Procedimiento para producir compuestos carotenoides mediante el cultivo de un microorganismo que produce una pluralidad de compuestos carotenoides,

en el que el microorganismo es una bacteria en la que la secuencia nucleótida de un ADN que corresponde a su ARN ribosómico 16S muestra una homología del 98% o superior con respecto a la secuencia nucleótida tal como se muestra en la SEC. ID nº:1, en el que la tasa de producción de la astaxantina es aumentada mediante el control de la concentración del oxígeno disuelto en el cultivo durante el proceso de cultivo, en un intervalo comprendido entre el 20 y el 30% de la concentración saturada de oxígeno

Procedimiento para producir pigmentos carotenoides.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de producción microbiológica de compuestos carotenoides. Más en particular, la presente invención describe un procedimiento para producir compuestos carotenoides tales como astaxantina, adonixantina, ß-caroteno, equinenona, cantaxantina, zeaxantina, ß-criptoxantina, 3-hidroxiequinenona, asteroidenona y adonirubina.

Antecedentes de la técnica

Los compuestos carotenoides son pigmentos naturales útiles como aditivos tipo pienso, aditivos alimentarios, productos farmacéuticos y similares. En particular, la astaxantina posee un alto valor industrial como aditivo de piensos para potenciar el color de los peces criados, por ejemplo, salmón, trucha o besugo, y como aditivos alimentarios naturales seguros. Por tanto, la adonixantina, si se establece su procedimiento de producción industrial, es prometedora como aditivo alimentario, aditivo de piensos, de productos farmacéuticos, etc. Además, el ß-caroteno se ha utilizado como aditivo de piensos, aditivo alimentario, de productos farmacéuticos, etc.; la cantaxantina se ha utilizado como aditivo alimentario, aditivo de pienso, cosméticos, etc.; y la zeaxantina se ha utilizado como aditivo alimentario, aditivo para piensos, etc. Además, otros compuestos carotenoides tales como la equinenona, ß-criptoxantina, 3-hidroxiequinenona, asteroidenona y adonirubina, constituyen asimismo prometedores como aditivos para piensos, aditivos alimentarios, etc. Como procedimientos para producir estos compuestos carotenoides, se conocen procedimientos tales como la síntesis química, la producción mediante microorganismos, y extracción a partir de productos naturales. Para la astaxantina, cantaxantina y ß-caroteno, ya se han comercializado productos sintetizados químicamente.

La astaxantina está contenida en pescados tales como el besugo, salmón y trucha y en crustáceos tales como las gambas, cangrejos y camarones, y puede obtenerse mediante su extracción de ellos. Ejemplos de microorganismos que produzcan la astaxantina incluyen la levadura roja Phaffia rhodozyma, una bacteria que pertenece al género Brevibacterium (Journal of General and Applied Microbiology, 15, 127, 1969,), la cepa bacteriana E-396 (FERM BP-4283) que pertenece a un nuevo género (publicación de patentes japonesas no examinadas nº 7-79796 y nº 8-9964; patentes US nº 5.607.839 y nº 5.858.761): bacteria Agrobacterium aurantiacum (publicación de patente japonesa no examinada nº 7-184688), y el alga verde Haematococcus pluviales (Phytochemistry, 20, 2561, 1981). Como procedimientos de síntesis química se conocen la conversión del ß-caroteno (Pure Appl. Chem. 57, 741, 1985) y la síntesis a partir de las sales de C₁₅ fosfonio (Helv. Chim. Acta, 64, 2436, 1981).

Es conocido que la Cantaxantina está contenida en ciertas especies de champiñones (Botanical Gazette, 112, 228-232, 1950), así como en pescados y crustáceos (Carotenoids of Marine Organisms, Journal of the Japanese Society of Fisheries Science, 1978). Ejemplos de microorganismos que producen cantaxantina incluyen un microorganismo que pertenece al género Brevibacterium (Applied and Environmental Microbiology, 55 (10), 2505, 1989); un microorganismo que pertenece al género Rhodococcus (publicación de patente japonesa no examinada nº 2-138996); la cepa bacteriana E-396 (FERM BP-4283) que pertenece a un nuevo género (publicación de patentes japonesas no examinadas nº 7-79796 y nº 8-9964; patentes US nº 5.607.839 y nº 5.858.761); y bacteria Agrobacterium aurantiacum (Biosci. Biotechnol. Biochem. 58, 1842, 1994). Como procedimientos de síntesis química se conocen la conversión del ß-caroteno (J. Amer. Chem. Soc., 78, 1427, 1956) y la síntesis a partir de una nueva sal de 3-oxo-C₁₅ fosfonio (Pure Appl. Chem., 51, 875, 1979).

Es conocido que la adonixantina está contenida en pescados tales como peces de colores y carpas. Sin embargo, se cree que la síntesis química es difícil, y no se conoce un procedimiento industrial para la producción de la adonixantina. Ejemplos de microorganismos que producen adonoxantina incluyen microorganismos que pertenecen a los géneros Flavobacterium, Alcaligenes, Pseudomonas, Alteromonas, Hyphomonas y Caryophanon, respectivamente (publicación de patente japonesa no examinada nº 6-165684); cepa bacteriana E-396 (FERM BP-4283) que pertenece a un nuevo género (publicaciones de patentes japonesas no examinadas nº 7-79796 y nº 8-9964; patentes US nº 5.607.839 y nº 5.858.761); y la bacteria Agrobacterium aurantiacum (Biosci. Biotechnol. Biochem, 58, 1842, 1994).

Como procedimientos para producir ß-caroteno, se conocen la síntesis a partir de la ß-ionona (Pure Appl. Chem. 63 (1), 45, 1979) y la extracción a partir de vegetales amarillos o verdes tales como la zanahoria, el boniato o la calabaza (Natural Coloring Agent Handbook, Kohrin (1979), editado por el Editorial Committee of Natural Coloring Agent Handbook. Ejemplos de microorganismos productores de ß-caroteno incluyen algas que pertenecen al género Dunaliella, hongos que pertenecen al género Blakeslea, (J. Appl. Bacteriol., 70, 181, 1991), que se describe asimismo en J. Microbiol. Biotechnol (1999), 9(5), 548-553; la cepa bacteriana E-396 (FERM BP-4283) que pertenece a un género nuevo (publicaciones de patentes japonesas no examinadas nº 7-79796 y nº 8-9964; patentes US nº 5.607.839 y nº 5.858.761); y la bacteria Agrobacterium aurantiacum (FEMS Microbiology Letters 128, 139, 1995).

La equinenona se extrae a partir de productos naturales, por ejemplo, estrellas de mar tales como la corona de espinas, órganos internos de pescados tales como besugos, erizos de mar, órganos internos de crustáceos tales como gambas, etc. Ejemplos de microorganismos que producen equinenona incluyen la cepa bacteriana E-396 (FERM BP-4283) que pertenece a un género nuevo (publicaciones japonesas no examinadas nº 7-79796 y nº 8-9964; patentes US nº 5.607.839 y nº 5.858.761) y la bacteria Agrobacterium aurantiacum (FEMS Microbiology Letters 128, 139, 1995).

Como procedimientos para producir zeaxantina, se conocen la síntesis química que se inicia a partir de una hidroxicetona ópticamente activa obtenida mediante reducción asimétrica del oxoisoforón (Pure Appl. Chem, 63 (1), 45, 1991) y la extracción a partir de semillas de maíz (Biopigments, 1974, Asakura Shoten). Ejemplos de microorganismos que producen zeaxantina incluyen una bacteria que pertenece al género Flavobacterium (Carotenoids, en Microbial Technology, 2ª edición, Vol 1, 529-544, Academic Press, New York); la cepa bacteriana E-396 (FERM BP-4283) que pertenece a un género nuevo (publicación de las patentes japonesas no examinadas nº 7-79796 y nº 8-9964; patentes US nº 5.607.839 y nº 5.858.761) y la bacteria Agrobacterium aurantiacum (FEMS Microbiology Letters 128, 139, 1995).

La producción de carotenoides se describe también en Chemical Abstracts 81 (1974), 534606, Israel Journal of Botany, Vol 31 (1982), páginas 221-227, Journal of General Microbiology (1988), 134, 2449-1455, y JP-A-5068585.

Sin embargo, los procedimientos de producción anteriormente mencionados adolecen de varios inconvenientes. Por ejemplo, la seguridad no está garantizada para los productos sintetizados; la producción mediante los microorganismos muestra una baja productividad; y la extracción a partir de los productos naturales es muy costosa. En la producción de astaxantina, por ejemplo, la extracción a partir de los productos naturales tales como el camarón o cangrejo es muy costosa, ya que el contenido en astaxantina es muy pequeño y entonces, la extracción es difícil. La levadura roja Phaffia rhodozyma muestra una escasa velocidad de crecimiento, produce sólo cantidades pequeñas de astaxantina y posee una dura pared celular que hace que su extracción sea difícil. Procedimientos que utilicen Phaffia rhodozyma se describen, por ejemplo, en WO88/08025. De este modo, la industrialización de la producción de astaxantina utilizando esta levadura, es problemática. El alga verde Haematococcus pluvialis presenta también muchos problemas. Su velocidad de crecimiento es extremadamente baja; este microorganismo se contamina fácilmente; y la extracción de la astaxantina a partir suyo es difícil. Así, la industrialización utilizando este microorganismo, es problemática.

Las cepas bacterianas E-396 (FERM-BP-4283) y A-581-1 (FERM-BP-4671) que pertenecen a un nuevo género (publicación de patente japonesa...

1. Procedimiento para producir compuestos carotenoides mediante el cultivo de un microorganismo que produce una pluralidad de compuestos carotenoides, en el que el microorganismo es una bacteria en la que la secuencia nucleótida de un ADN que corresponde a su ARN ribosómico 16S muestra una homología del 98% o superior con respecto a la secuencia nucleótida tal como se muestra en la SEC. ID nº:1, en el que la tasa de producción de la astaxantina es aumentada mediante el control de la concentración del oxígeno disuelto en el cultivo durante el proceso de cultivo, en un intervalo comprendido entre el 20 y el 30% de la concentración saturada de oxígeno.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el microorganismo se selecciona de entre el grupo constituido por la cepa E-396 (FERM BP-4283) y sus mutantes, y la cepa A-581-1 (FERM BP-4671) y sus mutantes.