Способ получения белка Советский патент 1976 года по МПК C12D13/06 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКА

Изобретение относится к микробиологической промышленности.

Известен способ получения белка путем выращивания метанокисляющих микроорганизмов на питательной среде, содержащей метан в качестве источника углерода, ионы аммония в качестве источника азота и другие питательные вещества.

Однако при использовании этого способа происходит снижение скорости роста микроорганизмов в процессе выран ивания.

С целью упрощения и ускорения процесса но предлагаемому способу источник азота в питательную среду вводят норционно: вначале в виде соединения, способного растворяться с образованим ионов аммония с концентрацией последних не менее 2 мг/л, а затем в виде соединения в форме связанного азота, которые не образуют в среде ионов аммония и обеспечивают избыток азота.

Соединение, способное растворяться с образованием ионов аммония, добавляет в среду в количестве не выше 99% от веса азота, присутствующего в биомассе. В качестве такого соединения используют аммиак и/или гидрат окиси аммония.

В качестве соединения в форме связанного азота используют азотную кислоту и/или нитраты, в количестве, предпочтительно, от 2 до 12% по весу от общего азота, присутствующего в биомассе. В качестве метанокисляющих микроорганизмов используют микроорганизмы рода jMethylococcus.

В качестве питательной среды используют любую метановую питательную среду для выращивания метанокисляющих микрооргаиизмов, из которой предварительно удален источник азота.

Источник азота как в виде соединений, способных растворяться с образованием ионов аммония, так и в форме связанного азота, не

образующего в среде ионов аммония, добавляют в среду для вырап,ивания микроорганизмов либо в водную питательную среду, которую затем вводят в питательную среду для выращивания микроорганизмов.

Количество каждого из питательных веществ, входящих в среду, регулируют таким образом, чтобы обеспечить неограниченный рост микроорганизмов. Расчет количества источника азота основан на скорости образования клеток в процессе выращивания микроорганизмов (сухая масса биомассы, образующаяся в 1 л среды за час) и на общем содержании азота в биомассе. При этом не выше

99% от содержания азота в биомассе (потребности азота для роста микроорганизмов) ооеспечивают соединениями, растворяющимися с ооразованием ионов аммония, и 2-12% от содержания азота в биомассе (гютреокости азота для роста микроорганизмов) - соединениями в форме связанного азота, не образующими ионов аммония.

Смесь газообразных компонентов питательной среды, когирую подают в виде воздущиоMeiaHOBoii смеси, содержит (оо. -/о); метан - iu,u-uu,u, предночтитсльно lb,0-25,0; кислород ш,о-1Ь,у, иредпи-ггительно 1Ь,0-1/,и.

ь качестве источника метана можно иснользовать природный газ. Ьоздущнометановую смесь можно оиогащать добавлением чистого кислорода.

ь хиде проведения процесса поддерживают температуру в пределах от 2U до bUC.

Ьеличину pri среды процесса выращивания метанокисляющих микроорганизмов поддерживают в пределах от 4,5 до 6,0, предпочтительно от 5,0 до У,и. Для регулирования величины рН используют щелочь, например, гидрат окиси щелочного металла, в частности гидрат окиси натрия.

УСЛОВИЯ проведепня процесса выбирают с учетом вида используемых метаноокисляющих микроорганизмов. 1ак, при использовании щтамма Aketnylococcus capsulatus процесс выращивания микроорганизмов ведут при ,Ь и температуре ii5-50 С.

Процесс выращивания микроорганизмов можно проводить при давлении, превышающем атмосферное, например, при атм.

Метанокисляющие микроорганизмы могут быть получены в чистом или смешанном виде. Предпочтительно использовать окисляющие метан и имеющие внутреннюю мембрану микроорганизмы вида Метиломонас, Метилооактер и Метилококкус.

Перед выращиванием по предлагаемому способу микроорганизмы могут выращиваться в присутствии единственного источника азота, ионов аммония или нитратных ионов в количестве достаточном для удовлетворения оощей потребности.

При использовании в качестве единственного источника азота соединения в форме связанного азота, которое не образует в среде ионов аммония, например азотной кислоты и/или нитратов, для обеспечения роста микроорганизмов концентрация нитратных ионов в питательной среде должна быть в интервале от 5,0 до 1500 мг/л, предпочтительно от 400 до 200 мг/л.

Пример. В аэрируемый ферментер при перемешивании в течение 5 дней ежедневно добавляют шлам метансодержащего ила из застойных водоемов порцпями по 500 мл.

Фермептер с рабочим объемом 5,0 л содержит 5,0 л водной питательной среды (рН 2,6) следующего состава (мг/л):

Кислый первичный фосфат

калия937,5

Додекагидрат вторичного

кислого фосфата натрия787,5

Гентагидрат сульфата магния562,5

Серная кислота706,0

Безводный хлористый кальций 112,5 Гентагидрат сульфата железа42,7

Ьезводный сульфат натрия225,0

Пентагидрат сульфата меди20,5

Гентагидрат сульфата цинка2,5

Дигидрат молибдена натрия1,5

Моногидрат сульфата марганца 1,7 1ексагидрат хлористого кобальта0,5 Вода До 1 (л) Процесс выращивания микроорганизмов проводят при температуре питательной среды 4ЬС, скорости разбавления 0,18 и скорости вращения мешалки 3000 об/мип.

Для обеспечения потребности биомассы в метане и кислороде через впускное отверстие в ферментер продают метановоздушную смесь, расход которой, равен 66 об/об-г. Эта смесь содержит 18,2 об. % метана и 81,8 об. % воздуха. Величину рН доводят до 6,5 добавлением 1 и. раствора гидрата окиси натрия.

Общую потребность биомассы расчитывают следующим образом.

Плотность клеточного материала биомассы в питательной среде в пересчете на сухую массу должна составлять 14,0 г/л. Скорость разбавления 0,18 г

Отсюда скорость производства биомассы равна 14, г/лг. При содержании азота в клеточном материале 11,6% общая потребность в азоте биомассы составляет

14,0.0,18-11,6

292,3 .мг/лг. 100

Для удовлетворения общей потребности биомассы в азоте вводят соединения, способные растворятся с образованием ионов аммония, а именно гидрат аммония в виде 1,1 н. раствора -89,7%-265,7 мг/лг. Потери азота в виде ионов аммония составляют 0,3 мг/лг. Введенный с аммонием азот усваивается биомассой практически полностью.

Для удовлетворения остальных 10,3% общей потребности биомассы в азоте и обеспечения избытка азота в среде, равного 75 мг нитратных ионов в 1 л, вводят 30,3 мг/лг нитратного азота, т. е. на 1 л в 1 час 0,762 мг азотной кислоты (концентрация 70%, удельный вес 1,42). Потери нитратных ионов составляют 3,0 мг/лг. Усвоепо биомассой 90,1% введенного нитратного азота.

В питательной среде не обнаружены ионы аммония с помощью аппарата для отбора проб, нижний предел которого равен 2 мг/л.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа выращивания белка концентрация ионов аммония в питательной среде поддерживается па уровне ниже уровня подавления роста микроорганизмов или токсичиого в отношении к этим микроорганизмам,

при полном удовлетворении потребностей биомассы в азоте.

Формула изобретения

5. Способ по п. 1-4, отличающийся тем, что в качестве метанокисляющих микроорганизмов используют микроорганизмы рода Methylococcus.