Способ получения биомассы кормовых дрожжей Советский патент 1992 года по МПК C12N1/16 C12N1/22 

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам получения кормового белка с использованием сред целлюлозно-бумажной промышленности.

Целью изобретения является повышение выхода биомассы и продуктивности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что кормовые дрожжи культивируют на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода сульфитный щелок, гидролизат или предгидролизат древесины, а также сульфат аммония, суперфосфат, хлористый Калий, пеногаситель. сточные воды от регенерации натрий-катионитовых фильтров (РНКФ), в питательную среду вводят щелок кислородно-щелочной отбелки (КЩО) целлюлозы в количестве, обеспечивающем значение рН среды 4,5 - 4,6. Процесс выращивания ведут непрерывно при изменении

удельной скорости протока среды Д в диапазоне 0,23 - 0,28 - 0,35 - 0,40 с периодичностью 6-10 ч.

При периодическом изменении удельной скорости протока среды в заявленном интервале и наличии в субстрате двух добавок происходит значительное увеличение выработки дрожжей.

При стабильной скорости культивирования в присутствии двух добавок аналогичного эффекта не наблюдается.

Наблюдающийся эффект можно объяснить тем, что при совместном присутствии в питательной среде щелока КЩО и сточных вод от РНКФ при переменной удельной скорости протока среды образуется сложная динамическая система взаимодействия этих добавок с компонентами субстрата и продуктами биохимических реакций как внутри клеток, так и в культуральной среде.

При низких удельных скоростях протока происходит повышение выхода биомассы на единицу редуцирующих веществ, что можно объяснить наличием системы биохимических реакций, при которых происходит связывание вредных метаболитов и ингибиторов биохимических реакций (являющихся основным лимитирующим реактором жизнедеятельности дрожжей на низких протоках среды) в промежуточные комплек- сы.

При высоких удельных скоростях протока среды имеет место система биохимических реакций, при которых происходит стимуляция механизма деления клеток и скорости усвоения ими питательных веществ.

При стабилизации скорости протока среды происходит взаимное торможение обоих механизмов интенсификации процес- са культивирования дрожжей за счет сдвига динамического равновесия биохимических реакций. В этом случае имеет место двойная отрицательная обратная связь между двумя системами биохимических реакций.

При работе на переменных протоках среды между этими системами биохимических реакций образуется положительная обратная связь. Кроме того, обе системы биохимических реакций имеют отрицатель- ную обратную связь с концентрациями питательных веществ. Наличие всех трех типов обратных связей в полученной биохимической системе создает предпосылки для организации саморегулирующейся биотех- нологической системы.

Как показали исследования, указанный диапазон удельной скорости протока среды Д является оптимальным, так как при более низких скоростях протока происходит угне- тение жизнедеятельности дрожжей метаболитами, а при более высоких - вымывание клеток дрожжей.

Пример1.3л отдутого сульфитного щелока разбавляют водой до содержания редуцирующих веществ 1,5%, вводят сульфат аммония, суперфосфат, хлористый калий из расчета выхода дрожжей относительно РВ 60%, вводят сточную воду от РНКФ (1%), щелок КЩО целлюлозы до достижения рН среды 4,5 - 4,6, стерилизуют. В опытах использовали культуру дрожжей Candida tropicalis, K-2.

Культивирование проводят непрерывным способом в ферментаторе с рабочим объемом 300 мл, при перемешивании (скорость оборотов мешалки 1000 об/мин), аэрации, рН поддерживается постоянно на уровне 4,5 - 4,6, температура 37°С. В ферментатор помещают подготовленную среду, засевную культуру дрожжей и проводят разбраживание по классической схеме. После того, как концентрация дрожжевой биомассы в ферментаторе достигнет 1,5 г/л, постепенно выходят на режим Д 0,25 ч:1. Критериями процесса служат концентрация а.с.д. и концентрация остаточных РВ, которая не должна превышать 0,25 г/л. В скорость протока среды Д 0,25 работают 8 ч. Затем скорость протока среды увеличивают следующим образом:

Д 0.30 ч

Д 0,35 ч

Д 0,40 - 4 ч

Контролируют процесс по концентрации а.с.д. и остаточных РВ. Затем (после 8 ч ускоренного протока) скорость протока среды вновь снижают до 0,25 по схеме:

Д 0, -2ч

Д 0,30 ч

Д 0,25 -4 ч и т.д.

По окончании культивирования определяют концентрацию абсолютно сухих дрожжей и продуктивность процесса. Концентрация абсолютно сухих дрожжей 8,96 г/л, выход биомассы от РВ 59,7%, продуктивность 2,96 г/л а.с.д./ч.

П р и м е р 2. Способ осуществляют согласно примеру 1, но культивирование проводят в диапазоне Д 0,23 и 0,35 с периодичностью 8 ч, Усредненная концентрация абсолютно сухих дрожжей составляет 7,79 г/л, выход биомассы относительно РВ 51,9%, продуктивность 2,26 г/л а с.д./ч.

П р и м е р 3. Способ осуществляют по примеру 1, но культивирование проводят в диапазоне Д 0,28 и 0,45 с периодичностью 8 ч. Усредненная концентрация абсолютно сухих дрожжей 6,81 г/л, выход биомассы относительно РВ-45,4%, продуктивность 2,52 г/л а.с.д./ч.

П р и м е р 4. Способ осуществляют по примеру 1, но культивирование проводят в диапазоне Д 0,25 и 0,40 с периодичностью 10 ч. Усредненная концентрация абсолютно сухих дрожжей 6,36 г/л, выход биомассы 42,3% относительно РВ, продуктивность 2,10 г/л а.с.д./ч.

П р и м е р 5. Способ осуществляют согласно примеру 1, но культивирование проводят в диапазоне Д 0,25 и 0,40 с периодичностью 6 ч. Усредненная концентрация абсолютно сухих дрожжей 7,9 г/л, выход биомассы 52,7% относительно РВ, продуктивность 2,61 г/л а.с.д./ч.

Примерб. Способ осуществляют согласно примеру 1, но культивирование проводят в диапазоне Д 0,25 и 0,40 с периодичностью 5 ч. Усредненная концентрация абсолютно сухих дрожжей 7,65 г/л,

выход биомассы 51,0% относительно РВ, продуктивность 2,44 г/л а.с.д./ч.

Пример. Способ осуществляют согласно примеру 1, но культивирование проводят в диапазоне Д 0,25 и 0,40 с периодичностью 11ч. Усредненная концентрация абсолютно сухих дрожжей 6,60 г/л, выход биомассы 40,0% относительно РВ, продуктивность 1,92 г/л а.с.д./ч.

ПримерЗ. Способ осуществляют согласно примеру 1, но в качестве основного сахарсодержащего субстрата используют предгидролизат древесины. Усредненная концентрация 8,42 г/л абсолютно сухих дрожжей, выход биомассы 56,1% относи- тельно РВ, продуктивность 2,78 г/л а.с.д./ч.

П р и м е р 9. Способ осуществляют согласно примеру 1, но в качестве основного сахарсодержащего субстрата используют гидролизат древесины. Усредненная концентрация дрожжей 7,88 г/л, выход биомассы 52,5% относительно РВ, продуктивность 2,6 г/л а.с.д./ч.

П р и м е р 10. Способ осуществляют согласно примеру 1, но культивирование проводят в диапазоне 0,20 и 0,30 ч с периодичностью 8 ч. Усредненная концентрация абсолютно сухих дрожжей 6,20 г/л, выход биомассы 41,3% относительно РВ, продуктивность 1,55 г/л а.с.д./ч.

П р и м е р 11. Способ осуществляют согласно примеру 1, но культивирование осуществляют в диапазоне Д 0,30 и 0,50 с периодичностью 8 ч. Усредненная концентрация абсолютно сухих дрожжей 6,32 г/л, выход биомассы 42,1% относительно РВ, продуктивность 2,53 г/л а.с.д./ч.

П р и м е р 12. Способ осуществляют согласно примеру 1, для приготовления питательной среды используют сульфитный щелок и щелок КЩО целлюлозы, культивирование проводят в диапазоне Д 0,25 и 0,40 ч 1 с периодичностью 8 ч. Концентрация абсолютно сухих дрожжей 4,70 г/л, выход биомассы 31,3% относительно РВ, продуктивность 1,55 г/л/ч.

П р и м е р 13. Способ осуществляют согласно примеру 1, для приготовления питательной среды используют сульфитный щелок и сточную воду отРНКФ, культивиро- вание проводят в диапазоне Д 0,25 - 0,40 с периодичностью 8 ч. Концентрация абсолютно сухих дрожжей 4,85 г/л, выход биомассы 32,3% относительно РВ, продуктивность 1,60 г/л/ч.

П р и ме р 14. (способ по прототипу). Способ осуществляют согласно примеру 1, для подготовки питательной среды используют сульфитный щелок и сточную воду рт РНКФ., культивирование проводят при Д

0,35 ч 1. Концентрация абсолютно сухих дрожжей 5,29 г/л, выход биомассы 35,3% относительно РВ, продуктивность 1,85 г/л/ч.

П р и м е р 15. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но щелок КЩО вводят в среду до достижения рН среды 3,5. При этом концентрация органических веществ КЩО в среде составляет 100 мг/л, субстрат нейтрализуют едким натром до рН 4,5 - 4,6. При этом содержание РВ в субстрате 15 г/л, органических веществ КЩО 100 мг/л, сухих веществ сточных вод РНКФ 0,5 мг/л. Усредненная концентрация абсолютно сухих дрожжей составляет 7,6 г/л, выход биомассы от РВ 50,7%, продуктивность 2,51 г/л а.с.д./ч.

П р и м е р 16. Способ осуществляют аналогично примеру 15, но щелок КЩО вводят в среду до достижения рН среды 3,0. При этом содержание РВ в субстрате 15 мг/л, органических веществ КЩО 50 мг/л, сухих веществ сточных вод РНКФ 0,5 мг/л. Усредненная концентрация а.с.д. 6,5 г/л, выход биомассы относительно РВ 43,3%, продуктивность 2,15 г/л а.с.д./ч.

П р и м е р 17. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но сточные воды РНКФ вводят в среду в концентрации 0,1 %. При этом содержание РВ в среде 15 г/л, органических веществ щелока КЩО 150 мг/л, сухих веществ сточных вод РНКФ 0,05 мг/л. При культивировании дрожжей концентрация а.с.д. 6,9 г/л, выход биомассы от РВ 46,0%, продуктивность 2,28 г/л а.с.д./ч.

Пример 8. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но культивируют Candida teneus, БС-4. Усредненная концентрация а.с.д. составляет 8,7 г/л, выход биомассы относительно РВ 58,0%, продуктивность 2,87 г/л а.с.д./ч.

Пример 19. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но культивируют штамм Trichosporon cutaneum, БР-81. Усредненная концентрация абсолютно сухой биомассы 9,0 г/л, выход относительно РВ 60,0%; продуктивность 2,97 г/л а.с.д./ч.

Внедрение изобретения предполагается на комбинатах, где функционирует производство кормовых дрожжей, осуществляется кислородно-щелочная отбелка целлюлозы и в достаточном количестве сточные воды от регенерации натрий-катионитовых фильтров. Формула изобретения

Способ получения биомассы кормовых дрожжей, включающий выращивание культуры кормовых дрожжей на питательной среде, содержащей сульфитный щелок, гидролизат или предгидролизат древесины в качестве источника углерода, сточные воды

от регенерации натрий-катионитовых фильтров, источники азота, фосфора, калия и пе- ногаситель, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода биомассы и продуктивности процесса, в питательную среду дополнительно вводят щелок кислороднощелочной отбелки целлюлозы в количестве, обеспечивающем значение рН среды 4,5 - 4,6, и процесс выращивания ведут непрерывно при изменении удельной скорости протока в диапазоне 0,23 - 0,28 - 0,35 - 0,40

..-Ч

ч с периодичностью 6-10 ч.

Изобретение относится к биотехнологии и касается способа получения биомассы кормовых дрожжей. Цель изобретения - повышение выхода биомассы и продуктивности процесса. Культуру кормовых дрожжей выращивают на питательной среде, содержащей сульфитный щелок, гидролизат или предгидролизат древесины в качестве источника углерода, сточные воды от регенерации натрий-катионитовых фильтров (1%), щелок кислородно-щелочной отбелки целлюлозы (вводят в количестве, достаточном для доведения рН до 4,5-4,6), источники азота, фосфора, калия и пеногаситель. Выращивание ведут непрерывно при изменении удельной скорости протока от 0,23-0,28 до 0,35-0,40 и обратно с периодичностью 6-10 ч. сл с