Штамм метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus VKM B-3482D для биосинтеза белковой биомассы Российский патент 2022 года по МПК C12N1/20 C12P21/00 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для биосинтеза высокобелкового премикса к кормам сельскохозяйственных, домашних и содержащихся в неволе животных. Заявленный штамм бактерий Methylococcus capsulatus VKM B-3482D, обладающий метанокисляющими свойствами, резистентностью к внешним воздействиям, высокой скоростью роста в оптимальных условиях, депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов под номером VKM B-3482D.

Вид метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus по своим технологическим характеристикам давно признан как наиболее успешный и пригодный для промышленного культивирования на природном газе и получения белковой биомассы. Бактерии вида Methylococcus capsulatus активно перерабатывают содержащийся в природном (в том числе шахтном газе) метан и быстро наращивают свою биомассу, которая характеризуется высоким содержанием ценного белка, а также комплексом биологически активных веществ, в том числе витаминов. Биомасса Methylococcus capsulatus характеризуется высоким уровнем сырого протеина (не менее 70%), а также похожим на рыбную муку соотношением аминокислот, что позволяет использовать ее как белковый премикс к кормам.

Известны различные штаммы метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus, являющиеся продуцентами белка (А.С. №770200 , патенты РФ №№ 2613365, 2706074, 2728345, 501681).

Особенностью культивирования метаноокисляющих штаммов Methylococcus capsulatus является их повышенная чувствительность к различным органическим соединениям, попадающим в среду культивирования с входными потоками (технологической водой, воздухом, природным газом). Все это снижает экономическую эффективность процесса.

В связи с этим, получение нового штамма Methylococcus capsulatus, устойчивого к различным органическим соединениям, содержащимся во входных потоках (воде, воздухе, природном газе) является актуальной задачей.

Наиболее близким к заявленному изобретению является штамм метаноокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus ГБС-15, описанный в патенте РФ №2706074. Штамм Methylococcus capsulatus ГБС-15 на природном газе растет со скоростью роста 0.25-0.28 час^-1, содержание сырого протеина в биомассе составляет 78-79%. Штамм устойчив к продуктам метаболизма, поступающим в среду культивирования при возврате ОКЖ до 10%, содержанию этана в природном газе до 6%, пентана – до 2%, СО₂-10%.

Однако в зависимости от газового месторождения природный газ в своем составе может содержать этан – 0.1-9.8, пропан – 0.1-6.0%, бутан- 2-4.2%, пентан и высшие углеводороды, в том числе гексан и в редких случаях гептан, октан и нонан – 0.1-3.7%. Присутствие в газовой фазе данных углеводородов может влиять на технологические показатели процесса и снижать эффективность процесса.

Целью изобретения является получение нового штамма Methylococcus capsulatus с высоким содержанием белка, растущего на природном газе с высокой скоростью роста и устойчивого к широкому спектру гомологов метана, содержащихся в природном газе.

Технический результат достигается за счет создания нового штамма Methylococcus capsulatus VKM B-3482D для получения белковой биомассы, устойчивого к широкому спектру гомологов метана (этану, пропану, бутану, пентану) и растущего на природном газе с высокой скоростью роста 0,28- 0,3 час^-1.

Штамм Methylococcus capsulatus VKM B-3482D получен в результате длительной селекции в условиях проточного культивирования на природном газе в условиях незащищенной ферментации при разных концентрациях и разном соотношении гомологов метана в газовой фазе при постепенном увеличении скорости протока от 0,25 до 0,3 час^-1. Критериями отбора служили технологические параметры: скорость роста и содержание белка в биомассе.

Генетические манипуляции в ходе селекционных работ со штаммом Methylococcus capsulatus VKM B-3482D не производились.

Изобретение поясняется примерами, не носящими, однако, ограничительного характера.

Пример 1

Штамм Methylococcus capsulatus VKM B-3482D выращивали на ферментере с рабочим объемом 2,7 л на минеральной среде следующего состава г/л:

- Фосфорная кислота (70%) – 1,08 г; MgSO₄×7H₂O - 0,24 г; K₂ SO₄ - 0,3 г;

- ZnSO₄×7H₂O – 3,6 мг; MnSO₄×5H₂O – 9,6 мг; CuSO₄×5H₂O – 12,0 мг; H₃BO₃ – 3,6 мг; - FeSO₄×7H₂O - 5,0 мг; Na₂MoO₄×2H₂O - 0,54 мг; CoSO₄×7H₂O - 0,57 мг; NiCl₂ ×6H₂O – 0,24мг.

рН среды 5,6 поддерживали 3% NH₄OH.

Процесс вели при давлении 0,2 МПа, газовая фаза содержала смесь природного газа:воздух в соотношении 1:3.

Состав природного газа: метан-этан-пропан-бутан-пентан в соотношении 88:6:1:2:2

Температура культивирования 42°С.

Продолжительность процесса – 14 суток.

Скорость протока Д=0,28 час^-1

Концентрация биомассы составила 11,5-12,0 г/л, содержание сырого протеина в биомассе - 79,0%.

Пример 2

Культивирование вели, как описано в примере 1.

Состав природного газа: метан-этан-пропан-бутан-пентан в соотношении 88:4:3:3:2.

Концентрация биомассы составила 11,8-12,1 г/л, содержание сырого протеина в биомассе - 79,3%.

Пример 3

Культивирование вели, как описано в примере 1.

Состав природного газа: метан-этан-пропан-бутан-пентан в соотношении 87:4:4:3:2.

Скорость протока Д=0,30 час^-1

Концентрация биомассы составила 11,2 -11,8 г/л, содержание сырого протеина в биомассе - 78,9%.

Изобретение относится к микробиологической промышленности. Штамм бактерий Methylococcus capsulatus VS1, обладающий способностью продуцировать белок, депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов ИБФМ им. Г.К. Скрябина РАН под регистрационным номером VKM B-3482D. Штамм Methylococcus capsulatus VKM B-3482D может быть использован для получения белковой биомассы. Изобретение позволяет повысить выход микробного белка. 3 пр.

Штамм метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus VKM B-3482D для биосинтеза белковой биомассы.