Штамм гриба trichosporon cutaneum - продуцент биомассы

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и представляет собой новый штамм гриба, который может быть использован для получения биомассы из углеводсодержащих источников углерода, таких как углеводы (сахара), органические кислоты, спирты и др. Гриб Trichosporon cutaneum ВКПМ У-1675 выделен из биоценоза промышленного ферментера, в котором выращивали углеводородокисляющие дрожжи С. maltosa ВСБ-899. Потребляя в качестве единственного источника углерода продукты метаболизма углеводородокисляющих дрожжей, гриб Tr. cutaneum ВКПМ У-1675 образует устойчивую ассоциацию с продуцентом паприна С. makrosa ВСБ-899 в промышленных ферментерах и обеспечивает стабилизацию всего технологического процесса с полным возвратом в производство промышленных стоков. Окисляя продукты метаболизма С. maltosa ВСБ-899, гриб накапливает высококачественную биомассу, благодаря чему улучшаются все технико-экономические показатели производства паприна. По сравнению с аналогами, гриб Tr. cutaneum ВКПИ У-1675 обладает следующими преимуществами: накапливает биомассу с более высоким содержанием белка и более устойчив в ассоциации с основным продуцентом в промышленных условиях. Данный штамм Trichosporon cutaneum непатогенен, депонирован во Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов института ВНИИгенетика под номером ВКПМ У-1675. 4 табл.

Изобретение относится к микробиологической промышленности и представляет собой новый штамм гриба, который может быть использован для получения биомассы из углеводсодержащих источников углерода и продуктов метаболизма, органических кислот, спиртов, нуклеиновых кислот и т.д.), образующихся при окислении углеводородов нефти культурой дрожжей, продуцентом кормового белка.

Известны микроорганизмы, относящиеся к различным таксономическим группам, потребляющие продукты неполного окисления н-парафинов после выращивания на них дрожжей, например бактерий рода Pseudomonas, Micrococcus и Mycococcus [1] рода Phodotoruls, Torulopsism Candida грибов Trihosporon [2] Указанные культуры растут при скорости протока среды Д-0, 10-0, 16 час^-1, при довольно умеренной температуре 30-35^oС в основном, при температуре 33^oC) при рН 4,5-6,0 в присутствии биостимуляторов: при этом обеспечивают накопление сырого протеина в биомассе в пределах 50-56% [1] Недостатками представленных аналогов является весьма низкая скорость роста перечисленных микроорганизмов, неустойчивость выделенных чистых культур при длительном непрерывном культивировании на продуктах неполного окисления н-парафинов, ненадежность использования этих штаммов в составах биоценозов с основной культурой-продуцентом белка при разработке технологических схем производства по замкнутому циклу водопотребления.

Вполне возможно использование этих микроорганизмов в 2-х стадийных процессах, однако низкая скорость их выращивания осложняет стабильность всего производства при использовании на первой стадии процесса штаммов дрожжей, растущих при высокой скорости при Д 0,3-0,25 час^-1.

Целью предполагаемого изобретения явилось селекционирование нового штамма гриба-продуцента биомассы, обладающего скоростью роста не менее 0,2-1,75 час^-1, усваивающего до 95% органических кислот, способностью развиваться в более широких пределах рН среды.

Предлагаемый штамм гриба Trichosporon cufaneum ВСБ-940 выделен из промышленных ферментеров Киришского БХЗ и селекционирован в процессе непрерывного культивирования.

Штамм гриба депонирован во Всесоюзной коллекции промышленных м/о института ВНИИгенетика под N ВКПМ У-1675. ВСБ-940 характеризуется следующими основными признаками: Морфологические признаки: В солодовом сусле клетки овальные, удлиненно овальные, у некоторых удлиненных клеток имеются поперечные перегородки. Размер клеток 3,5-6,5х4,0-14 м. Гриб образует хорошо развитый мицелий распадающийся на аpтрасходы, встречается и псевдомицелий.

Бластоспоры округлые, короткоовальные, образуются редко.

Колонии на сусло-агаре светло-кремовые, матовые, возвышающиеся с мелкоскладчатой поверхностью, покрыты редкими ворсинками, края колонии волнистые, мицелиольные, штрих на сусло-агаре светло-кремовый, матовый, мелкоскладчатый с редкими ворсинками. На солодовом сусле образует пленку и кольцо.

Физиологические признаки Штамм гриба ВСБ-940 ассимилирует глюкозу, галактозу, целлобиозу, сахарозу, сорбозу, мальтозу, трегалозу, лактозу, мелибиозу, раффинозу, ксилозу α-арабинозу (слабо), рибозу, рамнозу, глицерин, рибит, a-метил-Д-глюкозид, салицин, инозит. Сахара не сбраживает.

Растет на среде с аммонийным азотом и не растет на нитратном азоте.

Из основных параметров технологической характеристики следует отметить следующее: оптимальный рН в стерильных условиях 4,5-5,5, в нестерильных условиях рН 3,0-6,0. Преимуществом данного штамма является неспособность усваивать углеводороды в качестве единственного источника углерода и поэтому данный штамм не является конкретным в отношении культуры дрожжей-продуцента белка.

В связи с этим штамм ВСБ-940 является постоянной примесью к основной культуре, процедуру белка и активно потребляет в качестве источника углерода органические кислоты, нуклеиновые кислоты и углероды, образующиеся в процессе роста основной культуры.

Предлагаемый штамм гриба T. cutaneum ВСБ-940 отличается от известного тем, что более полно потребляет в качестве единственного источника углерода органические кислоты, нуклеиновые кислоты и углеводы, что позволяет в периодических и непрерывных опытах снижать их содержание до 90-95% В отличие от других штаммов грибов предлагаемый штамм активно развивается при более широких пределах рН: 3-6 (T.cutaneum ВСБ-775 рН 3,5-4), что позволяет ему в промышленных условиях выдерживать режимы создания асептических условий культивирования основной культуры при увеличении в промышленных условиях уровня бактериальной инфекции и необходимости снижения рН среды до 3,0-3,2 (вместо 4,0-4,2 по регламенту).

Отличительным признаком данного штамма и преимуществом его перед известными штаммами является большая устойчивость его в ассоциации с культурой дрожжей С.maltosa ВСБ-899.

Гриб постоянно присутствует в биоценозе промышленных ферментеров в количествах 7-17% (при сравнительно высокой скорости роста основной культуры). В связи с тем, что культура гриба потребляет в качестве единственного источника углерода органические кислоты, углеводы и нуклеиновые кислоты и не потребляет углеводородов ее присутствие в биоценозе с основной культурой обеспечивает общего выхода основной культуры от потребляемого парафина на 15-27% при этом качество готовой продукции соответствует ГОСТу 28179-89 Содержание сырого протеина в биомассе находится в пределах 58-62.

Ниже приводятся примеры выращивания данного штамма в лабораторных, камеральных, опытных и опытно-промышленных условиях.

Пример 1.

В лабораторных условиях проведены сравнительные опыты по выращиванию 2-х штаммов гриба Trichosporon: ВСБ-775 и ВСБ-940.

Выращивание проводили на минеральной среде следующего состава: NH₄H₂PO₄ 10 г/л; K₂HPO₄ 10 г/л, MgSO₄ 0,7 г/л, FeSO₄ 7H₂O 12,5 мг/л, MnSO₄ · 5H₂O 12,5 мг/л, ZnSO₄ · 7H₂ 12,5 мг/л, СuSO₄ · 5H₂О 3 мг/л, вода водопроводная 1 л, глюкоза 10 г. Оба штамма гриба Trichosporo выращивали в опытах на качалке при температуре 34^oС, рН 4,2. Процесс выращивания контролировали по накоплению биомассы и снижению концентрации глюкозы.

По окончании процесса выращивания определяли сухой вес биомассы и сравнивали по нему активность обоих штаммов. Результаты представлены в табл.1.

Рост грибов в колбах на минеральной среде с глюкозой.

Из данных табл.1 следует, что культура T.cutancum ВСБ-940 характеризуется более высоким экономическим коэффициентом использования субстрата, чем ВСБ-775.

Пример 2.

Штамм гриба ВСБ-640 выращивали на отработанной культуральной жидкости, отобранной после II-й группы сепарации на Киришском БХЗ. Опыты проводили в камеральных условиях, в ферментерах с аэрацией объемом 10 л (полезный объем 5 л).

Среда, в которой выращивали гриб характеризовалась следующим минеральным составом содержание минеральных элементов в мг/л), азота 487, фосфора 293, магния 35, железа 11, цинка 5, марганца 4, меди 0,7, сумма органических кислот 876, углеводов 739. ХПК-4126 мгО₂/л.

Выращивание проводили периодическим способом, в течение 8 часов.

Результаты опыта представлены в табл.2.

Из представленных данных следует, что органические кислоты потребляются очень активно и (до 90%), углеводы на 38% Пример 3.

В течение 18 сут процесса выращивания культуры ВСБ-899 в отделении чистой культуры в аппарате N9 объемом 50 м³ на Киришском БХЗ, в качестве постоянного спутника был гриб Т.cutaneun ВСБ-940, содержание которого составляло от 12 до 20% При выращивании гриба ВСБ-940 и культуры-продуцента белка ВСБ-399 выход биомассы к потребляемому парафину возрос на 25% а расходный коэффициент снизился на 14%
Данные этого опыта представлены в табл.3.

Пример 4.

В промышленных условиях выращивали ассоциацию культур дрожжей ВСБ-899 и гриба ВСБ-940 в соотношении 90-10 или 95-5 на минеральной среде в соответствии с регламентом. В качестве единственного источника углерода использовали парафины "Парекс". При замкнутой системе, т.е. процессе ферментации с полным возвратом ОКЖ не происходило накопления ХПК и органических кислот в течение 20 сут.

Данные этой серии опытов представлены в табл. 4.

Из данных примера следует, что именно гриб ВСБ-940 способствует стабилизации технологического режима и снижению ХПК и суммы органических кислот.

Предварительный экономический эффект от использования гриба ВСБ-940 в биоценозе промышленного ферментера составляет 452,4 тыс. рублей при годовой мощности 70 тыс. паприна в год.

Формула изобретения

Штамм гриба Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-1675 продуцент биомассы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3