Способ культивирования дрожжей

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается способа культивирования дрожжей. Целью изобретения является увеличение содержания в биомассе фенилаланина, гистидина и треонина. Культивируют дрожжи на н-алканосодержащих углеводородах и водной питательной среде при аэробных условиях и перемешивании среды -при регулировании удельного ввода энергии аэрации и перемешиванием в пределах от 3,5-6,0 кВт/т среды . В процессе выращивания регулируют соотношение концентрации н-алканов к вводу энергии в пределах от 3-10 и скорость перехода н-алканов из смеси углеводородов к клеткам в пределах от 2,5-5,0 кг/т питательной среды. В качестве продуцента дрожжей используют штамм дрожжей Candida salmonicola ВСБ-779. 1 з.п. ф-лы. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU, 14183 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (89) DD 219041 (21) 7773030/28-13 (22) 30.06.83 (31) W PC 12 P/243584 (32) 29 .09 .82 (33) DD . (46) 23. 08. 88. Бюл. У 31(71) Нефтехимический комбинат Шведт (DD) и Всесоюзный научно"исследовательский институт биосинтеза белковых веществ (SV) (72) Иоахим Баух (DD), Л.И. Козлова, E.Н. Жданникова, О.И. Великославинская, P.Â. Катруш, Н.Б. Градова (SU)

Херберт Генч (DD), М.Б. Битеева (SU), Густав-Адольф Любберт (DD), Вальтер

Брендлер; Гюнтер Хайденрайх и Урсула Райтер (DD) (53) 663.14 (088.8) yg 4 С 12 N 1/26 // (С 12 R 1:72) (54) СПОСОБ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ДРОЖЖЕЙ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается способа культивирования дрожжей.

Целью изобретения является увеличение содержания в биомассе фенилаланина, гистидина и треонина. Культивируют дрожки на н-алканосодержащих углеводородах и водной питательной среде при аэробных условиях и перемешивании среды -при регулировании удельного ввода энергии аэраций и перемешива". нием в пределах от 3,5-6, 0 кВт/т среды. В процессе выращивания регулируют соотношение концентрации н-алканов к вводу энергии в пределах от

3-10 и скорость перехода н-алканов из смеси углеводородов к клеткам в пределах от 2,5-5 0 кг/т питательной среды. В качестве продуцента дрожжей используют штамм дрожжей Candida

salmonicola ВСБ-779. 1 з.п. ф-лы.

1418337

Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается способа культивирования дрожжей с повышенной долей незаменимых амино5 кислот, в первую очередь фенилаланина, гистидина и треонина.

Известен способ культивирования микроорганизмов с регулировкой параметров процесса. Дрожжи Tofulopsis и Candida культивируют на нефтяной фракции в аппарате с мешалкой и аэрацией при числе оборотов мешалки равном 2000 мин " и подаче воздуха в размере 400 л/ч. При этом получается белковый продукт (патент Франции

У 1297810, кл. F 01 D, 1980).

Недостатком способа является то, что ввод энергии очень высок.за счет перемешивания и аэрации и получается биомасса с неопределенным составом аминокислот.

Наиболее близким к предлагаемому является способ культивирования дрож- 25 жей на питательной среде, содержащей н-алканы в качестве источника углерода, источники азота, фосфора, минеральная соль и микроэлементы в условиях аэрации и перемешивания с последу- 30 ющим выделением биомассы (авторское свидетельство СССР У 413183, кл. С 12 N 1/09, 197 1) .

С целью улучшения условий культивирования расход энергии мешалки изменяется ступенчато. Вначале интенсивность перемешивания повышается так долго, пока не будет достигнута концентрация С02 в отходящем воздухе в размере 3-11%. После этого ввод энер- 0 гии снижается, а подача воздуха в аппарат повышается.

Недостатком известного способа является то, что невозможно стабильно вести процесс получения биомассы с определенно заданным содержанием незаменимых аминокислот, включительно повышенного содержания фенилаланина, гистидина и треонина.

Цель изобретения — увеличение со50 держания в биомассе фенилаланина, гистидина и треонина.

Предлагаемый способ заключается в том, что культивируют дрожжи на углеводородах в присутствии необходимых

Г5 минеральных элементов в аэробных ус ловиях, при этом аэрацию и перемешивание осуществляют при удельном вводе энергии 3,5-6,0 кВт/т среды, а проN1+N2+N 3

3дельн.

N чваль общий удельный расход энергии, кВт/т; расход энергии (нетто) для перемешивания, кВт/т; расход энергии (нетто) для аэрации, кВт;

1 цесс выращивания ведут при отношении концентрации и-алканов в питательной среде к удельному вводу энергии в пределах 2,5-5,0 кг/т ч.

При этом положительный эффект при применении дрожжей Candida salmonicola ВСБ-779 (хранится в коллекции центрального музея промышленных микроорганизмов института ВНИИ-генетика главного управления микробиологической промышленности при Совете Министров

СССР под номером ЦМПМ У-196) выше, чем при других дрожжевых штаммах.

Дрожжи видов Candida, Trichosporan или другие культивируются в постоянном процессе в ферментере, оборудованном смесительным и аэрационным устройствами. В качестве источника углерода применяют нефтяные дистилляты, содержащие 10-25% н-парафинов.

В качестве азотного источника азота служит аммиачный азот, а источником для фосфора, калия, магния и микроэлементов могут быть различные соли, содержащие эти элементы.

Концентрация примененного нефтяного дистиллята в ферментационной среде устанавливается так, чтобы концентрация н-парафинов (Sрс ) составляо ла 19-39 г/кг.

Концентрации отдельных питательных элементов и микроэлементов составляют в ферментере, мг/кг: N 2700 1500;

P 370+180; K 625 -375; Mg 40+25; Fe

3, 952.2, 05; Zn 9, О+5,5; Мп 5, 75 -3,25;

Си 2,3+1,75.

Дрожжи культивируют при скорости разбавления 0,2-0,6 ч, рН 2,5-4,5, температуре 32 — 40 С и скорости аэрации 80-160 м в н с т ч, Общий удельный ввод энергии для перемешивания с помощью смесительного устройства и для аэрации с помощью вентилятора, всасывающей мешалки или другого устройства, которое одновременно смешивает и аэрирует, составляет 3,5-6,0 кВт/т среды. При этом общий удельный ввод энергии определяется по следующей формуле

3 14183

N — расход энергии (нетто) иэ-эа возможных дополнительных смесительных сооружений, кВт;

М вЂ” объем заполнения фермен тера, т.

С установлением общего удельного ввода энергии одновременно регулируют концентрацию углеродного источника так, чтобы соотношение Я, /И„д „щ, par находилась в пределе 3,0-10,0,причем

S а — концентрация примененных н-паРar рафинов относительно общего притока в ферментер, кг/т. 15

Скорость перехода парафинов иэ углеводородной смеси в клетки устанавливается между 2,5-5,0 кг/т ч. Скорость перехода определяется по формуле

20 п, =. 4,4 кг/т,ч.

Раг

Отделенная и очищенная согласно известным способам биомасса содержала 62,4% сырого протеина или 52,32 чистого белка. Содержание фенилаланина составляло 5,47. гистидина 3,9Х

35 и треонина 5,97 относительно суммы аминокислот.

Пример 2. Дрожжи Candida

saImonicola ВСБ-779 (ЦМПИ У-196) ку40 льтивировались аналогично примеру 1 в. ферментере объемом заполнения 75 т.

Скорость протекания составляла 0,25 ч, интенсивность аэрации 87 м

45 в н.с./т ч. Общий ввод энергии (сум,ма из.перемешивания и аэрации) нахо. дился при 375 кВт соответственно N g4q (q= 5,О кВт/т. В качестве углеродного источника применяли нефтяной дистиллят с содержанием н-парафинов .

С = 0,155 кг/кг при концентрации, дистиллята С = 0,18 кг/кг. Концентрация парафина в среде таким образом

:составляла Я „"» = 27,9 кг/т. Все дру. гие параметры соответствуют примеру 1.

Раг к® 1-Co

n = С (1 — — — — ) — D.f 0 (кг/т ч)

Рар 1-0 Par кто где С - концентрация углеводородной смеси в притоке ферментера, кг/кг;

1 0(ф

С и С вЂ” начальная и актуальная концентрация парафинов в углеводородной смеси, кг/кг;

D — скорость протекания, ч

При регулировании процесса культивирования в заданных пределах для удельного ввода энергии, для отношения концентрации парафина к удельному вводу энергии и для скорости перехода парафинов процесс стабилизируется и получается биомасса с повышенным содержанием незаменимых аминокислот °

Дрожжевая суспензия, которая постоянно отбирается из ферментера, перерабатывается далее согласно известным способам. Конечный . продукт (биомасса) содержит, Ж: сырной протеин

59-62,5; чистый белок 45,0-52,3; фенилаланин до 5,?; гистидин до 4,3 и

1 треонин до 6 относительно суммы ами" нокислот.

Пример 1. Дрожжи Candida sa1monicola (ЦМПМ У-196) ВСБ-779 культивировали в ферментере при объеме заполнения 5,5 т и при интенсивной аэрации 120 мэ в н.с./т ч. Ферментер оборудован мешалкой, пневматическим смесителем и внешней циркуляцией охлаждения.

37

Общий ввод энергии (нетто) составлял 33 кВт, а общий удельный ввод энергии 33/5,5 = 6,0 кВт/т.

В качестве углеродного источника использовали нефтяной дистиллят с содержанием парафина С "" = 0,145 кг/кг, Концентрация дистиллята составляла на входе ферментера С = 0,2 кг/кг, км что соответствует концентрации парафинов на входе S " =. 29 кг/т.

Концентрация питательных элементов составляла, мг/кг: N 2600; P 340;

K 480; Mg 24; Fe 3,0; Zn 7,1; Си 1,2.

Культивирование проводилось при рН 3,5-3,7, температуре 309-311 К, скорости разбавления О,?5 ч и ско рости аэрации 120 м в н.с/т,ч.

Во время культивирования определяли концентрацию парафинов в нефтяном дистилляте и скорость перехода парафинов. Было обнаружено С Par

= 0,063 кг/кг, эти получается

1-0 145 и = О 2(1 - — - - — ) 0 25 10

Paw 1-0 063

Во время культивирования актуальная концентрация н-парафинов в дис тилляте составляла С Р""= 0,074 кг/кг.

5 14

Показатели N удв ьк > r р и coo÷ но шение $О /Nу„е„ь нахоДились таким

Per образом при 1удедьн = 5,0 кВт/т;

Рао.

Б о /> удельи = 5,6;

n = О 18(1- — - — -).О 25 10в

1-0 155

Рм - 1-0,074

nР в,. = 3,9 кг/т ч.

Отделенная и очищенная биомасса содержала, : сырой протеин 59,1; истинный белок 51,9; фенилаланин 5,2; гистидин 4,1; треонин 5,8 относительно суммы аминокислот.

Пример 3. Дрожжи С.salmonicola ВСБ-779 (ЦИПИ У-196) культивировались аналогично примеру 1 в ферментере объемом заполнения 5 кг. Скорость протекания составляла 0,22.ч- .

Общий ввод энергии равнялся 19 Вт.

В качестве углеродного источника применялся нефтяной дистиллят с концентрацией н-алканов С Р " = 0,138.

Концентрация дистиллята составляла в притоке ферментера С = 0,26 и соответственно Б "" = 35,9 кг/т. Другие параметры идентичны примеру

Текущая концентрация н-алканов в сточном нефтяном дистилляте составляла С Р " = 0,084.

Таким образом показатели процесса следующие:

N у*злы = 3,8 кВт/т;

Рмг

S o /11 зд дьн 9 э 51 и р ö„= 3,4 кг/т ч.

Отделенная и очищенная биомасса содержала, : сырой протеин 60,1; истинный белок 51,3; фенилаланин 5,7; гистидин 4, 3;. треонин 5, 9, относительно суммы аминокислот.

Пример 4. Дрожжи Loddегоmyces elongisporus IMET-Н 128 (Candida

guilliermondii "Druzba") культивировались в ферментере объемом заполнения 75 т аналогично примеру 2. Общий ввод энергии для перемешивания и аэрации составлял 405 кВт. Применялся

- нефтяной дистиллят с концентрацией н-апканов С " = О, 19, причем кон" центрация дистиллята в среде притока составляла С в = 0,158. Концентрация парафинов в притоке составляла таким образом S1 »= 30 кг/т. Культи" о вирование проводилось при рН 4,018337 6

4,2, температуре 305-307 К и скорости аэрации 87 м в н.с./т ч.

Актуальная концентрация н-алканов в дистилляте составляла СР"" = 0,073.

Показатели процесса были следую-. щие:

Нардеп« = 5,4 кВт/т;

10 S î,""/N уд д«5 6; пР = 5,0 кг/т,ч.

Отделенная и очищенная биомасса содержала, : сырой протеин 60, 1; истинный белок 47,2; фенилаланин 4,8;

15 гистидин 3,5 относительно суммы аминокислот.

Пример 5. Дрожжи Loddегоmyces elongisporus INET-И 128 (С.guil1iermondii "Druzba") культивировались

2п в ферментере объемом заполнения 20 Ki аналогично примеру 4.

Скорость протекания составляла

0,2 ч и скорости аэрации 150 л в н.с./кг ч.

2В Общий ввод энергии для перемешива" ния и аэрации находился при 86 Вт.

В качестве углеродного источника применялся нефтяной дистиллят с С Р" "

=- 0,12.

30 Концентрация дистиллята составляла квт

С, =, О, 158. Текущая концентрация парафинов установилась при С

= 0,046.

Показатели процесса были следую35

N yppggH = 4, 3 BT/KI

8, " /N удвльн = 4у4; .n> = 2,5 кг/т.ч. . Отделенная и очищенная биомасса содержала, : сырой протеин 61,3; истинный белок 45,4; фенилаланин 4,5; гистидин 3,0; треонин .5 1 относительно суммы аминокислот °

Пример 6. Дрожжи Loddегоmyces dongisporus IMET-H 128 (С. guilliermondii "Druzba") культивировались аналогично примеру 5 ° Общий ввод энергии для перемешивания и аэрации сос тавляла 120 Вт, а скорость протекания

0,275 ч, Другие параметры идентичны примеру 5. Текущая концентрация н-алканов в дистилляте установилась при С "" = 0, 045.

Показатели процесса были таким об-.. разом следующие: !

N yg «явь„= 6 Вт/кг;

Б o /N дельн = 3,2; и = 34 кг/т ч.

1418337 на до 5,7; 4,3 и 5,97 при применении дрожжей С. salmonicola ВСБ-779 и до

5,0; 3,5 и 5,102 при культивировании дрожжей Lodd. clog. IMET Н 128 (С, guil1iermondii "Druzba").

Формула изобретения

Составитель Л. Пашинина

Редактор А. Мотыль Техред А.Кравчук Корректор Г. Решетник

Заказ 4127/27 Тираж 520 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Отделенная и очищенная биомасса содержала, Х: сырой протеин 60 1; ис.тиный белок 46,2; фенилаланин 5, О; гистидин 3, 2 относительно суммы аминокислот °

Пример 7»Дрожжи Loddегоmyces

elongisporus IMET-H 128 (С.guilliet° mondii- "Druzba") культивировались аналогично примеру 5. Общий ввод . энергии для перемешивания и аэрации составлял 60 Вт. все другие параметры соответствуют примеру 5. Текущая концентрация н-алканов в дистилляте установилась при С "" = 0,049.

Показатели процесса были следующие:

И д мн = 3 Вт/кгпв

Б /И щ, щ = 6,3; п р„„= 24 г/кг. ч.

Отделенная и очищенная биомасса содержала, 7: сырой протеин 59,8; истинный белок 45,8; фенилаланин 4,1; гистидин 2,8; треонин 4,3 относительно суммы аминокислот.

Таким образом, путем установления ферментационного процесса на параметры согласно предлагаемому способу без дополнительных расходов были достигнуты содержания незаменимых аминокислот фенилаланина, гистидина и треони1п Способ культивирования дрожжей на питательной среде, содержащей налканы в качестве источника углерода, источники азота, фосфора, минеральные соли и микроэлементы в условиях

1 аэрации и перемешивания с последующим выделением биомассы, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения содержания в биомассе фенилаланина, гистидина и треонина, аэрацию

2р и перемешивание осуществляют при удельном вводе энергии 3,5-6,0 кВт/т среды, а процесс выращивания ведут при отношении концентрации н-алканов в питательной среде к удельному вво25 ду энергии. в пределах 3,0-10,0 и скорости перехода н-алканов к клеткам в пределах 2,5-5 0 кг/т,ч.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что культивируют.

ЗО штамм дрожжей Candida salmonicola

ВСБ-779.