Procedimiento de producción de ácido láctico por fermentación continua.

Un procedimiento para producir ácido láctico por fermentación continua,

en el que el cultivo de levadura poliploide que tiene la capacidad de producir ácido láctico se filtra a través de una membrana porosa que tiene un tamaño de poro medio de un mínimo de 0,01 m y menos de 1 m y el producto se recupera a partir del filtrado, mientras que el líquido no filtrado se retiene o se reintroduce en el cultivo, y al cultivo se le añade una materia prima de fermentación.

Procedimiento de producción de ácido láctico por fermentación continua.

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un procedimiento para producir ácido láctico por fermentación continua, en el que se emplea una levadura poliploide que tiene la capacidad de producir ácido láctico para estabilizar el cultivo y la fermentación mediante la levadura, permitiendo así una producción eficaz a largo plazo de ácido láctico.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Los procedimientos de fermentación pueden clasificarse ampliamente en fermentación discontinua y fermentación discontinua alimentada, y fermentación continua. La fermentación discontinua y la fermentación discontinua alimentada pueden realizarse con un equipo sencillo y terminarse en poco tiempo y, por lo tanto, son menos propensas a tener contaminación, lo que es ventajoso. Sin embargo, existe el problema de que, como la concentración del producto aumenta con el tiempo, la productividad y el rendimiento disminuyen debido a la influencia de la presión osmótica, la inhibición del producto y/o similares. Por lo tanto, es difícil mantener la estabilidad, un alto rendimiento y una alta productividad durante mucho tiempo. La fermentación continua tiene la ventaja de que puede evitarse la acumulación de una sustancia deseada en el fermentador a alta concentración y, así puede mantenerse un alto rendimiento y una alta productividad durante mucho tiempo, pero es muy difícil que el cultivo continúe de forma estable por fermentación continua durante mucho tiempo, de manera que se han realizado investigaciones por ello.

Como una propuesta de fermentación continua, existe un procedimiento en el que los microorganismos o las células cultivadas se filtran a través de una membrana de separación y el producto se recupera a partir del filtrado, mientras que los microorganismos o las células cultivadas que se sometieron a la filtración se retienen o se reintroducen en el cultivo para mantener una alta concentración de microorganismos o células cultivadas en el cultivo.

Por ejemplo, se desvelan tecnologías en las que se realiza una fermentación continua en un dispositivo de fermentación continua que tiene una membrana cerámica (Bibliografías de Patente 1 a 3) . Sin embargo, las tecnologías desveladas tienen problemas de descensos del caudal de filtración y la eficacia de la filtración debido a la obstrucción de la membrana cerámica, por lo que se realiza un lavado inverso o similar para evitar la obstrucción.

También se desvela un procedimiento para producir ácido succínico por fermentación continua (Bibliografía de Patente 5) . En esta tecnología, se emplea una alta presión de filtración (aproximadamente 200 kPa) para la separación por membrana. Puesto que una alta presión de filtración es desventajosa no sólo en cuanto al coste sino también a un daño físico a los microorganismos o células por la presión durante la filtración, es inapropiada para la fermentación continua en la que los microorganismos o las células se reintroducen continuamente en el cultivo. En la Bibliografía de Patente 5, como fines para mantener la fermentación continua durante mucho tiempo, se desvelan tecnologías para la membrana de separación, la presión de filtración y similares, pero la duración de la fermentación continua es de aproximadamente 300 horas y, por lo tanto, se exige un procedimiento para mantener un cultivo continuo durante un mayor periodo de tiempo.

Por otro lado, se han realizado extensos estudios sobre los microorganismos que se usarán para la producción de ácidos orgánicos empleando levaduras que tienen altas tolerancias para los ácidos (Bibliografía de no relacionada con Patentes 1 y 2) . En las levaduras, hay levaduras haploides que tienen únicamente conjuntos individuales de cromosomas y levaduras poliploides que tienen pluralidades de conjuntos de cromosomas. Las levaduras poliploides se usan principalmente como levaduras de panadería y levaduras de bebidas (Bibliografía de Patente 6 a 8) . Se usan para la producción de alimentos y bebidas con el fin de mejorar el sabor y mejorar el procedimiento de producción, y no hay ninguna descripción de su uso para el cultivo continuo.

Además, se desvelan procedimientos para producir ácido láctico usando poliploides (Bibliografía de Patente 9 a 12) . Estos emplean poliploides para aumentar el número de genes sintéticos de ácido láctico, pero el cultivo se realiza por fermentación discontinua alimentada y el tiempo de cultivo es tan corto como no más de 100 horas, y no hay ninguna descripción de la fermentación continua usando una membrana.

Además, se indicó la producción de ácido láctico usando una levadura protótrofa que no muestra auxotrofia (Bibliografía de Patente 13) , pero también en este caso, el tiempo de cultivo es menor de 100 horas, y la fermentación discontinua alimentada es el único procedimiento desvelado como un procedimiento de fermentación.

Por lo tanto, la fermentación continua para mejorar la productividad, y el microorganismo que se usará para la fermentación se han estudiado por separado. En casos en los que se cultivaron microorganismos por fermentación continua, que es ventajosa como un procedimiento de fermentación, la presión de filtración aumentó durante el cultivo y se hizo imposible continuar con el cultivo durante mucho tiempo, o la productividad del ácido láctico disminuyó ya que el cultivo continuó más tiempo, por lo que hasta ahora ha sido difícil permitir el ejercicio de ambas ventajas lo suficientemente. Por lo tanto, se ha demandado el desarrollo de una tecnología para una fermentación continua que resuelva estos problemas y permita una producción estable de ácido láctico durante mucho tiempo.

Bibliografía de Patente 1: JP 5-95778 A Bibliografía de Patente 2: JP 62-138184 A Bibliografía de Patente 3: JP 10-174594 A Bibliografía de Patente 4: JP 2005-333886 A Bibliografía de Patente 5: JP 2007-252367 A Bibliografía de Patente 6: JP 2000-139326 A Bibliografía de Patente 7: JP 2002-027974 A Bibliografía de Patente 8: JP 2002-253212 A Bibliografía de Patente 9: JP 2006-006271 A Bibliografía de Patente 10: JP 2006-020602 A Bibliografía de Patente 11: JP 2007-089466 A Bibliografía de Patente 12: JP 2001-204464 A Bibliografía de Patente 13: US 20050112737 A Bibliografía de no relacionada con Patentes 1: Biotechnology progress, 11, 294-298 (1995) Bibliografía de no relacionada con Patentes 2: Journal of fermentation and bioengineering, 86, 284-289 (1988)

DIVULGACIÓN DE LA INVENCIÓN

PROBLEMAS A RESOLVER POR LA INVENCIÓN

La presente invención tiempo por objeto proporcionar un procedimiento para la producción de ácido láctico por fermentación continua, por lo que puede mantenerse una alta productividad de ácido láctico durante mucho tiempo.

MEDIOS PARA RESOLVER LOS PROBLEMAS

Los presentes inventores investigaron extensamente para descubrir que, con el fin de permitir que la levadura que produce ácido láctico mantenga una alta productividad de ácido láctico mientras que se repite de forma estable su proliferación durante mucho tiempo durante la fermentación continua, el mantenimiento de la alta productividad de ácido láctico durante mucho tiempo puede conseguirse empleando una levadura poliploide que tiene la capacidad de producir ácido láctico, completando así la presente invención. Es decir, la presente invención tiene la siguiente constitución.

(1) A procedimiento para producir ácido láctico por fermentación continua, en el que el cultivo de levadura poliploide que tiene la capacidad de producir ácido láctico se filtra a través de una membrana porosa que tiene un tamaño de poro medio de un mínimo de 0, 01 m y menos de 1 m y el producto se recupera a partir del filtrado, mientras que el líquido no filtrado se retiene o se reintroduce en el cultivo y al cultivo se le añade una materia prima de fermentación.

(2) El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con (1) , en el que dicha filtración se realiza con una diferencia de presión transmembrana de la membrana porosa dentro del intervalo de 0, 1 kPa a menos de 20 kPa.

(3) El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con (1) ó (2) , en el que la levadura poliploide es diploide.

(4) El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con uno cualquiera de (1) a (3) , en el que la levadura poliploide es protótrofa.

(5) El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con uno cualquiera de (1) a (4) , en el que el rendimiento del ácido láctico con respecto a los sacáridos en la fermentación continua es un mínimo del 70%.

(6) El procedimiento para producir... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir ácido láctico por fermentación continua, en el que el cultivo de levadura poliploide que tiene la capacidad de producir ácido láctico se filtra a través de una membrana porosa que tiene un tamaño de poro medio de un mínimo de 0, 01 m y menos de 1 m y el producto se recupera a partir del filtrado, mientras que el líquido no filtrado se retiene o se reintroduce en el cultivo, y al cultivo se le añade una materia prima de fermentación.

2. El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha filtración se realiza con una diferencia de presión transmembrana de dicha membrana porosa dentro del intervalo de 0, 1 kPa a menos de 20 kPa.

3. El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha levadura poliploide es diploide.

4. El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha levadura poliploide es protótrofa.

5. El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el rendimiento del ácido láctico con respecto a los sacáridos en dicha fermentación continua es un mínimo del 70%.

6. El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, en el que la concentración del ácido láctico acumulado en el cultivo sometido a dicha fermentación continua es un mínimo de 40 g/l.

7. El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que la velocidad de producción de ácido láctico durante dicha fermentación continua es un mínimo de 7, 5 g/l.

8. El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que dicha fermentación continua se mantiene durante un mínimo de 400 horas.

9. El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicha levadura poliploide pertenece al género Saccharomyces.

10. El procedimiento para producir ácido láctico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicha levadura poliploide es Saccharomyces cerevisiae.