Способ культивирования микроорганизмов Советский патент 1991 года по МПК C12N11/14 

г

И

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к получению биомассы микроорганизмов. Целью изобретения является увеличение выхода биомассы. Способ культивирования дрожжей рода Candida и бактерий рода Азотобактер включает выращивание этих микроорганизмов в жидкой питательной среде с введением твердой фазы, в качестве которой используют высо- дисперсную смесь двуокиси кремния с окисью алюминия в концентрации 0,005- 0,5 мас.% с массовым содержанием окиси алюминия в смеси 6,9%. 7 табл.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно, к получению биомассы микроорганизмов.

Целью изобретения является увеличение выхода биомассы.

Способ осуществляют следующим образом.

Культивирование микроорганизмов ведут в питательных средах, в которые вводят высокодисперсную смесь двуокиси кремния с окисью алюминия в концентрации 0,005- 0,5% (мас.об.).

Эту смесь получают в заводских условиях путем совместного гидролиза хлоридов кремния и алюминия в пламени воздушно- водородной смеси.

Средний размер полученных дисперсных частиц составляет 5-40 нм.

Наиболее выраженный стимулирующий эффект на рост исследуемых микроорганизмов оказала высокодисперсная смесь двуокиси кремния с окисью алюминия с массовым содержанием 6,9% (табл. 1),

Наиболее высокий прирост ,биомассы- дрожжей и бактерий наблюдается при концентрации высокодисперсной смеси А120з и SI02 0,05-0,1 %. (таблица 2 и 3).

Пример 1. Культуру дрожжей Candida tropicalis K-41 выращивают при 37°С в колбах объемов 750 мл на качалках в течение 5 ч, на среде Ридер, следующего состава, г/л: (NH4)sS04 3,0; NaCI 0,5; MgSO 4-7Н20 0.2; КН2Р04 1,0; К2НР04 ЗН2 0,1; глюкоза 20,0. Кроме того, в среду вносили микроэлементы, мг/л: KI 0,2; FeS04-7H20 34,2; MnS04-5H20 22,2: ZnS04-7H20 22,1; NaMoC, - 0,4; CuS04 0.2, а также дестиобиотин 20 мкг/л.

Объем культуральной среды составляет 50 мл. В три опытные колбы вносят 0,1%

а сп чз

Јь 00

N

высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия. В три контрольные колбы высокодисперсную смесь не вносят. Результат эксперимента учитывают по изменению оптической плотности микроорга- низмов при 590 нм и рН-среды, Данные приведены в табл. 4. Введение высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия в питательную среду ускоряет рост микроорганизмов и стабилизирует рН- среды.

Пример 2. Культуру дрожжей Candida tropicalls K-41 выращивают при 37°С в ферментерах на среде Ридер вышеприведенного состава. Объем среды 1 л. Интен- сивность аэрации 0,5 л/мин. Скорость вращения мешалки для перемешивания среды 400 об/мин. В суспензию микроорганизмов вносят 0,05% высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюми- ния.

Для сравнения исследования проводят по той же методике с внесением в дрожжевую суспензию вместо высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюми- ния чистой высокодисперсной двуокиси кремния.

В контрольном варианте экспериментов дрожжи культивируют в описанных выше условиях в отсутствие высокодиспер- сных материалов.

Во всех вариантах экспериментов культивирование дрожжей осуществляют в 3-5 повторностях при автоматическом поддерживании рН среды на уровне 4,0-4,2 ед.

Результаты экспериментов оценивают по приросту биомассы дрожжей и потреблению ими глюкозы. Полученные данные (табл. 5) свидетельствуют о том, что культивирование дрожжей в питательной среде, содержащей высокодисперсную смесь двуокиси кремния с окисью алюминия, приводит к значительному повышению выхода биомассы, более полному использованию субстрата/глюкозы/ и обеспечивает воз- можность сокращения времени процесса культивирования на 25%.

Пример 3. Культуру микроорганизмов Asotobacter chroococcum шт.20 выращивают при 30°С в колбах объемом 750 мл на качалках в течение 48 ч на среде Эшби следующего состава, г/л: КаНРО-з 0,2; MgSCV 7Н20 0,2; NaCI 0,2; KzSO/i 0,1; мел 5,0; сахароза 20,0; вода до 1000,0; рН среды 6,8 ед.

В три опытные колбы вносят 0,05% (мас.об.) высокодисперсной смеси двуохиси кремния с окисью алюминия, в три другие

колбы - такое же количество аэросила А- 300. В три колбы контроля высокодисперсные материалы не вносят. Результаты экспериментов учитывают по количеству клеток в микробной суспензии в конце эксперимента, определяемом путем высева из разведений на поверхность агаризованной среды Эшби в чашки Петри.

Полученные данные (табл.6) указывают на то, что культивирование Asotobacter chroococcum в присутствии высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия более, чем в 4 раза увеличивает выход клеток данных микроорганизмов и стабилизирует концентрацию ионов водорода в культуральной среде.

П р и м е р, 4, Культуру микроорганизмов Asotobacter chroococcum выращивают в условиях, аналогичных примеру 3. В опытные колбы вносят различные концентрации высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия от 0,005% до 0,5% (мас.об,). В контрольные колбы аэросил не вносят.

Результаты экспериментов оценивают по количеству клеток в суспензии микроорганизмов, используя методику, приведенную в примере 3. Данные экспериментов (табл.3) свидетельствуют о том, что высокодисперсная смесь двуокиси кремния с окисью алюминия в концентрации 0,005- 0,5% стимулирует рост микроорганизмов.

Таким образом, полученные результаты свидетельствует о том, что культивирование микроорганизмов в жидких питательных средах, содержащих высокодисперсную смесь двуокиси кремния с окисью алюминия в концентрации 0,005-0,500% (мас.об.) позволяет значительно увеличить выход клеток, обеспечивает более экономное и полное использование углеродного субстрата, создает более оптимальные условия для роста микроорганизмов по рН среды и позволяет сократить продолжительность процесса культивирования.

Формула изобретения

Способ культивирования микроорганизмов в жидкой питательной среде с введением твердой фазы, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода биомассы, в качестве твердой фазы используют высокодисперсную смесь двуокиси кремния с окисью алюминия с массовым содержанием окиси алюминия в смеси 6,9%, при этом смесь вносят в количестве 0,005-0,5 мас.%.

Таблица 1

Влияние отношения диоксида кремния и оксида алюминия в их высокодисперсной смеси на рост дрожжей Candida troplcalis K-41

Примечание. Концентрация высокодисперсной смеси 0,05%,

Таблица 2

Влияние различных концентраций высокодисперсной смеси диоксида кремния с окисью алюминия на рост дрожжей Candida troplcalis K-41

Таблица 3

Влияние различных концентраций высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия на рост бактерий

Примечание. Концентрация бактерий в суспензии в начале эксперимента составляла кл/мл.

Таблица 4

Влияние высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия на рост дрожжей Candida tropicalis

Примечание. В начале эксперимента оба варианта содержали одинаковое количество дрожжей. В этом случае различия в оптической плотности были обусловлены внесением высокодисперсной смеси.

Таблица 5

Особенности роста дрожжей Candida tropicalis при взаимодействии с высокодисперсной

смесью двуокиси кремния с окисью алюминия

Таблица 6 Влияние дисперсных материалов на рост микроорганизмов Azotobacter chroococcum

Примечание. Концентрация бактерий в суспензии в начале эксперимента составляла 8-105кл/мл.

Таблица 7

Влияние дисперсных материалов на рост дрожжей Candida

troplcalls K-41