СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ДРОЖЖЕЙ Советский патент 1994 года по МПК C12N1/16 C12N1/16 C12R1/72 C12R1/865 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способам получения биомассы микроорганизмов, выращенных на этаноле в качестве источника углерода.

Целью изобретения является повышение выхода биомассы, а также уменьшение накопления токсических продуктов метаболизма.

Способ заключается в том, что в батарее параллельно соединенных отдельно функционирующих ферментеров непрерывно выращивают микроорганизмы на питательной среде, содержащей источник углерода и необходимые минеральные источники питания. Биомассу из этих ферментеров отделяют от культуральной среды и переносят в последующий ферментер непрерывно, а отделенную культурную среду с токсичными продуктами метаболизма отбрасывают.

На приведенной схеме представлен один из возможных вариантов предлагаемого способа культивирования.

В ферментерах 1 и 2 выращивают непрерывным способом биомассу X₁и X₂, отделяют от культуральной среды KC₁ и KC₂ и направляют в ферментер 3, где поддерживается высокая концентрация биомассы X₃.

Концентрация источника углерода SO¹ и SO² в потоках F₁ и F₂составляет 2-3% . Скорость протока питательной среды при этом поддерживают на уровне 0,25-0,35 ч^-1. В третий ферментер дополнительно подают поток F₃ с источником углерода в концентрации SO³ и минеральные источники питания в необходимой концентрации, причем удельная нагрузка источника углерода на единицу биомассы в третьем ферментере не должна превышать удельную нагрузку в первом и втором ферментерах. Суммарная величина потока F₄ из третьего ферментера не должна существенно превышать величину потоков F₁ и F₂. Концентрация биомассы на выходе из третьего ферментера X₃ представляет собой сумму концентраций биомассы X₁, X₂ и биомассы, полученной за счет утилизации источника углерода SO³, подаваемого в третий ферментер.

Положительный эффект способа достигается за счет сочетания приема увеличения нагрузки субстрата на ферментер без увеличения удельной нагрузки с приемом одновременного удаления токсических продуктов метаболизма из жидкой фазы.

П р и м е р 1. Дрожжи Candida krusei Y-877 выращивают в батарее из трех ферментеров АНКУМ-2 на синтетической среде следующего состава, г: H₂SO₄ - 20,5; H₃PO₄ - 22,5 (NH₄)₂SO₄ - 200; KCl - 32; MgSO₄ ˙ 7H₂ - 19; FeSO₄ ˙ 7H₂O - 1,95; MnSO₄ ˙ 7H₂O - 1,1, ZnSO₄ ˙ 7H₂O - 1,1. Указанные вещества растворяют в 20 л дистиллированной воды. Этанол добавляют из расчета 2-3% , pH до 3,5 доводят NH₄OH.

Культивирование ведут при pH 3,2-3,5; t = 32^оС и аэрации, обеспечившей PO₂, не ниже 20% насыщения. Подтитровку ведут 10% -ным раствором NH₄OH.

В двух ферментерах АНКУМ-2 (с рабочим объемом 5 л) культуру выращивают непрерывным способом со скоростью протока 0,3 ч^-1 (1500 мл/ч). Биомассу на выходе из каждого ферментера стерильно отделяют от культуральной среды и направляют в третий ферментер, куда подают свежую питательную среду с содержанием этанола 9% .

Режим аэрации поддерживают аналогично режиму первых двух ферментеров. Скорость протока в третьем ферментере устанавливают 0,35 с^-1 (1750 мл/ч). При концентрации биомассы в нем 81 г/л удельная нагрузка этанола составит = 0,39 г/ч/г биомассы, тогда как в предыдущих ферментерах она равна = 0,55 г/ч/г биомассы.

Результаты опыта приведены в таблице. В качестве контроля использовали способ выращивания этой же культуры дрожжей в батарее ферментеров по известному способу.

В контрольном опыте при подаче 108 г этанола в батарею ферментеров получено 34,17 г биомассы дрожжей, т. е. суммарный экономический коэффициент составляет 31,6% . Повышение концентрации подаваемого со средой этанола не приводило к увеличению концентрации биомассы, а вызывало снижение экономического коэффициента и накопление продуктов метаболизма в среде.

По предлагаемому способу при утилизации 150 г этанола концентрация биомассы составляла 81 г, то есть экономический коэффициент составлял 54% , и в среде не наблюдалось существенного накопления продуктов метаболизма.

Предложенный способ позволил повысить производительность ферментера в 1,9 раза по сравнению с известным батарейным способом культивирования.

П р и м е р 2. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae Y-773 выращивают в батарее из четырех ферментеров АНКУМ-2 (с рабочей емкостью 1,5 л), при t 30^оС, на синтетической среде следующего состава, г/л: (NH₄)₂HPO - 1,5; KH₂PO₄ - 0,7; MgSO₄ x x7H₂O - 0,8; NaCl - 0,05; FeSO₄ ˙ 7H₂O - 0,0017; CaCl₂ ˙ 6H₂O - 0,06; ZnSO₄ ˙ 6H₂O - 0,0018; CuSO₄ ˙ 5H₂O - 0,0016, MnSO₄˙ 5H₂O - 0,0015; CoCl₂ ˙ 6H₂O - 0,0018, биотин - 0,0001; этанол, как указано ниже. Парциальное давление растворенного в среде кислорода поддерживают на уровне не ниже 40% насыщения.

В первых трех ферментерах дрожжи культивируют проточным способом со скоростью протока 0,08 ч^-1 и концентрацией этанола в питательной среде 1,5% . Отделенную от культуральной среды биомассу, как в примере 1, направляют в последующий ферментер, где устанавливают скорость протока питательной среды, равную 0,12 ч^-1. Концентрацию этанола увеличивают до 6% . Удельная нагрузка этанола в четвертом ферментере составляет 0,15 г/ч/г биомассы, тогда как в предыдущих ферментерах она равна 0,17 г/ч/г биомассы. Результаты опыта приведены в таблице. Контрольным способом выращивания является способ, описанный в прототипе.

Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ позволяет увеличить в 1,4 раза производительность батарей ферментеров при повышении экономического коэффициента до уровня отдельно функционирующих ферментеров. Производительность четырех отдельно функционирующих ферментеров составила 2,26 г/л/г, что в 2,5 раза было бы ниже достигнутого по предлагаемому способу.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет культивировать микроорганизмы в условиях образования ингибирующих рост продуктов метаболизма, при этом экономический коэффициент сохраняется на высоком уровне, а производительность батареи ферментеров, а следовательно, выход биомассы, увеличивается в 1,4-1,9 раза по сравнению с известным способом. (56) Авторское свидетельство СССР N 1036047, кл. C 12 N 1/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР N 725478, кл. C 12 N 1/16, 1977.

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способам получения биомассы микроорганизмов, выращенных на этаноле в качестве источника углерода. Целью изобретения является повышение выхода биомассы, а также уменьшение накопления токсичных продуктов метаболизма. Дрожжи рода Candida выращивают в батарее из трех - четырех ферментеров на синтетической питательной среде с этанолом. Из 2 - 3 ферментеров отделяют биомассу от культуральной среды и направляют в головной ферментер, куда подают свежую питательную среду. Скорость протока в головном ферментере 0,35 0.35 ч^-1, удельная нагрузка этанола 0,55 г/ч/г биомассы. При утилизации 150 г этанола концентрация биомассы составляет 81 г, экономический коэффициент 54% , в среде не наблюдается накопления продуктов метаболизма. 2 табл. , 1 ил.

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ДРОЖЖЕЙ в батарее ферментеров на жидкой питательной среде в условиях аэрации, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода биомассы, а также для уменьшения накопления токсических продуктов метаболизма, культивирование осуществляют в батарее отдельно функционирующих параллельно соединенных ферментеров, при этом в процессе культивирования из каждого ферментера отделяют биомассу от токсических продуктов метаболизма, содержащихся в культуральной среде, и передают ее в последующий головной ферментер батареи, при этом углеродсодержащий субстрат подают в головной ферментер непрерывно с удельной нагрузкой 0,15 - 0,55 г/ч/г биомассы.