Способ культивирования дрожжей Советский патент 1988 года по МПК C12N1/26 C12N1/26 C12R1/72 

00

со со

Изобретение относится к микробиологической проьышленности и касается способа культивирования дрожжей с повышенной долей незаменимых амино- кислот, в первую очередь фенилалани- на, гистидина и треонина.

Известен способ культивирования микроорганизмов с регулировкой параметров процесса. Дрожжи Totulopsis и Candida культивируют на нефтяной фракции в аппарате с мешалкой и аэрацией при числе оборотов мешалки равном 2000 и подаче воздуха в размере 400 л/ч. При этом получается белковый продукт (патент Франции № 1297810, кл. F 01 D, 1980).

Недостатком способа является то, что ввод энергии очень высок за счет перемешивания и аэрации и получается биомасса ,с неопределенным составом аминокислот.

Наиболее близким к предлагаемому является способ культивирования дрож- жей на питательной среде, содержащей н-алканы в качестве источника углерода, источники азота, фосфора, минеральная соль и микроэлементы в условиях аэрации и перемешивания с последующим выделением биомассы (авторское свидетельство СССР № 413183, кл. С 12 N 1/09, 1971) .

С целью улучшения условий культивирования расход энергии мешалки из- меняется ступенчато. Вначале интенсивность перемешивания повышается так долго, пока не будет достигнута концентрация СО в отходящем воздухе в размере 3-11%. После этого ввод энер- гии снижается, а подача воздуха в аппарат повьш ается.

Недостатком известного способа является то, что невозможно стабильно вести процесс получения биомассы с определенно заданным содержанием незаменимых, аминокислот, включительно повышенного содержания фенилаланина, гистидина и треонина.

Цель изобретения - увеличение содержания в биомассе фенилаланина, гистидина и треонина.

Предлагаемый способ заключается в том, что культивируют дрожжи на углеводородах в присутствии необходимых минеральных элементов в аэробных усгг ловиях, при этом аэрацию и перемешивние осуществляют при удельном вводе энергии 3,5-6,0 кВт/т среды, а про

цесс выращивания ведут при отношении концентрации н-алканов в питательной среде к удельному вводу энергии в пределах 2,5-5,0 кг/т.ч.

При этом положительный эффект при применении дрожжей Candida salmonico- la БСБ-779 (хранится в коллекции центрального музея пpo n шшeнныx микроорганизмов института ВНИИ-генетика главного управления микробиологической промышленности при Совете Министров СССР под номером ЦМПМ У-196) , чем при других дрожжевых штаммах.

Дрожжи видов Candida, Trichospo- гап или другие культивируются в постоянном процессе в ферментере, оборудованном смесительным и аэрационным устройствами. В качестве источника углерода применяют нефтяные дистилляты, содержащие 10-25% н-парафинов. В качестве азотного источника азота служит аммиачный азот, а источником для, фосфора, калия, магния и микроэлементов могут быть различные соли, содержащие эти элементы.

Концентрация примененного нефтяного дистиллята в ферментащ онной среде устанавливается так, чтобы кон- центрация н-парафинов (З) составляла 19-39 гАкг.

Концентрации отдельных питательных элементов и микроэлементов составляют в ферментере, мг/кг: N 2700i1500; Р 370+180; К 625t375; Mg 40t25; Fe 3,95t2,05; Zn 9,015,5; Mn 5,75t3,25; Cu 2,3t1,75.

Дрожжи культивируют при скорости разбавления 0,2-0,6 ч , рН 2,5-4,5, температуре 32-40 С и скорости аэрации 80-160 .

Общий удельный ввод энергии для перемешивания с помощью смесительного устройства и для аэрации с помощью вентилятора, всасывающей мешалки или другого устройства, которое одновременно смешивает и аэрирует, составляет 3,5-6,0 кВт/т среды. При этом общий удельный ввод энергии определяется по следующей формуле

N

Мельн.

N i+N2j:Nj MF

N удельн общий удельный расход

энергии, кВт/т; N, - расход энергии (нетто)

для перемешивания, кВт/т; N - расход энергии (нетто)

для аэра1 1и, кВт;

31418337

Nj - расход энергии (нетто) Общий ввод энергии (нетто) состав- иэ-за возможных дополни- лял 33 кВт, а общий удельный ввод

энергии 33/5,5 6,0 кВт/т.

В качестве углеродного источника использовали нефтяной дистиллят с содержанием парафина С 0,145 кг/кг, Концентрация дистиллята составляла

тельных смесительных сооружений, кВт; Мр - объем заполнения ферментера, т.

С установл ением общего удельного ввода энергии одновременно регулиру-

на входе ферментера 0,2 кг/кг.

В качестве углеродного источника использовали нефтяной дистиллят с содержанием парафина С 0,145 кг/кг Концентрация дистиллята составляла

на входе ферментера 0,2 кг/кг.

Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается способа культивирования дрожжей. Целью изобретения является увеличение содержания в биомассе фенилаланина, гистидина и треонина. Культивируют дрожжи на н-алканосодержащих углеводородах и водной питательной среде при аэробных условиях и перемешивании среды -при регулировании удельного ввода энергии аэрации и перемешиванием в пределах от 3,5-6,0 кВт/т среды. В процессе выращивания регулируют соотношение концентрации н-алка- нов к вводу энергии в пределах от 3-10 и скорость перехода н-алканов из смеси углеводородов к клеткам в пределах от 2,5-5,0 кг/т питательной среды. В качестве продуцента дрожжей используют штамм дрожжей Candida salmonicola ВСБ-779. 1 з.п. ф-лы. (Л

ют концентрацию углеродного источни- ю что соответствует концентрации парака так, чтобы соотношение S

Pai/N

VAf/itHфинов на входе 29 кг/т.

VAf/itHнаходилась в пределе 3,0-10,О,причем концентрация примененных н-па- рафинов относительно общего притока в ферментер, кг/т.

Скорость перехода парафинов из углеводородной смеси в клетки устанавливается меящу 2,5-5,0 кг/т ч. Скорость перехода определяется по формуле

15

Концентрация питательных элементов составляла, мг/кг: N 2600; Р 340; К 480; Mg 24; Fe 3,0; Zn 7,1; Си 1,2.

Культивирование проводилось при . рН 3,5-3,7, температуре 309-311 К, скорости разбавления 0,25 ч и ског

Par Чг -Т |-Р«Т)-0-103 (/,.)

kv

где С

. Р..

р«, 0,2(1 -1ГО.).о 25-103,

Pair

4,4 кг/т.ч.

30

рости аэрации 120 м ..

Во время культивирования опреде- 20 ляли концентрацию парафинов в нефтяном дистилляте и скорость перехода парафинов. Бьто обнаружено С Ря 0,063 кг/кг, эти получается ,

- концентрация углеводород-.

ной смеси в притоке фермен- 25 тера, кг/кг; и С начальная и актуальная

концентрация парафинов в углеводородной смеси, кг/кг;

D - скорость протекания, ч При регулировании процесса культивирования в заданных пределах для

удельного ввода энергии, для отноше-. ,„ „ „„

ния концентрации парафина к удельному.,, составляло 5,4% гистидина 3,9%

вводу энергии и для скорости-перехода парафинов процесс стабилизируется и получается биомасса с повы- „„,. ,

Пример 2. Дрожжи Candida

salmonicola ВСБ-779 (ЦМПМ У-196) ку- Ю льтивировались аналогично примеру 1 ; в. ферментере объемом заполнения 75 т. Скорость протекания составляла 0,25 , интенсивность аэрации 87 м

в н.с.. Общий ввод энергии (сум- , на из. перемешивания и аэрации) нахо- , дился при 375 кВт соответственно

Отделенная и очищенная согласно известным способам биомасса содержала 62,4% сьфого протеина или 52,Зй . чистого белка. Содержание фенилала-

35 и треонина 5,9% относительно суммы аминокислот.

шенным.содержанием незаменимых аминокислот.

Дрожжевая суспензия, которая постоянно отбирается из ферментера, перерабатывается далее согласно известным способам. Конечный .продукт (биомасса) содержит, %: сырной протеин 59-62,5; чистый белок 45,0-52,3; фе- нилапанин до 5,7; гистидин до 4,3 и. |ТреЬнин до 6 относительно суммы аминокислот.

VAcKiH кВт/т. В качестве угле- :

; родного источника применяли нефтяной

дистиллят с содержанием н-парафинов .

Пример 1. Дрожжи Candida salmonicola (ЦМПМ У-196) ВСБ-779 культивировали в ферментере при объеме заполнения ,5,5 т и при интенсивной аэрации 120 м в н.с,/т ч. Ферментер оборудован мешалкой, пневматическим смесителем и внешней циркуляцией охлаждения.

и- ю что соответствует концентрации параAf/itHема- а

нао15

финов на входе 29 кг/т.

Концентрация питательных элементов составляла, мг/кг: N 2600; Р 340; К 480; Mg 24; Fe 3,0; Zn 7,1; Си 1,2.

Культивирование проводилось при . рН 3,5-3,7, температуре 309-311 К, скорости разбавления 0,25 ч и ског

р«, 0,2(1 -1ГО.).о 25-103,

Pair

4,4 кг/т.ч.

30

. ,„ „ „„

Отделенная и очищенная согласно известным способам биомасса содержала 62,4% сьфого протеина или 52,Зй . чистого белка. Содержание фенилала-

.,, составляло 5,4% гистидина 3,9%

„„,. ,

35 и треонина 5,9% относительно суммы аминокислот.

VAcKiH кВт/т. В качестве угле- :

родного источника применяли нефтяной

дистиллят с содержанием н-парафинов .

j-. Рчу- 0,155 кг/кг при концентрации .

ди стиллята Cj 0,18 кг/кг. Концентрация парафина в среде таким образом составляла 5 27,9 кг/т. Все другие параметры соответств тот примеру 1.

Во время культивирования актуальная концентрация н-парафинов в дистилляте составпяла С 0,074 кг/кг.

I

Показатели N,,, соотношение SQ накодились таким образом при

улельн 5,0 кВт/т; S vAPNkH 5,6; np«v. 0.18(1 ) 0,25-103;

3,9 кг/Т Ч.

4,2, температуре 305-307 К и скорости аэрации 87 м в н,с./т ч.

Актуальная концентрация н-алканов в дистилляте составляла 0,07.3.

Показатели процесса были следующие S

Par

Отделенная и очищенная биомасса

NVACAIH 5,4 кВт/т; 10 5,6;.

Podr- 5,0 .V

Отделенная и очищенная биомасса содержала, %: сьфой протеин 60,1; истинный белок 47,2; фенилаланин 4,8; содержала, %: сырой протеин 59,1; ис- 15 гистидин 3,5 относительно суммы ами- тинный белок 51,9; фенилаланин 5,2; нокислот,

гистидин 4,1; треонин 5,8 относитель- Пример 5. Дрбжжи Lodderomy- но суммы аминокислот.ces .elongisporus 128 (C.guilП p и м e p 3. Дрожжи G.salmoni- liermondii Druzba) культивировались cola ВСБ-779 (ЦМПМ У-196) культиви- 20 ферментере объемом заполнения 20 кг ровались анал1огично примеру 1 в фер- аналогично примеру 4. ментере объемом заполнения 5 кг. Скорость протека;ния составляла 0,22.ч- - Общий Вгвод энергии равнялся 19 Вт. В качестве углеродного источника при- 25 менялся нефтяной дистиллят с концентрацией н-алканов С 0,138.

Концентрация дистиллята составляла в притоке ферментера С 0,26 и

соответ.стйенно S

PciV

35,9 кг/т. Дру- 30

Скорость протекания составляла 0,2 и скорости аэрации 150 л в н.с./кг-ч.

Общий ввод энергии для перемешивания и аэрации находился при 86 Вт. В качестве углеродного источника применялся нефтяной дистиллят с С 0,12.

Концентрация дистиллята составляла С 0,158. Текущая концентрация парафинов установилась при С 0,046.

гие параметры идентичны примеру 1.

Текущая концентрация н-алканов в сточном нефтяном дистилляте составляла С « 0,084.

Таким образом показатели процесса следующие:

N VAEAOH 3,8 кВт/т;

Риг

/N

лельн9,5;

п рд,у. 3,4 кг,/т -ч.

Отделенная и очищенная биомасса содержала, %: сырой протеин 60,1; истинный белок. 51,3; фенилаланин 5,7; гистидин 4,3; треонин 5,9, относи- тельро суммь аминокислот.

Ир и м ер 4. Дрожжи Lodderonr;- ces elongisporus Il-ffiT-H 128 (Candida guilliermondii Druzba) культивировались в ферментере объемом заполнения 75 т аналогично примеру 2. Общий ввод энергии для перемешивания и аэрации составлял 405 кВт. Применялс нефтяной дистиллят с концентрацией н-алканов С О,,19, причем концентрация дистиллята в среде притока составляла С 0,158. Концентрация парафинов в притоке составляла таким образом 30 кг/т. Культивирование проводилось при рН 4,04,2, температуре 305-307 К и скорости аэрации 87 м в н,с./т ч.

Актуальная концентрация н-алканов в дистилляте составляла 0,07.3.

Показатели процесса были следующие S

liermondii Druzba) культивировались 0 ферментере объемом заполнения 20 кг аналогично примеру 4. 5

0

5

0

5

0

5

Скорость протекания составляла 0,2 и скорости аэрации 150 л в н.с./кг-ч.

Общий ввод энергии для перемешивания и аэрации находился при 86 Вт. В качестве углеродного источника применялся нефтяной дистиллят с С 0,12.

Концентрация дистиллята составляла С 0,158. Текущая концентрация парафинов установилась при С 0,046.

Показатели процесса были следую- щие:

N,дe.н 4,3 Вт/кг; S /NvAtAbH 4,4;.- пр 2,5 кг/т-ч. Отделенная и очищенная биомасса содержала, %: сырой протеин 61,3; истинный белок 45,4; фенилаланин 4,5; гистидин 3,0; треонин 5,1 относительно суммы аминокислот.

Пример 6. Дрожжи Lodderomy- ces dongisporus IMET-H 128 (С. guilliermondii Druzba) культивировались аналогично примеру 5. Общий ввод энергии для перемешивания и аэрации составляла 120 Вт, а скорость протекания 0,275 ч , Другие параметры идентичны примеру 5. Текущая концентрация н-алканов в дистилляте установилась при СР 0,045.

Показатели процесса были таким , разом следующие:

6 Вт/кг; з ; /Кудгд,„ 3,2; Прд 3.,4. кг/т-ч.

. 7 .1Д

Отделенная и очищенная биомасса содержала, %: сырой протеин 60,1; ис- .тиньй белок 46,2; фенилаланин 5,0; гистидин 3,2 относительно суммы аминокислот.

Пример 7.Дрожжи Lodderomyces elongisporus IMET-H 128 (C.guillie - mondii- Druzba) культивировались аналогично примеру 5. Общий ввод . энергии для перемешивания и аэраили составлял 60 Вт. все другие параметры соответствуют примеру 5. Текущая концентрация н-алканов в дистилляте установилась при 0,049.

Показатели процесса были следующие :

NVAEAW 3 Вт/кг; sP VNvAeA.H 6,3; праг 24 г/кг.ч,

Отделенная и очищенная биомасса содержала, %: сырой протеин 59,8; истинный белок 45,8; фенилаланин 4,1; гистидин 2,8; треонин 4,3 относительно суммы аминокислот.

Таким образом, путем установления ферментационного процесса на параметры согласно предлагаемому способу без дополнительных расходов были достигнуты содержания незаменимых аминокис- пот фенилаланина, гистидина и треони183378

на до 5,7; 4,3 и 5,9% при применении дрожжей С,salmpnicola ВСБ-779 и до 5,0; 3,5 и 5,10% при культивировании g дрожжей Lodd. elog. IMET Н 128 (С. guilliermondii Druzba).

Формула изобретения

Способ культивирования дрожжей на питательной среде, содержащей н- алканы в качестве источника углерода, источники азота, фосфора, минеральные соли и микроэлементы в условиях

аэрации и перемешивания с последующим вьщелением биомассы, отличающийся тем, что, с целью увеличения содержания в биомассе фенилаланина, гистидина и треонина, аэрацию

и перемешивание осуществляют при удельном вводе энергии 3,5-6,0 кВт/т среды, а процесс выращивания ведут при отношении концентрации н-апканов в питательной среде к удельному вводу энергии, в пределах 3,0-10,0 и скорости перехода н-алканов к клеткам в пределах 2,5-5,0 .

штамм дрожжей Candida salmonicola ВСБ-779.