Способ получения глюкозы

Способ получения глюкозы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам получения глюкозы. Цель изобретения - повышение выхода глюкозы. Проводят ферментативный гидролиз отходов производства вискозы или бумаги культурой GEOTRICHUM CANDIDUM КПМ F-220. Культуру поддерживают на агаризованной минеральной среде, содержащей 0,5-3% бумаги и 0,5-2% пшеничных отрубей, а ферментативный гидролиз ведут на среде, содержащей 0,5-3% отхода производства вискозы (мелкое волокно) или отход производства бумаги (скоп) в качестве источника углерода. В результате целлюлозосодержащее сырье полностью превращается в глюкозу.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и лвтогскоью свидн кльствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4262039/31-13 (22) 12.06.87 (46) 15.11.89,Áþë. № 42 (71) Институт биохимии им,А,Н,Баха, Всесоюзное научно-производственное объединение бумажной промьппленности, Институт питания АМН СССР и Всесоюзный научно-исследовательский институт биотехнологии (72) Н.А,Родионова, Л,И,Мартинович, Н,В,Васильева, И,М,Товобилов, Н.А.Загустина, В.И,Захаров, Л.Е,Де Мило, Л.С.Лосякова, Н,Г,Бочкарева, Ю.А,Белогорцев, .М.N.Ã.Гаппаров иА.М.Безбородов (53) 547.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 432188, кл. С 12 Р 19/02, 1973.

Получение и применение продуктов гидролиэа растительного сырья, Обзорная информация, вып,2 "Ферментативная переработка целлюлозосодержащих материалов в сахара и жидкое топливо". ЦБНТИ, Минмедпром, М,, 1987, с.31-42, подп. в печать 17,02,87.

Биотехнология и биоинженерия, т,2, Среды и продукты микробного синтеза, Тезисы докладов симпозиума, Рига, Зинатне, 1978, с.23-24.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способу получения глюкозы путем ферментативного гидролиза отходов производства бумаги и вискозы.

Цель изобретения — повышение выхода глюкозы, (51) 4 С 12 Р 19/02//(С 12 Р 19/02В, С 12 R 1:645) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ (57) Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способу получения глюкозы. Цель изобретения — повьппение выхода глюкозы. Проводят ферментативный гидролиз отходов производст.ва вискозы или бумаги культурой

Geotrichum candidum ВКПМ F-220. Культуру поддерживают на агаризованной минеральной среде, содержащей 0,5-3Z бумаги и 0,5-2Ж пшеничных отрубей, а ферментативный гидролиз ведут на среде, содержащей 0 5-3Х отхода производства вискозы (мелкое волокно) или отход производства бумаги (скоп) в к;; качестве источника углерода. В ре- I эультате целлюлозосодержащее сырье полностью превращается в глюкозу, Изобретение заключается в следую" щем, Способ предусматривает использование в качестве целлюпоэосодержащего сырья отход производства виско,зы — мелкое волокно или отход производства бумаги — скоп, Эти отходы

1521760 накапливаются в местах производства целлюлозы, вискозы, бумаги в количестве около 100 тыс,т,/г.и загрязняют окружающую среду. Отходы не нуждаются в предварительной обработке, их органическое вещество легко гидролизуется при совместном действии эндо-, экзо-1,4-Р-глюканаэ и Р-глюкозидаз.

Концентрирования отходов, содержащих до 807 воды, также не требуется, Установлено, что соотношение указанных ферментов, необходимое для по полного превращения субстрата целлюлозосодержащих отходов в глюкозу, содержится в культуре гриба Geotrichum candidum ВКПМ F-220, выращенной на питательной среде, содержащей те же отходы в концентрации 0,5-37 в качестве источника углерода, При концентрации источника углерода ниже 0,5Х образуется недостаточное количество ферментов, а концентрация вьппе ЗХ экономически нецелесо- 25 образна, Культуру необходимо поддерживать на агаризованной среде, содержащей

0,5-3 измельченной фильтровальной бумаги и 0 5-2Х пшеничжах отрубей, При концентрациях субстратов. меньших, чем указанные, полученный продуцент производит комплекс ферментов неоптимального состава, т.е, при гидролизе.отходов не достигается 100 -ный выход глюкозы, а концентрации субст- ™ ратов больше указанных нецелесообразны, Остальные компоненты питательной среды являются известными для куль- 4 тивирования гриба Geotrichum candidum

BKIlM Р-220.

° Используемые в предлагаемом способе источники углерода индуцируют образование культурой гриба Geotrichum

candidum ВКПМ F-220 сбалансированной ферментной системы, гидролизующей мелкое волокно — отход производства вискозы и скоп без предварительной обработки полностью и до глю. козы, как единственного продукта гидролиза субстрата, Способ осуществляют следующим образом, Культуру гриба Geotrichum candidum BKIIM F-220 поддерживают в течение нескольких месяцев на агаризованной среде, содержащей 0,5-37 измельченной бумаги и 0,5-27 пшеничных отрубей и минеральные соли, Культивирование гриба ведут 90-100 ч в .колбах или 60-72 ч в ферментере при аэрации на питательной среде, содержащей

0,5-3 отхода производства вискозы (мелкое волокно) или скоп в качестве источника углерода, пшеничные отруби, источники азота, фосфора и магния, Температура культивирования 28 С. о

По окончании культивирования биомассу отделяют, а супернатант используют для гидролиза отхода производства вискозы или скопа, Если целлюлолитическая активность супернатанта высока, то его целесообразно разбавить водой таким образом, чтобы целлюлолитическая активность составляла

0,1-15 ед,/мп ферментов, осахаривающих хлопковое волокно, Гидролиз ведут при рН 4-5 и 47 С в течение 818 ч, В результате происходит полный гидролиз целлюлозосодержащего субстрата до глюкозы, содержание которой в конечной смеси 3-67.

Пример 1„Культуру гриба

Geotrichum candidum ВКПМ F-220 поддерживают на агариэованной среде, содержащей 1Х измельченной фильтровальной бумаги, 0,57. пшеничных отрубей и минеральные соли: (НН ) $0 0,15Х, NaN0y 0,157, КН РО, 0,5Х и МАЗО х х 7 Н О 0,05Х в течение 6 мес, после чего в пробирку с агаризованной средой вносят стерильную воду и суспензию конидий с концентрацией 106 конидий в 1 мл вносят в среду для выращивания в количестве 27 по объео му. Культивирование ведут при 28 С на среде, содержащей 0,5Х мелкого волокна вискозы, 2 пшеничных отрубей, (ННДа80% Ою15%э ?ИИОз Оь15%1

КНфРОф О, 15Х, MgSOp 7 H О Ор057o, на качалках в 750-миллилитровых колбах со 150 мп среды при скорости вращения 180 об/мин 4 сут, Целлюлолитическую активность определяют по способности расщеплять до восстанавливающих сахаров хлопковое волокно при 40 С в 0,1 М ацетатном буфере, рН 4,7, эа 1 ч, Восстанавливающие сахара определяют с помощью метода Шомодьи-Нельсона, За единицу активности принимают количество ферментов, катализирующих образование

1 мкмоль глюкозы в 1 мин в условиях опыта. 1 мл культуральной жидкости

1521760 содержит 1 ед,осахаривающих.хлопковое волокно ферментов, По окончании культивирования

11 4 л отделенной от культуры культуральной жидкости Geotrichum candidum ВКПМ F-220, содержащих 0,2 ед, ферментов, осахаривающих хлопковое волокно, добавляют к 3,0 кг мелкого волокна — отхода производства вискозы и инкубируют при рН 4,5 и 47 С в течение 8 ч, За это время субстрат полностью гидролизуется до глюкозы.

Получен 5Х-ный раствор глюкозы, Пример 2. Культуру гриба Ceotrichum candida ВКПМ F-220 поддерживают на агаризованной среде, содержащей 0,5 бумаги, 2 пшеничных отрубей, а также перечисленные выше минеральные компоненты среды. Суспенцию, содержащую 10 конидий в 1 мл, вносят в количестве 2Х в среду для глубинного культивирования, содержащую З мелкого волокна — отхода производства вискозы и 2% г1шеничных отрубей, и перечисленные вьппе в указанных концентрациях минеральные компоненты в водопроводной воде вносят в количестве 150 мп в 750-миллилитровые колбы и 15-литровые ферментеры на 30 л и культивируют соответ.ственно в течение 60 ч, 1 мл отде ленной от культуры культуральной жидкости содержит 0,3 ед, ферментов, осахаривающих хлопковое волокно.

11,4 л разведенной в 3 раза культуральной жидкости добавляют к 3,0 кг мелкого волокна, вЂ, отхода производства вискозы, инкубируют при рН 4,0 .и 47 С в течение 18 ч, 3а это время субстрат полностью гидролиэовался до глюкозы как единственного продукта гидролиза, Пример 3, Культуру гриба поддерживают на агаризованной среде, содержащей З бумаги и 0,5Х пшеничных отрубей. Культивирование ведут -на среде, содержащей З органического вещества скопа-отхода целлюлознобумажной промышленности и 2 пшенич ных отрубей, а также перечисленные вьппе минеральные компоненты среды, 0,2 . по объему посевного материала, содержащего 10 конидий в 1 мп, Культивирование ведут в описанных выше условиях, 1 мп культуральной жидкости содержит 0,3 ед, осахаривающих хлопковое волокно ферментов, 5

7,5 г отхода целлюлозно-бумажной промышленности (скопа) инкубируют с

32 мл фильтрата культуральной жидкости Geotrichum candidum ВКПМ F-220, разведенными в 3 раза, при рН 4,5 и.

48 С в течение 24 ч, За это время органическое вещество отхода целлюлозно-бумажной промьппленности (скоп) полностью гидролизуется до глюкозы, содержание которой как и в других случаях было определено методом

Шомодьи-Нельсона, глюкозидазным методом при применении ферроцианида калия и методом тонкослойной хромато-, графии или хроматографии на бумаге

ГЖК и ВЭЖХ, Было показано, что глюкоза является единственным продуктом гидролиза субстрата.

Полученные растворы глюкозы инкубируют с 0,1 активированного угля о в течение 3 ч при 30 С, после чего проводят ультрафильтрацию через колонку с полиамидными волокнами для разделения глюкозы и белков. Раствор белков, содержащий эндо-, экзо-1,41-глюканазы и целлобиазы, снова используют для ферментативного гидролиза отходов после доведения активности после добавления культуральной жидкости, Раствор глюкозы концентрируют до 80Х-ной концентрации и после внесения затравки (кристаллов глюкозы) из раствора в течение 1 сут выпадают кристаллы глюкозы, которые отделяют фильтрованием, подсушивают промыванием этанолом и сушат на воздухе, Полученная глюкоза может быть использована как добавка в корм животным, может служить источником углерода при выращивании продуцентов органических кислот, в частности аминокислот, антибиотиков, а также кормовых дрожжей, после дальнейшей очистки может быть использована для пищевых целей, может быть превращена во фруктозу, сахар, более сладкий, чем сахароз а.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать путем ферментативного гидролиза целлюлозосодержащих промышленных отходов один сахар-глюкозу при полном превращении субстрата, Формула из обр е T ения

Способ получения глюкозы, предусматривающий ферментативный гидролиз

152 I 760

Составитель И.Привалова

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Дидык Корректор С,Черни

Заказ 744 Тираж 481 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 целлюлоэосодержащего сырья, выбранного из отходов производства вискозной или целлюлозно-бумажной проиппленности культурой гриба Geotrichum candidum при оптимальной температуре и рН среды до максимального осахаривания целлюлозы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выхода глюкозы, в качестве целлюлоза- 10 содержащего сырья используют скоп или мелкое волокно вискозы, из грибов

Geotriehum candidum используют культуру Geotrichum candidum ВКПМ F-220, которую поддерживают на агаризованной минеральной среде, содержащей

0,5-3,0 мас,X измельченной фильтровальной бумаги и 0,5-2,0 мас, пшеничных отрубей, а культивирование осуществляют на питательной среде, содержащей 0,5-3,0 мас.Х скопа или мелкого волокна целлюлозы в качестве источника углерода, !