СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ ГАЛОБАКТЕРИЙ Российский патент 1998 года по МПК C12N1/20 

Предлагаемое изобретение относится к медицинской и микробиологической промышленности и относится к способам получения бактериальной биомассы галофильных бактерий, в частности являющихся продуцентом бактериородопсина.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ культивирования галофильных бактерий - продуцентов бактериородопсина по авт. св. СССР N 626583, приоритет 1977 г. Способ осуществляют следующим образом.

Культуру галофильных бактерий выращивают в плоской кювете объемом 6 л с рабочим заполнением 3 л при температуре 38^oC, pH 7,0 - 7,4, аэрации воздуха 1 л/мин на 1 л суспензии при непрерывном освещении 0,3х10 эрг/кв.см/с лампами ЛБ-40.

Первоначально в кювету заливают 2,5 л питательной среды и 0,5 л посевного материала, выращенного в колбах. Через 3 ч при помощи насоса подают питательную среду с посевным материалом в соотношении 5:1. Перемешивание осуществляют при помощи аэрирующего воздуха. Слив суспензии сверх установленного рабочего количества осуществляют через сливную трубку по уровню в кювете. Тем самым обновляются культура и среда в кювете. В дальнейшем каждые три часа повторяют процедуру подачи посевного материала со средой в кювету и слива избыточного количества суспензии из нее. Таким образом, согласно авторскому свидетельству 626583 осуществляют непрерывный процесс выращивания галофильных бактерий.

Процесс выращивания осуществляют при поддержании концентрации растворенного кислорода на уровне 50 - 55% от насыщения.

Недостатком данного способа является неэффективный полунепрерывный процесс выращивания галофильных бактерий, названный авторами непрерывным процессом. В действительности согласно этому способу в течение 3 ч осуществляется периодический процесс, затем производят замену части питательной среды в рабочем объеме кюветы, причем подаваемая свежая питательная среда содержит посевной материал, который предварительно постоянно выращивают в колбах для обеспечения процесса выращивания в кювете. Таким образом, процесс является трудоемким и малоэффективным по выходу биомассы галофильных бактерий.

Целью настоящего изобретения является интенсификация процессов роста галофильных бактерий и повышение эффективности получения биомассы галофильных бактерий при промышленном производстве как самой биомассы, имеющей самостоятельное применение, так и выделяемого из нее бактериородопсина.

Указанная цель достигается тем, что биомассу галобактерий получают при выращивании их в условиях аэрации и освещения на среде, содержащей источники углерода, азота, фосфора и минеральные соли в непрерывном процессе при непрерывной подаче питательной среды при постоянном объеме среды выращивания и непрерывном отборе суспензии, содержащей биомассу галофильных бактерий. Суспензию сгущают, в частности, на центробежных сепараторах, а отработанную среду выращивания, получаемую при сгущении, частично или полностью возвращают в процесс выращивания вместе со свежей питательной средой, обеспечивающей сбалансированность состава подаваемой в кювету смеси. Для повышения эффективности использования массообменных возможностей, применяемых для выращивания аппаратов, процесс выращивания галофильных бактерий осуществляют в режиме максимального использования массообменных возможностей применяемых аппаратов для выращивания, определяемых массопередачей кислорода из газовой фазы в среду выращивания, т.е. при концентрации растворенного кислорода, не превышающей 10 - 15% от концентрации насыщения. Освещение суспензии поддерживается на уровне 0,1 - 0,5 эрг/кв.см/с.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами, не ограничивающими объем заявляемого способа.

Пример 1.

Культуру галофильных бактерий Halobacterium halobium штамм 353П выращивали в плоской кювете объемом 18 л с заполнением 15 л. Состав питательной среды на 1 л, г:
Хлористый натрий - 250
Сернокислый магний - 20
Хлористый калий - 2
Цитрат натрия - 3
Пептон - 5
Дрожжевой экстракт - 2
Температура выращивания 38 - 40^oC; pH среды выращивания 7,2 - 7,4 поддерживали подачей 2 н. раствора едкого натра.

Аэрирование и перемешивание среды выращивания осуществляли путем воздуха, подаваемого в количестве 0,3 - 1,0 л/л/мин. Освещение лампами ЛБ-40 с интенсивностью 0,1 - 0,3 эрг/кв.см/с.

В кювету заливали питательную среду, доводили до нормы температуру и pH среды и заливали культуру, предварительно выращенную на качалочных колбах. В течение 10 - 12 ч культуру выращивали в периодическом режиме с поддержанием температуры и pH среды выращивания на постоянном уровне при непрерывной аэрации и освещении. После этого непрерывно подавали питательную среду указанного состава в количестве 1 л/ч и непрерывно отбирали суспензию, содержащую биомассу галофильных бактерий, в количестве 1 л/ч. Концентрацию биомассы в течение непрерывного процесса поддерживают на постоянном уровне в течение необходимого времени, например в течение 10 сут. Количество подаваемого воздуха устанавливали таким образом, чтобы поддерживать концентрацию растворенного кислорода, измеряемого датчиком растворенного кислорода, на уровне 10 - 15% от насыщения.

Осуществление процесса с максимальным использованием массообменных возможностей применяемых аппаратов для выращивания галобактерий позволяет снизить энергозатраты на процесс.

Суспензию концентрировали известным способом, получая выход сгущенной суспензии в виде пасты в количестве 2,5 - 2,8 г с 1 л исходной суспензии.

Пример 2.

Процесс выращивания осуществляли по примеру 1, однако при приготовлении питательной среды использовали отработанную культуральную жидкость, полученную при сгущении суспензии в количестве 50% от общего количества подаваемой среды или 2/3 от подаваемой среды. Т.е. питательную среду готовили, как и в предыдущем примере, с соответствующим увеличением в ее составе пептона и дрожжевого экстракта (соответственно в 2 или 3 раза) и перед подачей в процесс непрерывного выращивания смешивали с отработанной культуральной средой в соотношении 1:1 и 1:2 соответственно.

Технологические показатели процесса сохранялись на том же уровне, как в примере 1.

Повторное использование отработанной культуральной среды позволяет снизить расход химикатов и сократить количество стоков.

Таким образом, приведенные выше примеры иллюстрируют предлагаемый способ получения биомассы галофильных бактерий, но не ограничивает его.

Способ получения биомассы галофильных бактерий осуществляют при непрерывной подаче питательной среды и постоянном объеме среды выращивания и непрерывном отборе суспензии, содержащей биомассу галофильных бактерий, при этом концентрацию растворенного кислорода поддерживают на уровне не более 10 - 15% от насыщения. Отработанную среду после концентрирования частично или полностью возвращают в процесс выращивания. Способ позволяет существенно повысить выход биомассы и накопление в ней биологически активных веществ. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ получения биомассы галофильных бактерий при выращивании их в условиях аэрации и освещения на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, фосфора и минеральные соли и последующем концентрировании, отличающийся тем, что процесс выращивания осуществляют при непрерывной подаче питательной среды и непрерывном отборе суспензии, содержащей биомассу бактерий, при этом концентрацию растворенного кислорода поддерживают на уровне не выше 10 - 15% от насыщения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отобранную питательную среду после концентрирования частично или полностью возвращают в процесс выращивания совместно со свежей питательной средой.