosynthetic pathways of the organism used.
  • transgenic organisms which result from the transfer of homologous and / or heterologous nucleotide sequences which are necessary or can be beneficial for the synthesis of the desired product.
  • the overexpression and / or deregulation is one or more genes individually and / or in combination, localized in the genome and / or on a vector, conceivable.
  • Such transgenic organisms can advantageously contain additional copies and / or genetically modified genes selected from the group of panB, panC, panD, panE and / or their combinations and / or even organizational units, such as the panBCD operon.
  • Further metabolic pathways e.g. the isoleucine-valine biosynthetic pathway in the organisms can advantageously be manipulated, as described, for example, in EP 1 006 189, EP 1 006 192, EP 1 006 193 or EP 1 001 027.
  • the genes for this biosynthetic pathway may be advantageous, i.e. ilvB, ilvN, ilvC and / or ilvD overexpressed.
  • panD aspartate ⁇ -decarboxylase
  • the term “deregulation” means the following: Change or modification of at least one gene which codes for an enzyme in a biosynthetic pathway, so that the activity of the enzyme in the microorganism is changed or modified. It is preferred that at least one gene which codes for an enzyme of a biosynthetic pathway is modified in such a way that the gene product is produced more or has an increased activity.
  • the term “deregulated pathway” also includes a biosynthetic pathway in which more than one gene is responsible for more encoded as an enzyme is modified or modified so that the activities of more than one enzyme are changed or modified.
  • Changes or modifications may include, but are not limited to: removing the endogenous promoter or regulatory elements; Inserting strong promoters, inducible promoters, or multiple promoters simultaneously; Removing regulatory sequences so that the expression of the gene product is changed; Change in the chromosomal location of the gene; Alteration of the DNA sequence in the vicinity of the gene or within the gene such as e.g. B. the ribosomal binding site (RBS); Increasing the copy number of the gene in the genome or by introducing plasmids of different copy numbers; Modification of proteins (eg regulatory proteins, suppressors, enhancers, transcriptional activators, and the like) that play a role in the transcription of the gene and / or in the translation to the gene product. This also includes all other possibilities for deregulation of the expression of genes which are state of the art, such as, for. B. the use of antisense oligonucleotides, or the blocking of repressor proteins.
  • RBS ribosomal binding site
  • Deregulation can also involve changes in the coding region of genes, e.g. B. lead to cancellation of feedback regulation in the gene product or to a greater or lesser specific activity of the gene product.
  • genes encoding such enzymes are: alsD, avtA, ilvE, ansB, coaA, coaX and others. This list is for the purpose of explanation and is in no way limitative of the present invention.
  • ß-alanine is already present in the cells in increased concentrations compared to correspondingly non-genetically modified organisms and thus does not have to be added to the culture medium as a precursor, as is the case, for. B. in EP-A-0 590 857 is required.
  • Microorganisms whose pantothenic acid (pan) and / or isoleucine valine (ilv) biosynthesis and / or aspartic decarboxylase (panD) is deregulated are advantageous.
  • An additional overexpression of ketopanthoat reductase (panE) in the microorganisms is also advantageous.
  • coaA activity of the coaA gene which is required for the synthesis of coenzyme A is reduced or if it is completely switched off (for example in Bacillus species).
  • coaX another gene for this enzymatic function
  • the activity of this gene coaX or of the corresponding enzyme can also be changed, are preferably reduced, or even deleted, provided that coaA itself still has sufficient, albeit reduced, enzyme activity, ie the enzyme activity of coaA has not been completely lost.
  • genetic manipulation of the promoter regions of these genes is advantageous in such a way that this manipulation leads to overexpression of the gene products.
  • the bacterial strains described in accordance with the appendix such as Bacillus subtilis PA 824 and / or derivatives thereof.
  • the microorganism Bacillus subtilis PA 668 as described in accordance with the appendix (US Serial No. 60 / 262,995), is used in the method according to the invention.
  • the strain PY79 was generated by transduction of the Trp + marker (from the Bacillus subtilis wild type W23) classical genetic engineering methods (as described, for example, in Harwood, CR and Cutting, SM (editors), Molecular Biological Methods for Bacillus (1990) John Wiley & Sons, Ltd., Chichester, England) introduced ⁇ panB and ⁇ panEI mutations.
  • the resulting strain was transformed with genomic DNA from Bacillus subtilis strain PA221 (genotype P 2 "panBCD, trpC2 (Trp " )) and genomic DNA from Bacillus subtilis strain PA303 (genotype P 26 panE7).
  • the resulting strain PA327 has genotype P 2 anBCD, P 2 ⁇ panE1 and is tryptophan auxotroph (Trp " ).
  • the Bacillus subtilis strain PA327 was made up to 740 in 10 mL cultures with SVY medium (25 g / L Difco Veal Infusion Broth, 5 g / L Difco Yeast Extract, 5 g / L Na glutamate, 2.7 g / L ammonium sulfate Fill up with water, autoclave, then add 200 mL 1 M potassium phosphate, pH 7.0 and 60 mL 50% sterile glucose solution), which was supplemented with 5 g / L ß-alanine and 5 g / L ⁇ -ketoisovalerate, pantothenic acid Titer of up to 3.0 g / L (24 h) reached.
  • the preparation of the Bacillus subtilis strain PA221 (genotype P 2G panBCD, trpC2 (Trp " )) is described in the following section:
  • the panBCD operon from. was derived from a Bacillus subtilis GP275 plasmid library using classical genetic engineering methods with the aid of the sequence information of the panBCD operon from E. coli (see Merkel et al., FEMS Microbiol. Lett., 143, 1996: 247-252) Bacillus cloned.
  • E. coli strain BM4062 Bir te
  • the panBCD operon was introduced into a plasmid replicable in E. coli.
  • This plasmid was transformed into Bacillus subtilis strain RL-1 (derivative of Bacillus subtilis 168 (Marburg strain ATCC 6051), genotype trpC2 (Trp) obtained by classic mutagenesis) and by homologous recombination the native panBCD operon was replaced by the p 26 panBCD operon replaced.
  • the resulting strain is called PA221 and has the genotype P 26 panßCD, trpC2 (Trp " ).
  • the Bacillus subtilis strain PA221 was in 10 mL cultures with SVY medium containing 5 g / L ß-alanine and 5 g / L ⁇ Ketoisovalerate was supplemented, pantothenic acid titer of up to 0.92 g / L (24 h) was reached.
  • the preparation of the Bacillus subtilis strain PA303 (genotype P _panE1) is described in the following section:
  • the Bacillus panE sequence was cloned analogously using the E. coli panE gene sequence. It was found that two homologs of the E. coli panE gene exist in B. subtilis and were designated panE1 and panE2. Deletion analyzes showed that the panEY gene is responsible for 90% of pantothenic acid production, while the deletion of the panE2 gene had no significant effect on pantothenic acid production.
  • the promoter was replaced by the strong constitutive promoter 6 and the ribosome binding site in front of the panE1 gene was replaced by the artificial binding site.
  • the P 2e panE1 fragment was cloned into a vector that was designed so that the P 2 ⁇ anE1 fragment was in the original panE1 locus in the genome from Bacillus subtilis.
  • the strain resulting after transformation and homologous recombination is called PA303 and has the genotype P 2 ⁇ panE1.
  • Bacillus subtilis strain PA303 was used in 10 mL cultures with SVY medium supplemented with 5 g / L ß-alanine and 5 g / L ketoisovalerate to produce pantothenic acid titers of up to 1.66 g / L (24 h ) reached.
  • the further stem construction was carried out by transforming PA327 with a plasmid which contained the P 2 _iivBNC operon and the marker gene for spectinomycin.
  • One transformant was designated PA340 (genotype P epanBCD, P 2 anE1, P 2 _ilvBNC, specR, trpC2 (Trp)).
  • pantothenic acid titer of up to 3.6 g / L (24 h) was achieved in 10 ml cultures with SVY medium supplemented only with 5 g / L ß-alanine, in 10 ml Cultures with SVY medium supplemented with 5 g / L ß-alanine and 5 g / L ⁇ -ketoisovalerate achieved pantothenic acid titers of up to 4.1 g / L (24 h).
  • a deregulated / ⁇ / D cassette was also introduced into the strain PA340.
  • a plasmid which contains the ilvD gene under the control of the P 26 promoter with the artificial RBS2 was transformed into PA340.
  • the P_eilvD gene was integrated into the original ilvD locus by homologous recombination.
  • the resulting strain PA374 has the genotype P 2 _panBCD, P 26 panE1, P 2 _ilvBNC,
  • pantothenic acid titer of up to 2.99 g / L (24 h) was achieved in 10 mL cultures with SVY medium which was supplemented only with 5 g / L ß-alanine.
  • the resulting strain PA377 has the genotype P 26 panBCD, P 2e panE1, P 26 ilvBNC, P 2G ilvD, specR, tetR and trpC2 (Trp " ).
  • pantothenic acid titers of up to 1.31 g / L (24 h) were achieved in 10 mL cultures with SVY medium without precursor feeds.
  • the Bacillus subtilis panD gene was cloned from the panBCD operon into a vector that carries the tetracycline marker gene.
  • the promoter P 26 and an artificial RBS described above were cloned in front of the panD gene.
  • a fragment containing the tetracycline marker gene and the P 26 panD gene was produced by restriction digestion. This fragment was religated and transformed into the strain PA221 described above. The fragment integrated into the genome of the PA211 strain.
  • the resulting strain PA401 has the genotype P 26 panBCD, P 26 panD, tetR and trpC2 (Trp " ).
  • the Bacillus subtilis strain PA401 was in 10 mL cultures in SVY medium, which was supplemented with 5 g / L ⁇ -ketoisovalerate , Pantothenic acid titer of up to 0.3 g / L (24 h) was reached, in 10 mL cultures with SVY medium supplemented with 5 g / L D-pantoic acid and 10 g / L L-aspartate, pantothenic acid Titer of up to 2.2 g / L (24 h) reached.
  • strain PA377 a tryptophan prototrophic strain was generated by transformation with chromosomal DNA from strain PY79.
  • This strain PA824 has the genotype P 26 panBCD, P 26 panE1, P 26 ilvBNC, P 26 // VD, specR, tetR and Trp + .
  • Bacillus subtilis strain PA824 was used in 10 mL cultures in SVY medium to pre-feed-free pantothenic acid titer of up to 4.9 g / L (48 h) (comparison PA377: up to 3.6 g / L in 48 h) reached.
  • PA668 The preparation of PA668 is described in the following section:
  • the Bacillus panB gene was cloned from the wild-type panBCD operon and inserted into a vector which, in addition to a chloramphenicol resistance gene, also ß. contains subtilis sequences of the vpr locus.
  • the strong constitutive promoter P 26 was introduced before the 5 'end of the panB gene.
  • a fragment containing the P 26 panß gene, the marker gene for chloramphenicol resistance and Bacillus subtilis vpr sequences obtained by restriction digestion.
  • the isolated fragment was religated and the strain PA824 was transformed with it.
  • the strain obtained was designated PA668.
  • the genotype of PA668 is: P 2 ⁇ anBCD, P 2 ⁇ anE1, P 26 ilvBNC, P 26 ilvD, P 2 epanB, specR, tetR, CmR and Trp + .
  • Two colonies of PA668 were isolated and designated PA668-2A, the other PA668-24.
  • pantothenic acid titers of 1.5 g / L are achieved in 48 h in 10 ml cultures in SVY medium without addition of precursors. In 10 mL cultures supplemented with 10g / L aspartate, titres up to 5 g / L are achieved.
  • strains are according to the appendices of PCT / US application 0025993 and US serial no. 60 / 262,995.
  • strain PA377 is used for glucose-limited fermentation in SVY medium (25 g / L Difco Veal Infusion Broth, 5 g / L Difco Yeast Extract, 5 g / L tryptophan, 5 g / L Na glutamate, 2 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 10 g / L KH 2 PO 4 , 20 g / LK 2 HPO 4 , 0.1 g / L CaCl 2 , 1 g / L MgSO 4 , 1 g / L sodium citrate, 0 , 01 g / L FeSO 4 x7 H 2 O and 1 ml / L of a trace salt solution of the following composition: 0.15 g Na 2 MoO x 2 H 2 O, 2.5 g H 3 BO 3 , 0.7 g CoCI 2 x 6 H 2 O, 0.25 g CuSO 4 x 5 H 2 O, 1.6 g MnCl 2 x 4 H 2
  • strain PA824 is used for glucose-limited fermentation in a medium consisting of 10 g / L Difco Yeast Extract, 10 g / L NZ Amine A (Quest International GmbH, Erftstadt), 10 g / L Na-Glutamate, 4 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 10 g / L KH 2 PO 4 , 20 g / LK 2 HPO 4 , 0.1 g / L CaCI 2) 1 g / L MgSO 4 , 1 g / L sodium citrate, 0 , 01 g / L FeSO 4 x7 H 2 O and 1 ml / L of the trace salt solution described above on a 10 L scale with continuous addition of a glucose solution in 36 h (48 h) pantothenic acid concentrations of 37 g / L (48 g / L) reached in fermentation broths.
  • a medium consisting of 10 g / L Difco Yeast Extract, 10 g / L
  • pantothenic acid concentration in the fermentation broth is conceivable by further media optimization, by increasing the fermentation time, by improving the process and strain, and by combinations of the individual steps.
  • the pantothenic acid concentrations described above can also be achieved by fermentation of strains which are derivatives of the PA824 described above. Derivatives can be produced through classic strain development as well as through further genetic engineering manipulations. Through media, strain and fermentation process development, the pantothenic acid titers in the fermentation broths can be increased to over 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, and> 90 g / L.
  • An important advantage of the process according to the invention is that the fermentation is carried out in a culture medium which, apart from at least one carbon and nitrogen source, contains no further precursors as starting compounds.
  • Such precursors are understood to mean substances such as, for example, ⁇ -alanine and / or L-aspartate and / or L-valine and / or ⁇ -ketoisovalerate and / or combinations thereof.
  • the fermentation of the D-pantothenic acid-producing organism is carried out in a culture medium which contains a carbon and a nitrogen source, but to which no free ß-alanine and / or ß-alanine salts have been added or during the course is fed to the fermentation.
  • the addition of ß-alanine and / or ß-alanine salts is not excluded according to the invention, so that consequently the yield of D-pantothenic acid can be further improved by the addition of ß-alanine and / or ß-alanine salts. If, for example, it is assumed that all necessary precursors of pantothenic acid are present in sufficient quantity, only the activity of the panD gene limits a further increase in pantothenic acid production, the yield of pantothenic acid can e.g. can be increased by a further 50% by adding free ß-alanine and / or ß-alanine salts.
  • up to 20 g / l of free .beta.-alanine and / or .beta.-alanine salts can be added to the culture medium to further increase the pantothenic acid yield by more than 50%. It is preferred to add about 15 g / l of free ⁇ -alanine and / or ⁇ -alanine salts to the culture medium.
  • carbon sources suitable according to the invention for use in a culture medium for fermentation of the aforementioned organisms are sugars, such as starch hydrolysates (mono-, di-, oligosaccharides), preferably glucose or sucrose, and beet or cane sugar molasses, proteins, protein hydrolysates, soybean meal, corn steep liquor, fats, free fatty acids, recycled cells from fermentations already carried out or their hydrolyzates as well as yeast extract.
  • starch hydrolysates mono-, di-, oligosaccharides
  • glucose or sucrose preferably glucose or sucrose
  • proteins, protein hydrolysates preferably soybean meal, corn steep liquor, fats, free fatty acids, recycled cells from fermentations already carried out or their hydrolyzates as well as yeast extract.
  • the present method is advantageously characterized in that the total sugar content is reduced to a minimum until the end of the fermentation, since this would otherwise make subsequent drying and / or formulation of the fermentation solution more difficult by sticking together.
  • This can be achieved according to the invention in that the fermentation is continued for some time, after the carbon source has been consumed (in cultivation in batch mode) or after the carbon supply (in process control in fed-batch or repeated fed-batch mode) has been interrupted and / or regulated in such a way that the concentration of the carbon source is almost zero is (with fed-batch, repeated-fed-batch or continuous process control).
  • the fermentation is continued in the fermentation solution to at least 80%, preferably 90% and particularly preferably 95% of the saturation value until the dissolved oxygen concentration (pO 2 ) is reached ,
  • nitrogen sources suitable according to the invention are ammonia, ammonium sulfate, urea, proteins, protein hydrolyzates or yeast extract. This list is also not limiting for the present invention.
  • the fermentation medium also contains mineral salts and / or trace elements such as amino acids and vitamins.
  • suitable fermentation media are widely known and accessible to the person skilled in the art.
  • the organism is cultivated, if appropriate with the addition of an anti-foaming agent.
  • the pH of the medium can be regulated using various inorganic or organic alkalis or acids, e.g. NaOH, KOH, ammonia, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, formic acid, succinic acid, citric acid etc.
  • the D-pantothenic acid formed is in the fermentation solution in the form depending on the buffer system used of the respective salt (s). Since the salts of D-pantothenic acid in the form of their monovalent cations are particularly disadvantageous, the fermentation solution is prepared according to the invention using a cation exchanger.
  • the present invention encompasses all commercially available cation exchangers.
  • suitable cation exchanger for double decomposition of pantothenate salts for pantothenic acid are in the H + form present, acidic resins based on acrylate with carboxyl functionalities and / or polystyrene resins having sulfonate groups, for example.
  • Acidic resins based on acrylate with carboxyl functionalities and / or polystyrene resins having sulfonate groups for example.
  • Lewatit CNP 80, CNP LF, S 100, S1468 and SP 112 Monoplus (Bayer, Leverkusen, Germany), Diaion PK 216 (Mitsubishi Chemical Corp, Tokyo, Japan), Amberlite 200 and Amberlite 252 (Rohm and Haas, Philadelphia, USA).
  • Preferred cation exchangers are strongly acidic ion exchangers in the H + form based on sulfonated polystyrene.
  • Monodisperse cation exchangers such as, for. B. Lewatit S1468.
  • the preceding list of cation exchangers is exemplary and is not limiting for the present invention.
  • the ion exchangers can be regenerated into the H + form after exhaustion with mineral acids and can thus be used many times.
  • the monovalent cations e.g. Ammonium, potassium or sodium are advantageously almost completely removed from the fermentation solution, so that free D-pantothenic acid is formed in the solution from the D-pantothenic acid salts.
  • the content of monovalent cations, preferably ammonium, potassium and / or sodium ions is reduced to a concentration of ⁇ 1 g / kg of solution.
  • the solution of free pantothenic acid thus obtained is adjusted according to the invention to a pH of 3-10 by adding calcium and / or magnesium base.
  • a pH value of 5-10 is advantageous.
  • the pH is preferably adjusted to 5-9, particularly preferably 6-9 and very particularly preferably 6-8.
  • a solution or suspension of calcium and / or magnesium pantothenate is obtained.
  • Calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium oxide, magnesium hydroxide and / or basic magnesium carbonate is preferably added to the solution for neutralization in the form of a solid and / or as an aqueous suspension.
  • the neutralization of the free solution containing D-pantothenic acid with the aid of a calcium and / or Magnesium base takes the form of an aqueous suspension.
  • an aqueous suspension the neutralization takes place faster and without greater pH fluctuations than is the case when using an appropriate solid.
  • the process is characterized in that an aqueous suspension containing 2-55% by weight, preferably 10-50% by weight and particularly preferably 20-40% by weight of calcium hydroxide is added to the solution in step c).
  • a method is also included in which an aqueous suspension containing 2-65% by weight, preferably 10-50% by weight and particularly preferably 20-40% by weight of calcium carbonate is added to the solution in step c).
  • an aqueous suspension containing 2-60% by weight, preferably 10-50% by weight and particularly preferably 20-40% by weight of magnesium hydroxide is added to the solution in step c) of the method according to the invention .
  • the free solution containing D-pantothenic acid can be obtained
  • Magnesium salts to understand the corresponding calcium and / or magnesium halides are preferably CaCl 2 and / or MgCl 2 .
  • the acidic organic calcium and / or magnesium salts are understood to mean, for example, readily water-soluble salts of organic anions. These are preferably z.
  • Calcium and / or magnesium pantothenate undergoes drying and / or formulation.
  • the calcium and / or magnesium D-pantothenate-containing solution or suspension obtained is dried and / or formulated by methods known per se, such as spray drying, spray granulation, fluidized bed drying, fluidized bed granulation, drum drying or spin-flash drying (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 th edition, 1999, electronic release, chapter "Drying of Solid Materials").
  • the gas inlet temperature for convection drying is in the range of 100-280 ° C, preferably 120-210 ° C.
  • the gas outlet temperature is 50-180 ° C., preferably at 60-150 ° C. Fine particles can be separated and returned to set a desired particle size distribution and the associated product properties, and coarse material can also be ground in a mill and then also returned.
  • the method according to the invention is advantageous in the method described above to reduce complicated work-up steps, in particular to dispense with the use of organic solvents, while at the same time providing a desired product with good biological value. Furthermore, the amount of waste water obtained is substantially reduced according to the invention. This results in further savings on complex processing and disposal systems.
  • the method according to the invention is advantageously characterized in that it is simpler, less prone to failure, less time-consuming, significantly less expensive and therefore more economical than conventional methods.
  • solutions or suspensions resulting from process steps a) - c) z. B. can be sterilized by heating (sterilization) or other methods such as pasteurization or sterile filtration.
  • at least one and / or combinations of the following steps can be carried out before the drying and / or formulation of the solution or suspension, including lysis and / or killing of the biomass and / or separation of the biomass from the fermentation solution and / or Adding further additives and / or concentrating the fermentation solution, preferably by removing water.
  • the present invention thus also relates to a method in which the lysis and / or killing of the biomass is still carried out in the fermentation solution or only after the biomass has been separated from the fermentation solution.
  • This can be done, for example, by a temperature treatment, preferably at 80-200 ° C. and / or an acid treatment, preferably with sulfuric acid or hydrochloric acid and / or enzymatically, preferably with lysozyme.
  • the cells of the fermented microorganisms can be removed from the solutions or suspensions of steps a), b) or c) of the method according to the invention by filtration, separation (e.g. centrifugation) and / or decanting. It is also conceivable that the solutions or suspensions of steps a), b) or c) are passed directly over a cation exchanger without removing the organisms contained. If the processing step by means of cation exchangers (step b)) of the method according to the invention is not preceded by any separation of the biomass, the fermentation solution containing biomass can advantageously also be passed through the ion exchanger bed from bottom to top, ie counter to gravity. This procedure is generally advantageous if suspended solids are present in the solution to be cleaned.
  • the solution or suspension resulting from the work-up on the cation exchanger can, after neutralization, be used on a suitable evaporator, e.g. B. falling film evaporator, thin film evaporator or rotary evaporator.
  • a suitable evaporator e.g. B. falling film evaporator, thin film evaporator or rotary evaporator.
  • the actual drying and / or formulation of the solution or suspension in step aforementioned method according to the invention Go ahead with concentration.
  • the solution or suspension from step c) z. B. concentrated in a falling film evaporator and / or a thin film evaporator.
  • Such evaporators are e.g. B. by the companies GIG (4800 Attnang Puchheim, Austria), GEA Canzler (52303 Düren, Germany), Diessel (31103 Hildesheim, Germany) and Pitton (35274 Kirchhain, Germany).
  • an additional filtration step can be carried out, in which some activated carbon is added to the solutions or suspensions obtained during the process and the suspension containing activated carbon is then filtered. Or the solutions obtained during fermentation can be passed through a small bed of activated carbon.
  • the amounts of activated carbon required for this are in the range of a few% by weight of the fermentation solution and are within the knowledge and discretion of the person skilled in the art.
  • These filtrations can be made easier by adding a commercially available flocculant (e.g. Sedipur CF 902 or Sedipur CL 930 from BASF AG, Ludwigshafen) to the respective solution before filtration.
  • a commercially available flocculant e.g. Sedipur CF 902 or Sedipur CL 930 from BASF AG, Ludwigshafen
  • the fermentation discharge (fermentation broth) is sterilized by heating and then freed from the cell mass by centrifuging, filtering or decanting.
  • the mixture is filtered through a short bed of activated carbon and sand in order to obtain a biomass-free solution with a high D-pantothenic acid content , This prepared solution is then conveyed through the ion exchange bed (in H + form).
  • the processing step according to the invention is not preceded by a separation of the biomass via a cation exchanger, the fermentation solution containing biomass can advantageously also be passed through the ion exchanger bed from bottom to top, that is to say against the force of gravity.
  • the subsequent drying of the solution or suspension containing calcium and / or magnesium pantothenate can, for example, by spray drying respectively. This can be done in cocurrent, countercurrent or mixed flow. All known atomizers can be used for atomization, in particular centrifugal atomizers (atomizer disks), single-substance nozzles or two-substance nozzles. Preferred drying temperature conditions are 150 - 250 ° C tower inlet temperature and 70 - 130 ° C tower outlet temperature. However, it can also be dried at a higher or lower temperature level. In order to achieve a very low residual moisture, a further drying step can be carried out in a fluidized bed.
  • Spray drying can also be carried out in an FSD or SBD dryer (FSD: Fluidized Spray Dryer; SBD: Spray Bed Dryer), as built by the companies Niro (Copenhagen, Denmark) and APV-Anhydro (Copenhagen, Denmark), perform, which are a combination of spray dryer and fluidized bed.
  • a flow aid can be added during spray drying.
  • the deposits on the dryer wall can be reduced and the flow behavior, especially with fine-grained powders, improved.
  • Silicates, stearates, phosphates and corn starch are particularly suitable as flow aids.
  • drying can also take place in a spray fluidized bed, which can be operated both continuously and batchwise.
  • the solution or suspension can be sprayed in from above (top spray), from below (bottom spray) and from the side (sidespray).
  • the present invention furthermore relates to a composition for use as an animal feed additive and / or animal feed supplement, it being producible by a) using at least one organism producing D-pantothenic acid, the pantothenic acid (pan) and / or isoleucine / valine / valine (ilv) biosynthesis is deregulated and forms at least 2 g / l of salts of D-pantothenic acid by fermentation in a culture medium, the culture medium being 0-20 g / l, preferably 0 g / l, of free ⁇ -alanine and / or ⁇ Alanine salt is added, b) the fermentation solution containing D-pantothenate is passed over a cation exchanger, free salts of D-pantothenic acid resulting in free D-pantothenic acid, c) the free D-pantothenic acid solution by adding a calcium and / or magnesium base to a pH A value of 3-10 is set, a solution is obtained which contains calcium and /
  • a suspension which contains calcium and / or magnesium pantothenate is obtained or presented in step c) or step d).
  • an acidic inorganic and / or organic calcium and / or magnesium salt can be added to the free D-pantothenic acid-containing solution from step b) in a subsequent step c), a solution or suspension being obtained, which contains calcium and / or magnesium pantothenate.
  • acidic inorganic calcium and / or magnesium salts are advantageously to be understood as meaning the corresponding calcium and / or magnesium halides. According to the invention, these are preferably CaCl 2 and / or MgCl 2 .
  • the acidic organic calcium and / or magnesium salts are understood to mean, for example, readily water-soluble salts of organic anions. These are preferably z. B. calcium and / or magnesium formate, acetate, propionate, glycinate and / or lactate.
  • the solution or suspension of the calcium and / or magnesium pantothenate is then subjected to drying and / or formulation.
  • the composition according to the invention is characterized in that it contains salts of D-pantothenic acid in a concentration of at least 1-100% by weight, preferably at least 20-100% by weight and particularly preferably at least 50% by weight.
  • the present invention relates to a composition which comprises salts of D-pantothenic acid in the form of divalent cations, preferably calcium and / or contains magnesium D-pantothenate.
  • a composition is preferred which is characterized in that the content of salts of D-pantothenic acid in the form of monovalent cations is 1 1 g / kg.
  • a calcium or magnesium D-pantothenate is obtained by the process described above, which meets the requirements for a feed additive. These requirements are, for example, a relatively high content of D-pantothenate and good tolerance for the target organism as well as a biological value in the sense of the "vitamin effect" of the product according to the invention.
  • aqueous fermentation medium with the following composition is placed:
  • the trace salt solution is composed as follows:
  • 0.15 g Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 2.5 g H 3 BO 3 , 0J g CoCI 2 x 6 H 2 O, 0.25 g CuSO 4 x 5 H 2 O, 1.6 g MnCI 2 x 4 H 2 O, 0.3 g ZnSO 4 x 7 H 2 O are made up to 1 I with water.
  • the trace salt solution is added via sterile filtration.
  • the Initial liquid volume is 6 I. The above-mentioned contents are based on this value.
  • the fermentation is carried out glucose-limited.
  • the pH value is adjusted to 7.2 by adding 25% ammonia solution or 20% phosphoric acid.
  • Ammonia also serves as a nitrogen source for the fermentation.
  • the speed of the agitator is regulated by keeping the dissolved oxygen content at 30% of the saturation value.
  • the fermentation is continued until the dissolved oxygen content (pO 2 ) has reached a value of 95% of the saturation value.
  • the fermentation is then ended and the organism thermally killed. For this, the fermentation solution is sterilized for 45 minutes. Successful killing is demonstrated by plating.
  • the cells are then separated by centrifugation. After cell separation, the concentration of D-pantothenate is 22.8 g / l after 48 h.
  • Fermentation broths with ß-alanine feed-free pantothenic acid titers of over 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, and> can also be produced in an analogous manner Have 90 g / L.
  • a fermentation discharge which has been sterilized by heating as described above and largely freed of the biomass by centrifuging is mixed with additional D-pantothenic acid and the pH is adjusted to a value of about 7 with 25% ammonium hydroxide solution (dispersion) , The solution or suspension thus obtained is filtered over a small bed of sand / activated carbon.
  • the content of D-pantothenic acid in the filtrate is 70 g / l, the D-pantothenic acid being mainly in the form of the ammonium salt.
  • Fractions of 100 ml were collected from the flow and analyzed for their pH, the concentration of D-pantothenate and the ions Ca 2+ , Mg 2+ , NH 4 + , K + and Na + .
  • Fractions 1-3 are given as examples in the table below.
  • aqueous fermentation medium with the following composition is placed:
  • the trace salt solution is composed as follows:
  • 0.15 g Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 2.5 g H 3 BO 3 , 0.7 g CoCI 2 x 6 H 2 O, 0.25 g CuSO 4 x 5 H 2 O, 1, 6 g MnCI 2 x 4 H 2 O, 0.3 g ZnSO 4 x 7 H 2 O are made up to 1 I with water.
  • the trace salt solution is added via sterile filtration.
  • the Initial liquid volume is 5.5 I. The above-mentioned contents are based on this value.
  • the fermentation is carried out glucose-limited.
  • the pH was regulated to a value of approximately 7.2 by metering in 25% ammonia solution or 20% phosphoric acid.
  • Ammonia also serves as a nitrogen source for the fermentation.
  • the speed of the agitator is regulated by keeping the dissolved oxygen content at 30% of the saturation value.
  • the fermentation is continued until the dissolved oxygen content (pO 2 ) has reached a value of 95% of the saturation value.
  • the fermentation is then ended and the organism thermally killed.
  • the fermentation solution is sterilized for 30 minutes. Successful killing is demonstrated by plating.
  • the cells are then separated by centrifugation. After cell separation, the concentration of D-pantothenate when terminated after 48 h is 24.1 g / l.
  • Fermentation broths with ß-alanine feed-free pantothenic acid titers of over 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, and> can also be produced in an analogous manner
  • Have 90 g / L. 2817 ml of the fermenter discharge are mixed with 1183 ml of a pantothenic acid solution with a concentration of 178.9 g / l and neutralized with 25% ammonia solution. It is then filtered through sand / activated carbon.
  • the content of D-pantothenic acid in the filtrate is 67 g / l, the D-pantothenic acid being mainly in the form of the ammonium salt.
  • the free pantothenic acid is neutralized with solid calcium hydroxide, i.e. adjusted to a pH of about 7.
  • This aqueous calcium D-pantothenate solution or suspension is dried in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor.
  • the inlet temperature is about 200 ° C, the outlet temperature 85 - 90 ° C.
  • the atomization takes place using a two-fluid nozzle at a pressure of 4 bar.
  • the water content was carried out according to the Karl Fischer method.
  • the powdery product has the following specification (data in% by weight): water content: 2% calcium D-pantothenate: 56.3% ammonium ions: 0.049% potassium ions: ⁇ 0.01% sodium ions: ⁇ 0 , 01%.
  • Example 3 Example 3:
  • a water fermentation medium with the following composition is placed in a laboratory fermenter with stirrer and gassing device with a capacity of 300 l:
  • the trace salt solution is composed as follows:
  • the fermentation is carried out glucose-limited.
  • the pH at 7.2 is regulated by adding 25% ammonia solution or 20% phosphoric acid.
  • Ammonia also serves as a nitrogen source for the fermentation.
  • the speed of the agitator is regulated by keeping the dissolved oxygen content at 30% of the saturation value.
  • the fermentation is continued until the dissolved oxygen content (pO 2 ) has reached a value of 95% of the saturation value.
  • the fermentation is ended after 43 h.
  • the cells are separated by separation in a plate centrifuge.
  • the cell-free fermentation solution is then sterilized for 60 minutes. Successful killing is demonstrated by plating.
  • the concentration of D-pantothenate after cell separation and sterilization is 21 g / l.
  • Fermentation broths with ß-alanine feed-free pantothenic acid titers of over 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, and> can also be produced in an analogous manner Have 90 g / L.
  • the subsequent spray drying takes place in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor.
  • the inlet temperature is approximately 185 ° C
  • the outlet temperature is approximately 95 ° C.
  • the atomization takes place using a two-fluid nozzle at a pressure of 2 bar.
  • the water content was carried out according to the Karl Fischer method.
  • the powdery product obtained has the following specification (data in% by weight): water content: 1.4% calcium D-pantothenate: 63.2% ammonium ions: 0.043% potassium ions: ⁇ 0.01% sodium ions : ⁇ 0.01%.
  • Example 4 In a fermenter with stirrer and gassing device with 20L content, 200g soy flour, 50g 50% yeast extract, 25g Na glutamate, 40g ammonium sulfate and 5mL anti-foaming agent Tego KS911 were mixed with 3.9L demineralized water and sterilized for 30 minutes at 121 ° C.
  • Solution 1 was prepared as follows: 12.5 g glucose, 0.5 g CaCl 2 x 2 H 2 O and 5 g MgCl 2 x 6 H 2 O were dissolved in 100 ml demineralized water and sterile filtered.
  • Solution 2 was prepared as follows: 25 ml of citrate-iron solution (200 g / l sodium citrate, 2 g / L FeSO x 7 H2O, sterile filtered) were mixed with 5 ml of trace salt solution (0.15 g Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 2.5 g H 3 BO 3 , OJg CoCI 2 x 6 H 2 O, 0.25g CuSO 4 x 5 H 2 O, 1.6g MnCI 2 x 4 H 2 O, 0.3g ZnSO x 7 H 2 O were made up to 1L with water , sterile filtered) added.
  • trace salt solution 0.15 g Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 2.5 g H 3 BO 3 , OJg CoCI 2 x 6 H 2 O, 0.25g CuSO 4 x 5 H 2 O, 1.6g MnCI 2 x 4 H 2 O, 0.3g ZnSO x 7 H 2 O were made up to 1L with water , sterile filtered
  • Solution 3 was prepared as follows: 87.5 g of glucose were made up to 500 ml with water and sterilized.
  • Solution 4 was prepared as follows: 25 g KH PO, 50 g K 2 HPO, 25 g NaH 2 PO and 50 g Na 2 HPO were made up to 500 ml with water and sterilized.
  • This strain is listed in the appendix in U.S. application serial no. 60 / 262,995.
  • a sterile aqueous glucose solution were metered in within 48 h.
  • the solution was prepared as follows: 5kg glucose x H 2 O and 3.6g CaCl 2 x 2 H 2 O were mixed with 1.2 kg demineralized water and sterilized for 30 minutes. Then 9 ml of trace salt solution (composition see above) and 37.5 ml of citrate iron solution (composition see above) were added. Then 60 ml of sterile-filtered 375 g / L sodium glutamate solution were added.
  • the fermentation was carried out glucose-limited. During the fermentation, the pH was kept at 7.2 by adding 25% ammonia solution or 20% phosphoric acid. Ammonia also served as a nitrogen source for the fermentation.
  • the speed of the stirrer was controlled by keeping the dissolved oxygen content at 20% of the saturation value.
  • the foaming was controlled by occasionally adding the anti-foaming agent Tego KS 911.
  • the fermentation was continued until the dissolved oxygen content (pO 2 ) had reached a value of 95% of the saturation value.
  • the fermentation was then ended.
  • the cells were separated by centrifugation.
  • the remaining cells in the supernatant were thermally killed by sterilization. The killing was verified by plating. After separation and sterilization, the concentration of D-pantothenate was 35.8 g / L.
  • Fermentation broths with a ß-alanine-free feed pantothenic acid titer of more than 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 can also be produced in an analogous manner , and have more than 90 g / L.
  • 1000 ml of the centrifugate from Example 4 were made up to 70 g / l with synthetic sodium pantothenate and pumped from top to bottom through a 1000 ml glass column containing approximately 1000 ml of Lewatit S100 G1 ion exchanger. The flow was regulated to approx. 20 ml / min.
  • Fractions of 250 ml were collected from the flow and analyzed for their pH value, the concentration of D-pantothenate and the ions Ca 2+ , Mg 2+ , NH + , K + and Na + .
  • Fractions 1-3 are listed as examples in the table below.
  • This aqueous calcium D-pantothenate suspension was dried in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor.
  • the inlet temperature was about 200 ° C, the outlet temperature 85 - 90 ° C.
  • the atomization was carried out using a two-component nozzle at a pressure of 4 bar.
  • the water content was carried out according to the Karl Fischer method.
  • the powdery product had the following specification (data in% by weight):
  • Example 4 3270 ml of the fermentation discharge obtained in Example 4 were replenished with 1750 ml of sodium pantothenate solution at a concentration of 125.6 g / l pantothenate. Then about 7 g of powdered activated carbon were stirred into this solution. To improve the filterability of the suspension, half of it was mixed with Sedipur CF 902 (48 g of a 1% solution). After brief stirring, both halves were filtered through a small bed of Celite and then combined again.
  • Sedipur CF 902 48 g of a 1% solution
  • the subsequent spray drying was carried out in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor.
  • the inlet temperature was about 185 ° C
  • the outlet temperature was about 95 ° C.
  • the atomization was carried out using a two-component nozzle at a pressure of 2 bar.
  • the water content was carried out according to the Karl Fischer method.
  • the powdery product obtained had the following specification (data in% by weight):
  • Example 4 Analogously to Example 4, a fermentation broth with a pantothenic acid concentration of 22 g / L was obtained in a further fermentation with strain PA668-2A.
  • 1000 ml of the centrifugate were made up to 70 g / l with sodium pantothenate and conveyed through a bed (volume about 1 liter) of the ion exchanger Amberlite 200 (in the H + form) and rinsed with water.
  • This aqueous calcium D-pantothenate suspension was dried in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor.
  • the inlet temperature was about 200 ° C, the outlet temperature 85 - 90 ° C.
  • the atomization was carried out using a two-component nozzle at a pressure of 4 bar.
  • the water content was carried out according to the Karl Fischer method.
  • the powdery product had the following specification (data in% by weight):
  • Example 4 Analogously to Example 4, a fermentation broth was obtained in a 40-hour fermentation with strain PA668-2A. This was freed from biomass by centrifugation and had a pantothenic acid concentration of 42.9 g / L. 1000 ml of this unsterilized fermenter broth were conveyed through a bed (volume about 1.0 liter) of the ion exchanger S1468 (in the H + form) and rinsed with water. The flow was regulated to approx. 20 ml / min.
  • the ion exchanger column was first rinsed with 1000 ml of 1N sodium hydroxide solution and 2500 ml of water. The ion exchanger was then regenerated with 1000 ml of 10% hydrochloric acid and the column was then rinsed neutral with 2500 ml of water.
  • the subsequent spray drying was carried out in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor.
  • the inlet temperature was about 185 ° C
  • the outlet temperature was about 95 ° C.
  • the atomization was carried out using a two-component nozzle at a pressure of 2 bar.
  • the water content was carried out according to the Karl Fischer method.
  • the powdery product obtained had the following specification (data in% by weight):

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Abstract

The invention relates to an improved method for producing D-pantothenic acid and/or the salts thereof and the use of said substance as an additive for animal food.

Description

Verfahren zur Herstellung von D-Pantothensäure und/oder deren Salze als Zusatz zu TierfuttermittelnProcess for the preparation of D-pantothenic acid and / or its salts as an additive to animal feed
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von D- Pantothensäure und/oder deren Salze und die Verwendung als Zusatz zu Tierfuttermitteln.The present invention relates to an improved process for the preparation of D-pantothenic acid and / or its salts and the use as an additive to animal feed.
Als ein Ausgangsprodukt der Biosynthese von Coenzym A ist D-Pantothenat in der Pflanzen- und Tierwelt weit verbreitet. Im Gegensatz zum Menschen, der die Pantothensäure in ausreichenden Mengen über die Nahrung zu sich nimmt, sind jedoch sowohl für Pflanzen als auch für Tiere häufig Mangelerscheinungen für D- Pantothenat beschrieben. Die Verfügbarkeit von D-Pantothenat ist daher von großem wirtschaftlichen Interesse, insbesondere in der Tierfuttehndustrie.As a starting product for the biosynthesis of coenzyme A, D-pantothenate is widely used in plants and animals. In contrast to humans, who ingest sufficient amounts of pantothenic acid through food, deficiency symptoms for D-pantothenate are frequently described for both plants and animals. The availability of D-pantothenate is therefore of great economic interest, especially in the animal feed industry.
Herkömmlicher Weise erfolgt die Herstellung von D-Pantothenat durch chemische Synthese aus D-Pantolacton und Calcium-ß-Alaninat (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 1999, electronic release, Kapitel „Vitamins"). Zur Bereitstellung von D-Pantolacton ist eine aufwendige, klassische Racematspaltung über diastereomere Salze erforderlich. Das aus der chemischen Synthese resultierende Verkaufsprodukt ist meist das Calciumsalz der D-Pantothensäure Calcium-D-Pantothenat.Conventionally, the production of D-pantothenate by chemical synthesis from D-pantolactone and calcium-.beta.-alaninate (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 th edition, 1999, electronic release, chapter "Vitamins"). In order to provide D-pantolactone The complex sales product resulting from chemical synthesis is usually the calcium salt of D-pantothenic acid, calcium D-pantothenate.
Gegenüber der chemischen Synthese liegt der Vorteil biotechnologischer Herstellungsverfahren mit Mikroorganismen in der selektiven (enantiomerenreinen) Bereitstellung der für den höheren Organismus verwertbaren D-Form der Pantothensäure. Eine aufwendige Racematspaltung, wie sie bei der chemischen Synthese erforderlich ist, entfällt somit.Compared to chemical synthesis, the advantage of biotechnological manufacturing processes with microorganisms lies in the selective (enantiomerically pure) provision of the D-form of pantothenic acid that can be used by the higher organism. A complex resolution of racemates, as is required in chemical synthesis, is thus eliminated.
Fermentative Verfahren zur Herstellung von D-Pantothensäure mit Mikroorganismen sind zahlreich bekannt, so u.a. aus EP 0 590 857, WO 96/33283, US 6,013,492, WO 97/10340, DE 198 46499, EP 1 001 027, EP 1 006 189, EP 1 006 192 und EP 1 006 193.Fermentative processes for the production of D-pantothenic acid with microorganisms are well known, e.g. from EP 0 590 857, WO 96/33283, US 6,013,492, WO 97/10340, DE 198 46499, EP 1 001 027, EP 1 006 189, EP 1 006 192 and EP 1 006 193.
So beschreiben EP 1 006 189 und EP 1 001 027 Verfahren zur Herstellung von Pantothenat bei dem in der Fermentationslösung ein Gehalt von höchstens 1 g/l D- Pantothensäure erreicht wird. Solche geringen Pantothensäure-Gehalte in der Fermentationslösung, also von weniger als 10 Gew.-% bezogen auf den Feststoffgehalt sind jedoch für eine wirtschaftliche Herstellung von D-Pantothensäure enthaltenden Tierfuttersupplementen ungeeignet. Ein weiterer Nachteil bei den bislang beschriebenen Verfahren ist, daß die Isolierung des Produkts aus dem Fermentationsmedium zahlreiche aufwendige Aufarbeitungsschritte erfordert. Ein wirtschaftliches Herstellungsverfahren für den großtechnischen Maßstab ist nicht offenbart.For example, EP 1 006 189 and EP 1 001 027 describe processes for the production of Pantothenate in which a content of at most 1 g / l D-pantothenic acid is reached in the fermentation solution. Such low pantothenic acid contents in the fermentation solution, ie less than 10% by weight based on the solids content, are unsuitable for the economical production of animal feed supplements containing D-pantothenic acid. Another disadvantage of the processes described so far is that the isolation of the product from the fermentation medium requires numerous complex work-up steps. An economical manufacturing process for the industrial scale is not disclosed.
In der Offenlegungsschrift DE 100 16 321 ist ein Fermentationsverfahren zur Herstellung eines D-Pantothensäure-haltigen Tierfuttersupplements beschrieben. Ein wesentlicher Nachteil diese Verfahrens ist jedoch, wie auch bei den oben angeführten fermentativen Verfahren zur D-Pantothensäure-Herstellung, daß dem Mikroorganismus über das Fermentationsmedium die Pantothensäure-Vorstufe ß- Alanin zwingend zugeführt werden muß, um wirtschaftliche Ausbeuten des gewünschten Produktes zu erhalten.The published patent application DE 100 16 321 describes a fermentation process for the production of an animal feed supplement containing D-pantothenic acid. A major disadvantage of this process, however, as with the fermentative processes for producing D-pantothenic acid mentioned above, is that the pantothenic acid precursor β-alanine must be added to the microorganism via the fermentation medium in order to obtain economic yields of the desired product.
Ferner beschreiben US 6,013,492 und WO 96/332839 die Aufarbeitung der D- Pantothensäure aus der Fermentationslösung durch Abfiltern unlöslicher Bestandteile (z. B. Zellmaterial) vom Kulturmedium, eine Adsorption des Filtrats an Aktivkohle, eine sich anschließende Elution der D-Pantothensäure mit einem organischen Lösungsmittel, bevorzugt Methanol, eine Neutralisation mit Calciumhydroxid und eine abschließende Kristallisation von Calcium-D-Pantothenat. Wesentliche Nachteile sind die bei der Kristallisation auftretenden Wertproduktverluste sowie die Verwendung eines organischen Lösungsmittels, das nur schwer aus dem Produkt zu entfernen ist und eine aufwendige Lösungsmittelrückgewinnung erforderlich macht.Furthermore, US Pat. No. 6,013,492 and WO 96/332839 describe working up the D-pantothenic acid from the fermentation solution by filtering off insoluble constituents (for example cell material) from the culture medium, adsorbing the filtrate on activated carbon, then eluting the D-pantothenic acid with an organic one Solvent, preferably methanol, neutralization with calcium hydroxide and a final crystallization of calcium D-pantothenate. Significant disadvantages are the loss of valuable product that occurs during crystallization and the use of an organic solvent that is difficult to remove from the product and that requires expensive solvent recovery.
Die EP 0 590 857 beschreibt ein Fermentationsverfahren zur Herstellung von D- Pantothensäure, bei dem die Kultivierung eines Mikroorganismus die Zufütterung von ß-Alanin zwingend erfordert. Die Fermentationslösung wird zur Abtrennung der Biomasse filtriert, dann über einen Kationenaustauscher und anschließend über einen Anionenaustauscher geleitet, im Anschluß daran mit Calciumhydroxid neutralisiert, eingedampft, mit Aktivkohle versetzt, nochmals filtriert und unter Zusatz von Methanol und Calciumchlorid kristallisiert. Das resultierende Calciumpantothenat-haltige Produkt enthält neben D-Pantothensäure in Form des Caliumssalzes noch Calciumchlorid in einem Molverhältnis von 1 :1. Zur Reduzierung des Calciumchloridgehaltes ist eine Elektrodialyse mit anschließender Sprühtrocknung erforderlich. Dieses Verfahren hat den Nachteil, wegen der Vielzahl aufwendiger Verfahrensschritte und der Verwendung organischer Lösungsmittel weder ökonomisch noch ökologisch zu sein.EP 0 590 857 describes a fermentation process for the production of D-pantothenic acid, in which the cultivation of a microorganism absolutely requires the addition of β-alanine. The fermentation solution is filtered to separate the biomass, then passed through a cation exchanger and then through an anion exchanger, followed by calcium hydroxide neutralized, evaporated, mixed with activated carbon, filtered again and crystallized with the addition of methanol and calcium chloride. The resulting calcium pantothenate-containing product contains, in addition to D-pantothenic acid in the form of the potassium salt, calcium chloride in a molar ratio of 1: 1. Electrodialysis followed by spray drying is required to reduce the calcium chloride content. The disadvantage of this process is that it is neither economical nor ecological because of the large number of complex process steps and the use of organic solvents.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines D-Pantothensäure und/oder deren Salze enthaltendes Tierfuttersupplement sowie dessen Herstellung durch ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von D-Pantothensäure und/oder deren Salzen, das die zuvor genannten Nachteile nicht aufweist. Hierbei ist aus wirtschaftlichen Gründen ein Verfahren wünschenswert, bei dem eine Zufütterung von ß-Alanin drastisch reduziert oder überhaupt nicht erforderlich ist. Ferner ist die Herstellung von D-Pantothensäure in Form ihrer zweiwertigen Salze und hierbei vor allem der Erdalkali-Salze wünschenswert, da die zweiwertigen Salze weniger hygroskopische Eigenschaften aufweisen als einwertige Salze der Pantothensäure und für die weitere Verwendung, z. B. als Tierfuttersupplement, somit weniger stark zu Verklumpungen neigen.The object of the present invention is to provide an animal feed supplement containing D-pantothenic acid and / or its salts, and the production thereof by an improved process for producing D-pantothenic acid and / or its salts which does not have the disadvantages mentioned above. For economic reasons, a process is desirable in which the addition of β-alanine is drastically reduced or is not required at all. Furthermore, the production of D-pantothenic acid in the form of its divalent salts, and especially the alkaline earth metal salts, is desirable since the divalent salts have less hygroscopic properties than monovalent salts of pantothenic acid and for further use, e.g. B. as an animal feed supplement, thus less prone to clumping.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise gelöst.This object is achieved in an advantageous manner by the present invention.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von D- Pantothensäure und/oder deren Salze, dadurch gekennzeichnet, daß a) wenigstens ein D-Pantothensäure produzierender Organismus eingesetzt wird, dessen Pantothensäure-(pan)- und/oder lsoleucin/Valin-(ilv)- Biosynthese dereguliert ist und der wenigstens 2 g/l an Salzen der D- Pantothensäure durch Fermentation in einem Kulturmedium bildet, wobei dem Kulturmedium 0 - 20 g/l freies ß-Alanin und/oder ß-Alanin-Salz zugeführt wird, b) die D-Pantothenat enthaltende Fermentationslösung über einen Kationenaustauscher geleitet wird, wobei aus den Salzen der D- Pantothensäure freie D-Pantothensäure entsteht, c) die freie D-Pantothensäure enthaltende Lösung durch die Zugabe von Calcium- und/oder Magnesiumbase auf einen pH-Wert von 3-10 eingestellt wird, wobei eine Lösung erhalten wird, die Calcium- und/oder Magnesium- Pantothensäure enthält und d) die Calcium- und/oder Magnesium-Pantothenat enthaltende Lösung einerThe present invention relates to a process for the preparation of D-pantothenic acid and / or its salts, characterized in that a) at least one organism producing D-pantothenic acid is used, the pantothenic acid (pan) and / or isoleucine / valine ( ilv) - Biosynthesis is deregulated and forms at least 2 g / l of salts of D-pantothenic acid by fermentation in a culture medium, 0-20 g / l of free ß-alanine and / or ß-alanine salt being added to the culture medium, b) the fermentation solution containing D-pantothenate is passed over a cation exchanger, free D-pantothenic acid being formed from the salts of D-pantothenic acid, c) the solution containing free D-pantothenic acid is adjusted to a pH of 3-10 by the addition of calcium and / or magnesium base, a solution is obtained which contains calcium and / or magnesium pantothenic acid and d) the solution containing calcium and / or magnesium pantothenate
Trocknung und/oder Formulierung unterzogen wird.Drying and / or formulation is subjected.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in Schritt c) auch eine Suspension erhalten werden, die Calcium- und/oder Magnesium-Chlorid enthält. Im folgenden Schritt d) wird diese Suspension dann einer Trocknung und/oder Formulierung unterzogen.In a variant of the process according to the invention, a suspension which contains calcium and / or magnesium chloride can also be obtained in step c). In the following step d), this suspension is then subjected to drying and / or formulation.
Die Fermentation in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens nach an sich bekannten Vorgehensweisen im batch-, fed-batch- oder repeated-fed-batch-Betrieb oder bei kontinuierlicher Prozeßführung durchgeführt werden. Zur Neutralisation der entstehenden Pantothensäure werden hierbei' übliche Puffersysteme, wie z. B. Phosphat-Puffer mit NaOH, KOH oder Ammoniak benutzt.The fermentation in step a) of the process according to the invention is carried out according to procedures known per se in batch, fed-batch or repeated fed-batch operation or with continuous process control. To neutralize the resulting pantothenic acid ' usual buffer systems, such as. B. phosphate buffer with NaOH, KOH or ammonia.
In weiteren Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Schritt a) wenigstens 10 g/l, bevorzugt wenigstens 20 g/l, besonders bevorzugt wenigstens 40 g/l, höchst besonders bevorzugt wenigstens 60 g/l und insbesondere wenigstens 70 g/l an Salzen der D-Pantothensäure durch Fermentation im Kulturmedium gebildet.In further variants of the process according to the invention, in step a) at least 10 g / l, preferably at least 20 g / l, particularly preferably at least 40 g / l, most particularly preferably at least 60 g / l and in particular at least 70 g / l of salts of D-pantothenic acid formed by fermentation in the culture medium.
Hierbei ist unter der Formulierung „produzieren" erfindungsgemäß zu verstehen, daß der Organismus größere Mengen D-Pantothensäure und/oder deren Salze synthetisieren kann, als für den eigenen Stoffwechselbedarf erforderlich sind. In einer erfindungsgemäß vorteilhaften Variante liegt die synthetisierte Menge an D- Pantothensäure und/oder deren Salze nicht zellintern vor, sondern wird idealerweise vollständig aus dem Organismus in das Kulturmedium abgegeben. Dies Ausschleusung kann aktiv oder passiv nach an sich bekannten Mechanismen erfolgen.Here, the phrase “produce” means according to the invention that the organism can synthesize larger amounts of D-pantothenic acid and / or its salts than are required for its own metabolic needs. In a variant which is advantageous according to the invention, the amount of D-pantothenic acid and / or their salts do not pre-exist inside the cell, but are ideally completely released from the organism into the culture medium, which can be actively or passively discharged according to mechanisms known per se.
Erfindungsgemäß werden als D-Pantothensäure produzierende Organismen Mikroorganismen eingesetzt. Hierzu zählen erfindungsgemäß Pilze, Hefen und/oder Bakterien. Erfindungsgemäß werden bevorzugt Pilze wie beispielsweise Mucor oder Hefen, wie z. B. Saccharomyces oder Debaromyces und hierbei bevorzugt Saccharaomyces cerevisiae eingesetzt. Vorteilhaft werden erfindungsgemäß coryneforme Bakterien oder Bacillaceae verwendet. Erfindungsgemäß umfaßt sind bevorzugt z. B. Bakterien der Gattungen Corynebacterium, Escherichia, Bacillus, Arthrobacter, Bevibacterium, Pseudomonas, Salmonella, Klebsiella, Proteus, Acinetobacter oder Rhizobium. Besonders bevorzugt sind hierbei beispielsweise Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium breve oder Bacillus subtilis, B. licheniformis, B. amyloliquefaciens, B. cereus, B. lentimorbus, B. lentus, B. firmus, B.pantothenticus, B. circulans, B. coagulans, B. megaterium, B. pumilus, B. thuringiensis, B. brevis, B. stearothermophilus und andere Bacillusarten der Gruppe 1, die durch ihre 16sRNA charakerisiert sind oder Actinum mycetalis. Diese Aufzählung dient der Erläuterung und ist keinesfalls limitierend für die vorliegende Erfindung.According to the invention, microorganisms are used as the organisms producing D-pantothenic acid. According to the invention, these include mushrooms, yeasts and / or Bacteria. According to the invention, fungi such as, for example, Mucor or yeasts, such as. B. Saccharomyces or Debaromyces and preferably Saccharaomyces cerevisiae. According to the invention, coryneform bacteria or Bacillaceae are advantageously used. According to the invention are preferably z. B. bacteria of the genera Corynebacterium, Escherichia, Bacillus, Arthrobacter, Bevibacterium, Pseudomonas, Salmonella, Klebsiella, Proteus, Acinetobacter or Rhizobium. Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium breve or Bacillus subtilis, B. licheniformis, B. amyloliquefaciens, B. cereus, B. lentimorbus, B. lentus, B. firmus, B.pantothenticus, B. circulans, B. coagulans, are particularly preferred here, for example B. megaterium, B. pumilus, B. thuringiensis, B. brevis, B. stearothermophilus and other group 1 Bacillus species characterized by their 16sRNA or Actinum mycetalis. This list is for the purpose of explanation and is in no way limitative of the present invention.
Darüber hinaus umfaßt die vorliegende Erfindung auch den Einsatz genetisch veränderter Organismen zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Tierfuttersupplements enthaltend freie D-Pantothensäure und/oder deren Salze. Solche genetisch veränderten Organismen können beispielsweise durch chemische Mutagenese und anschließende Selektion durch eine geeignetes „Screeningverfahren" isoliert werden. Erfindungsgemäß sind auch sogenannte „Produktionsstämme" umfaßt, die zur Herstellung des Produktes im Sinne der vorliegenden Erfindung geeignet sind und genetische Veränderungen hinsichtlich des Stoffwechselflusses in Richtung D-Pantothensäure aufweisen, wobei auch Veränderungen hinsichtlich der Ausschleusung von D-Pantothensäure und/oder deren Salzen über die Zellmembran inbegriffen sind. Dies kann z. B. durch Veränderungen an Schlüsselpositionen in relevanten Stoffwechsel- Biosynthesewegen des eingesetzten Organismus erreicht werden.In addition, the present invention also includes the use of genetically modified organisms for the production according to the invention of an animal feed supplement containing free D-pantothenic acid and / or its salts. Such genetically modified organisms can be isolated, for example, by chemical mutagenesis and subsequent selection by means of a suitable “screening method”. According to the invention, so-called “production strains” are also included which are suitable for the production of the product in the sense of the present invention and have genetic changes with regard to the metabolic flow in the direction D-pantothenic acid, which also includes changes in the discharge of D-pantothenic acid and / or its salts across the cell membrane. This can e.g. B. by changes in key positions in relevant metabolic biosynthetic pathways of the organism used.
Denkbar ist auch der Einsatz transgener Organismen, die aus der Übertragung homologer und/oder heterologer Nukleotidsequenzen resultieren, welche zur Synthese des gewünschten Produktes erforderlich sind oder förderlich sein können. Hierbei ist die Überexpression und/oder Deregulation ein oder mehrerer Gene einzeln und/oder in Kombination, lokalisiert im Genom und/oder auf einem Vektor, denkbar.It is also conceivable to use transgenic organisms which result from the transfer of homologous and / or heterologous nucleotide sequences which are necessary or can be beneficial for the synthesis of the desired product. Here, the overexpression and / or deregulation is one or more genes individually and / or in combination, localized in the genome and / or on a vector, conceivable.
Derartige transgene Organismen können in vorteilhafter Weise zusätzliche Kopien und/oder genetisch veränderte Gene ausgewählt aus der Gruppe von panB, panC, panD, panE und/oder deren Kombinationen und/oder sogar Organisationseinheiten, wie das panBCD-Operon enthalten. Ferner können weitere Stoffwechselwege, wie z.B. der Isoleucin-Valin-Biosyntheseweg in den Organismen vorteilhaft manipuliert sein, wie beispielsweise in der EP 1 006 189, EP 1 006 192, EP 1 006 193 oder EP 1 001 027 beschrieben ist. Dadurch werden verzweigtkettige Vorläufersubstanzen der Pantothensäure-Biosynthese vermehrt zur Verfügung gestellt. Vorteilhaft werden gegebenenfalls die Gene für diesen Biosyntheseweg d.h. ilvB, ilvN, ilvC und/oder ilvD überexprimiert.Such transgenic organisms can advantageously contain additional copies and / or genetically modified genes selected from the group of panB, panC, panD, panE and / or their combinations and / or even organizational units, such as the panBCD operon. Further metabolic pathways, e.g. the isoleucine-valine biosynthetic pathway in the organisms can advantageously be manipulated, as described, for example, in EP 1 006 189, EP 1 006 192, EP 1 006 193 or EP 1 001 027. As a result, branched-chain precursors of pantothenic acid biosynthesis are increasingly being made available. The genes for this biosynthetic pathway may be advantageous, i.e. ilvB, ilvN, ilvC and / or ilvD overexpressed.
Darüber hinaus sind genetische Veränderungen der Aspartat-α-Decarboxylase (panD), z.B. durch Überexpression und/oder Deregulation, in dem eingesetzten D- Pantothensäure produzierenden Organismus erfindungsgemäß umfaßt.In addition, genetic changes in aspartate α-decarboxylase (panD), e.g. by overexpression and / or deregulation, in the D-pantothenic acid-producing organism used according to the invention.
Unter der Formulierung „Deregulation" ist erfindungsgemäß folgendes zu verstehen: Veränderung oder Modifikation mindestens eines Gens, das für ein Enzym in einem biosynthetischen Stoffwechselweg kodiert, so daß die Aktivität des Enzyms in dem Mikroorganismus verändert oder modifiziert ist. Bevorzugt ist, daß mindestens ein Gen, das für ein Enzym eines biosynthetischen Stoffwechselwegs kodiert, derart verändert ist, daß das Genprodukt verstärkt gebildet wird oder eine gesteigerte Aktivität aufweist. Der Begriff "deregulierter Stoffwechselweg" schließt auch einen biosynthetischen Stoffwechselweg mit ein, in den mehr als ein Gen, das für mehr als ein Enzym kodiert, so verändert oder modifiziert ist, daß die Aktivitäten von mehr als einem Enzym verändert oder modifiziert sind.According to the invention, the term "deregulation" means the following: Change or modification of at least one gene which codes for an enzyme in a biosynthetic pathway, so that the activity of the enzyme in the microorganism is changed or modified. It is preferred that at least one gene which codes for an enzyme of a biosynthetic pathway is modified in such a way that the gene product is produced more or has an increased activity. The term "deregulated pathway" also includes a biosynthetic pathway in which more than one gene is responsible for more encoded as an enzyme is modified or modified so that the activities of more than one enzyme are changed or modified.
Veränderungen oder Modifikationen können beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf: Entfernen des endogenen Promotors oder regulatorischer Elemente; Einfügen starker Promotoren, induzierbarer Promotoren oder mehrerer Promotoren gleichzeitig; Entfernen regulatorischer Sequenzen, so daß die Expression des Genprodukts verändert ist; Änderung der chromosomalen Lage des Gens; Veränderung der DNA-Sequenz in der Nähe des Gens oder innerhalb des Gens wie z. B. der ribosomalen Bindungsstelle (RBS); Erhöhung der Kopienzahl des Gens im Genom oder durch Einbringung von Plasmiden verschiedener Kopienzahl; Modifikation von Proteinen (z.B. regulatorischen Proteinen, Suppressoren, Enhancern, trankriptionellen Aktivatoren, und ähnliche), die bei der Transkription des Gens und/oder bei der Translation zum Genprodukt eine Rolle spielen. Dazu zählen auch alle anderen Möglichkeiten zur Deregulation der Expression von Genen die Stand der Technik sind wie z. B. die Verwendung von Antisense Oligonukleotiden, oder die Blockierung von Repressor Proteinen.Changes or modifications may include, but are not limited to: removing the endogenous promoter or regulatory elements; Inserting strong promoters, inducible promoters, or multiple promoters simultaneously; Removing regulatory sequences so that the expression of the gene product is changed; Change in the chromosomal location of the gene; Alteration of the DNA sequence in the vicinity of the gene or within the gene such as e.g. B. the ribosomal binding site (RBS); Increasing the copy number of the gene in the genome or by introducing plasmids of different copy numbers; Modification of proteins (eg regulatory proteins, suppressors, enhancers, transcriptional activators, and the like) that play a role in the transcription of the gene and / or in the translation to the gene product. This also includes all other possibilities for deregulation of the expression of genes which are state of the art, such as, for. B. the use of antisense oligonucleotides, or the blocking of repressor proteins.
Deregulation kann auch Veränderungen in der kodierenden Region von Genen beinhalten, die z. B. zu Aufhebung von feedback Regulation in dem Genprodukt oder zu einer größeren oder kleineren spezifischen Aktivität des Genprodukts führen.Deregulation can also involve changes in the coding region of genes, e.g. B. lead to cancellation of feedback regulation in the gene product or to a greater or lesser specific activity of the gene product.
Darüber hinaus sind gentechnische Veränderungen an Enzymen erfindungsgemäß vorteilhaft, die den Abfluß von Vorstufen der Pantothensäure und/oder den Fluß der Pantothensäure zu Coenzym A beeinflussen. Beispielhaft für solche Enzyme kodierende Gene sind: alsD, avtA, ilvE, ansB, coaA, coaX und andere mehr. Diese Aufzählung dient der Erläuterung und ist keinesfalls limitierend für die vorliegende Erfindung.In addition, genetic engineering changes to enzymes are advantageous according to the invention which influence the outflow of precursors of pantothenic acid and / or the flow of pantothenic acid to coenzyme A. Examples of genes encoding such enzymes are: alsD, avtA, ilvE, ansB, coaA, coaX and others. This list is for the purpose of explanation and is in no way limitative of the present invention.
Weiterhin sind gentechnische Veränderungen vorteilhaft, welche die zelluläre Bereitstellung von Cofaktoren (z. B. von Methylentetrahydrofolat, Redoxäquivalenten u. ä.) in für die Pantothensäure-Produktion optimaler Menge sichern.Furthermore, genetic engineering changes are advantageous which ensure the cellular provision of cofactors (e.g. of methylene tetrahydrofolate, redox equivalents and the like) in an optimal amount for pantothenic acid production.
In vorteilhafter Weise liegt so ß-Alanin bereits in den Zellen in erhöhten Konzentrationen gegenüber entsprechend nicht-genetisch veränderten Organismen vor und muß somit nicht als Precursor dem Kulturmedium zugesetzt werden, wie es z. B. in EP-A-0 590 857 erforderlich ist. Vorteilhaft sind Mikroorganismen, deren Pantothensäure-(pan)- und/oder lsoleucin-Valin-(ilv)-Biosynthese und/oder Asparat- -Decarboxylase (panD) dereguliert ist. Weiterhin ist eine zusätzliche Überexpression der Ketopanthoat-Reduktase (panE) in den Mikroorganismen von Vorteil.Advantageously, ß-alanine is already present in the cells in increased concentrations compared to correspondingly non-genetically modified organisms and thus does not have to be added to the culture medium as a precursor, as is the case, for. B. in EP-A-0 590 857 is required. Microorganisms whose pantothenic acid (pan) and / or isoleucine valine (ilv) biosynthesis and / or aspartic decarboxylase (panD) is deregulated are advantageous. An additional overexpression of ketopanthoat reductase (panE) in the microorganisms is also advantageous.
Weiterhin erfindungsgemäß von Vorteil ist, wenn gegebenenfalls das coaA-Gen, das für die Synthese von CoenzymA erforderlich ist, in seiner Aktivität erniedrigt ist oder (beispielsweise in Bacillus-Arten) ganz ausgeschaltet ist. Bacillus enthält nämlich neben coaA ein weiteres Gen für diese enzymatische Funktion (= coaX). Auch die Aktivität dieses Gens coaX oder des korrespondierenden Enzyms kann verändert, bevorzugt erniedrigt, oder sogar deletiert werden, sofern coaA selbst noch eine ausreichende, wenn auch erniedrigte Enzymaktivität aufweist, d.h. die Enzymaktivität von coaA nicht ganz verloren gegangen ist. Neben der Überexpression der verschiedenen Gene ist auch eine genetische Manipulation der Promotorregionen dieser Gene in der Art vorteilhaft, daß diese Manipulation zu einer Überexpression der Genprodukte führt.It is also advantageous according to the invention if the activity of the coaA gene which is required for the synthesis of coenzyme A is reduced or if it is completely switched off (for example in Bacillus species). In addition to coaA, Bacillus contains another gene for this enzymatic function (= coaX). The activity of this gene coaX or of the corresponding enzyme can also be changed, are preferably reduced, or even deleted, provided that coaA itself still has sufficient, albeit reduced, enzyme activity, ie the enzyme activity of coaA has not been completely lost. In addition to the overexpression of the various genes, genetic manipulation of the promoter regions of these genes is advantageous in such a way that this manipulation leads to overexpression of the gene products.
In einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung finden die gemäß der Anlage (PCT/US-Anmeldung 0025993) beschriebenen Bakterienstämme, wie z.B. Bacillus subtilis PA 824 und/oder Derivate davon Einsatz. In einer weiteren Ausführungsvariante findet erfindungsgemäß der Mikroorganismus Bacillus subtilis PA 668, wie gemäß der Anlage (US-Serial-Nr. 60/262,995) beschrieben, Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren. Diese Stämme Bacillus subtilis PA 824 und PA 668 wurden wie folgt hergestellt:In one embodiment variant of the present invention, the bacterial strains described in accordance with the appendix (PCT / US application 0025993), such as Bacillus subtilis PA 824 and / or derivatives thereof. In a further embodiment variant, the microorganism Bacillus subtilis PA 668, as described in accordance with the appendix (US Serial No. 60 / 262,995), is used in the method according to the invention. These strains Bacillus subtilis PA 824 and PA 668 were produced as follows:
Ausgehend von dem Stamm Bacillus subtilis 168 (Marburg Stamm ATCC 6051), der den Genotyp trpC2 (Trp") ausweist, wurde über Transduktion des Trp+ Markers (aus dem Bacillus subtilis Wildtyp W23) der Stamm PY79 erzeugt. In den Stamm PY79 wurden durch klassische gentechnische Methoden (wie z. B. in Harwood, C.R. and Cutting, S.M. (editors), Molecular Biological Methods for Bacillus (1990) John Wiley & Sons, Ltd., Chichester, England beschrieben) ΔpanB und ΔpanEI Mutationen eingebracht.Starting from the strain Bacillus subtilis 168 (Marburg strain ATCC 6051), which has the genotype trpC2 (Trp " ), the strain PY79 was generated by transduction of the Trp + marker (from the Bacillus subtilis wild type W23) classical genetic engineering methods (as described, for example, in Harwood, CR and Cutting, SM (editors), Molecular Biological Methods for Bacillus (1990) John Wiley & Sons, Ltd., Chichester, England) introduced ΔpanB and ΔpanEI mutations.
Der resultierende Stamm wurde mit genomischer DNA des Bacillus subtilis Stammes PA221 (Genotyp P2„panBCD, trpC2 (Trp")) und genomischer DNA des Bacillus subtilis Stammes PA303 (Genotyp P26panE7) transformiert. Der resultierende Stamm PA327 hat den Genotyp P2 anBCD, P2βpanE1 und ist Tryptophan auxotroph (Trp"). Mit dem Bacillus subtilis Stamm PA327 wurde in 10 mL Kulturen mit SVY-Medium (25 g/L Difco Veal Infusion Broth, 5 g/L Difco Yeast Extract, 5 g/L Na-Glutamat, 2,7 g/L Ammoniumsulfat auf 740 mL Wasser auffüllen, autoklavieren, anschließend Zugabe von 200 mL 1 M Kaliumphosphat, pH 7,0 und 60 mL 50% steriler Glucoselösung), das mit 5 g/L ß-Alanin und 5 g/L α-Ketoisovalerat supplementiert war, Pantothensäure-Titer von bis zu 3,0 g/L (24 h) erreicht. Die Herstellung des Bacillus subtilis Stammes PA221 (Genotyp P2GpanBCD, trpC2 (Trp")) ist in folgendem Abschnitt beschrieben :The resulting strain was transformed with genomic DNA from Bacillus subtilis strain PA221 (genotype P 2 "panBCD, trpC2 (Trp " )) and genomic DNA from Bacillus subtilis strain PA303 (genotype P 26 panE7). The resulting strain PA327 has genotype P 2 anBCD, P 2 βpanE1 and is tryptophan auxotroph (Trp " ). The Bacillus subtilis strain PA327 was made up to 740 in 10 mL cultures with SVY medium (25 g / L Difco Veal Infusion Broth, 5 g / L Difco Yeast Extract, 5 g / L Na glutamate, 2.7 g / L ammonium sulfate Fill up with water, autoclave, then add 200 mL 1 M potassium phosphate, pH 7.0 and 60 mL 50% sterile glucose solution), which was supplemented with 5 g / L ß-alanine and 5 g / L α-ketoisovalerate, pantothenic acid Titer of up to 3.0 g / L (24 h) reached. The preparation of the Bacillus subtilis strain PA221 (genotype P 2G panBCD, trpC2 (Trp " )) is described in the following section:
Durch klassische gentechnische Methoden wurde mit Hilfe der Sequenzinformation des panBCD Operons von E. coli (siehe Merkel et al., FEMS Microbiol. Lett., 143, 1996:247-252) ausgehend von einer Bacillus subtilis GP275 Plasmid-Bibliothek das panBCD Operon von Bacillus kloniert. Zur Klonierung wurde der E. coli Stamm BM4062 (birte) und die Information, daß das Bacillus Operon in der Nähe des birA Gens liegt, verwendet. Das panBCD Operon wurde in ein in E. coli replizierbares Plasmid eingebracht. Zur Verbesserung der Expression des panBCD Operons wurden starke, konstitutive Promotoren des Bacillus subtilis Phagen SP01 (P2β) verwendet und die Ribosomenbindungsstelle (=RBS) vor dem panß-Gen durch eine artifizielle RBS ersetzt. Vor die P2 anBCD Kassette auf dem Plasmid wurde ein DNA Fragment, das unmittelbar upstream des nativen panB Gens in Bacillus liegt, ligiert. Dieses Plasmid wurde in den Bacillus subtilis Stamm RL-1 (durch klassische Mutagenese erhaltenes Derivat des Bacillus subtilis 168 (Marburg Stamm ATCC 6051), Genotyp trpC2 (Trp )) transformiert und durch homologe Rekombination wurde das native panBCD Operon durch das p26panBCD Operon ersetzt. Der resultierende Stamm heißt PA221 und hat den Genotyp P26panßCD, trpC2 (Trp"). Mit dem Bacillus subtilis Stamm PA221 wurde in 10 mL Kulturen mit SVY-Medium, das mit 5 g/L ß-Alanin und 5 g/L α-Ketoisovalerat supplementiert war, Pantothensäure-Titer von bis zu 0,92 g/L (24 h) erreicht.The panBCD operon from. Was derived from a Bacillus subtilis GP275 plasmid library using classical genetic engineering methods with the aid of the sequence information of the panBCD operon from E. coli (see Merkel et al., FEMS Microbiol. Lett., 143, 1996: 247-252) Bacillus cloned. For cloning, the E. coli strain BM4062 (bir te ) and the information that the Bacillus operon is close to the birA gene was used. The panBCD operon was introduced into a plasmid replicable in E. coli. To improve the expression of the panBCD operon, strong, constitutive promoters of Bacillus subtilis phage SP01 (P 2 β) were used and the ribosome binding site (= RBS) in front of the panß gene was replaced by an artificial RBS. A DNA fragment immediately upstream of the native panB gene in Bacillus was ligated in front of the P 2 anBCD cassette on the plasmid. This plasmid was transformed into Bacillus subtilis strain RL-1 (derivative of Bacillus subtilis 168 (Marburg strain ATCC 6051), genotype trpC2 (Trp) obtained by classic mutagenesis) and by homologous recombination the native panBCD operon was replaced by the p 26 panBCD operon replaced. The resulting strain is called PA221 and has the genotype P 26 panßCD, trpC2 (Trp " ). The Bacillus subtilis strain PA221 was in 10 mL cultures with SVY medium containing 5 g / L ß-alanine and 5 g / L α Ketoisovalerate was supplemented, pantothenic acid titer of up to 0.92 g / L (24 h) was reached.
Die Herstellung des Bacillus subtilis Stamms PA303 (Genotyp P _panE1) ist in folgendem Abschnitt beschrieben : Mit Hilfe der E. coli panE Gensequenz wurde die Bacillus panE Sequenz analog kloniert. Es zeigte sich, daß in B. subtilis zwei Homologe des panE Gens von E. coli existieren, die mit panE1 und panE2 bezeichnet wurden. Durch Deletionsanalysen zeigte sich, daß das panEY Gen für 90 % der Pantothensäure Produktion verantwortlich ist, während die Deletion des panE2 Gens keinen signifikanten Effekt auf die Pantothensäure Produktion hatte. Auch hier wurde analog zur Klonierung des panBCD Operons der Promotor durch den starken konstitutiven Promotor 6 ersetzt und die Ribosomenbindungsstelle vor dem panE1 Gen durch die artifizielle Bindungsstelle ersetzt. Das P2epanE1 Fragment wurde in einen Vektor kloniert, des so gestaltet war, daß das P2ψanE1 Fragment in den original panE1 locus im Genom von Bacillus subtilis integrieren konnte. Der nach Transformation und homologer Rekombination resultierende Stamm heißt PA303 und hat den Genotyp P2βpanE1. Mit dem Bacillus subtilis Stamm PA303 wurde in 10 mL Kulturen mit SVY-Medium, das mit 5 g/L ß-Alanin und 5 g/L -Ketoisovalerat supplementiert war, Pantothensäure-Titer von bis zu 1 ,66 g/L (24 h) erreicht.The preparation of the Bacillus subtilis strain PA303 (genotype P _panE1) is described in the following section: The Bacillus panE sequence was cloned analogously using the E. coli panE gene sequence. It was found that two homologs of the E. coli panE gene exist in B. subtilis and were designated panE1 and panE2. Deletion analyzes showed that the panEY gene is responsible for 90% of pantothenic acid production, while the deletion of the panE2 gene had no significant effect on pantothenic acid production. Here too, analogous to the cloning of the panBCD operon, the promoter was replaced by the strong constitutive promoter 6 and the ribosome binding site in front of the panE1 gene was replaced by the artificial binding site. The P 2e panE1 fragment was cloned into a vector that was designed so that the P 2 ψanE1 fragment was in the original panE1 locus in the genome from Bacillus subtilis. The strain resulting after transformation and homologous recombination is called PA303 and has the genotype P 2 βpanE1. Bacillus subtilis strain PA303 was used in 10 mL cultures with SVY medium supplemented with 5 g / L ß-alanine and 5 g / L ketoisovalerate to produce pantothenic acid titers of up to 1.66 g / L (24 h ) reached.
Die weitere Stammkonstruktion erfolgte durch Transformation von PA327 mit einem Plasmid, welches das P2_iivBNC Operon und das Marker-Gen für Spectinomycin enthielt. Das P26// ß/VC Operon integrierte in den amyE locus, was durch PCR nachgewiesen wurde. Ein Transformante wurde als PA340 (Genotyp P epanBCD, P2 anE1, P2_ilvBNC, specR, trpC2 (Trp )) bezeichnet.The further stem construction was carried out by transforming PA327 with a plasmid which contained the P 2 _iivBNC operon and the marker gene for spectinomycin. The P 26 // ß / VC operon integrated into the amyE locus, which was verified by PCR. One transformant was designated PA340 (genotype P epanBCD, P 2 anE1, P 2 _ilvBNC, specR, trpC2 (Trp)).
Mit dem Bacillus subtilis Stamm PA340 wurde in 10 mL Kulturen mit SVY-Medium, das nur mit 5 g/L ß-Alanin supplementiert war, Pantothensäure-Titer von bis zu 3,6 g/L (24 h) erreicht, in 10 ml Kulturen mit SVY-Medium, das mit 5 g/L ß-Alanin und 5 g/L α-Ketoisovalerat supplementiert war, wurden Pantothensäure-Titer von bis zu 4, 1 g/L (24 h) erreicht.With the Bacillus subtilis strain PA340, pantothenic acid titer of up to 3.6 g / L (24 h) was achieved in 10 ml cultures with SVY medium supplemented only with 5 g / L ß-alanine, in 10 ml Cultures with SVY medium supplemented with 5 g / L ß-alanine and 5 g / L α-ketoisovalerate achieved pantothenic acid titers of up to 4.1 g / L (24 h).
Des weiteren wurde in den Stamm PA340 eine deregulierte /Λ/D-Kassette eingebracht. Dazu wurde ein Plasmid, welches das ilvD Gen unter der Kontrolle des P26 Promotors mit der artifiziellen RBS2 enthält, in PA340 transformiert. Dabei wurde das P_eilvD Gen durch homologe Rekombination in den original ilvD locus integriert.A deregulated / Λ / D cassette was also introduced into the strain PA340. For this purpose, a plasmid which contains the ilvD gene under the control of the P 26 promoter with the artificial RBS2 was transformed into PA340. The P_eilvD gene was integrated into the original ilvD locus by homologous recombination.
Der resultierende Stamm PA374 hat den Genotyp P2_panBCD, P26panE1, P2_ilvBNC,The resulting strain PA374 has the genotype P 2 _panBCD, P 26 panE1, P 2 _ilvBNC,
P2,ilvD, specR und trpC2 (Trp").P 2 , ilvD, specR and trpC2 (Trp " ).
Mit dem Bacillus subtilis Stamm PA374 wurde in 10 mL Kulturen mit SVY-Medium, das nur mit 5 g/L ß-Alanin supplementiert war, Pantothensäure-Titer von bis zu 2,99 g/L (24 h) erreicht.With the Bacillus subtilis strain PA374, pantothenic acid titer of up to 2.99 g / L (24 h) was achieved in 10 mL cultures with SVY medium which was supplemented only with 5 g / L ß-alanine.
Um mit dem Stamm PA374 ß-Alanin zufütterungsfrei Pantothensäure zu produzieren, wurden zusätzliche Kopien des für die Aspartat-α-decarboxylase kodierenden Gens panD in den Stamm PA374 eingebracht. Dazu wurde chromosomale DNA des Stammes PA401 in PA374 transformiert. Durch Selektion auf Tetrazyklin wurde der Stamm PA377 erhalten.In order to produce feed-free pantothenic acid with the strain PA374 ß-alanine, additional copies of the gene panD coding for the aspartate α-decarboxylase were introduced into the strain PA374. For this, chromosomal DNA of the strain PA401 was transformed into PA374. The strain PA377 was obtained by selection for tetracycline.
Der resultierende Stamm PA377 hat den Genotyp P26panBCD, P2epanE1, P26ilvBNC, P2GilvD, specR, tetR und trpC2 (Trp"). Mit dem Bacillus subtilis Stamm PA377 wurde in 10 mL Kulturen mit SVY-Medium Vorstufen-zufütterungsfrei Pantothensäure-Titer von bis zu 1,31 g/L (24 h) erreicht.The resulting strain PA377 has the genotype P 26 panBCD, P 2e panE1, P 26 ilvBNC, P 2G ilvD, specR, tetR and trpC2 (Trp " ). With the Bacillus subtilis strain PA377, pantothenic acid titers of up to 1.31 g / L (24 h) were achieved in 10 mL cultures with SVY medium without precursor feeds.
Die Herstellung des Bacillus subtilis Stamms PA401 (Genotyp P2φanD) ist in folgendem Abschnitt beschrieben :The preparation of the Bacillus subtilis strain PA401 (genotype P 2 φanD) is described in the following section:
Das Bacillus subtilis panD Gen wurde aus dem panBCD Operon in einen Vektor, der das Tetrazyklin Marker Gen trägt, kloniert. Vor das panD Gen wurde der Promotor P26 und eine oben beschriebene artifizielle RBS kloniert. Durch Restriktionsverdau wurde ein Fragment, das das Tetrazyklin Marker Gen und das P26panD Gen enthielt, hergestellt. Dieses Fragment wurde religiert und in den oben beschriebenen Stamm PA221 transformiert. Dabei integrierte das Fragment in das Genom des Stamms PA211. Der resultierende Stamm PA401 hat den Genotyp P26panBCD, P26panD, tetR und trpC2 (Trp"). Mit dem Bacillus subtilis Stamm PA401 wurde in 10 mL Kulturen in SVY-Medium, das mit 5 g/L α-Ketoisovalerat supplementiert war, Pantothensäure-Titer von bis zu 0,3 g/L (24 h) erreicht. In 10 mL Kulturen mit SVY-Medium das mit 5 g/L D- Pantoinsäure und 10 g/L L-Aspartat supplementiert war, wurden Pantothensäure- Titer von bis zu 2,2 g/L (24 h) erreicht.The Bacillus subtilis panD gene was cloned from the panBCD operon into a vector that carries the tetracycline marker gene. The promoter P 26 and an artificial RBS described above were cloned in front of the panD gene. A fragment containing the tetracycline marker gene and the P 26 panD gene was produced by restriction digestion. This fragment was religated and transformed into the strain PA221 described above. The fragment integrated into the genome of the PA211 strain. The resulting strain PA401 has the genotype P 26 panBCD, P 26 panD, tetR and trpC2 (Trp " ). The Bacillus subtilis strain PA401 was in 10 mL cultures in SVY medium, which was supplemented with 5 g / L α-ketoisovalerate , Pantothenic acid titer of up to 0.3 g / L (24 h) was reached, in 10 mL cultures with SVY medium supplemented with 5 g / L D-pantoic acid and 10 g / L L-aspartate, pantothenic acid Titer of up to 2.2 g / L (24 h) reached.
Ausgehend von Stamm PA377 wurde durch Transformation mit chromosomaler DNA von Stamm PY79 ein Tryptophan prototropher Stamm generiert. Dieser Stamm PA824 hat den Genotyp P26panBCD, P26panE1, P26ilvBNC, P26//VD, specR, tetR und Trp+. Mit dem Bacillus subtilis Stamm PA824 wurde in 10 mL Kulturen in SVY-Medium Vorstufen-zufütterungsfrei Pantothensäure-Titer von bis zu 4,9 g/L (48 h) (Vergleich PA377: bis zu 3,6 g/L in 48 h) erreicht.Starting from strain PA377, a tryptophan prototrophic strain was generated by transformation with chromosomal DNA from strain PY79. This strain PA824 has the genotype P 26 panBCD, P 26 panE1, P 26 ilvBNC, P 26 // VD, specR, tetR and Trp + . Bacillus subtilis strain PA824 was used in 10 mL cultures in SVY medium to pre-feed-free pantothenic acid titer of up to 4.9 g / L (48 h) (comparison PA377: up to 3.6 g / L in 48 h) reached.
Die Herstellung von PA668 ist in folgendem Abschnitt beschrieben: Das Bacillus panB Gen wurde aus dem Wild-Typ panBCD Operon kloniert und in einen Vektor insertiert, der neben einem Chloramphenicol-Resistenz-Gen auch ß. subtilis Sequenzen des vpr locus enthält.The preparation of PA668 is described in the following section: The Bacillus panB gene was cloned from the wild-type panBCD operon and inserted into a vector which, in addition to a chloramphenicol resistance gene, also ß. contains subtilis sequences of the vpr locus.
Der starke konstitutive Promotor P26 wurde vor das 5' Ende des panB Gens eingeführt. Ein Fragment, das das P26panß Gen, das Marker-Gen für Chloramphenicol-Resistenz sowie Bacillus subtilis vpr Sequenzen enthält wurde durch Restriktionsverdau erhalten. Das isolierte Fragment wurde religiert und der Stamm PA824 damit transformiert. Der erhaltene Stamm wurde mit PA668 bezeichnet. Der Genotyp von PA668 ist: P2φanBCD, P2φanE1, P26ilvBNC, P26ilvD, P2epanB, specR, tetR, CmR and Trp+. Zwei Kolonien von PA668 wurde isoliert und mit PA668-2A, die andere mit PA668-24 bezeichnet.The strong constitutive promoter P 26 was introduced before the 5 'end of the panB gene. A fragment containing the P 26 panß gene, the marker gene for chloramphenicol resistance and Bacillus subtilis vpr sequences obtained by restriction digestion. The isolated fragment was religated and the strain PA824 was transformed with it. The strain obtained was designated PA668. The genotype of PA668 is: P 2 φanBCD, P 2 φanE1, P 26 ilvBNC, P 26 ilvD, P 2 epanB, specR, tetR, CmR and Trp + . Two colonies of PA668 were isolated and designated PA668-2A, the other PA668-24.
Mit B. subtilis Stamm PA668-2A_werden in 10mL Kulturen in SVY-Medium ohne Zufütterung von Vorstufen Pantothensäure-Titer von 1 ,5 g/L in 48 h erreicht. In 10 mL Kulturen, die mit 10g/L Aspartat supplementiert sind, werden Titer bis zu 5 g/L erreicht.With B. subtilis strain PA668-2A_, pantothenic acid titers of 1.5 g / L are achieved in 48 h in 10 ml cultures in SVY medium without addition of precursors. In 10 mL cultures supplemented with 10g / L aspartate, titres up to 5 g / L are achieved.
Mit ß. subtilis Stamm PA668-24 werden in 10mL Kulturen in SVY-Medium ohne Zufütterung von Vorstufen Pantothensäure-Titer von 1 ,8 g/L in 48 h erreicht. In 10 mL Kulturen, die mit 10g/L L-Aspartat supplementiert sind, werden Titer bis zu 4,9 g/L erreicht.With ß. subtilis strain PA668-24 are achieved in 10 ml cultures in SVY medium without addition of precursors pantothenic acid titer of 1.8 g / L in 48 h. In 10 mL cultures supplemented with 10g / L L-aspartate, titres up to 4.9 g / L are achieved.
Die genaue Konstruktion der Stämme ist gemäß den Anlagen der PCT/US- Anmeldung 0025993 und US-Serial-Nr. 60/262,995 zu entnehmen.The exact construction of the strains is according to the appendices of PCT / US application 0025993 and US serial no. 60 / 262,995.
Mit dem oben beschriebenen Stamm PA377 wird bei Glucose-Iimitierter Fermentation in SVY-Medium (25 g/L Difco Veal Infusion Broth, 5 g/L Difco Yeast Extract, 5 g/L Tryptophan, 5 g/L Na-Glutamat, 2 g/L (NH4)2SO4, 10 g/L KH2PO4, 20 g/L K2HPO4, 0,1 g/L CaCI2, 1 g/L MgSO4, 1 g/L Natriumeitrat, 0,01 g/L FeSO4x7 H2O und 1 ml/L einer Spurensalzlösung folgender Zusammensetzung : 0,15 g Na2MoO x 2 H2O, 2,5 g H3BO3, 0,7 g CoCI2 x 6 H2O, 0,25 g CuSO4 x 5 H2O, 1,6 g MnCI2 x 4 H2O, 0,3 g ZnSO4 x 7 H2O, mit Wasser auf 1 I aufgefüllt)) im 10 L Maßstab bei kontinuierlicher Zufütterung einer Glucose-Lösung in 36 h (48 h) Pantothensäure- Konzentrationen in der Fermentationsbrühe von 18-19 g/L (22-25 g/L) erreicht.The above-described strain PA377 is used for glucose-limited fermentation in SVY medium (25 g / L Difco Veal Infusion Broth, 5 g / L Difco Yeast Extract, 5 g / L tryptophan, 5 g / L Na glutamate, 2 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 10 g / L KH 2 PO 4 , 20 g / LK 2 HPO 4 , 0.1 g / L CaCl 2 , 1 g / L MgSO 4 , 1 g / L sodium citrate, 0 , 01 g / L FeSO 4 x7 H 2 O and 1 ml / L of a trace salt solution of the following composition: 0.15 g Na 2 MoO x 2 H 2 O, 2.5 g H 3 BO 3 , 0.7 g CoCI 2 x 6 H 2 O, 0.25 g CuSO 4 x 5 H 2 O, 1.6 g MnCl 2 x 4 H 2 O, 0.3 g ZnSO 4 x 7 H 2 O, made up to 1 I with water)) im 10 L scale with continuous feeding of a glucose solution in 36 h (48 h) pantothenic acid concentrations in the fermentation broth of 18-19 g / L (22-25 g / L) reached.
Bei Glucose-Iimitierter Fermentation von PA824, dem Tryptophan-prototrophen Derivat von PA377, in Hefeextrakt-Medium (10 g/L Difco Yeast Extract, 5 g/L Na- Glutamat, 8 g/L (NH4)2SO4) 10 g/L KH2PO4, 20 g/L K2HPO4j 0,1 g/L CaCI2, 1 g/L MgSO4, 1 g/L Natriumeitrat, 0,01 g/L FeSO4x7 H2O und 1 ml/L der oben beschriebenen Spurensalzlösung) werden im 10 L Maßstab bei kontinuierlicher Zufütterung einer Glucose-Lösung in 36 h, 48 h und 72 h folgende Pantothensäure- Konzentrationen in Fermentationsbrühen erreicht: 20 g/L, 28 g/L und 36 g/L. Durch weitere Medienoptimierung wird mit Stamm PA824 bei Glucose-Iimitierter Fermentation in einem Medium bestehend aus 10 g/L Difco Yeast Extract, 10 g/L NZ Amine A (Quest International GmbH, Erftstadt), 10 g/L Na-Glutamat, 4 g/L (NH4)2SO4, 10 g/L KH2PO4, 20 g/L K2HPO4, 0,1 g/L CaCI2) 1 g/L MgSO4, 1 g/L Natriumeitrat, 0,01 g/L FeSO4x7 H2O und 1 ml/L der oben beschriebenen Spurensalzlösung im 10 L Maßstab bei kontinuierlicher Zufütterung einer Glucose- Lösung in 36h (48h) Pantothensäure-Konzentrationen von 37 g/L (48 g/L) in Fermentationsbrühen erreicht.When glucose-limited fermentation of PA824, the tryptophan-prototrophic derivative of PA377, in yeast extract medium (10 g / L Difco Yeast Extract, 5 g / L Na-Glutamate, 8 g / L (NH 4 ) 2 SO 4) 10 g / L KH 2 PO 4 , 20 g / LK 2 HPO 4j 0.1 g / L CaCI 2 , 1 g / L MgSO 4 , 1 g / L sodium citrate, 0.01 g / L FeSO 4 x7 H 2 O and 1 ml / L of the trace salt solution described above) on a 10 L scale at continuous Feeding a glucose solution in 36 h, 48 h and 72 h reached the following pantothenic acid concentrations in fermentation broths: 20 g / L, 28 g / L and 36 g / L. Through further media optimization, strain PA824 is used for glucose-limited fermentation in a medium consisting of 10 g / L Difco Yeast Extract, 10 g / L NZ Amine A (Quest International GmbH, Erftstadt), 10 g / L Na-Glutamate, 4 g / L (NH 4 ) 2 SO 4 , 10 g / L KH 2 PO 4 , 20 g / LK 2 HPO 4 , 0.1 g / L CaCI 2) 1 g / L MgSO 4 , 1 g / L sodium citrate, 0 , 01 g / L FeSO 4 x7 H 2 O and 1 ml / L of the trace salt solution described above on a 10 L scale with continuous addition of a glucose solution in 36 h (48 h) pantothenic acid concentrations of 37 g / L (48 g / L) reached in fermentation broths.
Weitere Erhöhungen der Pantothensäure-Konzentration in der Fermentationsbrühe sind durch weitere Medienoptimierung, durch Erhöhung der Fermentationsdauer, durch Verfahrens- und Stammverbesserung sowie durch Kombinationen der einzelnen Schritte denkbar. So sind die oben beschriebenen Pantothensäure- Konzentrationen auch durch Fermentation von Stämmen zu erreichen, die Derivate des oben beschriebenen PA824 sind. Derivate können durch klassische Stammentwicklung sowie durch weitere gentechnische Manipulationen hergestellt werden. Durch Medien-, Stamm- und Fermentationsverfahrensentwicklung können die Pantothensäure-Titer in den Fermentationsbrühen auf über 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, und > 90 g/L gesteigert werden.Further increases in the pantothenic acid concentration in the fermentation broth are conceivable by further media optimization, by increasing the fermentation time, by improving the process and strain, and by combinations of the individual steps. The pantothenic acid concentrations described above can also be achieved by fermentation of strains which are derivatives of the PA824 described above. Derivatives can be produced through classic strain development as well as through further genetic engineering manipulations. Through media, strain and fermentation process development, the pantothenic acid titers in the fermentation broths can be increased to over 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, and> 90 g / L.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Fermentation in einem Kulturmedium durchgeführt wird, das außer wenigstens einer Kohlenstoff- und Stickstoffquelle als Ausgangsverbindungen keine weiteren Vorstufen (Precursor) enthält. D.h. die Biosynthese von D-Pantothensäure ist von der Zufütterung weiterer Vorstufen unabhängig. Unter solchen Vorstufen sind erfindungsgemäß Substanzen wie z.B. ß-Alanin und/oder L-Aspartat und/oder L- Valin und/oder α-Ketoisovalerat und/oder deren Kombinationen zu verstehen. In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Fermentation des D-Pantothensäure produzierenden Organismus in einem Kulturmedium durchgeführt, welches eine Kohlenstoff- und eine Stickstoffquelle enthält, dem aber kein freies ß-Alanin und/oder ß-Alanin-Salze zugesetzt ist oder im Verlauf der Fermentation zugeführt wird. D. h. zur Herstellung von D-Pantothensäure in Bereichen von wenigstens 10 g/l Kulturmedium, bevorzugt von wenigstens 20 g/l, besonders bevorzugt von wenigstens 40 g/l, höchst besonders bevorzugt von wenigstens 60 g/l und insbesondere von wenigstens 70 g/l, ist erfindungsgemäß keine Zufütterung von freiem ß-Alanin und/oder ß-Alanin-Salzen erforderlich. Die Unabhängigkeit von der Zufütterung von Vorstufen stellt insbesondere einen wesentlichen wirtschaftlichen Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten Verfahren dar, da eine Vielzahl von Vorstufen sehr teuer sind.An important advantage of the process according to the invention is that the fermentation is carried out in a culture medium which, apart from at least one carbon and nitrogen source, contains no further precursors as starting compounds. This means that the biosynthesis of D-pantothenic acid is independent of the feeding of further precursors. According to the invention, such precursors are understood to mean substances such as, for example, β-alanine and / or L-aspartate and / or L-valine and / or α-ketoisovalerate and / or combinations thereof. In a preferred variant of the process according to the invention, the fermentation of the D-pantothenic acid-producing organism is carried out in a culture medium which contains a carbon and a nitrogen source, but to which no free ß-alanine and / or ß-alanine salts have been added or during the course is fed to the fermentation. That is, for the production of D-pantothenic acid in ranges of at least 10 g / l culture medium, preferably of at least 20 g / l, particularly preferably of at least 40 g / l, most particularly preferably of at least 60 g / l and in particular of at least 70 g / l, no additional β-alanine and / or β-alanine salts need to be added according to the invention. The independence from the feeding of precursors represents in particular a significant economic advantage of the method according to the invention over known methods, since a large number of precursors are very expensive.
Die Zugabe von ß-Alanin und/oder ß-Alanin-Salzen ist erfindungsgemäß jedoch nicht ausgeschlossen, so daß folglich die Ausbeute an D-Pantothensäure durch die Zugabe von ß-Alanin und/oder ß-Alanin-Salzen noch weiter verbessert werden kann. Geht man beispielsweise davon aus, daß alle erforderlichen Vorstufen der Pantothensäure in ausreichender Menge vorhanden sind lediglich die Aktivität des panD-Gens eine weitere Steigerung der Pantothensäure-Produktion limitiert, so kann die Ausbeute an Pantothensäure z.B. um weitere 50% durch die Zugabe von freiem ß-Alanin und/oder ß-Alanin-Salzen gesteigert werden.However, the addition of ß-alanine and / or ß-alanine salts is not excluded according to the invention, so that consequently the yield of D-pantothenic acid can be further improved by the addition of ß-alanine and / or ß-alanine salts. If, for example, it is assumed that all necessary precursors of pantothenic acid are present in sufficient quantity, only the activity of the panD gene limits a further increase in pantothenic acid production, the yield of pantothenic acid can e.g. can be increased by a further 50% by adding free ß-alanine and / or ß-alanine salts.
In einer vorteilhaften Variante der vorliegenden Erfindung können bis zu 20 g/l an freiem ß-Alanin und/oder ß-Alanin-Salzen dem Kulturmedium zur zusätzlichen Steigerung der Pantothensäureausbeute um mehr als 50 % zugesetzt werden. Bevorzugt ist der Zusatz von etwa 15 g/l an freiem ß-Alanin und/oder ß-Alanin-Salzen zum Kulturmedium.In an advantageous variant of the present invention, up to 20 g / l of free .beta.-alanine and / or .beta.-alanine salts can be added to the culture medium to further increase the pantothenic acid yield by more than 50%. It is preferred to add about 15 g / l of free β-alanine and / or β-alanine salts to the culture medium.
Beispiele erfindungsgemäß geeigneter Kohlenstoffquellen zum Einsatz in einem Kulturmedium zur Fermentation der zuvor genannten Organismen sind Zucker, wie Stärkehydrolysate (Mono-, Di-, Oligosaccharide), bevorzugt Glucose oder Saccharose sowie Rüben- oder Rohrzuckermelasse, Proteine, Proteinhydrolysate, Sojamehl, Maisquellwasser, Fette, freie Fettsäuren, rückgeführte Zellen aus bereits durchgeführten Fermentationen oder deren Hydrolysate sowie Hefeextrakt. Diese Aufzählungen sind nicht limitierend für die vorliegende Erfindung.Examples of carbon sources suitable according to the invention for use in a culture medium for fermentation of the aforementioned organisms are sugars, such as starch hydrolysates (mono-, di-, oligosaccharides), preferably glucose or sucrose, and beet or cane sugar molasses, proteins, protein hydrolysates, soybean meal, corn steep liquor, fats, free fatty acids, recycled cells from fermentations already carried out or their hydrolyzates as well as yeast extract. These lists are not limiting for the present invention.
Ferner zeichnet sich das vorliegende Verfahren in vorteilhafter Weise dadurch aus, daß der Gesamt-Zuckergehalt bis zum Ende der Fermentation auf ein Minimum reduziert wird, da dieser anderenfalls die spätere Trocknung und/oder Formulierung der Fermentationslösung durch Verkleben erschwert. Dies kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß die Fermentation noch einige Zeit weitergeführt wird, nachdem die Kohlenstoffquelle verbraucht ist (bei Kultivierung im batch-Betrieb) oder nachdem die Kohlenstoffzufuhr (bei einer Prozeßführung im fed-batch oder repeated- fed-batch-Betrieb) unterbrochen ist und/oder derart reguliert ist, daß die Konzentration der Kohlenstoffquelle nahezu Null ist (bei fed-batch, repeated-fed- batch oder kontinuierlicher Prozeßführung).Furthermore, the present method is advantageously characterized in that the total sugar content is reduced to a minimum until the end of the fermentation, since this would otherwise make subsequent drying and / or formulation of the fermentation solution more difficult by sticking together. This can be achieved according to the invention in that the fermentation is continued for some time, after the carbon source has been consumed (in cultivation in batch mode) or after the carbon supply (in process control in fed-batch or repeated fed-batch mode) has been interrupted and / or regulated in such a way that the concentration of the carbon source is almost zero is (with fed-batch, repeated-fed-batch or continuous process control).
Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß nach Unterbrechung der Zudosierung der Kohlenstoffquelle (z. B. Zuckerlösung) die Fermentation bis zum Erreichen der Gelöstsauerstoffkonzentration (pO2) auf wenigstens 80 %, bevorzugt 90 % und besonders bevorzugt 95 % des Sättigungswertes in der Fermentationslösung weitergeführt wird.This is done according to the invention in that after the metering in of the carbon source (for example sugar solution) has been interrupted, the fermentation is continued in the fermentation solution to at least 80%, preferably 90% and particularly preferably 95% of the saturation value until the dissolved oxygen concentration (pO 2 ) is reached ,
Beispiele erfindungsgemäß geeigneter Stickstoffquellen sind Ammoniak, Ammoniumsulfat, Harnstoff, Proteine, Proteinhydrolysate oder Hefeextrakt. Auch diese Aufzählung ist nicht limitierend für die vorliegende Erfindung.Examples of nitrogen sources suitable according to the invention are ammonia, ammonium sulfate, urea, proteins, protein hydrolyzates or yeast extract. This list is also not limiting for the present invention.
Ferner enthält das Fermentationsmedium Mineralsalze und/oder Spurenelemente, wie Aminosäuren und Vitamine. Die genauen Zusammensetzungen geeigneter Fermentationsmedien sind zahlreich bekannt und dem Fachmann zugänglich. Nach Inokkulation des Fermentationsmediums mit einem geeigneten D- Pantothensäure produzierenden Organismus (mit dem Fachmann bekannten Zelldichten) erfolgt, ggf. unter Zusatz eines Antischaummittels, die Kultivierung des Organismus. Eine ggf. erforderliche Regulierung des pH-Wertes des Mediums kann mit verschiedenen anorganischen oder organischen Laugen oder Säuren erfolgen, wie z.B. NaOH, KOH, Ammoniak, Phosphorsäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Ameisensäure, Bersteinsäure, Zitronensäure o.a..The fermentation medium also contains mineral salts and / or trace elements such as amino acids and vitamins. The exact compositions of suitable fermentation media are widely known and accessible to the person skilled in the art. After the fermentation medium has been inoculated with a suitable D-pantothenic acid-producing organism (with cell densities known to the person skilled in the art), the organism is cultivated, if appropriate with the addition of an anti-foaming agent. If necessary, the pH of the medium can be regulated using various inorganic or organic alkalis or acids, e.g. NaOH, KOH, ammonia, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, formic acid, succinic acid, citric acid etc.
Aufgrund der während der Fermentation eingesetzten Puffersysteme, die wie zuvor beschrieben, z.B. NaOH, KOH, Ammoniak, Phosphorsäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Ameisensäure, Bersteinsäure, Zitronensäure o.a. sein können, liegt die gebildete D-Pantothensäure in der Fermentationslösung je nach eingesetztem Puffersystem in Form des/der jeweiligen Salze(s) vor. Da hierbei insbesondere die Salze der D-Pantothensäure in Form ihrer einwertigen Kationen unvorteilhaft sind, wird die Fermentationslösung erfindungsgemäß unter Einsatz eines Kationenaustauschers aufbereitet. Die vorliegende Erfindung umfaßt hierbei alle gewerblich verfügbaren Kationenaustauscher. Erfindungsgemäß geeignete Kationentauscher zur Umsalzung von Pantothenat-Salzen zur Pantothensäure sind in der H+-Form vorliegende, saure Harze auf Acrylat-Basis mit Carboxyl-Funktionalitäten und/oder Polystyrol harze mit Sulfonat-Gruppen, bspw. Lewatit CNP 80, CNP LF, S 100, S1468 und SP 112 Monoplus (Firma Bayer, Leverkusen, Deutschland), Diaion PK 216 (Firma Mitsubishi Chemical Corp, Tokyo, Japan), Amberlite 200 und Amberlite 252 (Firma Rohm and Haas, Philadelphia, USA). Bevorzugte Kationentauscher sind stark saure Ionenaustauscher in der H+-Form auf Basis sulfonierten Polystyrols. Besonders bevorzugt sind monodisperse Kationenaustauscher, wie z. B. Lewatit S1468. Die vorangehende Aufzählung von Kationentauschern ist beispielhaft und für die vorliegende Erfindung nicht limitierend. Wie für den Fachmenschen geläufig, können die Ionenaustauscher nach Erschöpfung mit Mineralsäuren wieder in die H+-Form regeneriert und dadurch vielfach verwendet werden.Due to the buffer systems used during the fermentation, which can be e.g. NaOH, KOH, ammonia, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, formic acid, succinic acid, citric acid or the like, the D-pantothenic acid formed is in the fermentation solution in the form depending on the buffer system used of the respective salt (s). Since the salts of D-pantothenic acid in the form of their monovalent cations are particularly disadvantageous, the fermentation solution is prepared according to the invention using a cation exchanger. The present invention encompasses all commercially available cation exchangers. According to the invention suitable cation exchanger for double decomposition of pantothenate salts for pantothenic acid are in the H + form present, acidic resins based on acrylate with carboxyl functionalities and / or polystyrene resins having sulfonate groups, for example. Lewatit CNP 80, CNP LF, S 100, S1468 and SP 112 Monoplus (Bayer, Leverkusen, Germany), Diaion PK 216 (Mitsubishi Chemical Corp, Tokyo, Japan), Amberlite 200 and Amberlite 252 (Rohm and Haas, Philadelphia, USA). Preferred cation exchangers are strongly acidic ion exchangers in the H + form based on sulfonated polystyrene. Monodisperse cation exchangers, such as, for. B. Lewatit S1468. The preceding list of cation exchangers is exemplary and is not limiting for the present invention. As is familiar to the specialist, the ion exchangers can be regenerated into the H + form after exhaustion with mineral acids and can thus be used many times.
Durch den Einsatz des Kationenaustauschers werden die einwertigen Kationen, wie z.B. Ammonium, Kalium oder Natrium in vorteilhafter Weise nahezu vollständig aus der Fermentationslösung entfernt, so daß in der Lösung aus den D-Pantothensäure- Salzen freie D-Pantothensäure gebildet wird. Erfindungsgemäß wird der Gehalt an einwertigen Kationen, bevorzugt Ammonium-, Kalium- und/oder Natrium-Ionen, auf eine Konzentration von < 1g/kg Lösung reduziert.By using the cation exchanger, the monovalent cations, e.g. Ammonium, potassium or sodium are advantageously almost completely removed from the fermentation solution, so that free D-pantothenic acid is formed in the solution from the D-pantothenic acid salts. According to the invention, the content of monovalent cations, preferably ammonium, potassium and / or sodium ions, is reduced to a concentration of <1 g / kg of solution.
Die so erhaltene Lösung an freier Pantothensäure wird erfindungsgemäß durch die Zugabe an Calcium- und/oder Magnesiumbase auf einen pH-Wert von 3-10 eingestellt. Vorteilhaft ist ein pH-Wert von 5-10. Bevorzugt erfolgt die Einstellung auf einen pH-Wert von 5-9, besonders bevorzugt von 6-9 und ganz besonders bevorzugt von 6-8. Auf diese Weise wird eine Lösung oder Suspension an Calcium- und/oder Magnesium-Pantothenat erhalten. Bevorzugt wird der Lösung zur Neutralisation Calciumhydroxid, Caiciumcarbonat, Caiciumoxid, Magnesiumhydroxid und/oder basisches Magnesiumcarbonat in Form eines Feststoffes und/oder als wässrige Suspension zugegeben.The solution of free pantothenic acid thus obtained is adjusted according to the invention to a pH of 3-10 by adding calcium and / or magnesium base. A pH value of 5-10 is advantageous. The pH is preferably adjusted to 5-9, particularly preferably 6-9 and very particularly preferably 6-8. In this way, a solution or suspension of calcium and / or magnesium pantothenate is obtained. Calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium oxide, magnesium hydroxide and / or basic magnesium carbonate is preferably added to the solution for neutralization in the form of a solid and / or as an aqueous suspension.
Hierbei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die Neutralisation der freien D- Pantothensäure enthaltenden Lösung mit Hilfe einer Calcium- und/oder Magnesiumbase in Form einer wässrigen Suspension erfolgt. Durch den Einsatz einer wässrigen Suspension erfolgt die Neutralisation schneller und ohne größere pH-Schwankungen als dies bei Einsatz eines entsprechenden Feststoffes der Fall ist.It is preferred according to the invention if the neutralization of the free solution containing D-pantothenic acid with the aid of a calcium and / or Magnesium base takes the form of an aqueous suspension. By using an aqueous suspension, the neutralization takes place faster and without greater pH fluctuations than is the case when using an appropriate solid.
Erfindungsgemäß zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, daß der Lösung in Schritt c) eine wässrige Suspension enthaltend 2-55 Gew.-%, bevorzugt 10-50 Gew.- % und besonders bevorzugt 20-40 Gew.-% an Calciumhydroxid zugegeben wird. Erfindungsgemäß umfaßt ist ferner ein Verfahren, bei dem der Lösung in Schritt c) eine wässrige Suspension enthaltend 2-65 Gew.-%, bevorzugt 10-50 Gew.-% und besonders bevorzugt 20-40 Gew.-% an Caiciumcarbonat zugegeben wird. In einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird der Lösung in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine wässrige Suspension enthaltend 2-60 Gew.-%, bevorzugt 10-50 Gew.-% und besonders bevorzugt 20-40 Gew.-% an Magnesiumhydroxid zugegeben. Erfindungsgemäß umfaßt ist auch ein Verfahren, wobei der Lösung in Schritt c) eine wässrige Suspension enthaltend 2-25 Gew.-%, bevorzugt 10-20 Gew.-% an basischem Magnesiumcarbonat zugegeben wird.According to the invention, the process is characterized in that an aqueous suspension containing 2-55% by weight, preferably 10-50% by weight and particularly preferably 20-40% by weight of calcium hydroxide is added to the solution in step c). According to the invention, a method is also included in which an aqueous suspension containing 2-65% by weight, preferably 10-50% by weight and particularly preferably 20-40% by weight of calcium carbonate is added to the solution in step c). In a further embodiment variant of the present invention, an aqueous suspension containing 2-60% by weight, preferably 10-50% by weight and particularly preferably 20-40% by weight of magnesium hydroxide is added to the solution in step c) of the method according to the invention , Also included in the invention is a method in which the solution in step c) is added with an aqueous suspension containing 2-25% by weight, preferably 10-20% by weight, of basic magnesium carbonate.
In einer weiteren Variante kann der freien D-Pantothensäure-haltigen Lösung ausIn a further variant, the free solution containing D-pantothenic acid can be obtained
Schritt b) in einem sich anschließenden Schritt c) ein saures anorganisches und/oder organisches Calcium- und/oder Magnesium-Salz zugegeben wird, wobei eineStep b) in a subsequent step c) an acidic inorganic and / or organic calcium and / or magnesium salt is added, one
Lösung oder Suspension erhalten wird, die Calcium- und/oder Magnesium-Solution or suspension is obtained, the calcium and / or magnesium
Pantothenat enthält.Contains pantothenate.
Vorteilhaft sind erfindungsgemäß unter sauren anorganischen Calcium- und/oderAre advantageous according to the invention under acidic inorganic calcium and / or
Magnesium-Salzen die entsprechenden Calcium- und/oder Magnesium-Halogenide zu verstehen. Erfindungsgemäß bevorzugt sind dies CaCI2 und/oder MgCI2. Unter den sauren organischen Calcium- und/oder Magnesium-Salzen sind beispielsweise gut wasserlösliche Salze organischer Anionen zu verstehen. Bevorzugt sind dies z.Magnesium salts to understand the corresponding calcium and / or magnesium halides. According to the invention, these are preferably CaCl 2 and / or MgCl 2 . The acidic organic calcium and / or magnesium salts are understood to mean, for example, readily water-soluble salts of organic anions. These are preferably z.
B. Calcium- und/oder Magnesium-Formiat, -Acetat, -Propionat, -Glyzinat und/oder -B. calcium and / or magnesium formate, acetate, propionate, glycinate and / or
Lactat. In dem sich anschließenden Schritt d) wird dann die Lösung oder Suspension desLactate. In the subsequent step d), the solution or suspension of the
Calcium- und/oder Magnesium-Pantothenats einer Trockung und/oder Formulierung unterzogen. Die Trocknung und/oder Formulierung der erhaltenen Calcium- und/oder Magnesium-D-Pantothenat-haltigen Lösung oder Suspension erfolgt nach an sich bekannten Verfahren, wie beispielsweise Sprühtrocknung, Sprühgranulation, Wirbelschichttrocknung, Wirbelschichtgranulation, Trommeltrocknung oder Spin-flash Trocknung (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 1999, electronic release, Kapitel „Drying of Solid Materials"). Die Gaseintrittstemperatur bei Konvektionstrocknung liegt im Bereich von 100 - 280 °C, bevorzugt bei 120 - 210 °C. Die Gasaustrittstemperatur liegt bei 50 - 180 °C, bevorzugt bei 60 - 150 °C. Zur Einstellung einer gewünschten Partikelgrößenverteilung und der damit verbundenen Produkteigenschaften können Feinpartikel abgetrennt und zurückgeführt werden. Ferner kann Grobgut in einer Mühle gemahlen und ebenfalls anschließend zurückgeführt werden.Calcium and / or magnesium pantothenate undergoes drying and / or formulation. The calcium and / or magnesium D-pantothenate-containing solution or suspension obtained is dried and / or formulated by methods known per se, such as spray drying, spray granulation, fluidized bed drying, fluidized bed granulation, drum drying or spin-flash drying (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 th edition, 1999, electronic release, chapter "Drying of Solid Materials"). The gas inlet temperature for convection drying is in the range of 100-280 ° C, preferably 120-210 ° C. The gas outlet temperature is 50-180 ° C., preferably at 60-150 ° C. Fine particles can be separated and returned to set a desired particle size distribution and the associated product properties, and coarse material can also be ground in a mill and then also returned.
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist bei dem zuvor dargestellten Verfahren die Reduzierung aufwendiger Aufarbeitungsschritte, insbesondere der Verzicht auf den Einsatz organischer Lösungsmittel, bei gleichzeitiger Bereitstellung eines gewünschten Produktes mit guter biologischer Wertigkeit, Ferner wird erfindungsgemäß die Menge an anfallendem Abwasser wesentlich reduziert. Dies resultiert somit in weiteren Einsparungen an aufwendigen Aufbereitungs- und Entsorgungsanlagen. Somit zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise dadurch aus, daß es einfacher, weniger störanfällig, weniger zeitaufwendig, deutlich kostengünstiger und damit wirtschaftlicher ist, als herkömmliche Verfahren.According to the invention, it is advantageous in the method described above to reduce complicated work-up steps, in particular to dispense with the use of organic solvents, while at the same time providing a desired product with good biological value. Furthermore, the amount of waste water obtained is substantially reduced according to the invention. This results in further savings on complex processing and disposal systems. Thus, the method according to the invention is advantageously characterized in that it is simpler, less prone to failure, less time-consuming, significantly less expensive and therefore more economical than conventional methods.
Dies schließt jedoch nicht aus, daß das erfindungsgemäße Verfahren variiert werden kann. Die eingangs genannten erfindungsgemäßen Verfahrensschritte a) bis d) können durch einen oder mehrere der folgenden Verfahrensschritte ergänzt werden, die für sich genommen dem Fachmenschen vertraut sind. Hierbei sind alle denkbaren Kombinationen der zusätzlichen (fakultativen) Verfahrensschritte mit den (essentiellen) Verfahrensschritten a) bis d) erfindungsgemäß umfaßt.However, this does not rule out that the method according to the invention can be varied. The method steps a) to d) according to the invention mentioned at the beginning can be supplemented by one or more of the following method steps which are familiar to the person skilled in the art. All conceivable combinations of the additional (optional) process steps with the (essential) process steps a) to d) are encompassed according to the invention.
So können die Lösungen oder Suspensionen resultierend aus den Verfahrensschritten a) - c) z. B. durch Erhitzen (Sterilisation) oder andere Methoden, wie z.B. Pasteurisierung oder Sterilfiltration entkeimt werden. In weiteren Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vor der Trocknung und/oder Formulierung der Lösung oder Suspension wenigstens einer und/oder Kombinationen der nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, umfassend Lyse und/oder Abtötung der Biomasse und/oder Abtrennung der Biomasse von der Fermentationslösung und/oder Zugabe weiterer Zuschlagstoffe und/oder Konzentrierung der Fermentationslösung, bevorzugt durch Wasserentzug.So the solutions or suspensions resulting from process steps a) - c) z. B. can be sterilized by heating (sterilization) or other methods such as pasteurization or sterile filtration. In further variants of the method according to the invention, at least one and / or combinations of the following steps can be carried out before the drying and / or formulation of the solution or suspension, including lysis and / or killing of the biomass and / or separation of the biomass from the fermentation solution and / or Adding further additives and / or concentrating the fermentation solution, preferably by removing water.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, wobei die Lyse und/oder Abtötung der Biomasse noch in der Fermentationslösung oder erst nach der Abtrennung der Biomasse von der Fermentationslösung durchgeführt wird. Dies kann beispielsweise durch eine Temperaturbehandlung, bevorzugt bei 80 - 200 °C und/oder eine Säurebehandlung, bevorzugt mit Schwefelsäure oder Salzsäure und/oder enzymatisch, bevorzugt mit Lysozym erfolgen.The present invention thus also relates to a method in which the lysis and / or killing of the biomass is still carried out in the fermentation solution or only after the biomass has been separated from the fermentation solution. This can be done, for example, by a temperature treatment, preferably at 80-200 ° C. and / or an acid treatment, preferably with sulfuric acid or hydrochloric acid and / or enzymatically, preferably with lysozyme.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Zellen der fermentierten Mikroorganismen durch Filtration, Separation (z. B. Zentrifugieren) und/oder Dekantieren aus den Lösungen oder Suspensionen der Schritte a), b) oder c) des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt werden. Denkbar ist auch, daß die Lösungen oder Suspensionen der Schritte a), b) oder c) ohne die Abtrennung der enthaltenen Organismen direkt über einen Kationenaustauscher geleitet werden. Sofern dem Aufarbeitungsschritt durch Kationentauscher (Schritt b)) des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Abtrennung der Biomasse vorausgeht, kann die Biomasse enthaltende Fermentationslösung in vorteilhafter Weise auch von unten nach oben, also entgegen der Schwerkraft, durch das lonenaustauscherbett geleitet werden. Diese Vorgehensweise ist generell vorteilhaft, wenn Schwebstoffe in der zu reinigenden Lösung vorhanden sind.In a further embodiment of the present invention, the cells of the fermented microorganisms can be removed from the solutions or suspensions of steps a), b) or c) of the method according to the invention by filtration, separation (e.g. centrifugation) and / or decanting. It is also conceivable that the solutions or suspensions of steps a), b) or c) are passed directly over a cation exchanger without removing the organisms contained. If the processing step by means of cation exchangers (step b)) of the method according to the invention is not preceded by any separation of the biomass, the fermentation solution containing biomass can advantageously also be passed through the ion exchanger bed from bottom to top, ie counter to gravity. This procedure is generally advantageous if suspended solids are present in the solution to be cleaned.
Die aus der Aufarbeitung über den Kationenaustauscher resultierende Lösung oder Suspension kann im Anschluß an die Neutralisation über einen geeigneten Verdampfer, z. B. Fallfilmverdampfer, Dünnschichtverdampfer oder Rotationsverdampfer aufkonzentriert werden. In einer weiteren Variante kann der eigentlichen Trocknung und/oder Formulierung der Lösung oder Suspension in Schritt d) des zuvor erwähnten erfindungsgemäßen Verfahrens eine Aufkonzentrierung vorangehen. Hierzu wird die Lösung oder Suspension aus Schritt c) z. B. in einem Fallfilmverdampfer und/oder einem Dünnschichtverdampfer aufkonzentriert. Solche Verdampfer werden z. B. von den Firmen GIG (4800 Attnang Puchheim, Österreich), GEA Canzler (52303 Düren, Deutschland), Diessel (31103 Hildesheim, Deutschland) und Pitton (35274 Kirchhain, Deutschland) hergestellt.The solution or suspension resulting from the work-up on the cation exchanger can, after neutralization, be used on a suitable evaporator, e.g. B. falling film evaporator, thin film evaporator or rotary evaporator. In a further variant, the actual drying and / or formulation of the solution or suspension in step d) of the aforementioned method according to the invention Go ahead with concentration. For this purpose, the solution or suspension from step c) z. B. concentrated in a falling film evaporator and / or a thin film evaporator. Such evaporators are e.g. B. by the companies GIG (4800 Attnang Puchheim, Austria), GEA Canzler (52303 Düren, Germany), Diessel (31103 Hildesheim, Germany) and Pitton (35274 Kirchhain, Germany).
Um die farblichen Eigenschaften des Endproduktes zu verbessern, kann ein zusätzlicher Filtrationsschritt durchgeführt werden, bei dem den während des Verfahrens erhaltenen Lösungen oder Suspensionen etwas Aktivkohle zugesetzt wird und die Aktivkohle enthaltene Suspension anschließend filtriert wird. Oder die während der Fermentation erhaltenen Lösungen können über ein kleines Aktivkohlebett geleitet werden. Die hierzu erforderlichen Mengen eingesetzter Aktivkohle liegen im Bereich weniger Gew.-% der Fermentationslösung und liegen im Wissen und Ermessen des Fachmanns. Diese Filtrationen können erleichtert werden, indem der jeweiligen Lösung vor der Filtration ein handelsübliches Flockungshilfsmittel (z. B. Sedipur CF 902 oder Sedipur CL 930 der Firma BASF AG, Ludwigshafen) zusetzt wird.In order to improve the color properties of the end product, an additional filtration step can be carried out, in which some activated carbon is added to the solutions or suspensions obtained during the process and the suspension containing activated carbon is then filtered. Or the solutions obtained during fermentation can be passed through a small bed of activated carbon. The amounts of activated carbon required for this are in the range of a few% by weight of the fermentation solution and are within the knowledge and discretion of the person skilled in the art. These filtrations can be made easier by adding a commercially available flocculant (e.g. Sedipur CF 902 or Sedipur CL 930 from BASF AG, Ludwigshafen) to the respective solution before filtration.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Fermentationsaustrag (Fermentationsbrühe) durch Erhitzen sterilisiert und dann durch Zentrifugieren, Filtrieren oder Dekantieren von der Zellmasse befreit. Nach Zusatz von 50 - 1000 mg/kg, bevorzugt 100- 200 mg/kg eins handelsüblichen Flockungshilfsmittels bezogen auf den Fermentationsaustrag wird über ein kurzes Bett von Aktivkohle und Sand filtriert, um eine Biomasse-freie Lösung mit hohem D- Pantothensäure-Gehalt zu erhalten. Anschließend wird diese aufbereitete Lösung durch das lonenaustauscherbett (in H+-Form) gefördert.In an advantageous embodiment of the present invention, the fermentation discharge (fermentation broth) is sterilized by heating and then freed from the cell mass by centrifuging, filtering or decanting. After adding 50-1000 mg / kg, preferably 100-200 mg / kg, of a commercially available flocculant based on the fermentation output, the mixture is filtered through a short bed of activated carbon and sand in order to obtain a biomass-free solution with a high D-pantothenic acid content , This prepared solution is then conveyed through the ion exchange bed (in H + form).
Sofern dem erfindungsgemäßen Aufarbeitungsschritt über einen Kationenaustauscher keine Abtrennung der Biomasse vorausgeht, kann die Biomasse enthaltende Fermentationslösung in vorteilhafter Weise auch von unten nach oben, also entgegen der Schwerkraft, durch das lonenaustauscherbett geleitet werden.If the processing step according to the invention is not preceded by a separation of the biomass via a cation exchanger, the fermentation solution containing biomass can advantageously also be passed through the ion exchanger bed from bottom to top, that is to say against the force of gravity.
Die sich anschließende Trocknung der Lösung oder Suspension enthaltend Calcium- und/oder Magnesium-Pantothenat kann beispielsweise durch Sprühtrocknung erfolgen. Diese kann im Gleichstrom, Gegenstrom oder Mischstrom erfolgen. Zur Zerstäubung können alle bekannten Zerstäuber herangezogen werden, insbesondere Zentrifugalzerstäuber (Zerstäuberscheibe), Einstoffdüse oder Zweistoffdüse. Bevorzugte Trocknungstemperaturbedingungen sind 150 - 250 °C Turmeintrittstemperatur und 70 - 130 °C Turmaustrittstemperatur. Es kann aber auch bei höherem oder niedrigeren Temperaturniveau getrocknet werden. Um eine sehr niedrige Restfeuchte zu erzielen, kann noch ein weiterer Trocknungsschritt in einem Wirbelbett nachgeschaltet werden.The subsequent drying of the solution or suspension containing calcium and / or magnesium pantothenate can, for example, by spray drying respectively. This can be done in cocurrent, countercurrent or mixed flow. All known atomizers can be used for atomization, in particular centrifugal atomizers (atomizer disks), single-substance nozzles or two-substance nozzles. Preferred drying temperature conditions are 150 - 250 ° C tower inlet temperature and 70 - 130 ° C tower outlet temperature. However, it can also be dried at a higher or lower temperature level. In order to achieve a very low residual moisture, a further drying step can be carried out in a fluidized bed.
Die Sprühtrocknung läßt sich auch in einem FSD- oder SBD-Trockner (FSD: Fluidized Spray Dryer; SBD: Spray Bed Dryer), wie sie von den Firmen Niro (Kopenhagen, Dänemark) und APV-Anhydro (Kopenhagen, Dänemark) gebaut werden, durchführen, die eine Kombination von Sprühtrockner und Wirbelbett darstellen. Bei der Sprühtrocknung kann ein Fließhilfsmittel zugesetzt werden. Dadurch können die Beläge an der Trocknerwandung reduziert und das Fließverhalten, gerade bei feinkörnigen Pulvern verbessert werden. Als Fließhilfsmittel kommen insbesondere Silikate, Stearate, Phosphate und Maisstärke in Betracht. Prinzipiell kann die Trocknung auch in einer Sprühwirbelschicht erfolgen, wobei diese sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich betrieben werden kann. Das Einsprühen der Lösung oder Suspension kann sowohl von oben (Topspray), von unten (Bottomspray) als auch von der Seite (Sidespray) erfolgen.Spray drying can also be carried out in an FSD or SBD dryer (FSD: Fluidized Spray Dryer; SBD: Spray Bed Dryer), as built by the companies Niro (Copenhagen, Denmark) and APV-Anhydro (Copenhagen, Denmark), perform, which are a combination of spray dryer and fluidized bed. A flow aid can be added during spray drying. As a result, the deposits on the dryer wall can be reduced and the flow behavior, especially with fine-grained powders, improved. Silicates, stearates, phosphates and corn starch are particularly suitable as flow aids. In principle, drying can also take place in a spray fluidized bed, which can be operated both continuously and batchwise. The solution or suspension can be sprayed in from above (top spray), from below (bottom spray) and from the side (sidespray).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Zusammensetzung für den Einsatz als Tierfutterzusatz und/oder Tierfutterergänzungsmittel, wobei sie herstellbar ist, indem a) wenigstens ein D-Pantothensäure produzierender Organismus eingesetzt wird, dessen Pantothensäure-(pan)- und/oder lsoleucin/Valin-(ilv)- Biosynthese dereguliert ist und der wenigstens 2 g/l an Salzen der D- Pantothensäure durch Fermentation in einem Kulturmedium bildet, wobei dem Kulturmedium 0 - 20 g/l, bevorzugt 0 g/l freies ß-Alanin und/oder ß- Alanin-Salz zugeführt wird, b) die D-Pantothenat enthaltende Fermentationslösung über einen Kationenaustauscher geleitet wird, wobei aus den Salzen der D- Pantothensäure freie D-Pantothensäure entsteht, c) die freie D-Pantothensäure enthaltende Lösung durch die Zugabe einer Calcium- und/oder Magnesiumbase auf einen pH-Wert von 3-10 eingestellt wird, wobei eine Lösung erhalten wird, die Calcium- und/oder Magnesium- Pantothenat enthält und d) die Calcium- und/oder Magnesium-Pantothenat enthaltende Lösung einer Trocknung und/oder Formulierung unterzogen wird.The present invention furthermore relates to a composition for use as an animal feed additive and / or animal feed supplement, it being producible by a) using at least one organism producing D-pantothenic acid, the pantothenic acid (pan) and / or isoleucine / valine / valine (ilv) biosynthesis is deregulated and forms at least 2 g / l of salts of D-pantothenic acid by fermentation in a culture medium, the culture medium being 0-20 g / l, preferably 0 g / l, of free β-alanine and / or β Alanine salt is added, b) the fermentation solution containing D-pantothenate is passed over a cation exchanger, free salts of D-pantothenic acid resulting in free D-pantothenic acid, c) the free D-pantothenic acid solution by adding a calcium and / or magnesium base to a pH A value of 3-10 is set, a solution is obtained which contains calcium and / or magnesium pantothenate and d) the solution containing calcium and / or magnesium pantothenate is subjected to drying and / or formulation.
In einer vorteilhaften Variante wird in Schritt c) oder Schritt d) eine Suspension erhalten oder vorgelegt, die Calcium- und/oder Magnesium-Pantothenat enthält.In an advantageous variant, a suspension which contains calcium and / or magnesium pantothenate is obtained or presented in step c) or step d).
In einer weiteren Variante kann der freien D-Pantothensäure-haltigen Lösung aus Schritt b) in einem sich anschließenden Schritt c) ein saures anorganisches und/oder organisches Calcium- und/oder Magnesium-Salz zugegeben wird, wobei eine Lösung oder Suspension erhalten wird, die Calcium- und/oder Magnesium- Pantothenat enthält.In a further variant, an acidic inorganic and / or organic calcium and / or magnesium salt can be added to the free D-pantothenic acid-containing solution from step b) in a subsequent step c), a solution or suspension being obtained, which contains calcium and / or magnesium pantothenate.
Vorteilhaft sind erfindungsgemäß unter sauren anorganischen Calcium- und/oder Magnesium-Salzen die entsprechenden Calcium- und/oder Magnesium-Halogenide zu verstehen. Erfindungsgemäß bevorzugt sind dies CaCI2 und/oder MgCI2. Unter den sauren organischen Calcium- und/oder Magnesium-Salzen sind beispielsweise gut wasserlösliche Salze organischer Anionen zu verstehen. Bevorzugt sind dies z. B. Calcium- und/oder Magnesium-Formiat, -Acetat, -Propionat, -Glyzinat und/oder - Lactat.According to the invention, acidic inorganic calcium and / or magnesium salts are advantageously to be understood as meaning the corresponding calcium and / or magnesium halides. According to the invention, these are preferably CaCl 2 and / or MgCl 2 . The acidic organic calcium and / or magnesium salts are understood to mean, for example, readily water-soluble salts of organic anions. These are preferably z. B. calcium and / or magnesium formate, acetate, propionate, glycinate and / or lactate.
In dem sich anschließenden Schritt d) wird dann die Lösung oder Suspension des Calcium- und/oder Magnesium-Pantothenats einer Trockung und/oder Formulierung unterzogen.In the subsequent step d), the solution or suspension of the calcium and / or magnesium pantothenate is then subjected to drying and / or formulation.
Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Zusammensetzung dadurch aus, daß sie Salze der D-Pantothensäure in einer Konzentration von wenigstens 1-100 Gew.-%, bevorzugt wenigstens 20-100 Gew.-% und besonders bevorzugt wenigstens 50 Gew.-% enthält. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung, die Salze der D-Pantothensäure in Form zweiwertiger Kationen, bevorzugt Calcium- und/oder Magnesium-D-Pantothenat enthält. Erfindungsgemäß bevorzugt ist eine Zusammensetzung, die sich dadurch auszeichnet, daß der Gehalt an Salzen der D- Pantothensäure in Form einwertiger Kationen ≤ 1 g/kg ist.Furthermore, the composition according to the invention is characterized in that it contains salts of D-pantothenic acid in a concentration of at least 1-100% by weight, preferably at least 20-100% by weight and particularly preferably at least 50% by weight. The present invention relates to a composition which comprises salts of D-pantothenic acid in the form of divalent cations, preferably calcium and / or contains magnesium D-pantothenate. According to the invention, a composition is preferred which is characterized in that the content of salts of D-pantothenic acid in the form of monovalent cations is 1 1 g / kg.
Erfindungsgemäß wird durch das zuvor beschriebene Verfahren ein Calcium- oder Magnesium-D-Pantothenat erhalten, das den Ansprüchen für einen Futtermittelzusatzstoff genügt. Diese Anforderungen sind beispielsweise ein relativ hoher Gehalt an D-Pantothenat und eine gute Verträglichkeit für den Zielorganismus sowie eine biologische Wertigkeit im Sinne der „Vitamin-Wirkung" des erfindungsgemäßen Produktes. According to the invention, a calcium or magnesium D-pantothenate is obtained by the process described above, which meets the requirements for a feed additive. These requirements are, for example, a relatively high content of D-pantothenate and good tolerance for the target organism as well as a biological value in the sense of the "vitamin effect" of the product according to the invention.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert, die jedoch nicht limitierend für die Erfindung sind:The present invention is explained in more detail by the following examples, which, however, are not limiting for the invention:
Beispiel 1:Example 1:
In einem Laborfermenter mit Rührer und Begasungseinrichtung mit 14 I Inhalt wird wässriges Fermentationsmedium mit der folgenden Zusammensetzung vorgelegt:In a laboratory fermenter with stirrer and gassing device with 14 l content, aqueous fermentation medium with the following composition is placed:
Die Spurensalzlösung setzt sich wie folgt zusammen : The trace salt solution is composed as follows:
0,15 g Na2MoO4 x 2 H2O, 2,5 g H3BO3, 0J g CoCI2 x 6 H2O, 0,25 g CuSO4 x 5 H2O, 1,6 g MnCI2 x 4 H2O, 0,3 g ZnSO4 x 7 H2O werden mit Wasser auf 1 I aufgefüllt. Die Zugabe der Spurensalzlösung erfolgt über eine Sterilfiltration. Das Anfangsflüssigkeitsvolumen beträgt 6 I. Die oben angeführten Gehalte sind auf diesen Wert bezogen.0.15 g Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 2.5 g H 3 BO 3 , 0J g CoCI 2 x 6 H 2 O, 0.25 g CuSO 4 x 5 H 2 O, 1.6 g MnCI 2 x 4 H 2 O, 0.3 g ZnSO 4 x 7 H 2 O are made up to 1 I with water. The trace salt solution is added via sterile filtration. The Initial liquid volume is 6 I. The above-mentioned contents are based on this value.
Dieser Lösung wird 60 ml Impfkultur (OD = 10) von Bacillus subtilis PA824 zugesetzt und bei 43 °C unter starkem Rühren bei einer Begasungsrate von 12 l/min fermentiert. Dieser Stamm ist gemäß der Anlage in der PCT/US-Anmeldung 0025993 beschrieben.60 ml of Bacillus subtilis PA824 seed culture (OD = 10) is added to this solution and fermented at 43 ° C. with vigorous stirring at a gassing rate of 12 l / min. This strain is described in the Appendix in PCT / US application 0025993.
Innerhalb von 47 h werden 6,5 I einer sterilen wässrigen Lösung zudosiert, deren Zusammensetzung wie folgt ist:6.5 l of a sterile aqueous solution are added within 47 h, the composition of which is as follows:
Die Fermentation wird Glukose-Iimitiert durchgeführt. Während der Fermentation wird der pH Wert auf einen Wert von 7,2 durch die Zudosierung von 25%iger Ammoniaklösung bzw. von 20 %iger Phosporsäure reguliert. Ammoniak dient gleichzeitig als Stickstoffquelle für die Fermentation. Die Drehzahl des Rührorgans wird geregelt, indem der Gelöstsauerstoffgehalt auf 30% des Sättigungswertes gehalten wird. Nach Abbruch der Zudosierung der Kohlenstoffquelle wird die Fermentation so lange weitergeführt, bis der Gelöstsauerstoffgehalt (pO2) einen Wert von 95% des Sättigungswerts erreicht hat. Danach wird die Fermentation beendet und der Organismus thermisch abgetötet. Dazu wird die Fermentationslösung 45 min sterilisiert. Die erfolgreiche Abtötung wird durch Ausplattieren nachgewiesen.The fermentation is carried out glucose-limited. During the fermentation, the pH value is adjusted to 7.2 by adding 25% ammonia solution or 20% phosphoric acid. Ammonia also serves as a nitrogen source for the fermentation. The speed of the agitator is regulated by keeping the dissolved oxygen content at 30% of the saturation value. After the addition of the carbon source has been terminated, the fermentation is continued until the dissolved oxygen content (pO 2 ) has reached a value of 95% of the saturation value. The fermentation is then ended and the organism thermally killed. For this, the fermentation solution is sterilized for 45 minutes. Successful killing is demonstrated by plating.
Anschließend erfolgt die Zellabtrennung durch Zentrifugation. Nach Zellabtrennung beträgt die Konzentration an D-Pantothenat nach 48 h 22,8 g/l.The cells are then separated by centrifugation. After cell separation, the concentration of D-pantothenate is 22.8 g / l after 48 h.
In analoger Weise lassen sich auch Fermentationsbrühen erzeugen, die ß-Alanin- zufütterungsfrei Pantothensäure-Titer von über 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, und >90 g/L aufweisen. Ein Fermentationsaustrag, der wie oben beschrieben durch Erhitzen sterilisiert und durch Zentrifugieren von der Biomasse weitgehend befreit worden ist, wird mit zusätzlicher D-Pantothensäure versetzt und der pH mit 25%-iger Ammoniumhydroxid-Lösung (Dispersion) auf einen Wert von ca. 7 eingestellt. Die so erhaltene Lösung oder Suspension wird über ein kleines Bett von Sand/Aktivkohle filtriert. Der Gehalt an D-Pantothensäure im Filtrat beträgt 70 g/l, wobei die D-Pantothensäure hauptsächlich in der Form des Ammoniumsalzes vorliegt.Fermentation broths with ß-alanine feed-free pantothenic acid titers of over 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, and> can also be produced in an analogous manner Have 90 g / L. A fermentation discharge which has been sterilized by heating as described above and largely freed of the biomass by centrifuging is mixed with additional D-pantothenic acid and the pH is adjusted to a value of about 7 with 25% ammonium hydroxide solution (dispersion) , The solution or suspension thus obtained is filtered over a small bed of sand / activated carbon. The content of D-pantothenic acid in the filtrate is 70 g / l, the D-pantothenic acid being mainly in the form of the ammonium salt.
1000 ml dieses Filtrats werden mittels hydrostatischem Druck durch eine 250 ml Glassäule geleitet, in der sich ca. 100 ml lonentauscher Lewatit S100 G1 befinden. Der Durchfluß wird dabei auf ca. 20 ml/min reguliert.Using hydrostatic pressure, 1000 ml of this filtrate is passed through a 250 ml glass column containing approx. 100 ml of Lewatit S100 G1 ion exchanger. The flow is regulated to approx. 20 ml / min.
Aus dem Durchfluß wurden Fraktionen ä 100 ml gesammelt und hinsichtlich ihres pH-Wertes, der Konzentration an D-Pantothenat und der Ionen Ca2+, Mg2+, NH4 +, K+ und Na+ analysiert. Beispielhaft sind die Fraktionen 1-3 in der nachfolgenden Tabelle angeführt.Fractions of 100 ml were collected from the flow and analyzed for their pH, the concentration of D-pantothenate and the ions Ca 2+ , Mg 2+ , NH 4 + , K + and Na + . Fractions 1-3 are given as examples in the table below.
75ml der Fraktion 2, welche 4,8 g Pantothenat enthielt, wurden unter Rühren durch Zugabe von festem Calciumhydroxid auf einen pH-Wert von 7 gebracht. Die so erhaltene Calcium-D-Pantothenat-Lösung oder Suspension wurde anschließend durch Abdampfen des Wassers am Rotationsverdampfer getrocknet und 8,98 g eines leicht bräunlichen Calcium-D-Pantothenat-Pulver erhalten, das einen Gehalt von 57% Calcium-D-Pantothenat aufweist. Dieses Pulver neigt nicht zu Verklebungen und weist gute Produkteigenschaften auf.75 ml of fraction 2, which contained 4.8 g of pantothenate, were brought to a pH of 7 with stirring by adding solid calcium hydroxide. The calcium D-pantothenate solution or suspension thus obtained was then dried by evaporating off the water on a rotary evaporator and 8.98 g of a slightly brownish calcium D-pantothenate powder were obtained which contained of 57% calcium D-pantothenate. This powder is not prone to sticking and has good product properties.
Beispiel 2:Example 2:
In einem Laborfermenter mit Rührer und Begasungseinrichtung mit 14 I Inhalt wird wässriges Fermentationsmedium mit der folgenden Zusammensetzung vorgelegt :In a laboratory fermenter with stirrer and gassing device with 14 l content, aqueous fermentation medium with the following composition is placed:
Die Spurensalzlösung setzt sich wie folgt zusammen :The trace salt solution is composed as follows:
0,15 g Na2MoO4 x 2 H2O, 2,5 g H3BO3, 0,7 g CoCI2 x 6 H2O, 0,25 g CuSO4 x 5 H2O, 1 ,6 g MnCI2 x 4 H2O, 0,3 g ZnSO4 x 7 H2O werden mit Wasser auf 1 I aufgefüllt. Die Zugabe der Spurensalzlösung erfolgt über eine Sterilfiltration. Das Anfangsflüssigkeitsvolumen beträgt 5,5 I. Die oben angeführten Gehalte sind auf diesen Wert bezogen.0.15 g Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 2.5 g H 3 BO 3 , 0.7 g CoCI 2 x 6 H 2 O, 0.25 g CuSO 4 x 5 H 2 O, 1, 6 g MnCI 2 x 4 H 2 O, 0.3 g ZnSO 4 x 7 H 2 O are made up to 1 I with water. The trace salt solution is added via sterile filtration. The Initial liquid volume is 5.5 I. The above-mentioned contents are based on this value.
Dieser Lösung wird 55 ml Impfkultur (OD = 10) von Bacillus subtilis PA824 zugesetzt und bei 43 °C unter starkem Rühren bei einer Begasungsrate von 12 l/min fermentiert. Dieser Stamm ist gemäß der Anlage in der PCT/US-Anmeldung 0025993 beschrieben.55 ml of Bacillus subtilis PA824 seed culture (OD = 10) are added to this solution and fermented at 43 ° C. with vigorous stirring at a gassing rate of 12 l / min. This strain is described in the Appendix in PCT / US application 0025993.
Innerhalb von 48 h werden 6 I einer sterilen wässrigen Lösung zudosiert, deren Zusammensetzung wie folgt ist:6 l of a sterile aqueous solution are metered in within 48 h, the composition of which is as follows:
Die Fermentation wird Glukose-Iimitiert durchgeführt. Während der Fermentation wurde der pH durch die Zudosierung von 25%iger Ammoniaklösung bzw. von 20 %- iger Phosporsäure auf einen Wert von ca. 7,2 reguliert. Ammoniak dient gleichzeitig als Stickstoffquelle für die Fermentation. Die Drehzahl des Rührorgans wird geregelt, indem der Gelöstsauerstoffgehalt auf 30% des Sättigungswertes gehalten wird. Nach Abbruch der Zudosierung der Kohlenstoffquelle wird die Fermentation so lange weitergeführt, bis der Gelöstsauerstoffgehalt (pO2) einen Wert von 95% des Sättigungswerts erreicht hat. Danach wird die Fermentation beendet und der Organismus thermisch abgetötet. Dazu wird die Fermentationslösung 30 min sterilisiert. Die erfolgreiche Abtötung wird durch Ausplattieren nachgewiesen.The fermentation is carried out glucose-limited. During the fermentation, the pH was regulated to a value of approximately 7.2 by metering in 25% ammonia solution or 20% phosphoric acid. Ammonia also serves as a nitrogen source for the fermentation. The speed of the agitator is regulated by keeping the dissolved oxygen content at 30% of the saturation value. After the addition of the carbon source has been terminated, the fermentation is continued until the dissolved oxygen content (pO 2 ) has reached a value of 95% of the saturation value. The fermentation is then ended and the organism thermally killed. For this purpose, the fermentation solution is sterilized for 30 minutes. Successful killing is demonstrated by plating.
Anschließend erfolgt die Zellabtrennung durch Zentrifugation. Nach Zellabtrennung beträgt die Konzentration an D-Pantothenat bei Abbruch nach 48 h 24,1 g/l.The cells are then separated by centrifugation. After cell separation, the concentration of D-pantothenate when terminated after 48 h is 24.1 g / l.
In analoger Weise lassen sich auch Fermentationsbrühen erzeugen, die ß-Alanin- zufütterungsfrei Pantothensäure-Titer von über 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, und >90 g/L aufweisen. Von dem Fermenteraustrag werden 2817 ml mit 1183 ml einer Pantothensäurelösung der Konzentration von 178,9 g/l versetzt und mit 25%-iger Ammoniak-Lösung neutralisiert. Anschließend wird über Sand/Aktivkohle filtriert. Der Gehalt an D-Pantothensäure im Filtrat beträgt 67 g/l, wobei die D-Pantothensäure hauptsächlich in der Form des Ammoniumsalzes vorliegt.Fermentation broths with ß-alanine feed-free pantothenic acid titers of over 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, and> can also be produced in an analogous manner Have 90 g / L. 2817 ml of the fermenter discharge are mixed with 1183 ml of a pantothenic acid solution with a concentration of 178.9 g / l and neutralized with 25% ammonia solution. It is then filtered through sand / activated carbon. The content of D-pantothenic acid in the filtrate is 67 g / l, the D-pantothenic acid being mainly in the form of the ammonium salt.
1300 ml des Filtrats wurden durch ein Bett (Volumen etwa 1 Liter) des lonentauschers Lewatit S100 G1 (in der H+-Form) gefördert und mit Wasser nachgespült. Der Durchfluß wird auf ca. 20 ml/min reguliert.1300 ml of the filtrate were conveyed through a bed (volume about 1 liter) of the Lewatit S100 G1 ion exchanger (in the H + form) and rinsed with water. The flow is regulated to approx. 20 ml / min.
Nach einem Vorlauf von 200 ml wurden 1810 g des Eluats aufgefangen. Der Gehalt an D-Pantothensäure betrug 45 g/l. Folgende lonenkonzentrationen liegen vor:NH +: 66 mg/kg Eluat und K+: < 0,001 g/100g Eluat. Der Phosphor-Gehalt liegt bei 0,072 g/100 g Eluat.After a preliminary run of 200 ml, 1810 g of the eluate were collected. The D-pantothenic acid content was 45 g / l. The following ion concentrations are present: NH + : 66 mg / kg eluate and K + : <0.001 g / 100 g eluate. The phosphorus content is 0.072 g / 100 g eluate.
Unter Rühren wird mit festem Calciumhydroxid die freie Pantothensäure neutralisiert, d.h. ein pH-Wert von ungefähr 7 eingestellt.With stirring, the free pantothenic acid is neutralized with solid calcium hydroxide, i.e. adjusted to a pH of about 7.
Erhalten wurden 1840 g einer wässrigen Calcium-D-Pantothenat-Lösung oder Suspension mit einem Gehalt an D-Calciumpantothenat von 49g/l.1840 g of an aqueous calcium D-pantothenate solution or suspension with a content of D-calcium pantothenate of 49 g / l were obtained.
Diese wässrige Calcium-D-Pantothenat-Lösung oder Suspension wird in einem Laborsprühtrockner der Fa. Niro, Typ Minor, getrocknet. Die Eintrittstemperatur beträgt etwa 200 °C, die Austrittstemperatur 85 - 90 °C. Die Zerstäubung erfolgt mittels einer Zweistoffdüse bei einem Druck von 4 bar. Der Wassergehalt wurde nach der Methode von Karl-Fischer durchgeführt. Das pulvrige Produkt hat folgende Spezifikation (Angaben in Gew.-%): Wassergehalt: 2% Calcium-D-Pantothenat: 56,3 % Ammonium-Ionen: 0,049 % Kalium-Ionen: < 0,01 % Natrium-Ionen: < 0,01 %. Beispiel 3:This aqueous calcium D-pantothenate solution or suspension is dried in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor. The inlet temperature is about 200 ° C, the outlet temperature 85 - 90 ° C. The atomization takes place using a two-fluid nozzle at a pressure of 4 bar. The water content was carried out according to the Karl Fischer method. The powdery product has the following specification (data in% by weight): water content: 2% calcium D-pantothenate: 56.3% ammonium ions: 0.049% potassium ions: <0.01% sodium ions: <0 , 01%. Example 3:
In einem Laborfermenter mit Rührer und Begasungseinrichtung mit 300 I Inhalt wird wässriges Fermentationsmedium mit der folgenden Zusammensetzung vorgelegt:A water fermentation medium with the following composition is placed in a laboratory fermenter with stirrer and gassing device with a capacity of 300 l:
Nach der Sterilisation werden folgende sterile Medienkomponenten zusätzlich zugegeben:After sterilization, the following sterile media components are also added:
Die Spurensalzlösung setzt sich wie folgt zusammen :The trace salt solution is composed as follows:
0,15 g Na2MoO4 x 2 H2O, 2,5 g H3BO3, 0J g CoCI2 x 6 H2O, 0,25 g CuSO4 x 5 H2O, 1,6 g MnCI2 x 4 H2O, 0,3 g ZnSO4 x 7 H2O werden mit Wasser auf 1 I aufgefüllt. Die Zugabe der Spurensalzlösung erfolgt über eine Sterilfiltration. Das Anfangsflüssigkeitsvolumen beträgt 100 I. Die oben angeführten Gehalte sind auf diesen Wert bezogen. Dieser Lösung wird 4 I Impfkultur (OD = 120) von Bacillus subtilis PA824 zugesetzt und bei 43°C unter starkem Rühren bei einer Begasungsrate von 1 ,8 m3/h fermentiert. Dieser Stamm ist gemäß der Anlage in der PCT/US-Anmeldung 0025993 beschrieben.0.15 g Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 2.5 g H 3 BO 3 , 0J g CoCI 2 x 6 H 2 O, 0.25 g CuSO 4 x 5 H 2 O, 1.6 g MnCI 2 x 4 H 2 O, 0.3 g ZnSO 4 x 7 H 2 O are made up to 1 I with water. The trace salt solution is added via sterile filtration. The initial liquid volume is 100 I. The contents listed above are based on this value. 4 l of seed culture (OD = 120) of Bacillus subtilis PA824 is added to this solution and fermented at 43 ° C. with vigorous stirring at a gassing rate of 1.8 m 3 / h. This strain is described in the Appendix in PCT / US application 0025993.
Innerhalb von 43 h werden 1 13 I einer sterilen wässrigen Lösung zudosiert, deren Zusammensetzung wie folgt ist:1 13 l of a sterile aqueous solution are metered in within 43 h, the composition of which is as follows:
Die Fermentation wird Glukose-Iimitiert durchgeführt. Während der Fermentation wird der pH Wert bei 7,2 durch die Zudosierung von 25%iger Ammoniaklösung bzw. von 20 %iger Phosporsäure reguliert. Ammoniak dient gleichzeitig als Stickstoffquelle für die Fermentation. Die Drehzahl des Rührorgans wird geregelt, indem der Gelöstsauerstoffgehalt auf 30% des Sättigungswertes gehalten wird. Nach Abbruch der Zudosierung der Kohlenstoffquelle wird die Fermentation so lange weitergeführt, bis der Gelöstsauerstoffgehalt (pO2) einen Wert von 95% des Sättigungswerts erreicht hat. Nach 43 h wird die Fermentation beendet. Die Zellabtrennung erfolgt durch Separation in einer Tellerzentrifuge. Danach wird die zellfreie Fermentationslösung 60 min sterilisiert. Die erfolgreiche Abtötung wird durch Ausplattieren nachgewiesen.The fermentation is carried out glucose-limited. During the fermentation, the pH at 7.2 is regulated by adding 25% ammonia solution or 20% phosphoric acid. Ammonia also serves as a nitrogen source for the fermentation. The speed of the agitator is regulated by keeping the dissolved oxygen content at 30% of the saturation value. After the addition of the carbon source has been terminated, the fermentation is continued until the dissolved oxygen content (pO 2 ) has reached a value of 95% of the saturation value. The fermentation is ended after 43 h. The cells are separated by separation in a plate centrifuge. The cell-free fermentation solution is then sterilized for 60 minutes. Successful killing is demonstrated by plating.
Die Konzentration an D-Pantothenat nach Zellabtrennung und Sterilisation beträgt 21 g/l. In analoger Weise lassen sich auch Fermentationsbrühen erzeugen, die ß-Alanin- zufütterungsfrei Pantothensäure-Titer von über 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, und >90 g/L aufweisen.The concentration of D-pantothenate after cell separation and sterilization is 21 g / l. Fermentation broths with ß-alanine feed-free pantothenic acid titers of over 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, and> can also be produced in an analogous manner Have 90 g / L.
Anschließend werden 3270 ml des erhaltenen Fermentationsaustrags mit 1750 ml Natrium-Pantothenat-Lösung einer Konzentration von 170 g/l aufgestockt. Dann werden ca. 7 g gepulverte Aktivkohle in diese Lösung eingerührt. Zur Verbesserung der Filtrierbarkeit der Suspension wird diese zur einen Hälfte mit Sedipur CF 902 (48 g einer 1 %-igen Lösung) und zur anderen Hälfte mit Sedipur CL 930 (30 g einer 1 %- igen Lösung) versetzt. Nach kurzem Aufrühren werden beide Hälften jeweils über ein kleines Celite-Bett filtriert und anschließend wieder vereinigt. Von dem so erhaltene Filtrat mit einem Gehalt an D-Pantothensäure von 65,4 g/l werden 1800 ml durch ein Bett (Volumen 1 Liter) des lonentauschers Lewatit S100 G1 (in der H+-Form) gefördert und mit Wasser nachgespült. Der Durchfluß beträgt ca. 20 ml/min.Then 3270 ml of the fermentation discharge obtained are topped up with 1750 ml of sodium pantothenate solution at a concentration of 170 g / l. Then about 7 g of powdered activated carbon are stirred into this solution. To improve the filterability of the suspension, one half of it is mixed with Sedipur CF 902 (48 g of a 1% solution) and the other half with Sedipur CL 930 (30 g of a 1% solution). After stirring briefly, both halves are filtered through a small bed of Celite and then combined again. 1800 ml of the filtrate thus obtained, containing 65.4 g / l of D-pantothenic acid, are conveyed through a bed (volume 1 liter) of the Lewatit S100 G1 ion exchanger (in the H + form) and rinsed with water. The flow is approx. 20 ml / min.
Nach einem Vorlauf von 250 ml, der verworfen wird, werden 2,2 I des Eluats aufgefangen und durch Zugabe einer wässrigen 20-%igen Calciumhydroxid- Dispersion (Kalkmilch) der pH auf einen Wert von ungefähr 7 eingestellt. Es wird noch einmal über einen Papierfilter filtriert und als Filtrat 2174 g einer wässrigen Calcium-D-Pantothenat-Lösung oder Suspension mit einem Gehalt von 58 g/l Calcium-D-Pantothenat nach Probennahme erhalten.After a flow of 250 ml, which is discarded, 2.2 l of the eluate are collected and the pH is adjusted to a value of approximately 7 by adding an aqueous 20% strength calcium hydroxide dispersion (lime milk). It is filtered again through a paper filter and 2174 g of an aqueous calcium D-pantothenate solution or suspension containing 58 g / l calcium D-pantothenate is obtained as the filtrate after sampling.
Die sich anschließende Sprühtrocknung erfolgt in einem Laborsprühtrockner der Fa. Niro, Typ Minor. Die Eintrittstemperatur beträgt etwa 185 °C, die Austrittstemperatur ca. 95 °C. Die Zerstäubung erfolgt mittels einer Zweistoffdüse bei einem Druck von 2 bar. Der Wassergehalt wurde nach der Methode von Karl-Fischer durchgeführt. Das erhaltene pulvrige Produkt hat folgende Spezifikation (Angaben in Gew.-%): Wassergehalt: 1 ,4 % Calcium-D-Pantothenat: 63,2 % Ammonium-Ionen: 0,043 % Kalium-Ionen: < 0,01 % Natrium-Ionen: < 0,01 %.The subsequent spray drying takes place in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor. The inlet temperature is approximately 185 ° C, the outlet temperature is approximately 95 ° C. The atomization takes place using a two-fluid nozzle at a pressure of 2 bar. The water content was carried out according to the Karl Fischer method. The powdery product obtained has the following specification (data in% by weight): water content: 1.4% calcium D-pantothenate: 63.2% ammonium ions: 0.043% potassium ions: <0.01% sodium ions : <0.01%.
Beispiel 4: In einem Fermenter mit Rührer und Begasungseinrichtung mit 20L Inhalt wurden 200g Sojamehl, 50g 50%iger Hefeextrakt, 25g Na-Glutamat, 40g Ammoniumsulfat und 5mL Antischaummittel Tego KS911 mit 3,9L VE-Wasser versetzt und für 30min bei 121 °C sterilisiert.Example 4: In a fermenter with stirrer and gassing device with 20L content, 200g soy flour, 50g 50% yeast extract, 25g Na glutamate, 40g ammonium sulfate and 5mL anti-foaming agent Tego KS911 were mixed with 3.9L demineralized water and sterilized for 30 minutes at 121 ° C.
Anschließend wurden Lösung 1 , 2, 3 und 4 zugegeben.Then solutions 1, 2, 3 and 4 were added.
Lösung 1 wurde wie folgt angesetzt: 12,5g Glucose, 0,5g CaCI2 x 2 H2O und 5g MgCI2 x 6 H2O wurden in 100mL VE-Wasser gelöst und sterilfiltriert.Solution 1 was prepared as follows: 12.5 g glucose, 0.5 g CaCl 2 x 2 H 2 O and 5 g MgCl 2 x 6 H 2 O were dissolved in 100 ml demineralized water and sterile filtered.
Lösung 2 wurde wie folgt angesetzt: 25mL Citrat-Eisenlösung (200g/l Natriumeitrat, 2 g/L FeSO x 7 H2O, sterilfiltriert) wurden mit 5mL Spurensalzlösung (0,15g Na2MoO4 x 2 H2O, 2,5g H3BO3, OJg CoCI2 x 6 H2O, 0,25g CuSO4 x 5 H2O, 1,6g MnCI2 x 4 H2O, 0,3g ZnSO x 7 H2O wurden mit Wasser auf 1L aufgefüllt, sterilfiltriert) versetzt.Solution 2 was prepared as follows: 25 ml of citrate-iron solution (200 g / l sodium citrate, 2 g / L FeSO x 7 H2O, sterile filtered) were mixed with 5 ml of trace salt solution (0.15 g Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 2.5 g H 3 BO 3 , OJg CoCI 2 x 6 H 2 O, 0.25g CuSO 4 x 5 H 2 O, 1.6g MnCI 2 x 4 H 2 O, 0.3g ZnSO x 7 H 2 O were made up to 1L with water , sterile filtered) added.
Lösung 3 wurde wie folgt angesetzt: 87,5g Glucose wurden mit Wasser auf 500mL aufgefüllt und sterilisiert.Solution 3 was prepared as follows: 87.5 g of glucose were made up to 500 ml with water and sterilized.
Lösung 4 wurde wie folgt angesetzt: 25g KH PO , 50g K2HPO , 25g NaH2PO und 50g Na2HPO wurden mit Wasser auf 500mL aufgefüllt und sterilisiert.Solution 4 was prepared as follows: 25 g KH PO, 50 g K 2 HPO, 25 g NaH 2 PO and 50 g Na 2 HPO were made up to 500 ml with water and sterilized.
Dem gemischten Medium (Volumen nach Zugabe aller Lösungen: 5L) wurde 100mL Impfkultur (OD = 9,5 in SVY-Medium (SVY-Medium: Difco Veal Infusion broth 25 g, Difco Yeast extract 5 g, Natriumglutamat 5 g, (NH4)2SO4 2.7 g in 740 ml H2O, sterilisieren; 200mL sterile 1M K2HPO4 (pH 7) und 60mL sterile 50% Glucose-Lösung zusetzen (Endvolumen 1 L))) von Bacillus subtilis PA668-2A zugesetzt und bei 43°C unter starkem Rühren bei einer Begasungsrate von 12L/min fermentiert. Dieser Stamm ist gemäß der Anlage in der US-Anmeldung Serial-Nr. 60/262,995 beschrieben.The mixed medium (volume after addition of all solutions: 5L) was added with 100 ml of seed culture (OD = 9.5 in SVY medium (SVY medium: Difco Veal Infusion broth 25 g, Difco Yeast extract 5 g, sodium glutamate 5 g, (NH 4 ) 2 SO 4 2.7 g in 740 ml H 2 O, sterilize; add 200mL sterile 1M K 2 HPO 4 (pH 7) and 60mL sterile 50% glucose solution (final volume 1 L))) from Bacillus subtilis PA668-2A and fermented at 43 ° C with vigorous stirring at a gassing rate of 12L / min. This strain is listed in the appendix in U.S. application serial no. 60 / 262,995.
Innerhalb von 48 h wurden ca. 3,5L einer sterilen wässrigen Glucose-Lösung zudosiert. Die Lösung wurde wie folgt angesetzt: 5kg Glucose x H2O und 3,6g CaCI2 x 2 H2O wurden mit 1 ,2kg VE-Wasser versetzt und für 30min sterilisiert. Anschließend wurden 9mL Spurensalzlösung (Zusammensetzung s. oben) sowie 37,5mL Citrat-Eisenlösung (Zusammensetzung s. oben) zugesetzt. Anschließend wurden 60mL sterilfiltrierte 375g/L Natriumglutamat-Lösung zugegeben. Die Fermentation wurde Glucose-Iimitiert durchgeführt. Während der Fermentation wurde der pH Wert bei 7,2 durch die Zudosierung von 25%iger Ammoniaklösung bzw. von 20 %iger Phosporsäure gehalten. Ammoniak diente gleichzeitig als Stickstoffquelle für die Fermentation. Die Drehzahl des Rührorgans wurde geregelt, indem der Gelöstsauerstoffgehalt auf 20% des Sättigungswertes gehalten wurde. Das Schäumen wurde durch gelegentliches Zudosieren des Antischaummittels Tego KS 911 kontrolliert. Nach Abbruch der Zudosierung der Kohlenstoffquelle wurde die Fermentation so lange weitergeführt, bis der Gelöstsauerstoffgehalt (pO2) einen Wert von 95% des Sättigungswerts erreicht hatte. Danach wurde die Fermentation beendet. Die Zellabtrennung erfolgte durch Zentrifugation. Restliche Zellen im Überstand wurden thermisch durch Sterilisation abgetötet. Die Abtötung wurde durch Ausplattieren nachgewiesen. Nach Separation und Sterilisation betrug die Konzentration an D-Pantothenat 35,8g/L. In analoger Weise lassen sich auch Fermentationsbrühen erzeugen, die ß-Alanin-zufütterungsfrei Pantothensäure-Titer von mehr als 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, und mehr als 90 g/L aufweisen.About 3.5L of a sterile aqueous glucose solution were metered in within 48 h. The solution was prepared as follows: 5kg glucose x H 2 O and 3.6g CaCl 2 x 2 H 2 O were mixed with 1.2 kg demineralized water and sterilized for 30 minutes. Then 9 ml of trace salt solution (composition see above) and 37.5 ml of citrate iron solution (composition see above) were added. Then 60 ml of sterile-filtered 375 g / L sodium glutamate solution were added. The fermentation was carried out glucose-limited. During the fermentation, the pH was kept at 7.2 by adding 25% ammonia solution or 20% phosphoric acid. Ammonia also served as a nitrogen source for the fermentation. The speed of the stirrer was controlled by keeping the dissolved oxygen content at 20% of the saturation value. The foaming was controlled by occasionally adding the anti-foaming agent Tego KS 911. After the addition of the carbon source had been discontinued, the fermentation was continued until the dissolved oxygen content (pO 2 ) had reached a value of 95% of the saturation value. The fermentation was then ended. The cells were separated by centrifugation. The remaining cells in the supernatant were thermally killed by sterilization. The killing was verified by plating. After separation and sterilization, the concentration of D-pantothenate was 35.8 g / L. Fermentation broths with a ß-alanine-free feed pantothenic acid titer of more than 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 can also be produced in an analogous manner , and have more than 90 g / L.
Beispiel 5:Example 5:
1000 ml des Zentrifugats aus Beispiel 4 wurden mit synthetischem Natriumpantothenat auf 70 g/l aufgestockt und von oben nach unten durch eine 1000 ml Glassäule gepumpt, in der sich ca. 1000 ml Ionenaustauscher Lewatit S100 G1 befanden. Der Durchfluss wurde dabei auf ca. 20 ml/min reguliert.1000 ml of the centrifugate from Example 4 were made up to 70 g / l with synthetic sodium pantothenate and pumped from top to bottom through a 1000 ml glass column containing approximately 1000 ml of Lewatit S100 G1 ion exchanger. The flow was regulated to approx. 20 ml / min.
Aus dem Durchfluss wurden Fraktionen ä 250 ml gesammelt und hinsichtlich ihres pH-Wertes, der Konzentration an D-Pantothenat und der Ionen Ca2+, Mg2+, NH +, K+ und Na+ analysiert. Beispielhaft sind die Fraktionen 1-3 in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt. Fractions of 250 ml were collected from the flow and analyzed for their pH value, the concentration of D-pantothenate and the ions Ca 2+ , Mg 2+ , NH + , K + and Na + . Fractions 1-3 are listed as examples in the table below.
250 ml der Fraktion 2 wurden unter Rühren durch Zugabe von festem Calciumhydroxid auf einen pH-Wert von 7 gebracht. Es fiel ein weißer Niederschlag aus, der nach Zugabe von Sedipur CF902 abfiltriert wurde. Das Filtrat wurde anschließend durch Abdampfen des Wassers am Rotationsverdampfer getrocknet und 25 g eines leicht bräunlichen Calcium-D-Pantothenat-Pulvers erhalten, das einen Gehalt von 55 % Pantothenat aufwies. Dieses Pulver neigt nicht zu Verklebungen und weist gute Produkteigenschaften auf.250 ml of fraction 2 was brought to pH 7 with stirring by adding solid calcium hydroxide. A white precipitate precipitated out, which was filtered off after addition of Sedipur CF902. The filtrate was then dried by evaporating the water on a rotary evaporator and 25 g of a slightly brownish calcium D-pantothenate powder was obtained, which had a content of 55% pantothenate. This powder is not prone to sticking and has good product properties.
Beispiel 6:Example 6:
1000 ml des aufgestockten Zentrifugats aus Beispiel 5 wurden von unten nach oben durch ein Bett (Volumen etwa 1 Liter) des Ionenaustauschers Lewatit S100 G1 (in der H+-Form) gepumpt. Danach wurde mit Wasser nachgespült. Der Durchfluss wurde auf ca. 20 ml/min reguliert.1000 ml of the spiked centrifugate from Example 5 were pumped from bottom to top through a bed (volume about 1 liter) of the Lewatit S100 G1 ion exchanger (in the H + form). Then it was rinsed with water. The flow was regulated to approx. 20 ml / min.
Nach einem Vorlauf von 500 ml wurden 1750 g des Eluats aufgefangen. Der Gehalt an D-Pantothenat betrug 35 g/l. Folgende lonenkonzentrationen lagen im Eluat vor: NH4 +: <0,01 %, Na+: 0,0064 %, K+: 0,006 %, PO4 3": 0,29 %, SO4 2": 0,1 % und Cl": 0,043 %.After a preliminary run of 500 ml, 1750 g of the eluate were collected. The D-pantothenate content was 35 g / l. The following ion concentrations were present in the eluate: NH 4 + : <0.01%, Na + : 0.0064%, K + : 0.006%, PO 4 3 " : 0.29%, SO 4 2" : 0.1% and Cl " : 0.043%.
Unter Rühren wurde mit festem Calciumhydroxid die freie Pantothensäure neutralisiert, d.h. ein pH-Wert von ungefähr 7 eingestellt. Erhalten wurden ca. 1800 g einer wässrigen Calcium-D-Pantothenat-Suspension mit einem Gehalt an Pantothenat von ca. 35 g/l.With stirring, the free pantothenic acid was neutralized with solid calcium hydroxide, ie a pH of about 7 was set. Approx. 1800 g of an aqueous calcium D-pantothenate suspension with a pantothenate content of approx. 35 g / l were obtained.
Diese wässrige Calcium-D-Pantothenat-Suspension wurde in einem Laborsprühtrockner der Fa. Niro, Typ Minor, getrocknet. Die Eintrittstemperatur betrug etwa 200 °C, die Austrittstemperatur 85 - 90 °C. Die Zerstäubung erfolgte mittels einer Zweistoffdüse bei einem Druck von 4 bar. Der Wassergehalt wurde nach der Methode von Karl Fischer durchgeführt. Das pulvrige Produkt hatte folgende Spezifikation (Angaben in Gew.-%):This aqueous calcium D-pantothenate suspension was dried in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor. The inlet temperature was about 200 ° C, the outlet temperature 85 - 90 ° C. The atomization was carried out using a two-component nozzle at a pressure of 4 bar. The water content was carried out according to the Karl Fischer method. The powdery product had the following specification (data in% by weight):
Wassergehalt: 2 % D-Pantothenat: 56,3 % Ammonium-Ionen: 0,03 % Kalium-Ionen: <0,015 % Natrium-Ionen: <0,019 % Calcium-Ionen: 9,5 %Water content: 2% D-pantothenate: 56.3% ammonium ions: 0.03% potassium ions: <0.015% sodium ions: <0.019% calcium ions: 9.5%
Beispiel 7:Example 7:
3270 ml des in Beispiel 4 erhaltenen Fermentationsaustrags wurden mit 1750 ml Natrium-Pantothenat-Lösung einer Konzentration von 125,6 g/l Pantothenat aufgestockt. Dann wurden ca. 7 g gepulverte Aktivkohle in diese Lösung eingerührt. Zur Verbesserung der Filtrierbarkeit der Suspension wurde diese zur einen Hälfte mit Sedipur CF 902 (48 g einer 1 %igen Lösung) versetzt. Nach kurzem Aufrühren wurden beide Hälften jeweils über ein kleines Celite-Bett filtriert und anschließend wieder vereinigt.3270 ml of the fermentation discharge obtained in Example 4 were replenished with 1750 ml of sodium pantothenate solution at a concentration of 125.6 g / l pantothenate. Then about 7 g of powdered activated carbon were stirred into this solution. To improve the filterability of the suspension, half of it was mixed with Sedipur CF 902 (48 g of a 1% solution). After brief stirring, both halves were filtered through a small bed of Celite and then combined again.
Von dem so erhaltenen Filtrat mit einem Gehalt an D-Pantothensäure von 66,5 g/l wurden 1000 ml durch ein Bett (Volumen 1 Liter) des Ionenaustauschers Lewatit S100 G1 (in der H+-Form) gefördert. Es wurde mit Wasser nachgespült. Der Durchfluss betrug ca. 20 ml/min.Of the filtrate obtained in this way, containing 66.5 g / l of D-pantothenic acid, 1000 ml were conveyed through a bed (volume 1 liter) of the Lewatit S100 G1 ion exchanger (in the H + form). It was rinsed with water. The flow rate was approx. 20 ml / min.
Nach dem Vorlauf von 500 ml, der verworfen wurde, wurden 2 I des Eluats aufgefangen und durch Zugabe einer wässrigen 20-%igen Calciumhydroxid- Dispersion (Kalkmilch) der pH auf einen Wert von ungefähr 7 eingestellt. Es wurde noch einmal über einen Papierfilter filtriert und als Filtrat ca. 1960 ml einer wässrigen Calcium-D-Pantothenat-Lösung oder Suspension mit einem Gehalt von 16 g/l D- Pantothenat nach Probennahme erhalten.After the forerun of 500 ml, which was discarded, 2 l of the eluate were collected and the pH was adjusted to a value of approximately 7 by adding an aqueous 20% strength calcium hydroxide dispersion (milk of lime). It was filtered again through a paper filter and the filtrate was about 1960 ml of an aqueous Calcium D-pantothenate solution or suspension containing 16 g / l D-pantothenate obtained after sampling.
Die sich anschließende Sprühtrocknung erfolgte in einem Laborsprühtrockner der Fa. Niro, Typ Minor. Die Eintrittstemperatur betrug etwa 185 °C, die Austrittstemperatur ca. 95 °C. Die Zerstäubung erfolgte mittels einer Zweistoffdüse bei einem Druck von 2 bar. Der Wassergehalt wurde nach der Methode von Karl Fischer durchgeführt. Das erhaltene pulvrige Produkt hatte folgende Spezifikation (Angaben in Gew.-%):The subsequent spray drying was carried out in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor. The inlet temperature was about 185 ° C, the outlet temperature was about 95 ° C. The atomization was carried out using a two-component nozzle at a pressure of 2 bar. The water content was carried out according to the Karl Fischer method. The powdery product obtained had the following specification (data in% by weight):
Wassergehalt: 1 ,4 % D-Pantothenat: 51 % Ammonium-Ionen: 0,01 % Kalium-Ionen: 0,012 % Natrium-Ionen: 0,01 % Calcium-Ionen: 7,7 %Water content: 1.4% D-pantothenate: 51% ammonium ions: 0.01% potassium ions: 0.012% sodium ions: 0.01% calcium ions: 7.7%
Beispiel 8:Example 8:
Analog zu Beispiel 4 wurde in einer weiteren Fermentation mit Stamm PA668-2A eine Fermentationsbrühe mit einer Pantothensäure-Konzentration von 22g/L erhalten.Analogously to Example 4, a fermentation broth with a pantothenic acid concentration of 22 g / L was obtained in a further fermentation with strain PA668-2A.
1000 ml des Zentrifugats wurden mit Natriumpantothenat auf 70 g/l aufgestockt und durch ein Bett (Volumen etwa 1 Liter) des Ionenaustauschers Amberlite 200 (in der H+-Form) gefördert und mit Wasser nachgespült.1000 ml of the centrifugate were made up to 70 g / l with sodium pantothenate and conveyed through a bed (volume about 1 liter) of the ion exchanger Amberlite 200 (in the H + form) and rinsed with water.
Nach einem Vorlauf von 500 ml wurden 2000 ml des Eluats aufgefangen. Der Gehalt an D-Pantothensäure betrug 32,6 g/l. Folgende lonenkonzentrationen lagen im Eluat vor: NH +: 0,01 %, Na+: 0,0062 %, K+: 0,00045 %, PO4 3": 0,06 %, SO4 2": 0,06 % und CI": 0,02 %. Die lonenaustausehersäule wurde zur Regenerierung zunächst mit 1000 ml 1 N Natronlauge und 2500 ml Wasser gespült. Danach wurde mit 1000 ml 10 %iger Salzsäure der Ionenaustauscher regeneriert und anschließend die Säule mit 2500 ml Wasser neutral gespült.After a preliminary run of 500 ml, 2000 ml of the eluate were collected. The content of D-pantothenic acid was 32.6 g / l. The following ion concentrations were present in the eluate: NH + : 0.01%, Na + : 0.0062%, K + : 0.00045%, PO 4 3 " : 0.06%, SO 4 2" : 0.06% and CI " : 0.02%. For regeneration, the ion exchanger column was first rinsed with 1000 ml of 1N sodium hydroxide solution and 2500 ml of water. The ion exchanger was then regenerated with 1000 ml of 10% hydrochloric acid and the column was then rinsed neutral with 2500 ml of water.
Unter Rühren wurde mit festem Calciumhydroxid die freie Pantothensäure neutralisiert, d.h. ein pH-Wert von ungefähr 7 eingestellt. Erhalten wurden ca. 2000 g einer wässrigen Calcium-D-Pantothenatsuspension mit einem Gehalt an Pantothenat von 27,35 g/l.With stirring, the free pantothenic acid was neutralized with solid calcium hydroxide, ie a pH of about 7 was set. About 2000 g of an aqueous calcium D-pantothenate suspension with a pantothenate content of 27.35 g / l were obtained.
Diese wässrige Calcium-D-Pantothenat-Suspension wurde in einem Laborsprühtrockner der Fa. Niro, Typ Minor, getrocknet. Die Eintrittstemperatur betrug etwa 200 °C, die Austrittstemperatur 85 - 90 °C. Die Zerstäubung erfolgte mittels einer Zweistoffdüse bei einem Druck von 4 bar. Der Wassergehalt wurde nach der Methode von Karl Fischer durchgeführt. Das pulvrige Produkt hatte folgende Spezifikation (Angaben in Gew.-%):This aqueous calcium D-pantothenate suspension was dried in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor. The inlet temperature was about 200 ° C, the outlet temperature 85 - 90 ° C. The atomization was carried out using a two-component nozzle at a pressure of 4 bar. The water content was carried out according to the Karl Fischer method. The powdery product had the following specification (data in% by weight):
Wassergehalt: 1 ,7 % D-Pantothenat: 64,6 % Ammonium-Ionen: 0,08 % Kalium-Ionen: 0,006 % Natrium-Ionen: 0,086 % Calcium-lonen: 6,5 %Water content: 1.7% D-pantothenate: 64.6% ammonium ions: 0.08% potassium ions: 0.006% sodium ions: 0.086% calcium ions: 6.5%
Beispiel 9:Example 9:
Analog zu Beispiel 4 wurde in einer 40-stündigen Fermentation mit Stamm PA668-2A eine Fermentationsbrühe erhalten. Diese wurde durch Zentrifugation von Biomasse befreit und wies eine Pantothensäure-Konzentration von 42,9g/L auf. 1000 ml dieser unsterilisierten Fermenterbrühe wurden durch ein Bett (Volumen etwa 1 ,0 Liter) des Ionenaustauschers S1468 (in der H+-Form) gefördert und mit Wasser nachgespült. Der Durchfluß wurde auf ca. 20 ml/min reguliert.Analogously to Example 4, a fermentation broth was obtained in a 40-hour fermentation with strain PA668-2A. This was freed from biomass by centrifugation and had a pantothenic acid concentration of 42.9 g / L. 1000 ml of this unsterilized fermenter broth were conveyed through a bed (volume about 1.0 liter) of the ion exchanger S1468 (in the H + form) and rinsed with water. The flow was regulated to approx. 20 ml / min.
Nach einem Vorlauf von 500 ml wurden 2100 ml des Eluats aufgefangen. Der Gehalt an D-Pantothensäure betrug 19,2 g/l. Die lonenaustausehersäule wurde zur Regenerierung zunächst mit 1000 ml 1 N Natronlauge und 2500 ml Wasser gespült. Danach wurde mit 1000 ml 10 %iger Salzsäure der Ionenaustauscher regeneriert und anschließend die Säule mit 2500 ml Wasser neutral gespült.After a preliminary run of 500 ml, 2100 ml of the eluate were collected. The content of D-pantothenic acid was 19.2 g / l. For regeneration, the ion exchanger column was first rinsed with 1000 ml of 1N sodium hydroxide solution and 2500 ml of water. The ion exchanger was then regenerated with 1000 ml of 10% hydrochloric acid and the column was then rinsed neutral with 2500 ml of water.
Unter Rühren wurde mit festem Calciumhydroxid die freie Pantothensäure neutralisiert, d.h. ein pH-Wert von ungefähr 7 eingestellt. Erhalten wurden ca. 2000 g einer wässrigen Calcium-D-Pantothenat-Suspension, die 60 min sterilisiert wurde. Die erfolgreiche Abtötung wurde durch Ausplattieren nachgewiesen. Diese wässrige Calcium-D-Pantothenat-Suspension wurde in einem Laborsprühtrockner der Fa. Niro, Typ Minor, getrocknet. Die Eintrittstemperatur betrug etwa 200 °C, die Austrittstemperatur 85 - 90 °C. Die Zerstäubung erfolgte mittels einer Zweistoffdüse bei einem Druck von 4 bar. Der Wassergehalt wurde nach der Methode von Karl Fischer durchgeführt. Das pulvrige Produkt hatte folgende Spezifikation (Angaben in Gew.-%):With stirring, the free pantothenic acid was neutralized with solid calcium hydroxide, ie a pH of about 7 was set. About 2000 g of an aqueous calcium D-pantothenate suspension were obtained, which was sterilized for 60 min. Successful killing was demonstrated by plating. This aqueous calcium D-pantothenate suspension was dried in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor. The inlet temperature was about 200 ° C, the outlet temperature 85 - 90 ° C. The atomization was carried out using a two-component nozzle at a pressure of 4 bar. The water content was carried out according to the Karl Fischer method. The powdery product had the following specification (data in% by weight):
Wassergehalt: 2,6 % D-Pantothenat: 8,5 % Ammonium-Ionen: 0,01 % Kalium-Ionen: 0,003 % Natrium-Ionen: 0,016 % Calcium-Ionen: 0,61 %Water content: 2.6% D-pantothenate: 8.5% ammonium ions: 0.01% potassium ions: 0.003% sodium ions: 0.016% calcium ions: 0.61%
Beispiel 10:Example 10:
Zu 2305 ml des aus Beispiel 4 erhaltenen Zentrifugats mit einem Gehalt an D- Pantothensäure von 35,8 g/l wurden 895 ml Natriumpantothenatlösung mit einem Gehalt von 158,6 g/l Pantothenat zugegeben. Es wurden 1000 ml dieser Brühe durch ein Bett (Volumen 1 Liter) des Ionenaustauschers Lewatit S100 G1 (in der H+-Form) gefördert und mit Wasser nachgespült. Der Durchfluss betrug ca. 20 ml/min.895 ml of sodium pantothenate solution containing 158.6 g / l pantothenate were added to 2305 ml of the centrifugate obtained from Example 4 and having a D-pantothenic acid content of 35.8 g / l. 1000 ml of this broth were conveyed through a bed (volume 1 liter) of the ion exchanger Lewatit S100 G1 (in the H + form) and rinsed with water. The flow rate was approx. 20 ml / min.
Nach dem Vorlauf von 500 ml, der verworfen wurde, wurden 2 I des Eluats aufgefangen. Der D-Pantothenatgehalt des Eluats betrug 25,3 g/l. Es wurden 1 Äquivalent Calcium-Ionen in Form von Calciumchlorid bezogen auf Panthothensäure zugegeben.After the forerun of 500 ml, which was discarded, 2 l of the eluate were collected. The D-pantothenate content of the eluate was 25.3 g / l. 1 equivalent of calcium ions in the form of calcium chloride based on pantothenic acid were added.
Die sich anschließende Sprühtrocknung erfolgte in einem Laborsprühtrockner der Fa. Niro, Typ Minor. Die Eintrittstemperatur betrug etwa 185 °C, die Austrittstemperatur ca. 95 °C. Die Zerstäubung erfolgte mittels einer Zweistoffdüse bei einem Druck von 2 bar. Der Wassergehalt wurde nach der Methode von Karl Fischer durchgeführt. Das erhaltene pulvrige Produkt hatte folgende Spezifikation (Angaben in Gew.-%):The subsequent spray drying was carried out in a laboratory spray dryer from Niro, type Minor. The inlet temperature was about 185 ° C, the outlet temperature was about 95 ° C. The atomization was carried out using a two-component nozzle at a pressure of 2 bar. The water content was carried out according to the Karl Fischer method. The powdery product obtained had the following specification (data in% by weight):
Wassergehalt: 2,1 % D-Pantothenat: 50 % Ammonium-Ionen: 0,01 % Kalium-Ionen: 0,015 % Natrium-Ionen: 0,01 % Calcium-Ionen: 8,0 % Water content: 2.1% D-pantothenate: 50% ammonium ions: 0.01% potassium ions: 0.015% sodium ions: 0.01% calcium ions: 8.0%

Claims

Ansprüche:Expectations:
1. Verfahren zur Herstellung von D-Pantothensäure und/oder deren Salze, dadurch gekennzeichnet, daß a) wenigstens ein D-Pantothensäure produzierender Organismus eingesetzt wird, dessen Pantothensäure-(pan)- und/oder lsoleucin/Valin-(ilv)- Biosynthese dereguliert ist und der wenigstens 2 g/l an Salzen der D- Pantothensäure durch Fermentation in einem Kulturmedium bildet, wobei dem Kulturmedium 0 - 20 g/l freies ß-Alanin und/oder ß-Alanin-Salz zugeführt wird, b) die D-Pantothenat enthaltende Fermentationslösung über einen Kationenaustauscher geleitet wird, wobei aus den Salzen der D- Pantothensäure freie D-Pantothensäure entsteht, c) die freie D-Pantothensäure enthaltende Lösung durch die Zugabe einer Calcium- und/oder Magnesiumbase auf einen pH-Wert von 3-10 eingestellt wird, wobei eine Lösung erhalten wird, die Calcium- und/oder Magnesium- Pantothenat enthält und d) die Calcium- und/oder Magnesium-Pantothenat enthaltende Lösung einer Trocknung und/oder Formulierung unterzogen wird.1. A process for the preparation of D-pantothenic acid and / or its salts, characterized in that a) at least one organism producing D-pantothenic acid is used, the pantothenic acid (pan) and / or isoleucine / valine (ilv) biosynthesis deregulated and which forms at least 2 g / l of salts of D-pantothenic acid by fermentation in a culture medium, 0-20 g / l of free β-alanine and / or β-alanine salt being added to the culture medium, b) the D -Pantothenate-containing fermentation solution is passed over a cation exchanger, free D-pantothenic acid resulting from the salts of D-pantothenic acid, c) the solution containing free D-pantothenic acid by adding a calcium and / or magnesium base to a pH of 3 -10 is set, whereby a solution is obtained which contains calcium and / or magnesium pantothenate and d) the solution containing a calcium and / or magnesium pantothenate of a drying and / or formulation below is brought up.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kulturmedium kein freies ß-Alanin und/oder ß-Alanin-Salz zugeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that no free ß-alanine and / or ß-alanine salt is fed to the culture medium.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als D-Pantothensäure produzierender Organismus ein Bakterium, eine Hefe oder ein Pilz eingesetzt wird.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that a bacterium, a yeast or a fungus is used as the organism producing D-pantothenic acid.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikroorganismus ein Bakterium aus der Familie der Bacillaceae eingesetzt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a bacterium from the Bacillaceae family is used as the microorganism.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bakterium der Gattung Bacillus und bevorzugt der Art B. subtils, B. licheniformis oder B. amyloliquefaciens eingesetzt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a bacterium of the genus Bacillus and preferably of the type B. subtils, B. licheniformis or B. amyloliquefaciens is used.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt a) ein Gehalt an D-Pantothensäure und/oder deren Salzen von wenigstens 10 g/l Kulturmedium, bevorzugt wenigstens 20 g/l, besonders bevorzugt wenigstens 40 g/l und höchst bevorzugt von wenigstens 60 g/l Kulturmedium gebildet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in step a) a content of D-pantothenic acid and / or its salts of at least 10 g / l culture medium, preferably at least 20 g / l, particularly preferably at least 40 g / l and most preferably at least 60 g / l culture medium.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt b) der Gehalt an einwertigen Kationen, bevorzugt Ammonium-, Kalium- und/oder Natrium-Ionen, auf eine Konzentration von < 1g/kg Lösung reduziert wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that in step b) the content of monovalent cations, preferably ammonium, potassium and / or sodium ions, is reduced to a concentration of <1g / kg solution.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) der pH der Lösung auf einen Wert von 5-10 eingestellt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that in step c) the pH of the solution is adjusted to a value of 5-10.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) der pH-Wert der Lösung auf einen Wert von 5-9, bevorzugt von 6-9 und besonders bevorzugt von 6-8 eingestellt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that in step c) the pH of the solution is adjusted to a value of 5-9, preferably 6-9 and particularly preferably 6-8.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung in Schritt c) zur Neutralisation Calciumhydroxid, Caiciumcarbonat,10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the solution in step c) for neutralization calcium hydroxide, calcium carbonate,
Caiciumoxid, Magnesiumhydroxid und/oder basisches Magnesiumcarbonat in Form eines Feststoffes und/oder als wässrige Suspension zugegeben wird.Calcium oxide, magnesium hydroxide and / or basic magnesium carbonate is added in the form of a solid and / or as an aqueous suspension.
11.Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung in Schritt c) eine wässrige Suspension enthaltend 2-55 Gew.-%, bevorzugt 10-50 Gew.-% und besonders bevorzugt 20-40 Gew.-% an Calciumhydroxid zugegeben wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the solution in step c) comprises an aqueous suspension containing 2-55% by weight, preferably 10-50% by weight and particularly preferably 20-40% by weight. % of calcium hydroxide is added.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung in Schritt c) eine wässrige Suspension enthaltend 2-65 Gew.-%, bevorzugt 10-50 Gew.-% und besonders bevorzugt 20-40 Gew.-% an Caiciumcarbonat zugegeben wird. 12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the solution in step c) an aqueous suspension containing 2-65 wt .-%, preferably 10-50 wt .-% and particularly preferably 20-40 wt .-% % of calcium carbonate is added.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung in Schritt c) eine wässrige Suspension enthaltend 2-60 Gew.-%, bevorzugt 10-50 Gew.-% und besonders bevorzugt 20-40 Gew.-% an Magnesiumhydroxid zugegeben wird.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the solution in step c) an aqueous suspension containing 2-60 wt .-%, preferably 10-50 wt .-% and particularly preferably 20-40 wt .-% % of magnesium hydroxide is added.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung in Schritt c) eine wässrige Suspension enthaltend 2-25 Gew.-%, bevorzugt 10-20 Gew.-% an basischem Magnesiumcarbonat zugegeben wird.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the solution in step c) is added an aqueous suspension containing 2-25 wt .-%, preferably 10-20 wt .-% of basic magnesium carbonate.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) zu der Lösung enthaltend freie D-Pantothensäure ein saures anorganisches und/oder organisches Calcium- und/oder Magnesium-Salz zugegeben wird.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that in step c) an acidic inorganic and / or organic calcium and / or magnesium salt is added to the solution containing free D-pantothenic acid.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) als saures anorganisches Calcium- und/oder Magnesium-Salz ein entsprechendes Halogenid eingesetzt wird.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that in step c) a corresponding halide is used as the acidic inorganic calcium and / or magnesium salt.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) als saures anorganisches Calcium- und/oder Magnesium-Salz CaCI2 und/oder MgCI2 eingesetzt wird.17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that in step c) CaCl 2 and / or MgCl 2 is used as the acidic inorganic calcium and / or magnesium salt.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) als saures organisches Calcium- und/oder Magnesium-Salz Calcium- und/oder Magnesium-Formiat, -Acetat, -Propionat, -Glyzinat und/oder -Lactat eingesetzt wird.18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that in step c) as the acidic organic calcium and / or magnesium salt calcium and / or magnesium formate, acetate, propionate, glycinate and / or -Lactate is used.
19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) oder d) eine Suspension erhalten oder vorgelegt wird, die Calcium- und/oder Magnesium-Pantothenat enthält.19. The method according to any one of claims 1 to 18, characterized in that in step c) or d) a suspension is obtained or presented which contains calcium and / or magnesium pantothenate.
20. Zusammensetzung für den Einsatz als Tierfutterzusatz und/oder Tierfutterergänzungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß sie herstellbar ist, indem a) wenigstens ein D-Pantothensäure produzierender Organismus eingesetzt wird, dessen Pantothensäure-(pan)- und/oder IsoleucintValin-(ilv)- Biosynthese dereguliert ist und der wenigstens 2 g/l an Salzen der D- Pantothensäure durch Fermentation in einem Kulturmedium bildet, wobei dem Kulturmedium 0 - 20 g/l, bevorzugt 0 g/l freies ß-Alanin und/oder ß-20. Composition for use as an animal feed additive and / or animal feed supplement, characterized in that it can be produced by a) at least one organism producing D-pantothenic acid is used, the pantothenic acid (pan) and / or isoleucintvaline (ilv) biosynthesis is deregulated and which forms at least 2 g / l of salts of D-pantothenic acid by fermentation in a culture medium , wherein the culture medium 0-20 g / l, preferably 0 g / l free ß-alanine and / or ß-
Alanin-Salz zugeführt wird, b) die D-Pantothenat enthaltende Fermentationslösung über einen Kationenaustauscher geleitet wird, wobei aus den Salzen der D- Pantothensäure freie D-Pantothensäure entsteht, c) die freie D-Pantothensäure enthaltende Lösung durch die Zugabe einerAlanine salt is supplied, b) the fermentation solution containing D-pantothenate is passed over a cation exchanger, free D-pantothenic acid being formed from the salts of D-pantothenic acid, c) the solution containing free D-pantothenic acid by the addition of a
Calcium- und/oder Magnesiumbase auf einen pH-Wert von 3-10 eingestellt wird, wobei eine Lösung erhalten wird, die Calcium- und/oder Magnesium- Pantothenat enthält und d) die Calcium- und/oder Magnesium-Pantothenat enthaltende Lösung einer Trocknung und/oder Formulierung unterzogen wird.Calcium and / or magnesium base is adjusted to a pH of 3-10, whereby a solution is obtained which contains calcium and / or magnesium pantothenate and d) the drying solution containing calcium and / or magnesium pantothenate and / or formulation is subjected.
2 I .Zusammensetzung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) ein saures anorganisches und/oder organisches Calcium- und/oder2 I .Composition according to claim 20, characterized in that in step c) an acidic inorganic and / or organic calcium and / or
Magnesium-Salz zugegeben wird, wobei eine Lösung erhalten wird, die ein mehrwertiges Salz der Pantothensäure, bevorzugt Calcium- und/oderMagnesium salt is added, whereby a solution is obtained which is a polyvalent salt of pantothenic acid, preferably calcium and / or
Magnesium-Pantothenat, enthält.Magnesium pantothenate, contains.
22. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) als saures anorganisches Calcium- und/oder Magnesium-Salz ein Calcium- und/oder Halogenid zugegeben wird.22. Composition according to one of claims 20 or 21, characterized in that in step c) a calcium and / or halide is added as the acidic inorganic calcium and / or magnesium salt.
23. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) als saures anorganisches Calcium- und/oder Magnesium-Salz CaCI2 und/oder MgCI2 eingesetzt wird.23. Composition according to one of claims 20 to 22, characterized in that in step c) CaCl 2 and / or MgCl 2 is used as the acidic inorganic calcium and / or magnesium salt.
24. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) als saures organisches Calcium- und/oder Magnesium-Salz Calcium- und/oder Magnesium-Formiat, -Acetat, -Propionat, - Glyzinat und/oder -Lactat eingesetzt wird. 24. The composition according to any one of claims 20 to 23, characterized in that in step c) as acidic organic calcium and / or magnesium salt calcium and / or magnesium formate, acetate, propionate, glycinate and / or -Lactate is used.
25. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) oder d) eine Suspension erhalten wird oder vorliegt, die Calcium- und/oder Magnesium-Pantothenat enthält.25. Composition according to one of claims 20 to 24, characterized in that a suspension is obtained or is present in step c) or d) which contains calcium and / or magnesium pantothenate.
26. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß sie Salze der D-Pantothensäure in Form zweiwertiger Kationen, bevorzugt Calcium- und/oder Magnesium-D-Pantothenat enthält.26. The composition according to any one of claims 20 to 25, characterized in that it contains salts of D-pantothenic acid in the form of divalent cations, preferably calcium and / or magnesium D-pantothenate.
27. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie Salze der D-Pantothensäure in einer Konzentration von wenigstens 1-100 Gew.-%, bevorzugt wenigstens 20-100 Gew.-% und besonders bevorzugt wenigstens 50 Gew.-% enthält.27. The composition according to any one of claims 20 to 26, characterized in that it contains salts of D-pantothenic acid in a concentration of at least 1-100% by weight, preferably at least 20-100% by weight and particularly preferably at least 50% by weight. -% contains.
28. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Salzen der D-Pantothensäure in Form einwertiger Kationen < 1 g/kg ist. 28. Composition according to one of claims 20 to 27, characterized in that the content of salts of D-pantothenic acid in the form of monovalent cations is <1 g / kg.
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