Способ получения иммобилизованных дрожжей для сбраживания питательных сред Советский патент 1990 года по МПК C12N11/00 C12P7/06 

; Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способам иммобилизации микроорганизмов, например дрожжей, и может быть использовано в биотехнологических производствах, основанных на применении .

Целью изобретения является уско- рейие процесса иммобилизации.

Способ получения иммобилизованных дрожжей для сбраживания питательных сред включает размножение дрожжей на производственном сусле и последующее закрепление их на носителе. Размножение дрожжей на питательной ере- де проводят при расходе сжатого воздуха 20-30 м5/м среды.ч до концентрации 40-60 г/л, а затем иммобилизацию дрожжей осуществляют путем циркулирования культурапьной жидкости в течение .2-4 ч за счет подачи сжатого воздуха в количестве 4-6 м /м среда г ч относительно полотна из волок- .. нистого материала, полученного из привитых сополимеров Целлюлозы, карбонизированного при 800°С в инертной атмосфере и активированного при 700- 900 С водяным паром, с удельным объемом межволоконного пространства 0,7- 0,8 см- /см носителя. Данный волок- нистьй материал имеет торговое назел

ю

СП

3159421

начение АУВМТИлон. Проведение размножения дрожжей в частично аэробньпс условиях при расходе сжатого воздузса 20-30 среды . ч позволяет значительно увеличить концентрацию дрожжей в среде, что вместе с примене- ниеьг нового волокнистого носителя и Проведением циркуляции за счет подачи сжатого воздуха (4-6 ере- |л ды ч) ускоряет процесс иммобилизации дрожжей в 2-4 раз (12 ч вместо 1-2 сут).

Пример1. Ферментер, обору- дованный. вертикальными металлически- je ми перфорированными цилиндрами, на которых закреплен в один слой толщиной 7-9 мм волокнистый материал АУВМТИлон, полученный из сополимеров целлюлозы, карбонизированный при ,« 800 С в инертной атмосфере и активи- i рованный при 700-900°С водяным па- ром, с объемом межволоконного про- странства 0,7-0,8 см /см носителя на 1/2 объема,заполняют мелассным сус- 25 лом и передают из аппарата чистой к льту- рыдрожжи Saccharomyces .cerevisiae ра- сь В в количестве 25% объема ферментера. В распределительное устройство подают сжатый воздух из расчета 20- ,« 30 м /м среды ч, поддерживают температуру культуральной жидкости 28- ЗО с. С интервалом в 2 ч в два приема равными порциями приливают ме- лассное сусло до полного рабочего объема ферментера, после чего дрожжи культивируют в течение 2 ч. Затем удельный расход воздуха уменьшают до 4-6 м /м среды Ч и в течение 3 ч закрепляют дрожжевые клетки за счет циркулирования культуральной жидкости.

35

40

П р и м е р 2. Способ осуществляют по примеру 1 с тем лишь отличием, что после заполнения ферментера дрожжи культивируют 4ч.

П р и м е р 3, Способ осуществляют по примеру 1 с тем лишь отличием, что после заполнения ферментера дрож- жи культивируют 5ч,

П р и м е р 4. Способ осутцествля- ют по примеру 1 с тем лишь отл гчием, что после заполнения ферментера дрож- jfeH культивируют 6ч,

П р и м е р 5. Способ осуществля-j ют по примеру 1 с тем лишь отличием, что после заполнения ферментера дрожжи культивируют 8ч.

л

e « 5 «

5

0

,

П р и м е р 6. Способ осуществляют по примеру 1 с тем лишь отличием, что культивируют и затем закрепляют на носителе дрожжи Saccharomyces cerevisiae расы V - 30.

П р и м е р 7. Способ осуществляют по примеру 2 с тем лишь отличием, что культивируют и затем закрепляют на носителе дрожжи| ; Saccharomyces cerevisiae расы V-30.

П р и м е р 8. Способ осуществляют по примеру 3 е тем лигаь отличием, что культивируют и затем закрепляют на носителе дрожжи Saccharomyces cerevi- siae расы V-30.

П р и м е р 9. Способ осуществляют по примеру 4 с тем лишь отличием, что культивируют и затем закрепляют на носителе дрожжи Saccharomyces cerevisiae расы V 30.

П р и м е р10. Способ осуществляют по примеру 5 с тем лишь отличием, что культивируют и затем закрепляют на носителе дрожжи Saccharomyces cerevisiae расы V - 30.

П р и м е р t1. Способ осуществляют по примеру 1 с тем лишь отличием, что питательной средой было пивное сусло и на нем культивируют и затем закрепляют на носителе дрожжи Saccha- rotnyces carlsbergensis расы 8а(М).

П р и м е р 12. Способ осуществляют по примеру 2 с тем лишь отличием, что питательной средой было пивное сусло и на нем культивируют и затем закрепляют на носителе дрожжи Saccharomyces carlsbergensis расы 8а(М)м.

Пример 13. Способ осуществляют по примеру 3 с тем лишь отличием, что питательной средой было пивное сусло и на нем культивируют и затем закрепляют на носителе дрожжи Saccharomyces carlsbergensis расы 8а(М).

П р и м е р 14. Способ осуществляют по примеру 4 с тем лишь отличием, что питательной средой было пивное сусло и на нем культивируют и затем закрепляют на носителе дрожжи Saccharomyces garlsbergensis расы 8а(М).

Пример 15. Способ осуществляют по примеру 5 с тем лишь отличием, что питательной средой было пивное сусло и на нем культивируют и затем закрепляют на носителе дрожжи Saccharomyces carlsbergensis расы 8а(М).

В табл. 1 приведены технологические показатели процессов дрожжегене- рирования и иммобилизации дрожжей.

Из приведенных данных видно, что независимо от вида и расы дрожжей с .повьппением концентрации биомассы дрожжей в культуральной жидкости от 30 до 40 г/л количество закрепленных на носителе дрожжей заметно увелич1зг- ,вается. В диапазоне концентраций биомассы дрожжей 40-60 г/л эта тенденция сохраняется, но проявляется в меньшей степени. Дальнейшее повышение содержания биомассы дрожжей в среде не оказывает существенного влияния на количество иммобилизованных дрожжжей. Таким образом, иммобилизацию дрожжей из культуральной жидкости целесообразно производить после - накопления в ней 40-60 г биомассы дрожжей в 1 л. Удельный расход носителя, исходя из необходимой концентрации иммобилизованных дрожжевых клеток в сбраживаемой среде 60-70 млн/мл составляет в среднем 6 среды.

Циркулирование дрожжевой суспензии с целью иммобилизации дрожжей достигается за счет подачи в аэрирующее устройство сжатого воздуха в количестве 4-6 м /м среды ч. Поскольку в производственных- условиях абсо- лютно точное регулирование количества подаваемого воздуха невозможно, расход его приведен в узком интервале с учетом лишь погрешности регулирования данного параметра.

Сокращение длительности процесса достигается за счет того, что в от- .личие от известного, в котором накопление дрожжей в культуральной жидкости происходит в анаэробных условиях с удельной скоростью роста 0,02-0,04 ч , согласно предлагаемому способу накопление происходит в частично аэробных условиях (расход воздуха составляет 20-30 м /м срет- ды . ч) при удельной скорости роста 0,1-0,12 ч-Ч

Оптимальную продолжительность иммобилизации дрожжей устанавливают, закрепляя на волокнистый материал дрожжевые клетки расы В из суспензии концентрацией биомассы дрожжей 50 г/л (среднее в диапазоне ,40-60 г/л) в течение 1-5 ч.

Результаты влияния иммобилизации на количество адсорбированных клеток: приведены в табл. 2.

Как видно из данных, представленных в табл. 2, количество иммобилизованных дрожжей возрастает с увеличением продолжительности закрепле0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ния дрожжей на носителе от 1 до 4 ч при дальнейшем увеличении длительности контакта.дрожжевых клеток и носителя количества иммобилизованных дрожжей не увеличивается. Поэтому в приведенных примерах осуществления предлагаемого способа принята сред- . няя продолжительность процесса иммобилизации 3 ч. Для лучщего контакта носителя с закрепляемыми дрожжевыми клетками в течение 2-4 ч в ферментере осуществляют интенсивное циркулирование культуральной жидкости, содержащей 40-60 г/л биомассы дрожжей, подавая в аэрирующее устройство 4т 6 м /м среды .4 сжатого воздуха. При меньшем расходе имеет место лишь бар- ботирование воздуха и не происходит циркулирование культуральной жидкости. Увеличение расхода воздуха вьше 6 MVM среды- ч нецелесообразно, так как не влияет на скорость иммобилизации и количество закрепленных клеток.

Увеличение скорости процесса иммобилизации достигается также за счет подачи сжатого воздуха в количестве 20-30 м /м среды ч и вызванного этим повышением удельной скорости размножения дрожжевых клеток-. При дальнейшем увеличении расхода .воздуха количество дрожжей в культуральной жидкости увели 1ивается, но существенно снижается выход метаболитов, так как растут потери Сахаров на биосинтез дрожжей, К тому же, как видно из последующих примеров, повышение концентрации биомассы дрожжей свыше 60 г/л не оказывает заметного влияния на эффект иммобилизации лрож;кей.

Вид. и дрожжей не оказывают существенного влияния на количество биомассы дрожжей (в массовых единицах), которое может бьп ь. закреплено на волокнистом матер иале.. При меньших размерах дрожжевых клеток их больше уместится в одном и том же объеме межволоконного пространства, и наоборот, но масса иммобилизованных дрожжей при этом практически одинакова. Указанные носители могут быть использоьаны для иммобилизации дрожжей, которьге применяю тся для сбраживания питательных сред в спиртовом, пивоваренном и винодельческом производствах. При этом метаболизм иммобилизованных дрожжевых хлеток не изменяется по сравнению со свободными, следовательно, не происходит изменеHHft качественных показателей целевых щэодуктов.

образом применение предлагаемого способа позволяет значительно ускорить процесс ю-гмобилизации дрожжей (в 2-4 раза), полтучив при этом npenaiiaTb содержащие дрсвхжевые клетки в высокой концентрации.

Формула изобретекик Способ получения HMvio6HnH3OBa Hbnc

дрожжей для сбраживания питательных сред, включшощий размножение дрожзкей на производственном сусле и кк после- д потяую адсорбционную иммобилизацию на

нерастворимом носителе, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса иммобилизации, размножение дрожжей проводят в аэробных условиях при расходе сжатого воздуха 20-30 м /м среды в 1 ч до достижения концентрации биомассы 40-60 г на 1 л, а иммобилизацию проводят в течение 2-4 ч в условиях циркуляции сусла путем подачи сжатого воздуха в количестве 4-6 среды в 1 ч и используют в качестве носителя волокнистый материал АУВМТИлон, полу- ченньй при карбонизации привитых сополимеров целлюлозы. I .

Таблица 1

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способам иммобилизации микроорганизмов, например дрожжей, и может быть использовано в биотехнологических производствах, основанных на применении дрожжей. Целью изобретения является ускорение процесса иммобилизации. Способ заключается в том, что размножение дрожжей на питательной среде проводят при расходе сжатого воздуха 20-30 м 3/м 3 среды в 1 ч до концентрации 40-60 г/л, а затем иммобилизацию дрожжей осуществляют путем циркулирования культуральной жидкости в течение 2-4 ч за счет подачи сжатого воздуха в количестве 4-6 м 3/м 3 в среды 1 ч относительно полотна из волокнистого материала из карбонизированных сополимеров целлюлозы (АУВМТИлона). Применение способа позволяет ускорить процесс иммобилизации в 2-4 раза и получить целевой продукт с высоким содержанием дрожжевых клеток.

2 3

4 5

6

I

10 11

12 13

U

15

Т а б л и ц а 2