Патент 553286

Способ определения концентрации углеводов в процессе ферментации

 

6 "!

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

- т.=н » G

Союз Советских

Социалистических

Республик 553286

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.08.75(21) № 2161871/13 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.04. 77.Бюллетень № 13 (45) Дата огубликования описания 25.05.77 (51) Я Кл >

С 12 К 1/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 663.1 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

В. В, Бирюков и С. Б. Ицыгин (71) Заявитель

Всесоюзный научнэ-исследовательский институт антибиотиков (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕИИЯ КОИЫЕИТРЛБИИ УГЛЕВОДОВ

BÂ ПРО111 С(Е фЕР)ц ЕИТлЦИИ

Изобретение относится к бродильным производствам, а конкретно к способам и аппаратуре для микробиологических исследований. Оно может применяться при управляемом культивировании бактерий, прод„центов антибиотиков, дрожжей, продуцентов ферментов, аминокислот и друт их бродильных производств.

Известен способ определения концентрации углеводов в растворах, пэ которому >g к пробе контролируемой жидкости добавляют реагенты (глюкозоксидазу, перэксидазу и др.), а затем измеряют интенсивность окраски на. фэтээлектрэкэлэриметре 11(. 15

Недостатком известного способа является периодический характер измерения„

Точность известного способа невелика по следуюшим причинам. В ферментационных средах зачастую содержатся компонен- 20 ты, вступаюшие в реакцию с упомянутыми реагентами (гипосултфит, че усваиваемые микроорганизмами углеводь. и т, д), что создает погрешность измерения, которые возможны также в связи с потреблением 25 углеводов из среды микроорганизмами уже после отбора пробы из аппарата, в процессе ее транспортировки в лабораторию и подготовки к анализу.

Бель изобретения — обеспечить непрерь.вность измерения концентрации углеводов в процессе ферментации и повысить е1» > .;эчнэс тт .

Этэ достигается тем, что непрерывно доз ;.ру-GT углеводы, измеря.-.от интенсивность дыхания, .при этом осуществляют импульсчую подачу дозы углеводов изменяют ско» рость дозированно и измеряют приращения яигенсивнэсти дыхания, а концентрацию углеводов ээ ээде IRlo T пэ следующей зависимости: -» -- —" "-=, - е,() лС.в Qg ((ДЯ где Я. -- текущая интенсивнэсть дыхания; — текущая кэкцентрация углеводов;

-- приращение концентрации углеводэв эт импульс:=.эй дозы;

zG — приращение интенсивности дыхания эт и:;1пульснэй дозы; — скор эсть дэзиэ эвания углеводов;

553286

p g — приращение скорости дозирования; — интенсивность дыхания при скорости дозирования g ;

А Q — приращение интенсивности дыхания от изменения скорости доэированиядф.

На чертеже представлены кривые изменения во времени интенсивности дыхания g, концентрации углеводов в среде Я, а также скорости дозирования g при определении 10 концентрации углеводов в процессе ферментации. В момент подается импульсная известная доза углеводов. При этом концентрация углеводов в среде практически мгновенно увеличивается на величину дЯ а интенсивность дыхания возрастает на величину ЬЯ . После первоначального скачка оба эти параметра снижаются до исходного уровня вследствие потребления углеводов микроорганизмами. 20

В момент времени скорости дозирования g дается приращение bg . Вследствие этого, начиная с момента времениС, ЯЭ концентрация углеводов 8 и интенсивность дыхания Ц плавно увеличиваются и уста- 25 навливаются на новом уровне. Приращения интенсивности дыхания Ь Qg u Q измеряются непосредственно на диаграмме записи интенсивности дыхания, причем имеют значение относительные, а не абсолютные. Подача импульсной дозы и изменение скорости дозирования производятся периодически, для корректировки формулы (1).

В интервалах времени между этими опера« циями концентрацию углеводов определяют на основании измерения интенсивности дыхания 8 расчета по формуле (1) или измерением скорости дозирования и расчета по урощенной формуле, вытекающей из формулы (1): 40 дИд д9

9 = — — g (а

h gg Jig

При измерении обоих величин g u g наличие расхождений в результатах расчета 45 по формулам (1) и (1а) свидетельствует о необходимости проведения очередных операций по подаче импульсной дозы и изменения скорости дозирования. Обратные расчеты по формулам (1) и (la) позволяют определять скорость дозирования углеводов g и интенсивность дыхания Q, соответствующие заданной концентрации углеводовЯ.

Пример, В ферментерах емкостью

100 л проводили процесс биосинтеза пенициллина с непрерывным дозированием 50/,— ного раствора глюкозы, Интенсивность дыхания оценивали по концентрации углекислого газа в выходящем из ферментера воздуха. В один иэ моментов ферментации, ус- 60

По этим данным рассчитали параметры формулы (1) для определения концентрации углеводов

0 0167 g 0,0167(1 0,12

0,20 0,20 (20 или g = 0,0835 Q - 0,0309 (1)

Аналогично можно рассчитать параметры формулы (1а):

0,0 16 7 Ор1 2

О,2О 2О И или 8 = 0,005 g (1а) Расчет по формуле (1) показал, что изменение интенсивности дыхания,.например, в пределах от 0,65% СО до 0,81%СС соответствует изменению концентрации углеводов от 0,0235% до 0,0361 .

Обратный расчет по формуле (1а) показывает, что для поддержания концентрации углеводов на уровне 0,02 необходимо иметь скорость их дозирования

0,02

= 40 мл/час.

0,005

Использование предлагаемого способа определения концентрации углеводов в периодическом процессе ферментации обеспечивает по сравнению с существующим способом следующие преимущества: а) исключается необходимхть отбора пробы в процессе ферментации; б) обеспечивается непрерывность измерения концентраций субстрата в пределах

0 01-0з05%, в) не требуется никаких дополнительных реагентов; г) обеспечивается возможность измерения в средах, включающих мешающие компоненты, для которых применение известных способов при измерении малых концентраций вообще невозможно, причем определяюттановив скорость подачи раствора глюкозы

g = 40 мл/час, получили интенсивность дыхания 0 = 0,61% СО-, затем подали импульсную дозу глюкозы, равную 20 мл

50%-ного раствора глюкозы, При подаче этой дозы концентрация глюкозы в ферментере в расчете на 60 л культуральной жидкости изменилась на величину д3 =0,0167%.

После подачи импульсной дозы на диаграмме газоанализатора зафиксировали приращение интенсивности дыханияьЯ =

=0,20 СО . Затем увеличили скорость дозирования углеводов на д =20 мл/час, и в установившемся процессе определили приращение интенсивности дыханияЬЦ =

=0, 12 /0.

553286

5 ся только потребляемые микроорганизмами углеводы," д) обеспечивается возможность регулирования заданных концентраций субстрата в течение всего процесса путем расчета требуемой скорости дозирования из зависимо« сти (1а). За счет этого создается принципиальная возможность ведения процесса ферментации на оптимальном уровне, что позволяет значительно увеличить выход продук- <О та и снизить затраты сырья.

Формула изобретения

Способ определения концентрации углеводов в процессе ферментации, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения непрерывности определения концентрации и повышения его точности, непрерывно дозируют углеводы, измеряют интенсивность дыхания, при этом осуществляют импульсную подачу дозы углеводов, изменяют скорость дозирования и измеряют приращение интенсивности дыхания, а концентрацию углеводов определяют по следующей зависимости: лВ ьЯ дЯ (дД g дЯ Я где g — интенсивность дыхания;

8 — концентрация углеводов;

Ь — приращение концентрации углеводов от импульсной дозы;

g — скорость дозирования углеводов,"

b g> — приращение интенсивности дыхания от импульсной дозы;

Я вЂ” интенсивность дыхания при скорости дозированияЯ ; Π— приращение интенсивности дыхания от изменения скорости дозирования bg

hg — приращение скорости дозирования углеводов, Источники информации, принятые во вни20 мание при экспертизе:

1. Лукомский И. C. и Городецкий В. К.

"Применение микроцида (глюкозооксидазы) для определения глюкозы крови в норме и при диабете", "Биохимия", 1961, т.26, с. 477-482.

0НИИПИ Заказ 180/37 Тираж 582- Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4