Способ получения полисахаридов ксантанового типа Советский патент 1993 года по МПК C12P19/00 C12P19/06 

от выбранного масла и его концентрации в среде.

В качестве неионного поверхностно-активного вещества можно использовать соединения, получаемые путем конденсации алкилепоксида с алифатическим или алкиларомэтическим органическим соединением. Соответствующими поверхностно-активными веществами, которые не ингибируют рост микроорганизмов, являются полиоксиэтиленированные ал- к и г. Ф е и о л ы ,. п о лиоксиэтилинированные спирты, полиоксмэтилинировэнные жирные кислоты, полиоксиэтилинированные тригли- цериды, полиоксиэтилинированные сложные эфиры сорбитана и жирных кислот.

Поверхностно-активные вещества можно вводить полностью или частично, в зави симости от их сродства, в масляную, или йодную фазу.

Для осуществления способа можно стерилизовать отдельно масляную фазу и водную фазу. После стериализэции и охлаждения масляная фаза может быть смешана с содержащейся в ферментере водной фазой или каждая из фаз может быть введена непрерывно в ферментер при перемешивании. Немедленно образуется стабильная эмульсия. Посев и ферментация затем проводят известным способом при аэрации и перемешивании. В процессе ферментации рН-значение может поддерживаться при оптимальном значении за счет впрыскивания щелочного или аммиачного раствора. Также можно осуществлять периодически или непрерывно введение необходимой для роста среды.

В конце ферментации и в зависимости от области применения, эмульсию можно использовать такой, какая есть, или водную фазу можно отделить от масляной фазы за счет дестабилизации эмульсии известным образом, а сусло можно использовать в неочищенном виде, или можно осадить из него полисахарид добавлением низшего спирта, например, изопропанола, с добавлением при необходимости, Осажденный полисахарид отделяют, вымывают адсорбировавшееся на волокнах масло, затем высушивают и в известных случаях размельчают. Таким образом получают готовый для использования порошок.

Согласно другому взрианту способа, полученную после ферментации эмульсию концентрируют путем удаления воды до получения эмульсии, содержащей 8-60% и предпочтительно 15-60 вес.% полисахарида в расчете на вес эмульсии. В этом случае количество используемого для осуществления ферментации масла должно быть рассчитано в зависимости от содержания сухого вещества в конце ферментации. Предпочтительно, количество масла в копечной эмульсии недолжно превышать 45% всей среды.

Воду удаляют, например, выпариванием или отгонкой, в известных случаях, при парционзльном давлении. Часть масляной

фазы может удаляться в виде. азертррпной- смеси с водой. Можно проводить ультрафильтрацию, используя известные методы и оборудование, при условии выбора пористой гидрофильной мембраны, поры которой до5 статочно малы для предупреждения происхождения биополимера через мембрану.

Ультрафильтрация обеспечивает сохра-: пение .эмульсий в непрерывной водной фазе. Концентрация засчетультрзфильтрации

0 имеет еще то преимущество, что сохраняет

содержание неорганических солей в водной

фазе при значениях, близких к таковым.

имеющимся в начальном сусле, каково бы

ни было содержание полимера.

5 в виде варианта,, можно концентрировать эмульсию сначала путем ультрафильтрации, и затем с помощью другой операции, например, выпариванием или дистилляцией..

0 к полученным эмульсиям можно добавлять при необходимости бактерициды, ферменты или любую другую добавку, предназначенную для особого использования, при условии, что эта добавка не вредит

5 стабильности эмульсии.

Эмульсии масло-в-воде, согласно изо- бретению, могут применяться во всех областях, где требуются вязкообразные водные среды, например, в строительстве при изго0 товлении красок, в косметической промышленности, фитосанитарии, нефтяной промышленности и т.д, Они обладают тем преимуществом, что их можно использовать непосредственно для приготовления водных

5 разбавленных растворов без необходимости прохождения фазы инверсии. Они очень хорошо дисперируются в воде, скорость их растворения по крайней мере равна таковой исходного сусла. Они хорошо прокачивают0 ся и стабильны в очень широком концентрационном интервале. Их вязкость существенно ниже таковой водного раствора, содержащего эквивалентное количество биополимера, так. что можно иметь прокзчи5 ваемые или текучие эмульсии с повышенными концентрациями полисахаридов в водной фазе.

Следующие примеры даны в качестве иллюстративных и не ограничивают объема изобретения.

Во всех этих примерах поступают следующим образом:- .

питательный водный раствор загружают в ферментер и стериэлизуют; ; масло, содержащее, если этом имеет место, поверхностно-активное (поверхностно-активные) вещества (а) стериализуют и выливают при перемешивании в водный, содержащийся в ферментере водный раствор при комнатной температуре;

среду засевают предкультурой Xanthomonas campestrls на питательном бульоне МУ, с концентрацией сахарозы 10 г/л.

Пример 1. В ферментер емкостью 20 л помещают 210 г предкул ьтуры, 14л стери- альной эмульсии масло в воде, содержащей по объему 6,25% масляной фазы и 93,76% водной фазы..

Состав водной фазы, г/л:

декстроза -. 61

дрожжевой экстракт7

N32HP042,35

(МН/ОзРО 2,2

MgSCM -7H2O0,35

Состав масляной фазы:

деэроматизированный

алифатический-углево- дород 70мас.%

(Exsol Д100, выпускаемый фирмой ESSO

Chernle этоксшшропанные нонилфенолы .-: 30 мае. %

(смесь 67/33 Cemulsol

NP4 и Cemulsol NP17

.продажные марки

фирмы SFOS;

показатель HLB: 11

Условия ферментации

температура28°С

рН, регулируемое при 7, добавлением раствора гидроксида натрия

перемешивание400 об/мин

аэрация 0-17 ч0,24 об. скорость в мин.

17-23ч0,48- 23-90ч0. .

Ферментацию осуществляют до полного исчезновения сахара.

продолжительность: 90 ч

Эволюция популяции и удельное сопротивление среды с течением времени указа- ны в табл.1.

Количество полученного действующего начала составляет 425 г (30,3 г/кг), или выход по отношению к сахару составляет 56%.

Вязкость эмульсии в конце фермента-, ции составляет 8,1 Па с (вязкость по Брук- фильду при 20°С - игла № 4-30 t (мин).

Пример 2. Повторяют пример 1 с начальной средой, состоящей на 29% пообь ему из углеводорода Exsol D100 и 71 % водной фазы, имеющей следующий состав, г/л:

ракт

64

9,24

3.08

3,08

0,35

Поверхностно-активный агент не добав- 10 ляется.

Рабочие условия идентичны таковым - примера 1, за исключением аэрации, которая постоянно составляет 0,98 об.скррость. в мин. Ферментация длится 85 ч до стадии, 15 при которой нет больше никакого сахара.

Эволюция популяции и удельное сопротивление среды даны в табл.1.. Получают 330 г действугащегочначала, или выход составляет 51,3% по отношению к сахару. Вязкость 0 конечной эмульсии составляет 10.2 Па с (те же условия, что и в примере 1).

При мер 3. Начальная эмульсия масло в воде получается из 14,125л водной фазы и 0,875 л масляной фазы. 5 Состав водной фазы, г/л:

сахароза85 растворимый кукурузный экстpaKT(CSL)25,5 0 MgS04 7Н20 .. 0,28

Масляная фаза содержит 70 вес.% рапсового масла и 30% этоксилированного но- : нилфенола (Cemulsol NP4).

Показатель HLB: 9

5 Среду засевают как в примере 1. Условия ферментации: температура 28°С

рН, регулируемое при 7, путем добавления раствора гидроксида натрия 0 перемешивание 0-17 ч390 об/мин 17-24ч 500 об/мин 24-84ч 600 об/мин аэрация 0-17 ч 0,92 об. скорость в мин,- 5 17-844 1,4- средняя сила рассеяния (: 6,09 KW)M3. По истечении 84 ч получают 51 г ксзнта- новой смолы на кг среды. Выход в расчете на израсходованную сахарозу: 64%. 0 Консистенция К (по закону Освальда) среды составляет 37 Па с и показатель псевдопластичности .195.

По сравнению с этим, водное сусло, содержащее 48,5 г/кг полимера, имеет конси- 5 стенцию Па с и показатель ,24.

Продолжают ферментацию до 113 часов. Получают 66 г/кг полимера. Выход в расчете на израсходованную сахарозу 83%.

Пркмбры 4 и 5: Реализуют две ерментации в эмульсии масло в воде, со- ; ержащей 0,875 л масляной фазы и 14,125л одной фазы.

Состав среды следующий, %:5 сахароза 8 растворимый кукурузный экстракт (CSL) 4 МдЗСм -7Н20 , 0.05 масло 3,5 10 поверхностно-активные вещества 1,5 Масляная фаза образована рапсовым аслом и нативными жирными этоксйлиро- анными спиртами (Cerrujlspl A$§) (Для приера 4, алифатическими углеводородами 15 Exsol 080) и зтоксилированнЫмй нрнилфе- олами (смесь 50/50 Cemulsol NP4 emulsol NP17 для примера 5).

Условия ферментации следующие: .

Переме- 20 шивание 390 об/мин 500 об/мин : 500 об/мин (пример 4) 25 600 о б/мин (пример 5)

.Ферментация продолжается вплоть до олного исчезновения сахарозы:

Результаты Пример 4 Пример 5 30 продолжи-- .. тельность 68 ч 80ч действующее .:„.,. . начало 47,4 г/кг 51 г/кг выход в расчете на 35 и сахарозу 60% 64%

пр пи за в ем

ид . да и пе об 28

Та

кс р и д то п п и п

те ц н

й с в

и

П р и м е р ы 6-14. С помощью 1 мл предкультуры Xanthomonas campestris на питательном бульоне МУ с 10 г/л сахарозы засевают 100 мл эмульсионной среды масло в воде, содержащейся в колбе Эрленмейера емкостью 500 мл,

Водная фаза, общая для всех примеров, идентична таковой примере 3, .:. Изменяют состав масляной фазы. Каждая колба содержит 95 мас.% водной фазы и 5 мас.% масляной фазы. Содержимое колб перемешивают с помощью ротационной мешалки, вращающейся со скоростью 220 об/мин С амплитудой 5 см и инкубируют при 28°С в течение 89 м. Результаты указаны в

ТабЛ,2.; ; : ; .

Ф ор м у л а. и з о б р е т с и и я

1. Способ получения полисахармдов ксантанового типэ, включающий культивирование микроорганизмов-продуцентов иолисахаридов на питательной среде, содержащей углеводы, источник азота и факторы роста, в условиях аэрации и перемешивание культуральной жидкости, причем культивирование осуществляют в маслосодержащей эмульсии, отличаю щи и с я тем, что. с целью повышения выхода целевого продукта, используют эмульсию типа масло в воде, содержащую 1-30% масла,

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве микроорганизмов-продуцентов полйсахаридов используют природные бактерии.вида Xanthomonas campestris.

3. Способ по п. 1 или 2, о т л и ч а ю щ и- й с я тем, что, с целью стабилизации эмульсии, в нее вводят поверхностно-активное вещество с HLB 6-11.

,- . . . -Таблица.1 . . Л . Изменение популяции и удельного сопротивления среды во времени

Таблица 2

Количество получаемого полимера и выход ферментации в зависимости от композиции масляной фазы

Контроль - без наела.

.« Exsol DOO - алифатические углеводороды Ksso Cheaie Isopar И: изопарафины - Ess о Chetaie

Сети 1 sol ВР4, НГ5, BP7t этоксилироаанные нонилфенолы - фирмы SFOS Cemulsol US, AS5, Т: этоксилировэнные олеоцстиловые спирты- фирмы

Брукфильд, 20 С, игла V If, 30 об/нин.