Utilización de por lo menos un nitrato inorgánico en un proceso de fermentación para la producción de eritritolutilizando una cepa de levadura de la especie Moniliella tomentosa como un microorganismo que produce eritritol,

caracterizada porque utiliza simultáneamente dicho por lo menos un nitrato inorgánico como fuente de nitrógeno queproporciona por lo menos 20% del contenido de nitrógeno utilizable total y como regulador del pH en el medio decultivo

Procedimiento para producir eritritol utilizando cepas de Moniliella tomentosa en presencia de nitratos inorgánicos como fuente de nitrógeno.

La presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para la producción de eritritol mediante la recuperación de un medio de cultivo de un cultivo de un microorganismo.

Técnica anterior

Existen numerosos procedimientos conocidos en la técnica para la producción de eritritol por microorganismos, especialmente levaduras, en los que se utilizan varias fuentes de nitrógeno. El documento JP-A 47-41549, por ejemplo, describe la utilización de hidrolizado de caseína como fuente de nitrógeno para cepas de las especies Trigonopsis y Candida. El documento JP-A 51-21072 da a conocer la utilización de extracto de levadura y urea para diferentes cepas de levadura.

Los documentos JP-A 60-110295 y JP-A 1-199584 describen cada uno la utilización de Moniliella tomentosa var. pollinis para la producción de eritritol. Como se sabe que esta variedad presenta una elevada demanda de nutrientes, el medio de cultivo conocido para la utilización en ella presenta normalmente un contenido elevado de fuentes complejas de nitrógeno como extracto de levadura, peptona, licor de maíz fermentado o sustancias similares con alto contenido de proteínas de origen vegetal o animal. Por consiguiente, en el licor de maíz fermentado de JP-A 60-110295 y JP-A 1-199584, la urea y el extracto de levadura se utilizan como fuentes de nitrógeno.

Sin embargo, estas fuentes complejas de nitrógeno no sólo constituyen un factor decisivo del coste sino también una purificación complicada del eritritol formado y reduce el rendimiento después de la cristalización. Por consiguiente, se han emprendido considerables esfuerzos para reducir la porción de fuentes complejas de nitrógeno en la medida de lo posible. Esto se puede conseguir utilizando fuentes orgánicas de nitrógeno como urea o sales inorgánicas como el sulfato de amonio. Puesto que durante la fermentación del eritritol se forman cantidades considerables de etanol, la utilización de urea crea problemas debido a la posible formación de carbamato de etilo, que está catalogado como cancerígeno (G. Hasselbeck, W. Henke; Erbsloeh-Weinkompendium Enzyme; Erbsloeh Geisenheim Getraenketechnologie; D-65366 Geisenheim; p. 14) .

Por consiguiente, el documento EP 0.845.538 B1 y su traducción alemana DE 697 20 379 T2, que se ocupa de este problema, da a conocer la utilización combinada de sulfato de amonio, una sal inorgánica y licor de maíz fermentado, en la que el primero se denomina “fuente principal de nitrógeno” y constituye del 50 al 85% de las fuentes de nitrógeno, mientras que el último constituye del 15 al 50% restante. Las cepas de levadura indicadas además de la Moniliella (también “Moniliella pollinis”) son miembros de las especies Yarrowia y Trichosporonoides. Un etapa del procedimiento descrita es el ajuste del pH a valores entre 3 y 7 (ver también la reivindicación 12 en el presente documento) . Una utilidad opcional del nitrato de potasio como fuente de nitrógeno está indicada en una tabla como ejemplo general.

Por supuesto, desde 1985 se sabe por el documento EP 0.136.802 A que la formación de poliol por Moniliella tomentosa var. pollinis rinde de forma deseable a un pH dentro de un intervalo de 3 a 6, preferentemente un pH dentro de un intervalo de 4 a 5. Los efectos del valor del pH en el rendimiento del poliol se describen en 1972 por L. Hanssens, A. Van Regenmortel y H. Verachtern (Applied Microbiology, Nov. 1972, p. 831-833) .

Por consiguiente, la utilización de sulfato de amonio descrita en el documento EP 0.845.538 B1, que es una sal de un ácido dibásico muy fuerte (pKA= -3 y 1, 9) y una base débil en comparación (pKB= 4, 75, es decir, pKA= 9, 25) , requiere categóricamente una regulación del valor del pH, si no la liberación de ácido sulfúrico hace disminuir el pH a un valor inferior a 3, a veces incluso inferior a 2, lo que es desfavorable para el crecimiento y la producción. El documento EP 0.845.538 B1 soluciona este problema repartiendo automáticamente un 35% de hidróxido sódico, lo que requiere unas medidas de control adicionales considerables y puede conducir al completo fracaso de la fermentación en el caso de un mal funcionamiento.

Otro aspecto en relación a la fermentación para la obtención de eritritol se refiere a la supresión de productos secundarios como ribitol y glicerol. En este contexto, el documento EP 0.845.538 da a conocer que una proporción más elevada de fuentes complejas de nitrógeno (en este caso licor de maíz fermentado) estimula la formación de glicerol. Sin embargo, limitar las sustancias complejas promotoras de crecimiento siempre implica una reducción de las tasas de crecimiento y producción. El procedimiento según el documento EP 0.845.538, en el que, además del sulfato de amonio se utiliza hasta un 50% de licor de maíz fermentado como fuente de nitrógeno, soluciona este problema de la formación de productos secundarios de forma insuficiente, como se muestra en los ejemplos de ese documento debido a que la formación de glicerol no se puede suprimir completamente: la cantidad de glicerol formado varía entre aproximadamente un 1, 9% (Ejemplo 5) y un 50, 2% (Ejemplo 12) de la cantidad de eritritol.

En la publicación Biotechnology and Bioengineering del 5 de agosto de 2006, p. 889-908, Diano et. al. investigaron sobre los efectos de varios parámetros, por ejemplo, las fuentes de nitrógeno amonio y nitrato, en el metabolismo de Aspergillus niger. El valor del pH se situó inicialmente en 3 y después se aumentó gradualmente hasta 4, 5. Los resultados mostraron que el nitrato, al contrario que el amonio, presenta un impacto positivo en la producción de algunos alcoholes, por ejemplo eritritol, por Aspergillus.

El documento US 6.030.820 A describe un procedimiento para la producción de eritritol cristalino de gran pureza a partir de una solución de un cultivo microbiano como material de partida. Un posible microorganismo descrito para obtener el material de partida es la Moniliella tomentosa var. pollinis, y una posible fuente de nitrógeno indicada es nitrato de amonio. Ni éste ni el valor del pH durante el cultivo están descritos con detalle.

Además, el documento EP 0.327.342 A2 da a conocer un procedimiento para la producción de eritritol mediante el cultivo de microorganismos produciendo lo mismo, en el que la concentración celular en el tanque de fermentación se regula continuamente reciclando una parte del caldo de cultivo a través de un separador celular externo. El nitrato de amonio se menciona como ejemplo general de una posible fuente de nitrógeno. El único ejemplo proporcionado para el microorganismo es Aureobasidium sp. SN-G42, y sólo en el último ejemplo se proporciona un valor del pH (pH 4, 2) para el medio de cultivo, pero no se indica a excepción de ahí.

En la publicación Biotechnology and Bioengineering 8 (3) , 173-178 (2003) , Lee, Kwang-Jun et. al. describen la mejora de la productividad del ertritol mediante el cultivo de diferentes mutantes de Penicillium. Para uno de ellos se indica que el rendimiento del eritritol se puede aumentar considerablemente mediante la adición de carbonato de amonio, nitrato potásico y nitrato sódico. En el resumen CAS, un ejemplo de un estudio con 0, 5% de extracto de levadura (NH4) 2C204 (aparentemente oxalato de amonio) , se proporcionan 0, 1% de KNO3 y 0, 1% de NaNO3 como fuentes de nitrógeno (es decir, entre las fuentes de nitrógeno, los dos nitratos corresponden a un porcentaje en peso inferior al 17% y una proporción de nitrógeno utilizable de aproximadamente un 15%) .

Objetivo de la invención

Por consiguiente, el objetivo de la invención consiste en proporcionar un procedimiento económico mejorado para la producción de eritritol con rendimiento y pureza elevados, y que este procedimiento por lo menos reduzca o incluso elimine completamente los problemas indicados anteriormente en relación al valor del pH del medio de cultivo y la formación de productos secundarios.

Descripción de la invención

Este objetivo se consigue mediante la nueva utilización de por lo menos un nitrato inorgánico en un procedimiento de fermentación para la producción de eritritol que utiliza una cepa de levadura de la especie Moniliella tomentosa como microorganismo que produce eritritol, en el que se utiliza simultáneamente por lo menos un nitrato inorgánico como fuente principal de nitrógeno y como regulador de pH en el medio de cultivo, así como mediante... [Seguir leyendo]

1. Utilización de por lo menos un nitrato inorgánico en un proceso de fermentación para la producción de eritritol utilizando una cepa de levadura de la especie Moniliella tomentosa como un microorganismo que produce eritritol, caracterizada porque utiliza simultáneamente dicho por lo menos un nitrato inorgánico como fuente de nitrógeno que proporciona por lo menos 20% del contenido de nitrógeno utilizable total y como regulador del pH en el medio de cultivo.

2. Procedimiento para la producción de eritritol, que comprende el crecimiento de una cepa de levadura de la especie Moniliella tomentosa en un medio de cultivo que contiene una o más fuentes de carbono y una o más fuentes de nitrógeno, en el que se utiliza por lo menos un nitrato inorgánico como fuente de nitrógeno en el medio de cultivo, así como recuperar eritritol del medio, caracterizado porque utiliza simultáneamente por lo menos un nitrato inorgánico como fuente de nitrógeno que proporciona por lo menos 20% del contenido de nitrógeno utilizable total y como regulador del pH en el medio de cultivo.

3. Utilización según la reivindicación 1 o procedimiento según la reivindicación 2, caracterizados porque dicho por lo menos un nitrato inorgánico se selecciona de entre nitrato de potasio, nitrato de sodio y nitrato de amonio.

4. Utilización o procedimiento según la reivindicación 3, caracterizados porque dicho por lo menos un nitrato inorgánico se selecciona de entre nitrato de potasio, nitrato de sodio.

5. Utilización o procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizados porque dicho por lo menos un nitrato inorgánico se utiliza en una cantidad de 30 a 85% del contenido total del nitrógeno utilizable.

6. Utilización o procedimiento según la reivindicación 5, caracterizados porque dicho por lo menos un nitrato inorgánico se utiliza en una cantidad del 45 al 85% del contenido total del nitrógeno utilizable.

7. Utilización o procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizados porque, además de dicho por lo menos un nitrato inorgánico, se utiliza una fuente de nitrógeno orgánico como fuente de nitrógeno adicional.

8. Utilización o procedimiento según la reivindicación 7, caracterizados porque son utilizados agua de maíz fermentado y/o extracto de levadura como fuentes de nitrógeno adicionales.

9. Utilización o procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizados porque se utiliza una cepa de la Moniliella tomentosa de la variedad pollinis.