Способ получения иммобилизованных дрожжей SасснаRомYсеS ceReVISIae Советский патент 1988 года по МПК C12N11/14 C12P7/06 

ел

СО

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу иммобилизации клеток дрожжей, и может быть использовано в гидролизной и спиртовой промышленности.

Целью изобретения является увеличение активности препарата иммобилизованных дрожжей в расчете на единицу его массы.

Способ заключается в следующемi

Алюмоборосиликатные волокна на первой стадии иммобилизации обраба- тьшают раствором хлорида железа (0,1-0,3 М ) 1-3 ч. При этом находящиеся в растворе ионы железа свя- зьшаются с носителем, что способствует увеличению количества адсорбирванных клеток дрожжей на последующей стадии иммобилизации При обработке волокон раствором хлорида железа в концентрации меньше 0,1 Ми менее 1 ч уменьшается плотность адсорбции дрожжей (на последующей стадии иммобилизации), а концентрация раствора хлорида железа больше 0,3 М и вермя обработки свыше 3 ч не приводит к дальнейшему увеличени плотности адсорбции клеток.

Вторая стадия иммобилизации заключается в последовательном пропускании через обработанные хлоридом железа волокна носителя суспензии дрожжевых клеток (80-120 г/л; 0,5- 1 ч), растворов синтетических органических флокулянтов (О,01-О,05%J 0,5-1 ч) и затем вновь суспензии клеток (80-120 г/л| 0,5-1 ч). При пропускании первой порции дрожжей прочность их возрастает за счет взаимодействия с лигандами железа. Последующая обработка (}шокулянтом способствует агломерации дрожжей и увеличению их концентрации на поверхноти носителя (поверхностной концент- рации).

При иммобилизации предложенным способом активность целевого продукта возрастает в 3-3,6 раза: от 0,8 до 2,9 мг/г катализатора в час.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример. Алюмоборосиликатные волокна РБР-13-2520 в виде ните (ЮОг) помещают в вертикально-натянутом состоянии в цилиндрический колонный реактор (объем 500 мл, соотношение длины к диаметру 10:1) и равномерно распределяют по обыгму

0

5

0

5

0

5

0

0

5

реактора, аполняют реактор с волокнами 0,1 М хлоридом железа. Волокна выдерживают в растворе хлорида железа 1 ч, после чего раствор сливают. Далее реактор с волокнами заполняют суспензией дрожжей Saccharomyces се- revisiae раса ХП, концентрация клеток 80 г/л. Волокна выдерживают в суспензии клеток 0,5 ч, после чего суспензию сливают.

Общий объем реактора 500 мл, объем, занимаемый волокнами носителя, 70 мл, т.е. объем, занимаемый суспензией клеток, 430 мл. Концентрация суспензии клеток 80 г/л, вес волокон 100 г, позтому отношение количества клеток к количеству носителя в прО цессе иммобилизации составляет 0,344 г/г,.

Далее реактор заполняют 0,01%-ным раствором флокулянта-полиакриламида (ОКФ ) на 0,5 ч.Яатем раствор флоку- лянта сливают и реактор снова заполняют суспензией клеток дрожжей 80 г/л на 0,5 ч (отношение клетки- носитель составляет 0,344 г/г), после чего дрожжевую суспензию сливают.

Далее через реактор с иммобилизованными клетками пропускают 2%-ную глюкозную среду в течение 8 ч со скоростью разбавления 0,5 . На выходе из реактора определяют концентрацию этанола.

Удельное содержание клеток, иммобилизованных на носителе (плотность адсорбции), составляет 0,30 г (по влажному весу) на 1 г носителя. Активность иммобилизованного препарата дрожжей составляет 2,4 мг этанола на I г иммобилизованного препарата в час.

П р и М е р 2. Вьшолняется аналогично примеру I . Концентраг1ия хлорида железа 0,2 М, время обработки хлоридом железа 2 ч, концентрация суспензии клеток до и после обработки флокулянтом 100 г/л (отношение клетки - носитель 0,43 г/г), время обработки клетками 45 мин, концентрация и время обработки флокулянтом соответственно - 0,025% и 45 мин.

Активность полученного препарата идентична активности препарата по примеру 1.

П р и М е р 3. Выполняется аналогично примеру 1. Концентрация хлорида железа 0,3 М, время обработки хлоридом железа 3 ч, концентрация

суспензии клеток в обоих случаях 120 г/л (соотношение клетки: носитель 0,516 г/г), время обработки клетками в обоих случаях 1 ч, концентрация флокулянта 0,05%, время обработки флокулянтом 1 ч.

Плотность адсорбции клеток 0,36 г/г, активность иммобилизованного препарата 2,94 мг/г.ч.

П р и м е р А. Вьтолняется аналогично примеру 1. Концентрация хлорида железа 0,05 М, время обработки хлоридом железа 0,5 ч, концентрация суспензии клеток в обоих случаях 50 г/л (соотношение клетки: носитель 0,22 г/г),время обработки суспензией клеток 15 мин, концентрация флокулянта 0,005%, время обработки флокулянтом 10 мин.

Плотность адсорбции клеток . 0,17 г/г, активность иммобилизованного препарата 1,36 мг/ггч.

П р и м е р 5. Вьтолняется аналогично примеру 1. Концентрация хлорида железа 0,37 М, время обработки хлоридом железа 3,5 ч, концентрация суспензии клеток в обоих случаях 140 г/л (соотношение клетки: носитель 0,62 г/г), время обработки суспензией клеток 75 мин, концентрация флокулянта 0,06%, время обработки флокулянтом 75 мин, Плотность адсорбции клеток 0,37 г/г, активность иммобилизованного препарата 2,96 ,

П р и м е р 6. Вьтолняется аналогично примеру 3. Концентрация хлорида железа 0,ЗМ, концентрация суспензии клеток 120 г/л, соотношение клетки - носитель 0,516 г/г, время обработки клетками 1 ч, концентраци флокулянта 0,05%, время обработки флокулянтом 1 ч.

Используют дрожжи Saccharomyces cerevisiae раса В,

Плотность адсорбции клеток 0,32 г/г, активность иммобилизованнго препарата 2,90 мг/г-ч.

П р и м е р 7. Вьтолияется аналогично примеру 3, но в качестве флокулянта используют санфлок (СН-799), метакрилат (ВА-212), а также поли- стиролсульфонат (анионный флокулянт) Концентрация флокулянтов 0,05%.

Плотность адсорбции клеток соответственно 0,34; 0,34 и 0,36 г/г, активность иммобилизованного препа

0

5

5

рата соответственно 2,90J 2,90 и 2,96 .

Заметной разницы в применении не- ионогенных, анионных или катионных флокулянтов не обнаружено.

Примере (контрольный).

Вьтолняется аналогично примеру 1. Вместо волокон используют макропористые стеклянные пластины (стекло- фильтр № I) размером 4x2 см. Соотношение количества клеток к количеству носителя 0,332 г/г. Процедура иммобилизации, временные параметры, концентрации реагентов и эффекторов те же, что и в примере 1.

Плотность адсорбции и клеток 0,32 г/г, активность иммобилизованного препарата 1,1 мг/г.ч.

Как видио из опыта, при примерно такой же плотности адсорбции, как и на волокнах, удельная активность иммобилизованных клеток в 2,2 раза ниже.

П р и м е р 9. Вьтолияют аналогично примеру 3. Время обработки хлоридом железа 30 мин, клетками (в обоих случаях) 15 мии, флокуляитом 10 мин,

Плотность сорбции 0,28 г/г, активность 2,5 мг/г.ч.

П р и м е р 10. Выполняют аналогично примеру 3. Время обработки хлоридом железа 1,5 ч, клетками и флокулянтом по 45 мин.

Плотность адсорбции 0,34 г/г, активность 2,90 мг/г-ч,

Пример II. Вьтолняют аналогично примеру 3. Время обработки хлоридом железа 4,5 ч, клетками 2 ч, флокулянтом 3 ч.

Плотность адсорбции 0,36 г/г, активность 2,95 мг/г«ч.

При обработке волокон дрожжевой суспензией в концентрации меньше 5 80 г/л и менее 0,5 ч уменьшается количество адсорбированных клеток дрожжей, увеличение концентрации суспеизии свыше 120 г/л и времени обработки свыше 1 ч не приводит к дальнейшему увеличению плотности адсорбции.

При обработке волокон раствором флокулянта в концентрации менее 0,01% и меиее 0,5 ч уменьшается плотность адсорбции дрожжей, а увеличение концентрации свыше 0,05% и времени обработки свьпие 1 ч не приводит к дальнейшему увеличению плотности адсорбции дрожжевых клеток.

0

0

0

5

Таким образом, предлагаемый способ иммобилизации дрожжей позволяет повысить активность препарата иммобилизованных дрожжей по сравнению с прототипом в 3-3,6 раза за счет соответствующего увеличения плотности адсорбции клеток на носителе.

Формула изобретения

Способ получения иммобилизованных дрожжей Saccharomyces cerevisiae заключающийся в адсорбции дрожжевых клеток на стеклянном носителе, о т - личающийся тем, что, с

целью увеличения активности целевого продукта в расчете на единицу его массы, в качестве носителя используют стеклянные волокна, предварительно обработанные хлоридом железа в концентрации 0,1-0,3 М в течение 1-3 ч, а адсорбцию проводят путем двукратной обработки носителя суспензией дрожжевых клеток с концентрацией 80-120 г/л в течение 0,5-1 ч, причем после первой обработки носитель инкубируют с раствором синтетических органических флокулянтов с концентрацией от 0,01 до 0,05 мас.% в течение 0,5-1 ч.

Изобретение относится к области биотехнологии,а именно к способу иммобилизации клеток дрожжей,и может быть использовано в гидролизной и спиртовой промьшшенности, Цель изобретения - увеличение активности препарата иммобилизованных дрожжей в расчете на единицу его массы. Способ заключается в иммобилизации клеток дрожжей на стеклянных волокнах, предварительно обработанных хлоридом железа в концентрации 0,1-0,3 М в течение 1-3 ч, а адсорбцию проводят путем двукратной обработки носителя суспензий дрожжевых клеток с концентрацией 80-120 г/л в течение 0,5-1 ч, причем после первой обработки носитель инкубируют с раствором синтетических органических фло- кулянтов с концентрацией 0,01-0,05% в течение 0,5-1 ч. Активность целевого продукта составляет 2,9-3,0 мг/г носителя в I ч, что в 3,0-3,6 раза превьппает активность катализаторов, полученных известным способом. с « со оо 00