Способ получения биомассы Советский патент 1980 года по МПК C12D13/06 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ

Изобретение относится к технике получения .биом.ассы одноклеточных белков на основе 1мета,нола « может быть использовано в микробиологической лромышленносш.

Известен способ получения биама-ссы, предусматривающий выращивание бактерий Metfiylomonas в условиях аэрации «а питательной среде, содержащей метанол в качест1ве источника углерода, источник азота и необходимые минеральные соли I.

Недостатком известного способа являются .низкая интенсивность процесса ,и яевысокое .качество получаемого продукта.

Цель изобретения-идтенсификация процесса ,и повышение качества получаемого продукта.

Это достигается тем, -что в предлагаемом способе получения биомассы из бактерий рода Methylomonas используют щтамм Methylomonas sp. DSM 580, облигат,но усваивающий метанол.

Выращивание Methylomonas sp. DSM 580 в периодическом режиме осуществляют при начальной концентрации метанола в среде 0,5-5 об. %.

При непрерывном выращивлини щтамма концентрацию метанола поддерживают 0,01-2 об. %.

Непрерывное выращивание осуществляют при скорости разведения 0,1-0,5 ч.

Выращивание Methylomonas sp. DSM 580 осуществляют при поддержании рН в диапазоне 4,5-9,6.

Выращивание щтамма осуществляют 5 при температуре 20-45° С.

Выращивание Methylomonas sp. DSM 580 осуществляют при аэрировании воздухом, содержащим об. % кислорода со скоростью 0,5-1,5 Объема на 1 объем

10 среды в .минуту.

Кроме того, выра.щива.ние щтамма может быть осуществлено пр.и аэрировании воздухом, содержащим 20-60 об. % кислорода, со скоростью 0,,2 объема на 1

15 объем среды IB минуту.

Шта.мм Methylomonas sp. DSM 580 получен из пробы земли с берега Рейна пр,и Людвигсхафене (Немецкая коллекция микроорганизмов), Геттинген под № DSM 580.

20

Морфология клеток. Палочки в гра.ницах 0,3-0,6X1,0-1 мкм подвижные с поляр.ным жгутиком.

Морфология колоний, прозрачные, белые, Круглые и гладкие, приблизительно 1-2 мм в диа.метре, определяемом через

25 2-3 дня.

Свойства штам.ма. Грамотрнцательный, сухая -клеточная масса слаборозовая.

Ф.ИЗИОЛОГИЯ. Строго аэробная, катализа

30 положительная, метанол-дитидрогеназа положительная, гексоза-фосфат-синтетаза положительная, OKJOH-лируват-редуктаза отрицательная. Условия роста. Температура 20-45° С, рН 4,5-9,5, концентрадия метанола 0,5- 5,0 . % (см. таблицу). Рост Methylomonas sp, DSA 580 на различных источниках углевода в водной неорганической среде при аэробных условиях Вещество Метанол Метиламин Формальдегид Фор-миат Пропанол-(1) Пропанол-(2) Пир у ват Сукцинат Глюкоза Фруктоза П р и меча и и е: + рост, - иет роста. Бактерия мет|иломонаса № DSM 580 облигатно усваивает :Мета:нол в условиях аэрации .на питательной среде, содержащей метанол в качестве источника углерода, источник азота и необходимые минеральные соли. Сиособ осуществляют следующи.м образом. Выращивание Methylomonas sp. DSM 580 В иериодическом режиме осуществляют прм начальной концентрации метанола в среде 0,5-5,0 об. %, предиочтительно при 2-Зо1б. %. При .непрерывном выращ.ива|ИИ|И щтамма ко.нцентрацию метанола поддерживают 0,01-2 об. % .до общего иревращения 25 об. % метанола нр,и скорости .разведения 0,1-0,5 , рН 4,5-9,6, температуре 20- 45° С, предпочтительно 33-36° С. Methyiomonas sp. DSM 580 выращивают ири аэрировании воздухо:м, содержащим 20-60 об. % кислорода со скоростью 0,1-0,2 объема .на 1 объем среды в минуту или со скоростью 0,5-1,5 объема «а 1 объем среды в минуту. В Питательную среду в качестве источника азота вводят соли аммодия и/или нитраты, и/или .мочевину, а также необходимые для роста вещества: катионы натрия, калия, магния, кальция, железа, цинка, марганца и анионы-фосфат, сульфат, нитрат, хлорид и вещества роста. Из полученной трехфа.зН(ОЙ системы отделяют Клеточную массу и жидкую фазу. Клеточная масса имеет состав, вес. %: сырой белок нуклеиновые .кислоты 2-17; зола 3-6; 3-8. Клеточную массу высушивают, а жидкую фазу полностью или частично возвращают в ироцесс. Пример 1. Биореактор объемом 80 л, наполненный 50 л питательного .раствора состава, г: (NH4)2SO4 200; KHaPOi 150; Na2HP04 125; MgSO4 - 7H2O 25; Ca(NO3)2X X4H2O 125; FeS04 7H20 0,25; ZnSO4 H2O 0,25; KCl 0,25; вода 50 мл, стерилиз ют 10 лшн при 121° С, охлаждают до 35° С, асептически смещивают с 1000 мл .метаноа, соединяют с 500 мл инокулума метиломюнаса sp. DSM 580, суспендируют 28 ч при 35° С с помощью турбомещалки при 300 об./мин и разводят при расходе потока воздуха 0,7 об./об./мин. Во время разведения в культуре ъ результате автоматического добавления 6 об. % раствора аммиака поддерживают постоянный .рП 7. Через 22 ч реактор охлаждают до 15° С, устанавливают рП 3,0 добавлением серной .кислоты и отфильтровывают выпавщую клеточную массу, промывают водой и высущивают, получая 324 г клеточной массы состава, вес. %: сырой белок 71, нуклеиновая К|Ислота 9, зола 4, лчиры 7 (в пересчете на Сухую клеточную массу). Пример 2. Биореактор объемом 340 л, оборудованный «Intensor, запо.лияют 200 л раствора питательных солей состава, г: (NH4)2S04 500; NH4NO3 500; КП2Р04 600; Na2nPO4 500; MgSO4 - 7Н2О 140; Са(1МОз)2 4Н2О 15; FeSO4 ТНзО 6; KCl 2; водопроводная вода 200 л. Устанавливают рН 6,8, стерилизуют 15 лг«н при 121° С, охлаждают до 33° С, асептически смещивают с 2000 л метанола, соединяют с 4000 мл 18часовой форкультуры метиломонаса sp. DSM 580 и разводят при 33° С, расходе потока воздуха 0,5 об./об.мин и перемешивании ври 1800 об./лин. Во время выращивания в культуре автоматически поддерживают постоянной концентрацию мета.нола 0,5 об. % так, что концентрация паров .мета.нола соответствуег концентрации жидкости, в отходящем газе непрерыв.но регистрируют с помощью плазд-генно-ионизационного детектора и через пограничный датчик по.дают необходимое количество метанола, при этом автоматически поддерживают значение рН 6,8 добавлением 12 об. % аммиака. По достижении (через 25 ч) клеточной концентрации 14 г/л (сухой Клеточной массы) пропускают газ при, постоянной подаче воздуха, содержащего 40 об. % кислорода. Массу через 60 ч охлаждают до 15° С, разделяют в центрифуге при концентрации lO-ilO г .клеточной маосы и высушивают. В этих усло1виях процесса 1выход составляет 0,44 г сухой клеточной массы/г метанола состава, вес. %: белки 76; нуклеиновые кислоты 6,5; зола 5; жиры 4,5, считая на сухую клеточную массу.

Пример 3. Б.иореактор объемом 80 л, снабжеиный «Intensor, наполняют 50 л раствора питательных солей, состава, указанното В примере 1, 1000 мл культуры метиломонаса sp. DSM 580, которую предварительно за 15 ч культивировали ир.и 35° С, разводят лр.и 35° С, расходе потока 1воздуха 0,5 об./об./.шн, перемешивании при 1200 об/мин и постоянном ,рН 7,0. Через 18 ч культуру продувают при расходе потока воздуха 0,05, через последующие 48 ч повышают расход потока воздуха до 0,1 и затем в течение 120 ч ступенчато повышают расход воздуха до 0,35 об./об./лш«. При .этих условиях поддерживают постоянным равиовесное состояние при выходе сухой клеточной массы 0,46 г/г метанола и иродуктивности 10,8 г/л/ч.

50 об. % полученного фильтрата культуры после достижения равновесного состояния 1возвраш,ают ,в реактор при соответствуюш,ем уменьшении иоиользованного раствора питательных солей.

Клетчатка имеет состав, sec. %: сырой белок 72; нуклеиновые кислоты 4,5; зола 3,5; жиры 5,5, считая -на сухую клеточную массу.

Предлагаемый способ получения биомассы имеет то преимущество, что В нем впервые 1выращивают метилотрофную бактерию, обладающую значительно большей продуктивностью по сравнению с известпы,ми. В предлагаемом способе исключается развитие мутантов, которые утрачивают способность роста ,на метаноле. Используемая в способе бактерия стабильна, ее обмен веществ сведен к минимуму.

Другим преимуществом способа является то, что фер:менты, диссимилирующие и ассимилирующие метанол, Я(вляются составными.

При выполнении предлагаемого способа непрерывно в условиях, лимитирующих метанол, содержание нуклеиновых кислот клеточной массы низкое и потеря метанола иа испарение практически равна нулю.

Формула ii 3 о б р е т е и и я

. 1. Способ получения биомассы, предусматривающий выращивание бактерий рода Methylomonas в условия.х аэрации на питательной среде, содержащей метанол в качестве источника углерода, источник азота и необходимые минеральные соли, отличающийся тем, что, с иелью интенсификации процесса и повышения качества получаемого продукта, из бактерий рода Methylomonas используют штамм Methylomonas sp. DSM 580, облигатно усваивающий метанол.

(5. Способ по пп. 1-4, отличающийс я тем, что выращивание Methylomonas sp. DSM 580 осуществляют при поддержании рП в диапазоне 4,5-9,6.

0,1-0,2 объема на 1 объем среды в минуту.

Псточник .информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Патент Великобританш № 1420445, кл. С 12 D 13/06, оиублик. 07.01.76.