Способ получения биомассы микроорганизмов

Способ получения биомассы микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (11) 603348 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 06.08.75(21) 2162190/28-13 (23) Приоритет (32) 1 2.08.74 (З1) 35435/74 (33) Вепикобритания (43) Опубликовано 15.04.78Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания1Ч.03.98. (51) М. Кле

С 12 К 1/00

Государстееннмй комитет

Соввта 1йиниотров СССР но делам изобретений и открытий (5З) УДКЬ576.8. .093. 1 (088.8) Иностранцы

Лайонел Джон Барнес, Джон Гарри Харвуд и Дэвид

Эрнест Форестер Харрисон (Великобритания) и Харманнус йоханнес Доддема (Нидерланды) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

«Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б. В.» (Нидерланды) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ

МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к области микробиологии, а именно производству микроорганизмов.

Известен способ получения биомассы микроорганизмов путем совместного выращивания микроорганизмов, усваивающих углеводород, и микроорганизмов, не усваивающих углеводород, но ассимилирующих продукты жизнедеятельности микроорганизмов, усваивающих углеводород в аэробных условиях на жидкой питательной среде, содержащей источник азота, метан и минеральные соли, с последующим выделением целевого продукта (1) . Однако известный способ не обеспечивает быстрого получения биомассы микроорганизмов.

С целью ускорения процесса накопления биомассы микроорганизмов в предлагаемом способе выращивание осуществляют на среде, содержащей в качестве источника азота мочевину, при этом из группы микроорганизмов, усваивающих углеводород, используют микроорганизмы, способные ассимилировать метан и микроорганизмы, усваивающие метанол, а из группы микроорганизмов, усваивающих продукты жизнедеятельности указанных микроорганизмов, используют уреазоположительные и уреазоотрицательные микроорганизмы и их совместное выращивание осуществляют при температуре 30 — 50 С и рН 6,0 — 8,0.

Культура микроорганизмов, используемая для получения биомассы, состоит из использующих углеводород микроорганизмов, которые обычно не могут усваивать мочевину, но которые могут усваивать ионы аммония, являющиеся источником азота, вместе с одним или более уреазоположительным, не использующим углеводород микроорганизмом, который может

1р разрушать мочевину Н переводить ионы аммония в питательную среду.

Использующий углеводород микроорганизм представляет собой усваивающие метан бактерии, которые растут в присутствии метанола.

Хороших результатов достигают тогда, когда культура содержит оба вида бактерий, использующих метан и метанол, и которую выращивают в присутствии метана.

Однако в культуре могут также находиться и другие микроорганизмы, например один или более не использующий углеводород уреазоотрицательный микроорганизм, который способен усваивать органические вещества, .образующиеся в процессе роста использующих углеводород микроорганизмов, а также может присутствовать и другой вид использующих угле25 водород микроорганизмов.

603348 лорода для выращивания биоммассы может быть воздух, кислород или обогащенный кислородом воздух.

Температуру поддерживают в пределах 30—

50 С, предпочтительно 38 — 45 С. рН среды находится в пределах 6,9 — 8,0, предпочтительно

6,4 — 7,4, что достигают соответствующим введением щелочи, например NaOH, КОН, или кислоты, например Нг$О или НгРО<, Клетки микроорганизмов выделяют из пио тательной среды путем флоккуляции, седиментации или осаждения с последующим центрированием или фильтрацией. Затем биомассу высушивают, например, вымораживанием или распылительиым высушиьаиием, и она в таком виде может быть использована в качестве протеинового продукта питания или пищевой добавки для человека или животных.

Пример. Ферментационный чан обвемом 2,5 л загружают питательной средой и помешают в нее 100 мл культуры Тз (состоя ® щей иэ бактерий SM„OMZ, М, Мг, Мз и М4), Состав питательной среды следующий, r/ë:

КНгРО4 1,6

И аНРО4 I, l6

Мочевина 1,12

MgSO, 7Н,О 0,08

25 АБО .7НгО 0,0!4

Ca(NO, ) г 4НгО 0,025

CuSO4- 5НгО 8 106

ZnS0 7НгО 68 i0г MnSO4 4Н гО 60 10г

NaMo042H O 4.8 10

Температуру в чане поддерживают 42 С, а рН 7,0. Смесь метана (25%) и воздуха (75%) барботируют в реакторе со скорость 600 мл/мин.

Содержимое чана перемешивают при помощи мешалки, вращающейся со скоростью 1200 об/мин.

Выращивание биомассы происходит в течение 24 ч, а когда давление растворенного кислорода достигнет нуля, осущестзляют непрерывный процесс получения биомассы, исполь40 зуя питательную среду указанного состава. Скорость разбавления повышают ступенчато через промежутки в 2 ч примерно на 0,02 ч до тех пор, пока она не достигнет 0,175 ч- .

Реактор работает в условиях, приведенных ниже.

45 Абсолютное давление газа на входе, мм рт. сг,?70.

24

116,8

67,65

11,79

0,50

20,06

80,13

4,20

6,08

0,356

I,9

7,1

3,22

41,8

Усванвающими метан микроорганизмами яв ляются, например, Methylococcus capsulatus, Methylococcus minimus, Metnylbacter ипе!andii, MethyIosinus trichosporium, Methylocystis parhis.

Пригодными микроорганизмами, усваивавши м и метан; являются Hyphom ic rob !urn ар.

Pseudomonas extorguons, Pseudomonas methylotropha.

В качестве не усваивающих углеводород бактерий, способных поглощать мочевину и 4 расти в смешанной культуре с усваивающими углеводород бактериями, могут быть использованы любые не усваивающие углеводород бактерии, например, организмы M> (NC В 11062), Мг(NC I В 11061) и Мф(NC 1 В 11065), Предпочтительной смешанной культурой, исяольэуемой совместно с метаном, является культура T> (NC I В 11085), которая состоит . из поглощающего метан микроорганизма

Я(6,(ИС 1 В 11084). поглошающего метанол микроорганизма OMZ (NC 1 В 11112) и че; тырех неметилотропных микроорганизмов М1, Мг, М и M> (NC 1 В 1!063). Мг представляет собой уреазный отрицательный микроорганизм.

Обычно мочевнна присутствует в жидкой питательной среде в количестве 3 — 50 г/л.

В питательной среде могут также присутствовать и другие элементы, например сера, фосфор, магний и железо.

Источниками фосфора являются фосфаты (один нли более), например КгНР04, КНгРО, или ХагНР04 или фосфорная кислота, присутствующая в количестве 3 — 20 г/л. Источником серы может быть серная кислота или лю,, бой сульфат, присутствующие в количестве 0,5—

5,0 г/л.

Два металла обеспечиваются за счет одной илн более нх солей, например, MgSO, 7H гО в количестве от 0,2 — 2,0 г/л и Fe Сl, ° 6 Н гО в количестве 0,01 — 0,1 г/л.

В питательной среде могут также находиться следы других элементов в виде соответствующих солей, например кальция, марганца, цинка,. кобальта, молибдена и бора.

Способ можно проводить периодически, полунепрерывна, но предпочтительным является непрерывный способ получения биомассы.

Для обеспечения роста микроорганизмов их помешают в питательную среду, контактирующую с кислородом.

В случае непрерывного способа выращивания культуры микроорганизмов ферментацню ведут, например, в.чане для брожения с иере мешиваннем или башенном чане, который снабжен либо внутренним устройством для охлаждения, либо внешним холодильником повторного цикла.

Свежую питательную среду непрерывно нагнетают в культивированную среду со скоростью, эквивалентной 0,02 — 1,00 объемам культуры в час, а культуру выводят с такой ско. ростью, чтобы общий объем культуры оставался постоянным. Контакт кислорода или углекислого газа с питательной средой осуществляют предпочтительно путем их непрерывного барботиравания через среду. Источником кисТемпература газа на входе, С

Измеренный расход газа на входе, с

Азот на. входе, (%)

Метан на входе %

Углекислый газ на входе, 7

Кислород на входе, %

Азот на выходе, %

Метан на выходе, %

Углекислый газ на выходе, %

Скорость истечения жидкой среды, ч

Объем реактора, л рн

Концентрация биомассы, r/ë

Скорость перемешивания, об/мин

Температура в реакторе, С

603348

Концентрация в среде, -/л: мочевины

Ймз

Концентрация в культуре, г/л: мочевины

1,122

0,250

0,051

Составитель С. Малкл ива

Редактор Л. Новожилова Текред О. Луговая Корректор Д. Ммьниченко

Заказ 679/63 Тираж 568 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В таких условиях достигают состояние на. сыщения метаном.

В результате анализа на содержание мочевины ионов аммония (выраженных B МНз1 получают следующие значения:

Таким образом, мочевнна полностью израсходована. Ионы аммония поступают в питательную среду и используются бактериями, усваивающими метан, как источник азота. Уровень ионов аммония в растворе выращиваемой культуры низок (51 мг/л), что обеспечивает хороший рост усванвающих метан бактерий без ингнбировання этого процесса. Общее количество оставшегося азота в культуре, если ои присутствует в виде ионов аммония, будет достаточен для ингябироваиия роста и легкого вымывания нз биомассы.

Предлагаемый способ обеспечивает быстрое получение биомассы микроорганизмов. формула изобретения

Способ получения оиомассы микроорганизмов путем совместного выращивания микроорганизмов, усваивающих углеводород, н микроорганизмов, не усваивающнх углеводород, но ассимнлирующих продукты жизнедеятельности микроорганизмов, усваивающих углеводород в аэробных условиях на жидкой питательной среде, содержащей источник азота, метан и минеральные соли, с последующим выделе1Е пнем целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса накопления биомассы микроорганизмов, выращивание осуществляют на среде, содержащей в качестве источника азота мочевину, при этом нэ группы микроорганизмов, усванвающих углеводоl5 род используют микроорганизмы, способные ассимилировать метан, и микроорганизмы, усваивающне метанол, а из группы микроорганизмов, усваивающнх продукты жизнедеятельности указанных микроорганизмов, используют уреазоположительные и уреазоотрнцательные микроорганизмы и их совместное выращивание осуществляют при температуре 30 — 50 С и рН 6,0 — 8,0.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

Патент Франции № 2218384,кл. С !2К! 00, ! 974.