Способ получения биомассы

Способ получения биомассы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Соиз Советских

< >731903

Сопиалистических республик (61) Дополнительный H патенту (51) М Кл С 1,2 D 13/06 (22) Заявлено 09.04.76 (21) 2343158/28-13 ( (23 Приоритет — (32)—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (зз)— (з1)— (53) УД К 668.392 (088.8) (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Фритц Вагнер и Хермаии Зам (ФРГ) Иностранная фирма

«Гезельшафт фюр Молекулярбиологише Форшунг МБХ» (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ

Изобретение относится к технике получения .биомассы одноклеточных белков на основе метанола и может быть использовано в микробиологической промышленности.

Известен способ получения биомассы, предусматривающий выращивание бактерий

Methglomonas в условиях аэрации на питательной среде, содержащей метанол в качестве источника углерода, источник азота и необходимые минеральные соли,jl).

Недостатком известного способа являются .низкая iHHTGHcивность процесса,и невысокое качество получаемого продукта.

Цель .изобретения — интенсификация процесса и повышение качества получаемого продукта.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе получения биомассы,из бактерий рода Methglomonas используют штамм

Methglomonas sp. DSM 580, облигатно усваивающий метанол.

Выращивание Methglomonas sp. DSM

580 в периодическом ренсиме осуществляют ттрн начальной концентрации метанола в среде 05 — 5 об %.

При,непрерывном выращивании штамма концентрацию метанола поддерживают

0,01 2 об. %.

Непрерывное выращивание осуществляют при скорости разведения 0,1 — 05 ч — .

Выращивание Methglomonas sp. DSN

580 осуществляют при поддержании рН в диапазоне 4,5 — 9,6.

Выращивание штамма осуществляют при температуре 20 — 45 С.

Выращивание Methglomonas sp. РБМ

580 осуществляют при аэрировании воздухом, содержащим 20 — 60 об. кислорода со скоростью 0,5 — 1,5 объема на 1 объем среды в минуту.

Кроме того, выращивание штамма может быть осуществлено,при аэрировании воздухом, содержащим 20 — 60 об. % кислорода, со скоростью 0,1 — 0,2 объема на 1

15 .объем среды в минуту.

Штамм Methglomonas sp. DSM 580 получен из пробы земли с берега PeHiHa npu

Людвигсхафене (Немецкая коллекция микроорганизмов), Геттинген под № DSM 580.

Морфология клеток. Палочки в границах 0,3--0,6X1,0 — 1 л кл подвижные с полярным жгутиком.

Морфология колоний. Прозрачные, белые, круглые и гладкие, приблизительно

25 1 — 2 лтлт в диаметре, определяемом через

2 — 3 дня.

Свойства штамма. Грамотрицательный, сухая клеточная масса слаборозовая.

Физиология. Строго аэробная, катализа

Зо лоложительная, метанол — дигидрогеназа

731903

Рост

Вещество

Метан

Метанол

Метиламин

Формальдегид

Форм иат

Этанол

Проианол- (l)

Прона нол- (2)

Лцстат

Лактат

Пируват

Сукцинат

Цитрат

Глюкоза

Фруктоза ории

Примечание:

+ рост, — ист роста. положительная, гексоза — фосф ат--синтетаза положительная, окон — пируват — редуктаза отрицательная.

Условия роста. Температура 20 — 45 С, рН 4,5 — 9,5, концентрация метанола 0,5—

5,0 об. % (см. таблицу).

Рост Mettzytomozzas sp, DSM 580 на различных источниках углевода в водной неорганической среде при азробных условиях

Бактерия метиломонаса № DSM 580 облигатно усваивает метанол в условиях аэрации .на питательной среде, содержащей метанол,в качестве источника углерода, источник азота и необходимые минеральные соли.

Способ осуществляют следующим образом.

Выращивание Aleihglomonas sp, DSM

580 в периодическом режиме осуществляют прои начальной концентрации метанола в среде 0,5 — 5,0 об. %, предпочтительно прч

2 — Зоб /p

При непрерывном выращиваниями штамма концентрацию метанола поддерживают

0,01 — 2 об. % до общего превращения 25 об. о/о метанола при скорости разведения

0,1 — 0,5 и, рН 4,5 — 9,6, температуре 20—

45 С, предпочтительно 33 — 36 С.

Aethgitomonas sp. Р$М 580 выращивают при аэрировании воздухом, содержащим

20 — 60 об. кислорода со скоростью

0,1 — 0,2 объема,на 1 объем среды в минуту или со скоростью 0,5 — -1,5 объема на 1 объем среды з м,инуту.

В питательную среду,в качестве источника азота вводят соли аммония и/или нитраты, и/или мочевину, а также необходимые для роста .вещества: катионы, натрия, калия, магния, кальция, железа, цинка, марганца и анионы — фосфат, сульфат,:нитрат, хлорид и вещества роста.

Из полученной трехфазной системы отделяют клеточную, массу и жидкую фазу.

l0

Клеточная масса имеет состав, вес. %: сырой белок 60 — 70;,нуклеи новые .кислоты

2 — 17; зола 3 — 6; жиры 3 — 8.

Клеточную массу высушивают, а жидкую фазу полностью или частично возвращают в процесс.

Пример 1. Биореактор объемом 80 л, iHBполненный 50 л питательного, раствора состава, г: (NH4) gSO4 200; КН РО4 150;

1ча НРО4 125; MgSO4 - 7Н О 25; Са (1х Оз) zХ

Х4Н О 125; FeSO4 7Н О 0,25; ZnSO< Н О

0,25; КС1 0,25; вода 50 мл, стерилизуют

10 мин при 121 С, охлаждают до 35 С, асептически смешивают с 1000 нл метанола, соединяют с 500 мл инокулума метилоионаса sp. DSM 580, суспендиру|от 28 ч при 35 С с помощью турбомешалки при

300 об./л ин и разводят при расходе потока воздуха 0,7 об./об./,яин.

Во время разведения в культуре в .результате автоматического добавления

6 об. о/о раствора аммиака поддерживают постоянный рН 7. Ч ерез 22 ч реактор охлаждают до 15 С, устанавливают рН 3,0 добавлением серной кислоты и отфильтро вывают выпавшую, клеточную массу, промывают водой и высушивают, получая 324 г сухой клеточной массы соста ва, вес. %: сырой белок 71, нуклеиновая кислота 9, зола

4, жиры 7 (в пересчете на сухую клеточную массу).

П р,и м е р 2. Биореактор объемом 340 л, оборудованный «Intensol», заполняют 200л раствора питательных солей состава, г: (NH4)gSO4 500; 1х)Н4ХОз 500; КН РО4 600;

Ха,НРО4 500; MgSO4 - 7Н О 140;

Са(1х1Оз), 4Н О 15; FeSO4 7НвО 6; КС1 2; водопроводная вода 200 л. Устанавливают рН 6,8, стерилизуют 15 лин при 121 С, охлаждают до 33 С, асептически смешивают с 2000 л метанола, соединяют с 4000 мл 18часовой форкультуры метиломонаса sp.

1)ЬМ 580 и разводят при 33 С, расходе потока воздуха 0,5 об./об./мин и перемешизании при 1800 об./яин.

Во время выращивания в культуре автоматически поддерживают постоянной концентрацию метанола 0,5 об. % так, что концентрация паров .метанола соответствуег концентрации жидкости, в отходящем газе непрерывно регистрируют с помощью плазменно-ионизационного детектора и через пограничный датчик подают необходимое количество метанола, при этом автоматически поддерживают значение .рН 6,8 добавлением 12 об. % аммиака.

По достижении (через 25 ч) клеточной концентрации 14 г/л (сухой клеточной массы) пропускают газ при постоянной .подаче воздуха, содержащего 40 об. % кислорода.

Массу через 60 ч охлаждают до 15 С, разделяют в центрифуге при концентрации

10 10 г клеточной маосы и высушивают.

В этих условиях процесса, выход составляет

0,44 г сухой клеточной массы/г метанола со731903

Формула изобретения

Составитель А. Бражникова

Техред А. Камышникова Корректор И. Осиновская

Редактор H. Хубларова

Заказ 580/706 Изд. ¹ 310 Тираж 522 Подписное

1-1ПО «11опск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» става, вес. % : белки 76; нуклеиновые кислоты 6,5; зола 5; жиры 4,5, считая на сухую клеточную м а ссу.

П р.и м е р 3. Биореактор объемом 80 л, снабженный «IrzteIIsor», наполняют 50 л раствора питательных солей, состава, указанного в примере 1, 1000 1гл культуры метиломонаса sp. DSM 580, которую предварительно за 15 ч культивировали при 35 С, разводят при 35 С, расходе потока ноздуха

0,5 об./об./мин, перемешивании при 1200 об/мггн и постоянном рН 7,0. Через 18 ч культуру продувают при расходе потока воздуха 0 05, через последующие 48 ч повышают расход потока воздуха до 0,1 и затем в течение 120 ч ступенчато повышают расход воздуха до 0,35 об./об./дгин. При этих условиях поддерживают постоянным равновесное:состояние при выходе сухой ,клеточной массы 0,46 г/г метанола и продуктивности 10,8 г/л/ч.

50 об. % полученного фильтрата культуры после достижения, равновесного состояния возвращают в реактор при соответствующем уменьшении использованного раствора питательных солей.

Клетчатка имеет состав,,вес. : сырой белок 72; нуклеиновые кислоты 4,5; зола

3,5; жиры 5,5, считая на сухую клеточную массу.

Предлагаемый способ получения биомассы имеет то преимущество, что в,нем впервые выращивагот метилотрофную бактерию, обладающую значительно большей продуктивностью по сравнению с известны,ми. В предлагаемом способе исключается .развитие мутантов, которые утрачивают способность роста на метаноле. Используемая в способе бактерия стабильна, ее обмен веществ сведен к минимуму.

Другим преимуществом способа является то, что ферменты, диссимилирующие и ассимилирующие,метанол, являются составны.ми.

При выполнении предлагаемого способа непрерывно в условиях, лимитирующих метанол, содержан ие .нуклеиновых кислот клеточной массы низкое и потеря метанола на испарение практически равна нулю.

1. Способ получения биомассы, предусматривающий выращива IIIe бактерий рода

Methglonzonas в условиях аэрации на питательной среде, содержащей метанол в êàчестве источника углерода, источник азота и необходимые минеральные соли, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения качества получаемого продукта, из бактерий рода

Methglonzonas используют штамм Methglomonas sp. РБМ 580, облигатно усваивающий метанол.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что .выращивание Methgloinonas sp.

РЬМ 580 в периодическом режиме осуществляют при начальной концентрации метанола в среде 0,5 — 5 об. .

3. Способ по п. 1, отл и ч а ющи и с я тем, что прп непрерывном выращивании штамма концентрацию метанола поддерживают 0,01 — 2 об. %.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что непрерызчое |выращивание осуществляют прп скорости разведения 0,1—

0,5 ч ,5. Способ по пп. 1 — 4, о тл и ч а ю щи йс я тем, что выращивание Methglonzonas sp.

DSM 580 осуществляют при поддержании рН в диапазоне 4,5 9,6.

6. С пособ по пп. 1 — 5, отличающийс я тем, что выращггванпе штамма осуществляют при температуре 20 — 45 С.

7. Способ по пп. 1 6, о т л ич а ю щ и йс я тем, что выращивание Ме//гу/огггоггаз sp.

РЬМ 580 осуществляют при аэрировании воздухом, содержащим 20 — 60 об. кислорода со скоростью 0,5 — 1,5 объема на 1 объем среды в минуту.

8. Способ по пп. 1 — 6, о т л и ч а ю щи йс я тем, что выращивание штамма осуществляют при аэрировании воздухом, содержащим 20 — 60 об. кислорода со скоростью

0,1 — 0,2 объема на 1 объем среды в м инуту.

Источник, информации, принятый во внимание прп экспертизе:

1. Патент Великобритании № 1420445, кл. С 12 D 13/06, опублик. 07.01.76.