Title:
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON SORBINSAEURE
Kind Code:
A1


Inventors:
HASEGAWA MASAYASU (JP)
HONDA YOH (JP)
Application Number:
DE3930338A
Publication Date:
03/22/1990
Filing Date:
09/12/1989
Assignee:
NIPPON GOHSEI KAGAKU KOGYO K.K., OSAKA, JP
International Classes:



Foreign References:
JPS63152990A1988-06-25
Other References:
DSM-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Catalogue of Strains 1989
S. 81
Claims:
1. Verfahren zur Herstellung von Sorbinsäure, dadurch gekennzeichnet, daß Sorbinaldehyd mit wenigstens einem Mikroorganismus, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Mycobacterium, Rhodopseudomonas, Streptomyces, Acetobacter, Alcaligenes und Gluconobacter behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Mikroorganismus wenigstens ein Mikroorganismus ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Mycobacterium rhodochrous, Rhodopseudomonas spheroides, Streptomyces albidoflavus, Acetobacter ascendens, Acetobacter pasteurianus subsp lovanien, Alcaligenes eutrophus, Gluconobacter dioxyacetonics, Gluconobacter gluconicus, Gluconobacter oxydance, Gluconobacter rubiginosus und Gluconobacter suboxydans.

Description:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sorbinsäure, und besonders ein Verfahren zur Herstellung von Sorbinsäure durch mikrobiologische Oxidation von Sorbinaldehyd. Sorbinsäure und deren Salze sind vorzugsweise als Konservierungsmittel für Lebensmittel aufgrund ihre herausragenden fungiziden Aktivität verwendet worden. Industriell wurde Sorbinsäure üblicherweise hergestellt durch Reaktion von Crotonaldehyd mit einem Keten, wobei man einen Polyester über das b-Lacton, hergestellt als Zwischenprodukt, erhielt, und Abscheiden des Polyesters durch Hitze oder eine Säure, oder durch Verwendung eines Ionenaustauscherharzes. Jedoch ist das zuvor genannte Verfahren nicht immer vorteilhaft in Herstellung und Wirtschaftlichkeit, da das Gewinnungs- und Reinigungsverfahren von Sorbinsäure nach dem Abscheiden des Polyesters aufwendig ist, viele Schritte und eine aufwendige Verfahrenskontrolle benötigt werden. Kürzlich wurde zur Lösung der zuvor genannten Nachteile in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 1 52 290/1988 ein Verfahren offenbart, worin Sorbinaldehyd mit einem spezifischen Mikroorganismus wie Pseudomonas behandelt wurde, um Sorbinsäure herzustellen. Jedoch war es bei Durchführung des Verfahrens in einem industriellen Maßstab nachteilhaft in bezug auf die Ausbeute. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Sorbinsäure in hoher Ausbeute bereitzustellen. Diese und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung verdeutlicht. Es sind ernsthafte Anstrengungen unternommen worden, Sorbinsäure mittels einer mikrobiologischen Behandlung herzustellen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Sorbinsäure bereitgestellt, daß die Behandlung von Sorbinaldehyd mit wenigstens einem Mirkoorganismus, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Mycobakterium, Rhodopseudomonas, Streptomyces, Acetobacter, Alcaligenes und Gluconobacter, umfaßt. In der vorliegenden Erfindung wird Sorbinsäure (2,4-Hexadiensäure) hergestellt durch mikrobiologische Oxidation von Sorbinaldehyd (2,4-Hexadienal). Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Mikroorganismus ist wenigstens ein Mikroorganismus, ausgewählt aus den Gruppen, bestehend aus Mycobakterium, Rhodopseudomonas, Streptomyces, Acetobacter, Alcaligenes und Gluconobacter. Konrekte Beispiele des Mikroorganismus sind z. B.Mycobacterium rhodochrous (Mycobacterium rhodochrous IFO 13161),Rhodopseudomonas spheroides (Rhodopseudomonas spheroides IFO 12203),Streptomyces albidoflavus (Streptomyces albidoflavus IFO 13010),Acetobacter ascendens (Actobacter ascendens IFO 3188),Acetobacter pasteurianus subsp lovanien (Acetobacter pasteurianus subsp lovanien IFO 13753),Alcaligenes eutrophus (Alcaligenes eutrophus ATCC 17699),Gluconobacter dioxyacetonics (Gluconobacter dioxyacetonics IFO 3271),Gluconobacter gluconicus (Gluconobacter gluconicus IFO 3171),Gluconobacter rubiginosus (Gluconobacter rubiginosus IFO 3244),Gluconobacter suboxydans (Gluconobacter suboxydans IFO 3254, Gluconobacter suboxydans IFO 3256)und ähnliche. Der Ausdruck "IFO", bzw. "ATCC" zeigt die Hinterlegungsstellen "Institute for Fermentation, Osaka", bzw. "American Type Culture Collection" an. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedes Medium für die Kultivierung des Mikroorganismus wie oben erwähnt verwendet werden, solange das Medium eine Kohlenstoffquelle und eine Stickstoffquelle enthält und die Mikroorganismen in dem Medium wachsen können. Als Kohlenstoffquelle können irgendwelche Verbindungen verwendet werden, solange diese Verbindungen die Aktivität des Mikroorganismus zur Herstellung der Sorbinsäure nicht inhibieren. Beispiele dieser Verbindungen, die als Kohlenstoffquelle verwendet werden, sind z. B. Glucose, Sucrose, Ethanol, Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,4-Butandiol, Glycerin, Acetaldehyd, Essigsäure, Propionsäure und ähnliche. Als Stickstoffquelle kann z. B. Fleischextrakt, Pepton, Maislaugenbrühe, Harnstoff, Ammoniumsulfat, Ammoniumchlorid, Natriumnitrat und ähnliche verwendet werden. Gegebenenfalls können anorganische Salze wie Phosphat, ein Magnesiumsalz, ein Kaliumsalz, ein Eisensalz, ein Kupfersalz und ein Zinksalz oder Nährstoffsubstanzen, die notwendig zum Waschen des Mikroorganismus sind, dem Medium zugegeben werden. Wenn Sorbinaldehyd mit dem Mikroorganismus behandelt wird, kann eine Kulturbrühe, die den gewachsenen Mikroorganismus in dem Medium enthält, so eingesetzt werden, wie sie vorliegt, und ebenso kann eine Suspension, in der der Mikroorganismus, aus der Brühe gesammelt, in Wasser suspendiert ist, physiologische Kochsalzlösung oder eine Pufferlösung verwendet werden. Die Konzentration an Sorbinaldehyd im Reaktionssystem beträgt von etwa 0,01 bis etwa 10 Gew.-%, bevorzugt von etwa 0,05 bis etwa 5 Gew.-%, Sorbinaldehyd kann der Brühe oder der Suspension auf jedem Weg, z. B. im ganzen, stufenweise oder kontinuierlich, zugefügt werden. Aus praktischen Gründen ist es vorteilhaft, Sorbinaldehyd portionsweise hinzuzufügen. Der Mikroorganismus wird in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 20 g (als Trockengewicht des Mikroorganismus) pro Liter der Suspension verwendet. Während der Reaktion von Sorbinaldehyd mit dem Mikroorganismus wird das Reaktionssystem unter aeroben Bedingungen gerührt. Zum Erreichen der aeroben Bedingungen werden Luft oder Sauerstoff, und falls notwendig andere Gase, in das Reaktionssystem geblasen. Bevorzugt beträgt der Sauerstoffgehalt in der Suspension nicht weniger als ein ppm. Bevorzugt wird die Reaktion bei einer Temperatur von 10 bis 70°C, besonders bevorzugt von 20 bis 40°C über einen Zeitraum von etwa 0,1 bis etwa 150 Stunden durchgeführt. Bevorzugt beträgt der pH des Systems 4 bis 9. Gegebenenfalls kann auch ein Coenzym wie PQQ (Pyrrolochinolinchinon) oder NAD(P) (Nikotinamid-Adenin-Dinucleotid oder dessen Phosphat), ein oberflächenaktives Mittel oder ein organisches Lösungsmittel dem Reaktionssystem zugefügt werden. In der vorliegenden Erfindung kann die Reaktion auf jede Weise durchgeführt werden. Zum Beispiel kann die Reaktion unter Verwendung von entweder Mikroorganismen, die wachsen, oder solchen im Ruhezustand oder beiden durchgeführt werden. Ebenso können andere immobilisierte Mikroorganismen oder Extrakte aus den Mikroorganismen verwendet werden. Nach Ende der Reaktion wird die Reaktionsmischung auf übliche Weise gereinigt, wobei man die gewünschte Sorbinsäure erhält. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann Sorbinsäure in hoher Ausbeute und hoher Reinheit durch Oxidation von Sorbinaldehyd mit dem spezifischen Mikroorganismus hergestellt werden. Die vorliegende Erfindung wird mittels der folgenden Beispiele genauer beschrieben und erläutert. Jedoch ist es selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt ist und verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Rahmen und Inhalt der vorliegenden Erfindung abzuweichen.Beispiel÷1 3 g Fleischextrakt, 10 g Pepton, 5 g Natriumchlorid und 1 L Wasser wurden gemischt, wobei man ein Nährmedium mit einem pH von 7 erhielt. Ein Testrohr wurde mit 5 ml des Nährmediums gefüllt, in das Mycobacterium rhodochrous IFO 13161 in einer Menge einer Platinöse inokuliert wurde, und bei 30°C über 24 Stunden unter Schütteln kultiviert, wobei man eine Saat-Kulturbrühe erhielt. Eine 500-ml-Sakaguchi-Flasche wurde mit 100 ml des Nährmediums befüllt, in die 5 ml der Saat-Kulturbrühe inokuliert wurden, und im Anschluß wurde unter Schütteln bei 30°C über 24 Stunden kultiviert. Nach der Kultivierung wurden die Zellen durch Zentrifugation gesammelt und mit 0,1 molarem Phosphatpuffer (pH 7) gewaschen, wobei man 200 mg (Trockengewicht) Zellen erhielt. Ein 400 ml L-förmiges Rohr wurde mit 60 mg (Trockengewicht) der Zellen befüllt, worauf 10 ml 0,01 molarem Phosphatpuffer zugefügt wurden und die Zellen in dem Puffer gleichmäßig suspendiert waren. Im Anschluß wurden 10 mg Sorbinaldehyd zu der Suspension hinzugefügt, um die Reaktion zu starten. Die Reaktion wurde durchgeführt unter Schütteln bei 30°C über 30 Minuten. Danach wurde die überstehende Flüssigkeit aus der Reaktionsmischung durch Zentrifugation entfernt und auf einen pH von 2 mit Salzsäure eingestellt. Die Ausbeute an erhaltener Sorbinsäure wurde mittels Gaschromatografie gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Bedingungen der Gaschromatografie waren wie folgt:Gerät:HEWLETT PACKARD 5890Quadrex gebunden, gesinterte Siliciumdioxid Capillarsäule mit Methylsilikon 0,53 mmô15 mô8,0 µ-FilmSäulentemperatur:bei 80°C über acht Minuten gehalten, erhöht auf 210°C mit einer Geschwindigkeit von 15°C/Minute und gehalten bei 210°C über vier MinutenHeliumflußgeschwindigkeit:20 ml/MinuteDectection:FID (Flammen-Ionisations-Detektor)Beispiele÷2÷bis÷17 Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß jeder Mikroorganismus, gezeigt in Tabelle , verwendet wurde. Die erhaltene Sorbinsäure wurde mittels Gaschromatografie auf gleiche Weise wird in Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.Tabelle÷1 •ta5,6:10,6:29,6:33,6–•tw,4–•tz5– •sg8–\Beispiel\ Mikroorganismus\ Ausbeute anSorbins¿ure(%)•tz5,10– •tw,4–•sg9–\Æ1\ Mycobacterium rhodochrous IFO 13161\ 74•tz– \Æ2\ Phodopseudomonas spheroides IFO 12203\ 73•tz– \Æ3\ Streptomyces albidoflavus IFO 13010\ 69•tz– \Æ4\ Acetobacter ascendens IFO 3188\ 70•tz– \Æ5\ Acetobacter pasteurianus subsp lovanien IFO 13753\ 75•tz– \Æ6\ Alcaligenes eutrophus ATCC 17699\ 70•tz– \Æ7\ Acetobacter acetigenus IFO 3277\ 65•tz– \Æ8\ Acetobacter acetosus IFO 3129\ 67•tz– \Æ9\ Acetobacter liquefaciens IFO 12257\ 64•tz– \10\ Acetobacter pasteurianus subsp estunens IFO 13751\ 72•tz– \11\ Acetobacter peroxydans IFO 13755\ 63•tz– \12\ Gluconobacter gluconicus IFO 3171\ 58•tz– \13\ Gluconobacter oxydance IFO 3189\ 73•tz– \14\ Gluconobacter rubiginosus IFO 3244\ 49•tz– \15\ Gluconobacter suboxydans IFO 3254\ 72•tz– \16\ Gluconobacter suboxydans IFO 3256\ 71•tz– \17\ Gluconobacter dioxyacetonicsIFO 3271\ 67•tz– •te–•sb37,6–•el1,6– Zusätzlich zu den Inhaltsstoffen, die in den Beispielen verwendet werden, können andere Inhaltsstoffe in den Beispielen, wie zuvor in der Beschreibung erläutert werden, wobei im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erzielt werden. Geeignete Stämme der Gruppen der oben erwähnten Mikroorganismen, die für das Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet sind, können über das folgende Verfahren gefunden werden: 3 g Fleischextrakt, 10 g Pepton, 5 g Natriumchlorid und 1 l Wasser werden gemischt, wobei man ein Nährmedium mit einem pH von 7 erhält. Ein Teströhrchen wird mit 5 ml des Nährmediums gefüllt, in das der zu untersuchende Mikroorganismus in der Menge einer Platinöse inokuliert wird. Im Anschluß wird bei 30°C über 24 Stunden unter Schütteln kultiviert, wobei man eine Saatkulturbrühe erhält. Eine 500-ml-Sakaguchiflasche wird mit 100 ml des Nährmediums gefüllt, in das 5 ml der Saatkulturbrühe inokuliert werden, und im Anschluß wird unter Schütteln bei 30°C über 24 Stunden kultiviert. Nach dem Kultivieren werden die Zellen durch Zentrifugation gesammelt und mit 10 ml 0,1 M Phosphatpuffer (pH 7) gewaschen, wobei man 200 mg (Trockengewicht) an Zellen erhält. Ein 400 ml L-förmiges Rohr wird mit 60 mg (Trockengewicht) an Zellen befüllt, wozu 10 ml 0,01 molarem Phosphatpuffer zugefügt werden und die Zellen völlig in dem Puffer suspendiert werden. Im Anschluß werden 10 ml Sorbinaldehyd zu der Suspension hinzugefügt, um die Reaktion zu starten. Die Reaktion wird unter Schütteln bei 30°C durchgeführt. Nach 30 Minuten wird die überstehende Flüssigkeit aus der Reaktionsmischung durch Zentrifugation entfernt und auf einen pH von 2 mit Salzsäure eingestellt. Die Ausbeute der erhaltenen Sorbinsäure wird mittels Gaschromatographie gemessen. Wenn die umgesetzte Menge an Sorbinaldehyd 30% oder mehr beträgt, kann der Mikroorganismus als geeignet in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Besonders geeignet ist der Mikroorganismus, wenn die Ausbeute 40% oder mehr beträgt, ganz besonders geeignet ist der Mikroorganismus, wenn die Ausbeute etwa 50% oder mehr beträgt.