Способ получения биомассы микроорганизмов Советский патент 1978 года по МПК C12K1/00 

Усваивающими метан микроорганизмами яв ляются, например, Methylococcus capsulatus, Methylococcus mjnimus, Metnylbacter vinelandii, Methyosinus trichosporium, MethylocYStis parhis.

Пригодными микрооргаиизмами, усваивающими метан, являются HYphomicrobium sp. Pseudomonas ejttorguons, Pseudomonas methylotropha.

В качестве не усваивающих углеводород бактерий, способных поглощать мочевииу и расти в смешанной культуре с усваивающими углеводород бактериями, могут быть использованы любые не усваивающие углеводород бактерии, например, организмы Mi(NC I В il062), MHNC I В 11061) и M4(NC I В 11065).

Предпочтительной смешанной культурой, используемой совместно с метаном, является культура Тз(ЫС 1 В 11085), которая состоит . из поглощающего метан микроорганизма (NC I В 11084), поглощающего метанол микроорганизма OMZ(NC 1 В 11112) и Чб: тырех неметилотропиых микроорганизмов Mi, Mz, М4 и Мз (NC I В 11063). Мз представляе собой уреазный отрицательный микроорганизм.

Обычно мочевина присутствует в жидкой питательной среде в количестве 3-50 г/л.

В питательной среде могут также присутствовать и другие элементы, например сера, фосфор, магний и железо.

Источниками фосфора являются фосфаты (один или более), например КгНРО4, или Na2HPO4 или фосфорная кислота, присутствующая в количестве 3-20 г/л. Источником серы может быть серная кислота или лю,бой сульфат, присутствующие в количестве 0,5- 5,0 г/л.

Два металла обеспечиваются за счет одной или более их солей, например, MgSO47H7O в количестве от 0,2-2,0 г/л и Fe С1з-6 НгО в количестве 0,01-0,1 г/л.

В питательной среде могут также находиться следы других элементов в виде соответствующих солей, например кальция, марганца, цинка,-кобальта, молибдена и бора.

Способ можно проводить периодически, полунепрерывно, но предпочтительным является непрерывный способ получения биомассы.

Для обеспечения роста микроорганизмов их помещают в питательную среду, контактирующую с кислородом.

В случае непрерывного способа выращивания культуры микроорганизмов ферментацию ведут, например, в .чане для брожения с перемешиванием или башенном чане, который снабжен либо внутренним устройством для охлаждения, либо внещним холодильником повторного цикла.

Свежую питательную среду непрерывно нагнетают в культивир9ванную среду со скоростью, эквивалентной 0,02-1,00 объемам культуры в час, а культуру выводят с такой скоростью, чтобы общий объем культуры оставался постоянным. Контакт кислорода или углекислого газа с питательной средой осуществляют предпочтительно путем их непрерывного барботирования через среду. Источником кислорода для выращивания биомассы может быть воздух, кислород или обогащенный кислородом воздух.

Температуру поддерживают в пределах 30- БОС, предпочтительно 38-45°С. рН среды находится в пределах 6,9-8,0, предпочтительно 6,4-7,4, что достигают соответствующим введением щелочи, например NaOH, КОН, или кислоты, например HiSO4 или Н«РО4.

Клетки микроорганизмов выделяют из питательноА среды путем флоккулядии, седиментации или осаждения с последующим центрированием или фильтрацией. Затем биомассу высушивают, например, вымораживанием или распылительным высушиванием, и она в таком виде может быть использована в качестве

протеинового продукта питания или пищевой добавки для человека или животных.

Пример. Ферментационный чан объемом 2,5 л загружают питательной средой и помещают в нее 100 мл культуры Тз (состоя щей израктерий 5Мз, OMZ, Mi, Мг, Мз иМч). Состав питательной среды следующий, г/л: КН РО41,6

НаНРО41,16

Мочевина1,12

MgSO4 7HitO0,08

FeSO4-7H2O0,014

Ca(NO.,)2-4HiO0,025

CuSO аНгО8-10«

ZnSO4-7HiO6,8-10Мл5О4-4НгО6,0-10

NaMoO4-2H2O4.8-10

Температуру в чане поддерживают 42°С, а рН 7,0. Смесь метана (25/о) и воздуха (75/о) барботируют в реакторе со скорость 600 мл/мин. Содержимое чана перемещивают при помощи мешалки, вращающейся со скоростью 1200 об/мин.

Выращивание биомассы происходит в течение 24 ч, а когда давление растворенного кислорода достигнет нуля, осуществляют непрерывный процесс получения биомассы, используя питательную среду указанного состава. Скорость разбавления повышают ступенчато через промежутки в 2 ч примерно на 0,02 ч до тех иор, пока она не достигнет 0,175 ч .

Реактор работает в условиях, приведенных ниже.

5 Абсолютное давление газа на входе, мм рт. ст, 770.

Температура газа на входе, °С

24 Измеренный расход газа на входе,

116,8 Азот на. входе, (°/о) 67,65 Метан на входе /о 11,79

Углекислый газ на входе,/, 0,50 Кислород на входе, % 20,06 Азот на выходе, /о 80,13 Метан на выходе, % 4,20 Углекислый газ на выходе, /о 6,08

Скорость истечения жидкой среды, ч 0,356

Объем реактора, л 1,9 7,1

рН

Концеитрация биомассы, г/л 3,22

Скорость перемешивания, об/мин 1380

Температура в реакторе, °С 41,8 В таких условиях достигают состояние насыщения метаном. В результате анализа на содержание мочевины ионов аммония (выраженных в ЫНз) получают следующие значения: Концентрация в среде, г/л: мочевины1.122 NHs„ Концентрация в культуре, г/л: мочевины0,250 NHa0,051 Таким образом, мочевина полностью израсходована. Ионы аммония поступают в питательную среду fH используются бактериями, усваивающими метан, как источннк азота. Уровень ионов аммония в растворе выращиваемой культуры низок (51 мг/л), что обеспечивает хороший рост усваивающих метан бактерий без ннгнбировання этого процесса. Общее колнчество оставшегося азота в культуре, если он присутствует в виде ионов аммония, будет достаточен для ннгнбировання роста и легкого вымывания из биомассы. Предлагаемый способ обеспечивает быстрое получение биомассы микроорганизмов. Формула изобретения Способ получения иномассы микроорганизмов путем совместного выращивания микроорганизмов, усваивающих углеводород, и мнкроорганнзмов, не усваивающих углеводород, но ассимилирующих продукты жизнедеятельности микроорганизмов, усванвающнх углеводород в аэробных условиях на жндкой питательной среде, содержащей источннк азота, метан и мниеральные соли, с последующим выделеннем целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса накопления биомассы микроорганизмов, выращивание осуществляют иа среде, содержащей в качестве источника азота мочевину, при этом из группы микроорганизмов, усваивающих углеводород используют микроорганизмы, способные ассимилировать метан, и микроорганизмы, усваивающие метанол, а из группы микроорганизмов, усваивающих продукты жизнедеятельности указанных мнкроорганнзмов, используют уреазоположнтельные и уреазоотрнцательные мнкроорганнзмы и нх совместное выращивание осуществляют прн температуре 30-50°С н рН 6.0-8,0. Источники информации, принятые во вннманне прн экспертизе: Патент Франции № 2218384,кл.С 12К 1/00 1974.