Способ культивирования хемоавтотрофных микроорганизмов Советский патент 1982 года по МПК G05D27/00 

(Б ) СПОСОБ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ХЕМОАВТОТРОФНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ

1

Изобретение относится к технической микробиологии и может быть использовано для научных исследований.

Известен способ непрерывного культивирования, при котором питательную среду подают непрерывно с заданной скоростью или импуяьсно с заданной частотой и объемом импульсов til,2.

Недостатком данного способа является отсутствие согласования между скоростью подачи среды и скоростью роста культуры. При этом существует опасность либо вымывания культуры .из культиватора г когда скорость подачи среды выше скорости роста, либо . лимитирования культуры и, соответственно, снижения ее продуктивности, когда скорость подачи среды недостаточна

Цель изобретения - повышение продуктивности культуры путем согласования скорости подачи питательной среды со скоростью роста культуры.

Указанная цель достигается тем, что в способе культивирования хемоавтотрофных микроорганизмов путем пропускания электрического тока через культуру отличительной особенностью является то, что изменяют скорость подачи питательной среды в зависимости от величины тока, прошедгаего через культуру.

На чертеже изображена структурная схема устройства для осуществления способа непрерывного культивирования хе)автотрофных микроорганизмов.

Устройство содержит электрохимический реактор 1, в котором размещены электроды 2 и 3, соответственно катод и анод, источник k постоянного тока, прибор 5 для измерения того ка, включенный в цепь питания ре. актора 1, и дозатор 6 питательной среды, соединенный с прибором 5.

Способ осуществляется следую14йм рбразом. В катодное пространстве . эактора Зйлизают питательную среду, содер йи;ую минеральные элементы Мд, К, Р, N, S, энергетический субстратионы , и ваодят в среду инокулят железоокисляющих бактерий, В анодное пространство заливают раствор серной кислоты Через туральную среду барботируют воздух, содержащий СО. Включают источник по стоянного тока и пропускают через культуру электрический ток. Единственным источником энергии для роста культуры является ион двухвалентного железа, который окисляется бактериями до трехвалентного. Окисленное железо так же непрерывно и с той же скоростью восстанавливается на катоде вновь в двухвалентную форму. Скорость роста бактерий пропорцио нальна скорости окисления ими двухвалентного железа, которая равна скорости электровосстановления окисного железа на катоде и, следовательно, пропорциональна току через элект рохимический реактор. Поэтому, чтобы обеспечить потребности клеток в мине

ральиых компонентах, и не создавать в культуре их избытка или недостат-. КОБ, достаточно подавать питательную среду со скоростью, пропорциональной току, прошедшему через культуру.

П р и . S р. Реактор 1 представляет собой электрохимическую ячейку с платиновым катодом и анодом. Анодное пространство отделено от катодного катионосбменной мембраной МК-40, которая препятствует возможности окисления ионов Fe до Fe на аноде. В катодное пространство заливают ... .«. II культуру fhiobacillus ferrooxidans с концентрацией клеток 6 г/л по сухому весу. & емкость питательной среды запито 10 л среды состава, г/л: FeSC 16,7; (NN4)043; НзР04 0,kki KaS04 0,077; MgS040,05-, рН 565. Включена подача газевой смеси 0, N(j- остальное. Включен источник-постоянного тока и системы aвтoмatичecкoгo управления. Дозированная подача питательной среды осуществляется по сигналу прибора 5, измеряющего количество прошедшего через культуру электричества. После протекания каждых ЗбСО кулонов включается дозатор питательной среды, который подает э культуру одну дозу,питательной сре ды 10 мл, приведенного выше состава

элементов показали, что продуктивность культуры устойчивая на уровне г/л в сут. по сухому весу, КПД биосинтеза на уровне , концентрации минеральных элементов удерживаются в пределах, не влияющих на рост культуры отрицательно (N 50-100 мг/л; Р 10-30 мг/л; Мд 10-50 мг/л; К 30100 мг/л).

Конкретные соотношения между количеством подаваемой среды, соответствующим потребностям данной кульШри этом концентрация всех элементов в культуре повышается. При дальнейшем росте культуры элементы потребляются клетками, их концентрация вновь снижается до прежнего уровня. Скорость роста клеток и скорость потребления ими элементов питательной среды пропорциональны току через культуру. При протекании через культуру ЗбОО кулонов клетки потребляют количество элементов среды, которое содержится в 10 мл питательной среды. Можно подавать 5 мл питательной среды после каждых 1800 кулонов или по 1 мл после протекания ЗбО кулонов и т.д. Существенно важно лишь то, что скорость подачи среды (частота срабатывания дозатора) прямо пропорциональна величине тока через культуру (чем больше ток, тем быстрее будут проходить ЗбОО кулонов и тем чаще будет срабатывать дозатор питательной среды). Ежесуточное определение продуктивности процесса по полученному урожаю и КПД биосинтеза, а также контроль концентрации минеральных туры и количеством протекшего электричества зависит от вида культуры и концентрации биомассы в культуре. Таким образом, дозированная подача питательной среды в зависимости от прошедшего через культуру тока позволяет согласовать скорости подачи питательной среды и роста бактерий, что обеспечивает постоянные оптимальные концентрации элементов питательной среды и тем самым высокую производительность культуры и высокий КПД ее биосинтеза в сочетании с экономичностью и устойчивостью процесса культф1вирования. формула изобретения Способ культивирования хемоавтотрофных микроорганизмов путём пропускания электрического тока через культуру, отличающийся тем. что, с целью повышения продуктивности культуры, изменяют скорость подачи питательной среды в зависимости от величины тока, прошедшего через культуру. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

8- I

:«

/ J З 1.Терское И.А. Хемосинтез в не.прерывной культуре. Наука, СО Новосибирск, с. . 2.rieWypKHH Н.С. Популяционная микробиология. Наука, СО Новоси:бирск. 1978, с. 51-58.