Способ получения аммиака Советский патент 1989 года по МПК C12P3/00 C12N11/14 C12P3/00 C12R1/01 

- : -Г . изобретение относится к биотехно-; логии и представляет собой процесс получения связанного азота в виде ионов NH при инкубации ,иммобилизо- ванньк клеток мутантного штамма циа- нобактерии Anabana vuriabilis в аэробных условиях на минеральной.питательной среде и при освещении.Процесс получения аммиака, образующегося в результате биоконверсии солнечной энергии, фотолиза воды и азот- фиксации, может быть использован в биотехнологии и в сельском хозяйстве. , . - ; :.

Целью изобретения является повышение продуктивности процесса.

Продуктивность обеспечивается за счет увеличения скорости и продолжительности вьщеления NH при значительном уменьшении интенсивности используемого освещения.

Сущность способа заключается в следующем.

Для осуществления процесса фотообразования NH5 используют клетки мутантного щтамма Anabaena varia bilis KB ИФР 106 (ЕЛ 92 Mb

Клетки мутанта собирают перед началом экспоненциальной фазы роста культуры, иммобилизаьщю клеток проводят путем адсорбции на алюмоборо- силикатное стекловолокно, иммобилизованные клетки инкубируют на без- азотистой минеральной среде при рН 7,0-8,0 аэробно при освещении

4ib

Од СП

j; сд

500-10000 лк. Фотоо.бразовааие аммиака осуществляют следуюп1им образом. Для иммобилизации используют клетки, мутанта, не достигшие экспоненциаль- ной фазы роста (оптическая плотность суспензии цианобактерии при 680 нм не превышает 0,25 ед/ма), и обладающие максимальной активностью по скорости вьщеления ионов NH в ере- ду (40-300 мк/моль NH (мг хлорофилла в сутки)„

Клетки мутанта отделяют от среды роста, например центрифугированием (8000 g ч 200 мин), суспендируют в ми неральной безазотистой среде и инкубируют в течение 24 ч с алюмоборо- силикатным волокном в виде мршей при освещенности 5000 лк. За это время практически 100% клеток сорбируется на стекловолокно. Затем носитель с иммобилизованными клетками промывают питательной средой и помещают в реактор периодического или непрерывного действия. Процесс фотовыделения NHj проводят при инкубации иммобилизованных клеток в аэробных условиях, на минеральной безазотистой среде при рН 7,0-8,0 освещенности 5000-10000 л и температуре 30°С. В реакторе иммо- билизованные клетки цианобактерии осуществляют фотоноситель и азотфик- сацию, выделяя образуюпд йся кислород и ионы NH в среду. Замену среды в реакторе периодического действия про изводят каждые 2-12 ч. В проточный реактор питательная среда подается непрерывно со скоростью 20-540 мп/ч. Максимальная скорость фотовьщеле- ния NK в периодическом реакторе сое тавляет 300 мг/моль хлорофилла в 1 ч, в непрерывном 165 мк/моль хлорофилла в 1 ч. Иммобилизованные клетки сохраняют стабильность б.опее 3 мес. непрерывной работы при освещении 5000-10000 лк.

Пример 1. Для иммобилизации клеток мутанта А. variabilis ЕД92 м ерш из алюмоборосиликатисго волокна (3,5 г.) предварительно обрабатывают jg. ацетоном в течение 1 ч, затем промывают дистиллированной водой. Стекло- ерш вносят в стеклянную колбу, содержащую 1 50 мл культуры мутанта с оптической плотностью при 680 нм равнойд 0,2 ед/мл (0,012 мг хлорофилла/мл) и инкубируют без перемешивания при 30 С и освещенности 5000 лк в течение 24 ч. По окончании адсорбции иммоби

5 0 5 0 ,,

5

g.

лизованные клетки промывают минеральной средой Аллена-Арнона. За 24 ч 98% клеток цианобактерии сорбируется на носителе. Рост культуры мутанта продолжается в иммобилизованном состоянии. Количество биомассы клеток, определенное по содержанию хлорофилла, возрастает в 0 раз на 9 недель инкубации в питательной среде при освещенности 10000 лк.

Пример 2. Стеклоерш с иммобилизованными клетками (0,10 мг хлорофилла/г носителя помещают в стеклянную коническую колбу объемом ЗОО мл с питательной минеральной безазотистой средой Аллена-Ариона (110 мл, рН 7,0). Иммобилизованные клетки инкубируют аэробно при освещении люминесцентными лампами (5000 лк) и температуре 30 С. Скорость выделения ионов аммония составляет 166 мк/моль/мг хлорофилла в 1ч. За 2 ч в реакторе накапливается 0,47 мМ NH.

П р и м е р 3. Процесс проводят аналогично примеру 2, но лишь с тем отличием, что в инкубационную среду дополнительно вносят 0,05 М фосфатный буфер, рН 8,0. За 2 ч в реакторе накапливается 0,82 мМ NH4. Замену среды производят каждые 2ч, После 3 сут непрерывной инкубации скорость вьщеления NH иммобилизованными клетками составляет 297 мк/моль/мг хлорофилла в 1 ч.

Пример 4. Стеклоерш с иммобилизованными клетками (вес стекловолокна 7,3 г, длина 20 см), содержащий 0,045 мг хлорофилла (г теля, помещают в. стеклянную колонку (Pharmacia;. Освещенность 5000 лк достигается люминесцентными лампами, расположенными вокруг колонки, температура поддерживается на уровне 30 С. Минеральная безазотистая среда Аллена-Ариона, содержащая 0,05 М фосфатньй буфер, рН 8,0 подается в нижнюю часть, колонки со скоростью 90 мл/ч. Подача воздуха осуществляется компрессором вместе с током среды. На выходе из колонки раствор аммиака собирается коллектором фракций и анализируется на содержание ионов NH методом Несслера или с помощью электрода. Скорость образования аммиака достигает значения. 12,5 мк/моль/мг хлорофилла в 1 ч.

Пример 5. Способ осуществляют согласно примеру 4, но освещенность клеток равна ЬООО лк, скорость протока среды через колонку составляет 60 мп/ч. Скорость фотооб разования аммиака достигает 40,7 мк/моль/мг хлорофилла в 1 ч.

Пример Ь, Все операции осуществляют аналогично примеру 4, но освещенность равна 10000 лк, скорость протока среды - 360 мл/ч. Выделение аммиака происходит со скоростью 114,6 мк/моль/мг хлорофилла в 1 ч.

Пример 7. Способ осуществляют аналогично примеру 4, но с тем отличием, что освещенность кле ток составляет 10000 лк, скорость протока среды поддерживается на уровне 400 мл/ч. Достигается максимальная скорость фотообразования аммиака в непрерывном резкиме, равная 165 мк/моль/мг хлорофилла в 1 ч.

1.465457

Формула

изобретения

1.Способ получения аммиака,предусматривающий иммобилизацию клеток продуцирующего мутантного штамма

цианобактерии Anabaena variabilis на твердом носителе и последующую их инкубацию .в аэробных условиях на

минеральной безазотистой среде с исходным рН 7,0 при освещении, о т л Н чающийся тем, что, с целью повышения продуктивности процесса, в качестве продуцента используют

клетки штамма Anabaena variabilis KB ИФР 106, взятые в предэкспонен- циальной фазе, роста культуры, иммобилизацию проводят методом адсорбции на алюмоборосиликатном стекловолокне, а инкубацию ведут при освещенности 5000-10000 лк.

2.Способ поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что иммобилизов нные клетки инкубируют в присутствии 0,05 М фосфатного буфера с рН 8,0.

Изобретение относится к области Виотехнологии и представляет собой процесс получения связанного азота в виде ионов NH при инкубации иммобилизованных клеток мутантного штамма дианобактерии Anabaena variabilis KB ИФР 106 в аэробных условиях на минеральной безазотистой среде и при освещении. Целью изобретения является повышение продуктивности процесса. Указанная цель достигается тем, что клетки мутанта, собранные перед началом экспоненциальной фазы роста, иммобилизуют путем адсорбции на алю- моборосиликатное волокно и инкубируют их в минеральной безазотистой среде при рН 7,0-8,0 и освещенности 5000-10000 лк. (Л