Способ получения биомассы микроорганизмов

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен способ получения биомассы микрорганизмов. Способ включает культивирование микроорганизмов в условиях аэрации на питательной среде, где до 90% отработанной культуральной жидкости аммонизируют аммиачной водой до достижения рН в диапазоне 9,5-10. После аммонизированную отработанную культуральную жидкость возвращают обратно на стадию культивирования в качестве титрующего агента. Изобретение обеспечивает повышение выхода биомассы и оптимизацию осуществления процесса. 1 ил., 2 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способам получения микроорганизмов.

Известен способ выращивания микроорганизмов (дрожжей) с использованием аммонизирования культуральной жидкости, в котором используется аммиачная вода (Авт. свид. СССР №1596761 1989).

Однако, в описанном способе аммиачная вода, как обычно, является титрующим агентом с рН 13 и, безусловно, отрицательно воздействует на производственный штамм, снижает скорость роста микроорганизмов. При такой аммонизации культуральной жидкости не достигаются высокие показатели процесса.

В качестве ближайшего аналога предлагается способ производства биомассы (патент СССР на изобретение №500767, приоритет 24.08.1971), согласно которому скорость выращивания микроорганизмов поддерживают в пределах 0,81-5,0 г/л в 1 час, осуществляя одновременно регулировку рН культуральной жидкости до 4,5-8,0 путем введения в нее ионов аммония в виде аммиака или гидроокиси аммония для поддержания их концентрации от 2,0 до 100 мг/л. Недостатком указанного способа является избыточный, повышенный расход аммиака или гидроокиси аммония для поддержания заданного значения рН. Кроме того, прямая подача аммиака в ферментер создает стрессирующее воздействие на культуру в области его высокой концентрации (в месте ввода).

Для повышения выхода биомассы и оптимизации параметров процесса культивирования предлагается способ получения биомассы, в котором титрующим агентом процесса культивирования биомассы является аммонизированная аммиачной водой до рН 9,5-10 отработанная культуральная жидкость (ОКЖ).

Технический результат изобретения состоит в повышении выхода биомассы и оптимизации осуществления процесса.

Такой способ позволяет с максимальной эффективностью использовать аммонизацию: обеспечивается нейтрализация продуктов метаболизма и прежде всего карбоновых кислот с образованием аммонийных солей, которые активно потребляются растущей культурой микроорганизмов, происходит подавление сопутствующей микрофлоры, достигается доминирование до 100% производственного штамма и что, существенно, достигается саморегулирование процесса культивирования.

Предлагается способ получения биомассы микрорганизмов, предусматривающий культивирование микроорганизмов в условиях аэрации на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, фосфора, минеральные соли и микроэлементы, с возвратом до 90% отработанной культуральной жидкости, причем отработанную культуральную жидкость аммонизируют аммиачной водой до достижения рН в диапазоне 9,5-10 и возвращают ее в качестве титрующего агента на стадию культивирования.

Количество возвращаемой ОКЖ в процесс культивирования не задается технологом, а регулируется самой культурой и может достигать 90%.

Использование аммонизированной ОКЖ позволяет снизить отрицательное влияние титрующего агента на производственный штамм: рН 13 у аммиачной воды, рН 9,5-10 у аммонизированной ОКЖ.

Ниже приводятся примеры осуществления процесса культивирования дрожжей и бактерий по предлагаемому способу.

Пример 1.

Получение биомассы дрожжей рода Candida blankii ВКПМ Y - 1340.

Процесс культивирования проводят при рН 4,0 с удельной скоростью роста дрожжей 0,2 час^-1, при температуре 32,5°C.

Со стадии культивирования суспензию дрожжей направляют на разделение и сгущение. Сгущенную биомассу обезвоживают последовательно выпаркой и сушкой. Отработанную культуральную жидкость обрабатывают аммиачной водой до рН 6,0 и возвращают на стадию культивирования в количестве 69%.

В результате получают биомассу с выходом по потребленному субстрату 95,6%. Доминирование производственного штамма 68%. Качество полученной биомассы %: углеводы 16,4; липиды 10,8; зола 6,4; сырой протеин 50,8; нуклеиновые кислоты 7,9; влага 7,1.

Пример 2.

Получение бактериальной биомассы (метанокисляющих бактерий) Methylococcus capsulatus ВСБ-874 проводят на питательной среде, содержащей в своем составе метан, макро- и микроэлементы, в качестве азотного питания - аммиачная вода (25%).

Рабочий объем ферментера 5 л. Процесс культивирования проводят при рН 5,5-5,7 с удельной скоростью роста бактерий 0,2 час^-1, при температуре 42°C.

Бактериальную суспензию разделяют на концентрат (сгущенную бактериальную суспензию) и отработанную культуральную жидкость (ОКЖ). Концентрат направляют на выпарку, сушку. ОКЖ обрабатывают аммиачной водой до рН 7 и возвращают на стадию культивирования в объеме 59%.

В результате получена биомасса с выходом по потребленному субстрату 91,5%.

Доминирование производственного штамма 75%. Качество полученной биомассы %: углеводы - 9,5; сырой протеин - 73; нуклеиновые кислоты - 12; липиды - 9,0; влага - 8.

Пример 3.

Получение биомассы Methylococcus capsulatus ВСБ - 874.

Разделение, сгущение биомассы, высушивание осуществляют как в примере 2, за исключением того, что аммонизацию ОКЖ возвращаемой на стадию культивирования осуществляют аммиачной водой до рН 9,5 и возврат ОКЖ на стадию культивирования составлял 85%.

В результате получена биомасса с выходом по потребленному субстрату 95%. Доминирование производственного штамма 8 9%. Качество полученной биомассы, %: углеводы - 9,1; липиды - 6,1; сырой протеин - 74,5; нуклеиновые кислоты - 13,1; зола - 5,4; влага - 7,5.

Пример 4.

Получение биомассы Methylococcus capsulatus ВСБ-874, разделение, сгущение и высушивание ее осуществляют как в примере 2, за исключением того, что аммонизированную ОКЖ до рН 10 возвращают на стадию культивирования в количестве 81%.

В результате получена биомасса с выходом по потребленному субстрату 99%. Доминирование производственного штамма 87%. Качество полученной биомассы, %: углеводы - 7,8; липиды - 9,3; нуклеиновые кислоты - 12,5; сырой протеин - 72,1; зола - 5,2; влага - 5,6.

Таким образом, использование аммонизированной аммиачной водой в диапазоне рН 9,5-10 ОКЖ в качестве «титрующего агента» позволяет повысить выход биомассы по потребленному субстрату до 99% для бактерий, до 102% для дрожжей, поддерживать доминирование производственной культуры до 100%, подавить сопутствующую микрофлору, увеличить возврат ОКЖ на культивирование до 90%.

В табл. 1 приводятся данные процесса выращивания дрожжей Candida blankii ВКПМ Y-1340.

В табл. 2 - данные процесса выращивания бактерий Methylococcus capsulatus ВСБ - 8.

На фиг. 1 представлена схема осуществления использования аммонизированной до рН 9,5-10 ОКЖ в качестве титрующего агента.

1 - ферментер

2 - сепарация биомассы

3 - емкость для аммонизации ОКЖ

а - биомасса

б - концентрат биомассы

в - ОКЖ (рН 4-5)

г - аммиачная вода (рН 13)

д - аммонизированная ОКЖ (рН 9,5-10)

Способ получения биомассы микрорганизмов, включающий культивирование микроорганизмов в условиях аэрации на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, фосфора, минеральные соли и микроэлементы, отличающийся тем, что до 90% отработанной культуральной жидкости аммонизируют аммиачной водой до достижения рН в диапазоне 9,5-10, после чего аммонизированную отработанную культуральную жидкость возвращают обратно на стадию культивирования в качестве титрующего агента.