Способ получения микробного протеина

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности. Цель изобретения - оптимизация выхода биомассы клеток бактерий относительно метанола, подаваемого в процессе культивирования. В процессе непрерывного культивирования клеток бактерий Methylophilus methylotrophus в ферментере с циркуляционным контуром осуществляют введение метанола впрыскиванием таким образом, что изменение концентрации его эквивалентно скорости потребления метанола клетками культуры с установлением максимального интервала времени между последующими введениями метанола в зависимости .от величины отношения /исхкс удельной скорости роста к максимальной удельной скорости роста . 2 з.п.ф-лы, 4 табл. СО со со 4 СО 4;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 14 4 АЗ (51)4 С 12 N 1/32

ЗСЕГОК) 411 (g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, l3, К IlATEHTV

Я а

СО, СА:1

4:ь

CO

4ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ГЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2468556/30-13 (22) 11 .04 .77 (31) 51 198/76 (32) 08.12.76 (33) GB (46) 15.08.87.Бюл. У 30 (71) Империал Кемикал Индастриз

Лимитед (GB) (72) Фрэнк Питер Маслен, Длюн Кларк

Аусбай и Питер Джеймс Сениор (GB) (53) 577.15 (088.8) (56) Патент Великобритании

В 1370892, кл. С 12 D 13/06, опублик .

1974.

Brooks 1.О. and Meers 1.L.

The Etfect of Discontinuous Methanol Addition on the Growth of à Carbon-limited Culture of Pseudomonas.

Journa I of General Microbiology, 1973, 77, р.513-519. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОБНОГО

ПРОТЕИНА (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности. Цель изобретения — оптимизация выхода биомассы клеток бактерий относительно метанола, подаваемого в процессе культивирования. В процессе непрерывного культивирования клеток бактерий Methylophilus methylotrophus в ферментере с циркуляционным контуром осуществляют введение метанола впрыс" киванием таким образом, что изменение концентрации его эквивалентно скорости потребления метанола клетками культуры с установлением максимального интервала времени между последующими введениями метанола в saвисимости .от величины отношения

М/М„ „, — удельной скорости роста к максимальной удельной скорости роста. 2 э.п.ф-лы, 4 табл.

1331434

Изобретение относится к микробиологической промышленности.

Цель изобретения — оптимизация выхода биомассы клеток бактерий относительно метанола, подаваемого в процессе культивирования.

Способ заключается в том, что в процессе непрерывного культивирования клеток бактерий на питательной среде в ферментере с циркуляционным контуром осуществляют введение метанола впрыскиванием таким образом, что изменение концентрации его эквивалентно скорости потребления метанола клетками культуры с установлением максимального интервала времени между последующими введениями метанола в зависимости от величины отношения

М/ М„», — удельной скорости роста к максимальной удельной скорости роста.

Предпочтительными культурами продуцентами белка являются Methylophilus methyIotrophus NC1B УР 1050810515 и NClB УУ 10592-10596.

Опыты, проведенные с чистыми культурами бактерий при выращивании, показали, что теория и практика следует той математической модели, которая предложена настоящим изобретением.

Пример l. Культуру Methylophilus methylotrophus выращивают в небольшом аппарате для ферментации, работающем циклически под давлением (т.е. ферментер, имеющий вертикальный трубопровод и спускную трубу, распо ложенные рядом и взаимосвязанные в своих верхних и нижних торцах, причем аэрация и непрерывная циркуляция культуры в ферментере осуществляется за счет непрерывного впрыскивания воздуха в нижнюю часть вертикального трубопровода, с объемом

165 л рабочей жидкости, при 40 С и

Д = 0,25 ч- . Питательная среда является водной средой, содержащей следующие ингредиенты (концентрация вес на литр за исключением специальных обозначений ):

СН,ОН, r 20,0

Н РО4 молярная 0,0165 (ИН 4) 1S04 г 9,0

MgSO 7Н О, г 1,05

FeS0 7Н О, r 5,0

CuSO< 5H O, мг О,1

М ВО, мг 0,07

MnS04 4Н О, мг 0,5

280 7Н О, 0,5

Na>Mg0, мг 0,1

СаС1 2Н 0, мг 13,24

СоСI 6Н О, мг 0,1

В этой среде величину рН, необходимую для обеспечения роста, регулируют добавлением смеси 4Н КОН/

/4HNaOH в соотношении 1:1. Скорость циркуляции в пределах аппарата для ферментации составляет 30 м ч что составляет для среднего време ни циркуляции величину в 20 с ° Сухой вес клеток связан со скоростью прибавления метанола, составляющей

14 г/л, что отвечает концентрации сухих клеток в стационарном состоянии. Пять точек, через которые вводят метанол, распределяют вокруг аппарата для ферментации. Несмотря на то,что скорость потока метанола в каждой точке была отличной от скорости его потока в другой точке, скорости потока метанола пропорциональны объему жидкости, находящейся я данном участке аппарата для ферментации.

Физическое распределение отверстий для прибавления метанола таково, что циркулирующие клетки подвергаются действию последовательных циклов в присутствии субстрата и в отсутствие субстрата каждые 3 с, или действию сходных циклов каждые 20 с, если весь метанол, подаваемый в аппарат для ферментации, поступает в одной его точке. Полученные результаты приведены в табл.l.

Пример 2. Лабораторный аппарат для проведения ферментации непрерывного действия (объем жидкости

1,5 л и сухой вес в стационарном состоянии 10 г/л ) с культурой Methylophilus methylotrophus используют для выращивания культуры при различных скоростях разбавления при постоянном потоке среды. Применяют отдельную систему для прибавления мета- нола так, что достаточное количест.— во метанола, требующееся для 3 с роста при М = 0,2 ч-",поставляется в форме импульсов метанола, подаваемого в 0,3 с. Зто соотношение между продолжительностью подачи и общей продолжительностью цикла поддерживается в пределах I к 10 при всех варвированиях продолжительности цикла. Состав среды и условия выращивания были идентичны тем, которые были описаны в примере 1. Полученные результаты приведены в табл.2.

1434

Формула

55 з 133

Содержани» углерода н клетках оставалось постoHHHbt." но время проведения всех ОпытОВ.

Пример 3. Проводят серию экспериментов по непрерывной культивации при скорости разбавления 0,1—

0,4 ч " .,Пля каждой степ.,зи разбавления проводят эксперимент с непрерывным введением метанола при культивировании бактерий Methylophilus

methylotrophus NClB 10515 при выращивании в аэробных условиях в реакторе непрерывной ферментации с рабочим объемом 1,5 л, работающем как хемостат, культивирование ведут при 37 С и рН 6,8 на среде, представленной в табл.3. Метанол добавляют отдельно от компонентов среды, чтобы вводить его импульсно с расходом 20 г/л. Состав питательной среды представлен в табл.3

Эксперимент проводят с непрерывным и импульсным введением метанола для ряда длительностей импульсов для каждой из 4 различных степеней разбавления.

Полученные результаты представлены в табл.4, где Д вЂ” степень разбавления в ч -" и равно удельной скорости роста / М /; А1 „, — максимальная удельная скорость роста, равная

0,5 ч-".

Степень превращения углерода представляет собой процент превращения углерода метанола в клеточный углерод, например степень превращения

50Х соответствует выходу клеток 0,5.

Минимально допустимая степень превращения для промышленного производства 59-60Х.

Идеальной является степень превращения 64Х.

Из данных видно, что удовлетворительная степень превращения углерода достигается в том случае, когда метанол подают импульсно с установленной длительностью импульсов, причем процент превращения углерода при более короткой длительности импульсов постоянен и находится в пределах ошибки эксперимента. При более длительных импульсах процент превращения углерода резко падает до неприемлемого уровня.

Изобретение позволяет оптимизировать выход биомассы клеток бактерий относительно метанола. изобретения

1.Способ получения микробного протеина, предусматривающий непре5 рывное культивирование клеток бактерий н ферментере с циркуляционным контуром с заданной скоростью разбавления на питательной среде, содержащей метанол в качестве источника углерода и питательного вещества, ограничивающего рост культуры, источники азота, фосфора и минеральные соли путем изменения концентрации метанола введением его впрыскиванием в нескольких точках контура с заданными интервалами времени введения, отличающийся тем, что, с целью оптимизации ныхода биомассы клеток бактерий относительно метанола,подаваемого в процессе культивирования, введение метанола впрыскиванием осуществляют так, что изменение концентрации его эквивалентно скорости потребления метанола клетками культуры, а максимальный интервал времени между последующими введениями метанола устанавливают в зависимости от величины отношения

М/М„а„, — удельной скорости роста к максимальной удельной скорости роста: 30 с при M/М „ более 0,5, 6 с при М/М а„, равной 0,2;4 с при M/М„ „с равной О, l;3 с при

35 /М маис равной 0,05; 2,5 с при

M/М макс мерзее 0,02 ппН когда M/Mìàíñ попадает между любыми из этих удельных значений — в линейной пропорции к временному циклу этой пары.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что при культивировании со скоростью разбавления 0,070,4 ч максимальный интервал времени устанавлинают в зависимости от величины отношения M/M „ для культу— ры: 5 с при М/М„„,„„ равной 0,2, 3 5 с при М/M равной О 1 2 5 с при M/M „,„„ менее 0,2, или продолжительность введения имеет линейную зависимость от этой величины для других значений М/М„„,„

3. Способ по пп.l и 2, о т л ич а ю шийся тем, что используют клетки бактерий штаммов Methy1ophi1us methylotrophus NClВ

УУ 10508-10515 и NClB УФ 10592-10596.

1331434

Таблица1

Продолжительность цикла прибавления метанола, с

От С до клеток

От С до

СО, От С до 5/N

57,8

38,6 4,3

65.1

30 9 3,2

Примечание:

От С до клеток — это процент углерода метанола, превратившегося в углерод клеток; от С до СΠ— это процент углерода метанола, превратившегося в углерод двуокиси углерода; от С до S/N - это процент углерода метанола, превратившегося в углерод, присутствующий в верхнем слое жидкости.

Та блица 2

Скорость раэбавления Продолжительность С в клет+ ч цикла, с ках, Х

56,2

2,75

0,07

49,3

5,5

47,5

11,0

42,3

22,0

64,4

1,0

0,20

62,4

2,0

61,0

2,5

59,5

3,0

54,5

4,0

53,0

8,0

47,1

11,0

46,2

20,0

48,8

33,0

62,1

2,75

0,4

6I,5

5,5

Х (вес/вес) — углерода метанола, введенного в углерод клеток.

1331434

Элемент

Источник

885

160

М9

400

250

Си

0,18

0,83

Мп

1,2

Са

26,0

68,0

68,0

О,l

0,2

54,2

48,8

45,4

68,1

66,4

0,2

0,4

48,0

49,0

50,3

66,5

64,9

0,3

0,6

Н РО„ и К НРО

Мц50+ 7Н О

К НРО ° К 50+

К2504 t1gs04. 8Н О

FeS0+ 7Н О

Раствор микроэлементов

Таблица3

Концентрация в культуралъной среде, млн.кл

Таблица 4

Продолжение табл.4

1331434

61,2

52,3

51,4

66,7

0,4

61,6

0,8

61,6

59,3

32

Составитель И.Привалова

Редактор А.Долинич Техред M.Ходанич

Корректор Н.Король

Заказ 3596/58 Тирам 499

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул. Проектная, 4