Штамм базидиального гриба trametes hirsuta - продуцент этилового спирта


 


Владельцы патента RU 2614263:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа( национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" (RU)

Изобретение относится к биотехнологии. Штамм базидиального гриба Trametes hirsuta МТ-24.24 обладает способностью продуцировать этиловый спирт. Штамм базидиального гриба Trametes hirsuta депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ F-1288 и может быть использован в медицине и пищевой промышленности. Изобретение позволяет получать спирт высокого качества, не содержащего такие примеси, как ацетон и изопропанол. 1 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к биотехнологии и касается штамма базидиального гриба (базидиомицета) Trametes hirsuta, продуцирующего этиловый спирт из углеводов, целлюлозного и лигноцеллюлозного субстрата. Этиловый спирт, полученный микробиологическим путем, может быть использован в качестве компонента топлива для двигателей внутреннего сгорания, в медицине и пищевой промышленности.

Известен штамм базидиомицета Phlebia sp. MKFC40001, способный продуцировать этиловый спирт из древесных опилок с выходом, достигающим 43,9% от теоретически возможного, за 20 суток инкубирования в полуанаэробных условиях. Однако использование указанного штамма предопределяет необходимость предобработки лигноцеллюлозного субстрата в аэробных условиях в течение 8 недель (US 9145568, 2015).

Также известен штамм Phanerochaete chrysosporium, продуцирующий этиловый спирт из лигноцеллюлозных субстратов (дробленое зерно, кукурузная солома) путем их твердофазного сбраживания в полуанаэробных условиях (US 8309328, 2012). При этом указанный штамм проявляет способность продуцировать наряду с этиловым спиртом такие соединения, как ацетон и изопропанол, что приводит к получению целевого продукта недостаточно высокого качества и необходимости проведения его дополнительной очистки.

Наиболее близким к изобретению является штамм Trametes suaveolens, способный продуцировать до 7,7 г/л этилового спирта из глюкозы за 18 суток инкубирования в полуанаэробных условиях. (Okamoto К. et al. Production of ethanol by the white-rot basidiomycetes Peniophora cinerea and Trametes suaveolens //Biotechnology letters, 2010, Vol.32, №7, p. 909-913). Таким образом, при использовании данного штамма необходимо достаточно длительное время культивирования. Кроме того, указанный штамм способен продуцировать спирт только из углеводного сырья, таким образом спектр используемого сырья ограничен.

Задача изобретения заключается в получении нового эффективного штамма - продуцента этилового спирта из глюкозы, целлюлозного и лигноцеллюлозного сырья.

Поставленная задача достигается созданием штамма базидиомицета Trametes hirsuta ВКПМ F-1288 - продуцента этилового спирта из глюкозы, целлюлозного и лигноцеллюлозного сырья.

Технический результат заключается в создании штамма, способного продуцировать этиловый спирт из глюкозы, целлюлозного и лигноцеллюлозного сырья (субстратов). При этом снижается время культивирования. Кроме того, описываемый штамм позволяет получать спирт высокого качества, не содержащего такие примеси, как ацетон и изопропанол.

Новый штамм Trametes hirsuta выделен из природного плодового тела, найденного на мертвой древесине Betula pendula. Кусочки гриба, вырезанные из середины плодового тела, в асептических условиях были перенесены на селективную плотную питательную среду (сусловый агар), содержащую 30 мг/л ампициллина и 4 мг/л беномила. Выросший мицелий был идентифицирован как чистая базидиальная культура по наличию пряжек на мицелии. Таксономическая принадлежность описываемого штамма к виду Trametes hirsuta подтверждена молекулярно-генетическим методом. Штамм базидиального гриба Trametes hirsuta депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов и имеет регистрационный номер ВКПМ F-1288.

Характеристики штамма Trametes hirsuta.

Выделенный штамм относится к классу Basidiomicetes, подклассу Agaricomycetidae, порядку Polyporales, семейству Polyporaceae, роду Trametes, виду hirsuta. Вид Т. hirsuta не патогенен для человека и не образует токсичные метаболиты ни на одной из стадий морфогенеза.

Условия культивирования: сусловый агар, температура 26-28°С, время культивирования составляет 5-7 суток.

Условия хранения: в пробирках с сусловым агаром при 4-6°С в течение 12-18 месяцев без пересева.

Макроморфологические признаки:

На сусловом агаре колония округлая с ризоидным краем, слабовыраженная концентрически зональная, пушится вокруг инокулюма, профиль приподнятый. Воздушный мицелий белого цвета, субстратный мицелий бесцветный, обратная сторона колонии не окрашена. Структура колонии ватно-пушистая, слабошероховатая, плотная. По мере старения мицелий становится кожистым, плотным.

Микроскопические признаки:

Гифы воздушного мицелия до 3 мкм в диаметре, разветвленные, короткие. На мицелии имеются большие сильновыпуклые пряжки стабильной формы.

Способностью продуцировать этиловый спирт обладает мицелий Trametes hirsuta (далее Т. hirsuta), выращенный в условиях погруженного культивирования.

Вегетативный мицелий базидиомицета выращивают в погруженной культуре в асептических аэробных условиях. Культивирование осуществляют в качалочных колбах объемом 750 мл на орбитальной качалке при температуре 28°С. Среда для погруженного культивирования содержит глюкозу 10-30 г/л, соевую муку 5-15 г/л, дигидрофосфат калия 2-3 г/л, сульфат магния 0,2-0,3 г/л и водопроводную воду. Значение рН среды доводят до 5,5-6,2. Питательную среду автоклавируют при температуре 121°С в течение 30 минут. Длительность процесса получения жидкого посевного мицелия составляет 4 суток, ферментации - 4 суток.

Штамм Т. hirsuta способен сбраживать углеводы (например, глюкозу) и целлюлозные и лигноцеллюлозные субстраты (например, карбоксиметилцеллюлозы натриевую соль, микрокристаллическую целлюлозу, солому) в анаэробных условиях.

Ниже представлены примеры, иллюстрирующие изобретение, но не ограничивающие его.

Пример 1. Получение погруженного мицелия Т. hirsuta.

Погруженное культивирование штамма Т. hirsuta проводят на орбитальном шейкере со скоростью вращения 250 об/мин при температуре 28°С в качалочных колбах объемом 750 мл, содержащих 100 мл питательной среды следующего состава: глюкоза 20 г/л, соевая мука 10 г/л, дигидрофосфат калия 2,5 г/л и сульфат магния 0,25 г/л. Уровень рН среды доводят до 5,5-6,2. Процесс погруженного культивирования проводят в два этапа. На первом этапе получают жидкий посевной материал, на втором этапе осуществляют ферментацию.

Для приготовления посевного материала используют культуру, выращенную в пробирках на сусловом агаре. Кусочки агара размером не более 3×3 мм в количестве 30-40 штук асептически вносят в качалочные колбы, содержащие 100 мл питательной среды, и культивируют в течение 4 суток. Затем 10 мл посевного материала в асептических условиях вносят в качалочные колбы, содержащие 100 мл питательной среды, и культивируют в течение 4 суток. Выход воздушно высушенной биомассы составляет 5,8 г/л питательной среды на 4 сутки ферментации.

Пример 2. Получение погруженного мицелия Т. hirsuta.

Получение погруженного мицелия Т. hirsuta проводят по примеру 1, но глюкозу, соевую муку, дигидрофосфат калия и сульфат магния в питательную среду вносят в количестве 10 г/л, 5 г/л, 3 г/л и 0,3 г/л, соответственно. Выход воздушно высушенной биомассы составляет 4,2 г/л питательной среды на 4 сутки ферментации.

Пример 3. Получение погруженного мицелия Т. hirsuta.

Получение погруженного мицелия Т. hirsuta проводят по примеру 1, но глюкозу, соевую муку, дигидрофосфат калия и сульфат магния в питательную среду вносят в количестве 30 г/л, 15 г/л, 2 г/л и 0,2 г/л, соответственно. Выход воздушно высушенной биомассы составляет 4,1 г/л питательной среды на 4 сутки ферментации.

Пример 4. Получение этилового спирта из глюкозы.

Получают погруженную культуру Т. hirsuta по примеру 1. Определяют остаточную концентрацию глюкозы в культуральной жидкости DNS-методом. В качалочные колбы с погруженной культурой асептически вносят стерильный раствор глюкозы в концентрации 20 г/л. Колбы закрывают стерильными гидрозатворами и термостатируют при 25°С в темном месте. Отбор проб для определения концентрации этилового спирта и глюкозы в культуральной жидкости производят каждые 24 часа. Определение концентрации этилового спирта проводят методом газовой хроматографии. Полученные данные по исследованию динамики накопления целевого продукта и убыли исходного субстрата с использованием описываемого штамма Trametes hirsuta сведены в таблицу.

Как следует из представленных данных, максимальная концентрация этилового спирта в культуральной жидкости составляет 9,5 г/л на 7 сутки сбраживания. Таким образом, культивирование этилового спирта с использование описываемого штамма в сравнении с использованием известного штамма позволяет повысить выход спирта и снизить время проведения культивирования.

Пример 5. Получение этилового спирта из целлюлозного и лигноцеллюлозного сырья (субстратов).

В качестве субстратов используют: карбоксиметилцеллюлозы натриевую соль в количестве 20 г/л, микрокристаллическую целлюлозу марки «Авицел» в количестве 20 г/л, измельченную солому с размером частиц 2-4 мм в количестве 30 г/л. Субстраты помещают в качалочные колбы объемом 750 мл в указанных концентрациях, добавляют по 10 мл водопроводной воды. Колбы автоклавируют при температуре 121°С в течение 30 минут.

Получают погруженную культуру Т. hirsuta по примеру 1. В стерильные колбы с субстратами помещают по 90 мл погруженной культуры, закрывают стерильными гидрозатворами, в качестве дополнительного стерилизующего вещества в гидрозатворах используют бледно-розовый раствор перманганата калия. Колбы термостатируют при 25°С в течение 11 суток.

Определение концентрации этилового спирта проводят методом газовой хроматографии. Концентрация этилового спирта в культуральной жидкости через 7 суток сбраживания карбоксиметилцеллюлозы натриевой соли составляет 3 г/л, микрокристаллической целлюлозы 2,6 г/л, измельченной соломы 2,6 г/л.

Получаемый спирт не содержит таких примесей, как ацетон и изопропанол.

Таким образом, описываемый штамм позволяет продуцировать этиловый спирт повышенного качества из более широкого спектра используемого сырья по более простой технологии.

Штамм базидиального гриба Trametes hirsuta ВКПМ F-1288 - продуцент этилового спирта.



 

Похожие патенты:

Способ предусматривает смешивание сырья с водой, подкисление сусла, внесение ферментных препаратов осахаривающего действия и активатор брожения Витамон комби, сбраживание сусла с использованием сухих спиртовых дрожжей и однократную дистилляцию с получением дистиллята из инулинсодержащего сырья.

Способ предусматривает смешивание инулинсодержащего сырья с водой, внесение ферментных препаратов осахаривающего действия и протеолитического действия, осахаривание, сбраживание осахаренного сусла с использованием сухих спиртовых дрожжей и однократную дистилляцию с получением дистиллята.
Изобретение относится к биотехнологии. Штамм Saccharomyces cerevisiae А-1, обладающий высокой продуктивностью, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-4066.
Изобретение относится к биотехнологии. Штамм Kluyveromyces lactis А-2, обладающий высокой продуктивностью, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером Kluyveromyces lactis ВКПМ Y-4067.

Изобретение относится к биотехнологической промышленности. Предложен способ получения химического вещества, продуцируемого микроорганизмом(ами) путем непрерывной ферментации сахарного сиропа, полученного из целлюлозосодержащей биомассы.

Изобретение относится к биотехнологической промышленности. Предложен способ получения химического вещества, продуцируемого микроорганизмом(ами) посредством непрерывной ферментации сахарного сиропа, полученного из целлюлозосодержащей биомассы.

Изобретение относится к биотехнологической промышленности. Предложен способ получения химического вещества, продуцируемого микроорганизмом (микроорганизмами) путем непрерывной ферментации сахарного сиропа, полученного из целлюлозосодержащей биомассы.
Изобретение относится к способу получения биоэтанола из целлюлозосодержащего сырья. Способ предусматривает предварительную обработку сырья, такого как солома, или плодовые оболочки злаков, или отходы масличных культур, или мискантус, или жом сельскохозяйственных культур разбавленным раствором кислоты с концентрацией 1-14% при температуре 85-98°C и атмосферном давлении в течение 3-18 часов, совмещенные стадии ферментативного гидролиза и спиртового брожения, которое осуществляют с помощью любых видов непатогенных этанолсинтезирующих дрожжей, выделение биоэтанола из бражки.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к применению избыточного активного ила вторичных отстойников биологических очистных сооружений городов и населенных пунктов с целью получения биоэтанола.
Изобретение относится к спиртовой промышленности. Способ переработки зернового сырья с получением этанола, белкового продукта и глютена характеризуется тем, что из зернового сырья отделяют отруби и получают пшеничную муку, смешивают ее с водой в соотношении 1,5:1 и вносят ферментный препарат «Висколаза 150Л» в дозировке 0,01% к массе зерна, далее замес подвергают гомогенизации, затем суспензию подают в гидроциклон, где осуществляют ее разделение на два потока: первый поток содержит А-крахмал и пищевые волокна, второй поток - глютен, В-крахмал, пентозаны и растворимые белки, А-крахмал промывают, глютен и В-крахмал разделяют с одновременной промывкой, выделенный глютен направляют на сушку, А-крахмал соединяют с В-крахмалом, полученный замес разваривают и осахаривают, сусло сбраживают, из зрелой бражки выделяют дрожжи, смешивают их с отрубями, сушат, гранулируют и используют как добавку к кормам, обездроженную бражку направляют на получение спирта, барду используют как удобрение.

Изобретение относится к биотехнологии. Штамм аскомицетного гриба из класса Sordariomycetes ИНА 01108 обладает способностью продуцировать антибиотик эремоксиларин А.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложена система культивирования клеток, система для оценки эффекторных агентов кишечника, содержащая систему культивирования клеток, также предложены способы культивирования клеток, получения кишечного органоида и оценки лечения эффекторных агентов кишечника.

Настоящее изобретение относится к области биохимии, биотехнологии и микробиологической промышленности, в частности к рекомбинантному штамму мицелиального гриба Penicillium canescens CS15 ВКМ F-4679D, секретирующего термостабильную целлюлазу Cel48S из Clostridium thermocellum.

Изобретение относится к области медицинской микробиологии и биотехнологии. Штамм микромицета Penicillium vulpinum, обладающий антибактериальной активностью в отношении возбудителя сибирской язвы Bacillus anthracis, депонирован в Государственной коллекции патогенных микроорганизмов и клеточных культур (ГКПМ-Оболенск) под регистрационным номером F-1523.

Группа изобретений относится к биотехнологии и может быть использована для создания биозащиты растений от фитопатогенов и стимуляции их роста. Группа изобретений включает: штаммы гриба вида Trichoderma longibrachiatum (3 варианта); биопрепарат для стимулирования роста растений и их защиты от фитопатогенов на основе этих штаммов и способ получения этого биопрепарата.

Изобретение относится к технической микробиологии и биокоррозионным испытаниям, а именно к способам моделирования процессов биокоррозионных поражений алюминиево-магниевых сплавов, применяемых в авиа-космической технике.

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу детоксикации белого фосфора в загрязненной почве. Обеззараживание выполняют путем обработки загрязненной белым фосфором почвы штаммом Trichoderma asperellum ВКПМ F-1087.

Изобретение относится к микробиологии, фармакологии и медицине и может быть использовано для получения диагностического аллергена. Штамм Candida albicans var.

Изобретение относится к сельскохозяйственной микробиологии, в частности к области защиты растений от вредителей и болезней. Штамм Lecanicillium muscarium МП-4 обладает инсектоакарицидной, а также антибиотической активностью к комплексу фитопатогенных грибов и бактерий.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к получению биологически активных веществ и может быть использовано для получения феосферида А. Штамм гриба Paraphoma sp., депонированный в ФГБНУ ВИЗР под регистрационным номером VIZR 1.46, предлагается как продуцент феосферида А.

Изобретение относится к биотехнологии, может быть использовано при производстве биологически активных добавок (БАД) пищевого, кормового и медицинского назначения. Способ заключается в проведении двухстадийного гидролиза объединенной дрожжевой и грибной биомассы под действием внутриклеточных ферментов гриба Aspergillus oryzae RCAM 01134 с получением целевого продукта в виде ферментолизата. При этом на 1-й стадии поддерживают температуру 48-50°С в течение 1 ч 45 мин - 2 ч 15 мин. На 2-й стадии гидролиза температуру снижают до 38-40°С и процесс продолжают в течение 3 ч 45 мин - 4 ч 15 мин. Изобретение позволяет сократить процесс получения БАД, обеспечить повышение глубины гидролиза полимеров объединенной микробной биомассы с повышенным образованием низкомолекулярных пептидов, свободных аминокислот и олигосахаридов, получить БАД с широким спектром функциональных свойств. 4 табл., 2 пр.
Наверх