Способ получения микробного протеина Советский патент 1987 года по МПК C12N1/32 

1

Изобретение относится к микробиологической промъгашенности.

Цель изобретения - оптимизация выхода биомассы клеток бактерий относительно метанола, подаваемого в процессе культивирования.

Способ заключается в том, что в процессе непрерывного культивирования клеток бактерий на питательной среде в ферментере с циркуляционным контуром осуществляют введение нола впрыскиванием таким образом, что изменение концентрации его экви

20

валентно скорости потребления метано- 15 сухих клеток в стационарном состоянии. Пять точек, через которые вводят метанол, распределяют вокруг аппарата для ферментации. Несмотря на то,что скорость потока метанола в каждой точке была отличной от скорости его потока в другой точке, скорости потока метанола пропорциональны объему жидкости, находящейся в данном участке аппарата для фер- 25 ментации.

Физическое распределение отверстий для прибавления метанола таково, что циркулирующие клетки подвергаются действию последовательных циклов в присутствии субстрата и в отсутстла кпетками культуры с установлением Максимального интервала времени между последующими введениями метанола в зависимости от величины отношения V удельной скорости роста к максимальной удельной скорости роста.

Предпочтительными культурами продуцентами белка являются Methylophi- lus methylotrophus NC1B V 10508- 10515 и NC1B №№ 10592-10596.

Опыты, проведенные с чистыми культурами бактерий при выращивании,показали, что теория и практика следует той математической модели, которая предложена настоящим изобретением.

Пример 1. Культуру Methylop- hilus methylotrophus выращивают в небольшом аппарате для ферментации, работающем циклически под давлением

30

вие субстрата каждые 3 с, или действию сходных циклов каждые 20 с, если весь метанол, подаваемый в аппарат для фермен гации, поступает в

(т.е. ферментер, имеющий вертикальный 5 оДной его точке. Полученные результрубопровод и спускную трубу, распо- ложенные рядом и взаимосвязанные в своих верхних и нижних торцах, причем аэрация и непрерывная циркуляция культуры в ферментере осуществляется за счет непрерьшного впрыскивания воздуха в нижнюю часть вертикального трубопровода, с объемом 165 л рабочей жидкости, при и Д 0,25 ч- . Питательная среда является водной средой, содержащей следующие ингредиенты (концентрация - вес на литр за исключением специальных обозначений ):

, г

HjPO молярная

(NN4)504,г

MgSO -yHjO, г

FeS04 7HjO, г

Ct/S04- 5H/JO, мг

,, мг

4Н,,0, мг

, мг

, мг

таты приведены в табл.1.

П р и м е р 2. Лабораторньй аппарат для проведения ферментации не- прерьгоного действия (объем жидкости 40 1,5 л и сухой вес в стационарном состоянии 10 г/л }с культурой Met- hylophilus methylotrophus используют для выращивания культуры при различных скоростях разбавления при пос- 45 тоянном потоке среды. Применяют отдельную систему для прибавления метанола так, что достаточное количество метанола, требуюо1ееся для 3 с роста при М 0,2 ч- .поставляется в 20,0 50 форме импульсов метанола, подаваемого 0,0165 в 0,3 с. Это соотношение между про- 9,0 должительностью подачи и общей продол- 1,05 жительностью Цикла поддерживается в 5,0пределах 1 к 10 при всех варвировани0,1 55 продолжительности цикла. Состав 0,07 среды и условия выращивания были 0,5идентичны тем, которые были описаны

0,5в примере 1. Полученные результаты

0,1 приведены в табл.2.

CaClJ-2HjO, мг 13,24 CoCI . 6HjO, мг 0,1 В этой среде величину рН, необходимую для обеспечения роста, регулируют добавлением смеси 4Н КОН/ /4HNaOH в соотношении 1:1, Скорость циркуляции в пределах аппарата для ферментации составляет 30 м , что составляет для среднего време- ни циркуляции величину в 20 с. Сухой вес клеток связан со скоростью прибавления метанола, составляющей 14 г/л, что Отвечает концентрации

20

15 25

30

вие субстрата каждые 3 с, или действию сходных циклов каждые 20 с, если весь метанол, подаваемый в аппарат для фермен гации, поступает в

313

Содержаниг; углерода в клетках оставалось постоянны - во время проведения всех опытов.

П р и м е р 3. Проводят серию экспер1ментов по непрерьшной культивации при скорости разбавления 0,1- 0,А Ч . Лпя каждой стеП ьи разбавления проводят эксперимент с непре- рьшным введением метанола при культивировании бактерий Methy1ophi1 us methylotrophus NCI В 10515 при выращивании в аэробных условиях в реакторе непрерывной ферментации с рабочим объемом 1,5 л, работающем как хемо- стат, культивирование ведут при и рН 6,8 на среде, представленной в табл.3. Метанол добавляют отдельно от компонентов среды,чтобы вводить его импульсно с расходом 20 г/л. Состав питательной среды представлен в табл.3.

Эксперимент проводят с непрерывным и импульсным введением метанола для ряда длительностей импульсов для каждой из А различных степеней разбавления.

Полученные результаты представлены в табл.А, где Д - степень разбавления в и равно удельной скорости роста / м /; /иакс максимальная удельная скорость роста, равная 0,5 Ч-1 .

Степень превращения углерода представляет собой процент превращения углерода метанола в клеточный углерод, например степень превращения 50% соответствует выходу клеток 0,5.

Минимально допустимая степень превращения для промышленного производства 59-60%.

Идеальной является степень превращения 6А%.

Из данных видно, что удовлетворительная степень превращения углерода достигается в том случае, когда метанол подают импульсно с установленной длительностью импульсов, причем процент превращения углерода при более короткой длительности импульсов постоянен и находится в пределах ошибки эксперимента. При более длительных импульсах процент превращения углерода резко падает до неприем лемого уровня.

Изобретение позволяет оптимизировать выход биомассы клеток бактерий относительно метанола.

АЗА

Формула изобретения

1. Способ получения микробного протеина, предусматривающий непрерывное культивирование клеток бактерий в ферментере с циркуляционным контуром с заданной скоростью разбавления на питательной среде, содержащей метанол в качестве источника углерода и питательного вещества, ограничивающего рост культуры, источники азота, фосфора и минеральные соли путем изменения концентрации метанола введением его впрыскиванием в нескольких точках контура с заданными интервалами времени введения, отличающийся тем, что, с целью оптимизации выхода биомассы клеток бактерий относительно метанола, подаваемого в процессе культивирования, введение метанола впрыскиванием осуществляют так, что изменение концентрации его эквивалентно скорости потребления метанола клетками культуры, а максимальный интервал времени между последующими введениями метанола устанавливают в зависимости от величины отношения удельной скорости роста к максимальной удельной скорости рос5

5

0

5

0

та: 30 с при М/М

макс

более 0,5,

6 с при М/М акс равной 0,2;А с при .,Kc равной 0,1;3 с при / мо(кс равной 0,05; 2,5 с при менее 0,02 или когда , попадает между любыми из этих удельных значений - в линейной пропорции к временному циклу этой пары.

2.Способ поп.1,отлича ю- щ и и с я тем, что при культивировании со скоростью разбавления 0,07- 0,А ч максимальный интервал времени устанавливают в зависимости от величины отношения культу- ры: 5с при , равной 0,2;

3,5 с при М/М равной 0,1; 2,5 с при . менее 0,2, или продолжительность введения имеет линейную зависимость от этой величины для других значений ,с3.Способ по ПП.1 и 2, о т л и- ч ающийся тем, что используют клетки бактерий штаммов Methy- lophilus methylotrophus NC1B

№№ 10508-10515 и NC1B №№ 10592-10596.

римечание: От С до клеток - это процент

углерода метанола, превратившегося в углерод клеток; от С до COj - это процент углерода метанола, превратившегося в углерод двуокиси углерода; от С до S/N - это процент углерода метанола, превратившегося в углерод, присутствующий в верхнем слое жидкости.

Таблица

20,0 33,0 2,75 5,5

% (вес/вес) клеток.

- углерода метанола, введенного в углерод

Т а б л и ц а 1

65.1

30,9

3,2

46,2 48,8 62,1 61 ,5

ТаблицаЗ

Таблица 4

0.4

0,8

12 16 32

61 ,2 52,3 51,4

66,7 61 ,6 61 ,6 59,3 51,9

Изобретение относится к микробиологической промышленности. Цель изобретения - оптимизация выхода биомассы клеток бактерий относительно метанола, подаваемого в процессе культивирования. В процессе непрерывного культивирования клеток бактерий Methylophilus methylotrophus в ферментере с циркуляционным контуром осуществляют введение метанола впрыскиванием таким образом, что изменение концентрации его эквивалентно скорости потребления метанола клетками культуры с установлением максимального интервала времени между последующими введениями метанола в зависимости .от величины отношения /исхкс удельной скорости роста к максимальной удельной скорости роста. 2 з.п.ф-лы, 4 табл. СО со со 4 СО 4;