Способ получения глюкозы Советский патент 1989 года по МПК C12P19/02 C12P19/02 C12R1/645 

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способу получения глюкозы путем ферментативного гидролиза отходов производства бумаги и вискозы.

Цель изобретения - повьшение выхода глюкозы.

Изобретение заключается в следующем.

Способ предусматривает использование в качестве целлкшозосодержаще- го сырья отход производства виско- нзы - мелкое волокно или отход производства бумаги - скоп. Эти отходы

накапливаются в местах производства целлюлозы, вискозы, бумаги в количестве около 100 тыСоТ,/г. и загрязняют окружающую средуо Отходы не нуждают- ся в предварительной обработке, их . органическое вещество легко гидроли- зуется при совместном действии эндозкзо-i,4-6-глюканаз и и-глюкозидаз. Концентрирования отходов, содержащих до 80% , также не требуется

Установлено, что соотношение указанных ферментов, необходимое для по полного преврагцения субстрата целлю- лозосодержащих отходов в глюкозу, содержится в культуре гриба Geotri- сЬшп candidura ВКПМ 7-220 звыращенной на питательной среде, содержащей те же отходы в концентрации 0,5-3% в качестве источника углерода,,

При концентрации источника углерода ниже 0,5% образуется недостаточное количество ферментов, а концентрация вьше 3% экономически нецелесо- образна.

Культуру необходимо поддерживать на агаризованной среде, содержащей 0,5-3% измельченной фильтровальной бумаги и 0,5-2% пшеничных отрубей, При концентрациях субстратов-меньших, чем указанные, полученшзШ продуцент производит комплекс ферментов неоптимального состава, т.во при гидролизе отходов не достигается 100%-ный выход глюкозы, а концентрации субстратов больше указанных нецелесообразны.

Остальные компоненты питательной среды являются известными для куль- тивирования гриба Geotrichum candidu ВКПМ F-220,

Используемые в предлагаемом способе источники углерода индуцируют оразование культурой гриба Geotrichum candidura ВКПМ F-220 сбалансированной ферментной систем, гидроли- зующей мелкое волокно - отход производства вискозы и скоп без предварительной обработки полностью и до глю .козы, как единственного продукта гидролиза субстрата.

Способ осуществляют следующим образом.

Культуру гриба Geotrichum candidum ВКПМ F-220 поддерживают в течение нескольких месяцев на агаризованной среде, содержащей 0,5-3% измельченной бумаги и 0,5-2% пшеничных

g

Q

д д

5

5

отрубей и минеральные соли. Культивирование гриба ведут 90-100 ч в сол- бах или 60-72 ч в ферментере при аэрации на питательной среде, содержащей 0,5-3% отхода производства вискозы (мелкое волокно) или скоп в качестве источника углерода, пшеничные отруби, источники азота, фосфора и магния„ Температура культивирования 28°С. По окончании культивирования биомассу отделяют, а супернатант используют для гидролиза отхода производства вискозы или скопа. Если целлю- лолитическая активность супернатанта высока, то его целесообразно разбавить водой таким образом, чтобы цел- люлолитическая активность составляла 0,1-15 ед,/мп ферментовJ осахариваю- щих хлопковое волокноо Гидролиз ведут при рН 4-5 и 47°С в течение 8- 18 ч, В результате происходит полный гидролиз целлюлозосодержащего субстрата до глюкозы, содержание которой в конечной смеси 3-6%,

Пример 1, Культуру гриба Geotrichum candidum ВКПМ F-220 поддерживают на агаризованной среде, содержащей 1% измельченной фильтровальной бумаги, 0,5% пшеничных отрубей и минеральные соли: (NH)S04 0,15%, NaNO, 0,15%, 0,5% и MgS04 х-7 0,05%, в течение 6 мес, после чего в пробирку с агаризованной средой вносят стерильную воду и суспензию конидий с концентрацией 10 конидий в 1 мл вносят в среду для выращивания в количестве 2% по объему. Культивирование ведут при 28°С на среде, содержащей 0,5% мелкого волокна вискозы, 2% пшеничных отрубей, (NH4.)tS04 0,15%, ЫаШз 0,15%, КН4Р04 0,15%, MgS04 7 0,05%, на качалках в 750-миллилитровых колбах со 150 мл среды при скорости вращения 180 об/мин 4 сут

Целлюлолитическую активность определяют по способности расщеплять до восстанавливающих Сахаров хлопковое волокно при в 0,1 М ацетатном буфере, рН 4,7, за 1 ч, Восстан авли- вающие сахара определяют с помощью метода Шомодьи-Нельсона, За единицу активности принимают количество ферментов, к атализирующих образование 1 мкмоль глюкозы в 1 мин в условиях опыта. 1 МП культуральной жидкости

содержит 1 ед.осахаривающих. хлопковое волокно ферментов.

По окончании культивирования 11,4 л отделенной от культуры куль- туральной жидкости Geotrichum сап- didura ВКПМ F-220, содержащих 0,2 ед ферментов, осахаривающих хлопковое волокно, добавляют к 3,0 кг мелкого волокна - отхода производства висо

козы и инкубируют при рН 4,5 и 47 С в течение 8 ч. За это время субстрат полностью гидролизуется до глюкозы. Получен 5%-ный раствор глюкозы.

Пример 2, Культуру гриба Сео- trichum Candida ВКПМ F-220 поддерживают на агаризованной среде, содержащей 0,5% бумаги, 2% пшеничных отрубей, а также перечисленные вьше минеральные компоненты среды, Суспен- цию, содержащую 10 конидий в 1 мл, вносят в количестве 2% в среду для глубинного культивирования, содержащую 3% мелкого волокна - отхода производства вискозы и 2% Лпеничных отрубей, и перечисленные вьппе в указанных концентрациях минеральные компоненты в водопроводной воде вносят в количестве 150 мл в 750-мш1лилитро- вые колбы и 15-литровые фермен- теры на 30 л и культивируют соответственно в течение 60 ч, 1 мл отде- ленной от культуры культуральной жидкости содержит. 0,3 ед, ферментов, осахаривающих хлопковое волокно, , 11,4 л разведенной в 3 раза культуральной жидкости добавляют к 3,0 кг мелкого волокна,-. отхода производства вискозы, инкубируют при рН 4,0 и 47 С в течение 18ч, За это время субстрат полностью гидролизовался до глюкозы как единственного продукта гидролиза.

Приме р 3, Культуру гриба поддерживают на агаризованной среде, содержащей 3% бумаги и 0,5% пшеничных отрубей. Культивирование ведут -на среде, содержащей 3% органического вещества скопа-отхода целлюлозно- бумажной промышленности и 2% пшеничных отрубей, а также перечисленные вьшге минеральные компоненты среды, 0,2% по объему посевного материала, содержащего 10° конидий в 1 мл, Культивирование ведут в описанных выше условиях,

1 мл культуральной жидкости содержит 0,3 ед, осахаривающих хлопковое волокно ферментов.

217606

7,5 г отхода целлюлозно-бумажной промьшшенности (скопа) инкубируют с 32 мл фильтрата культуральной жидкости Geotrichum candidum ВЮМ F-220, разведенными в 3 раза, при рН 4,5 и. 48°С в течение 24 ч. За это время органическое вещество отхода целлюлозно-бумажной промьгашенности (скоп) 0 полностью гидролизуется до глюкозы, содержание которой как и в других случаях было определено методом Шомодьи-Нельсона, глюкозидазным методом при применении ферроцианида ка- )5 ЛИЯ и методом тонкослойной хроматог графии или хроматографии на бумаге ГЖК и ВЭЖХ. Было показано, что глюкоза является единственным продуктом гидролиза субстрата,

20 Полученные растворы глюкозы ин- кубирзпот с 0,1% активированного угля в течение 3 ч при 30°С, после чего проводят ультрафильтрацию через колонку с полиамидными волокнами для 25 разделения глюкозы и белков. Раствор белков, содержащий эндо-, экзо-1,4- В-глюканазы и целлобиазы, снова используют для ферментативного гидролиза отходов после доведения активнос- 30 ти после добавления культуральной жидкости.

Раствор глюкозы концентрируют до 80%-ной концентрации и после внесения затравки (кристаллов глюкозы) из раствора в течегше 1 сут выпадают кристаллы глюкозы, которые отделяют фильтрованием, подсушивают промыванием этанолом и сушат на воздухе.

Полученная глюкоза может быть использована как добавка в корм животным, может служить источником углерода при вьфащивании продуцентов органических кислот, в частности аминокислот, антибиотиков, а также кормовых 45 дрожжей, после дальнейшей очистки может быть использована для пищевых целей, может быть превращена во фруктозу, сахар,более сладкий, чем сахароза,

50 Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать путем ферментативного гидролиза целлюлозосодержащих промышленных отходов один сахар-глюкозу при полном превращении субстрата.

35

40

55

Формула изобретения

Способ получения глюкозы, предус- матривакиций ферментативный гидролиз

715217608

целлюлозосодержащего Сырья, выбранно-Geotriehura candidum использзпот кульго из отходов производства вискознойтуру Geotrichum candidum ВКПМ F-220,

или целл1алознЬ бумажной пром гашеннос которую поддерживают на агаризованти культурой гриба Geotrichum candi- ной минеральной среде, содержащей

dura при оптимальной теютературе .0,5-3,0 мас.% измельченной фильтрои рН среды до максимального осахари-вальной бумаги и 0,5-2,0 мас.% шпевания целлюлозы, отличающий-ничных отрубей, а культивирование

с я тем, что, с целью повьппения выхо- осзтцествляют на питательной среде,

да глюкозы, в качестве целлюлозо-10содержащей 0,5-3,0 масЛ скопа или

содержащего сырья используют скоп или мелкого волокна целлюлозы в качестве

мелкое волокно вискозы, из грибовисточника углерода.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам получения глюкозы. Цель изобретения - повышение выхода глюкозы. Проводят ферментативный гидролиз отходов производства вискозы или бумаги культурой GEOTRICHUM CANDIDUM КПМ F-220. Культуру поддерживают на агаризованной минеральной среде, содержащей 0,5-3% бумаги и 0,5-2% пшеничных отрубей, а ферментативный гидролиз ведут на среде, содержащей 0,5-3% отхода производства вискозы (мелкое волокно) или отход производства бумаги (скоп) в качестве источника углерода. В результате целлюлозосодержащее сырье полностью превращается в глюкозу.