SU945173A1 - Способ культивировани микроорганизмов - Google Patents

Description

1. Изобретение касаетс  способов культивироваш  микроорганизмов на пр моцепных углеводородах , в особенности культивировани  микроорганизмов с поглощением кислорода, приче микроорганизмы культивируютс  дл  получени простейших протеинов. Дл  целей кормлени  или также дл  питани  юдей. Изобретение относитс  к технической микробиологии и может быть использовано в установках, в которых из углеводородов получают протеины. При промышленном использовании способа нар ду с качеством продукции решающую роль играет зкономичность способа, причем стрем тс  к следующим главным цел м: Высока  степень использовани  примен емого источника углеводородов дл  синтеза клеточного вещества. Высока  степень использовани  подаваемого кислорода дл  синтеза клеточного вешества, так как ;51л  диспергировани  кислорода или кислородсодержащего газа должна потребл тьс  энерги , и поглощение кислорода пр гводит кроме того к потер м углерода. Если биомасса дочжна бьггь переработана в продукты кормлени  или питани , стрем тс к высокому содержанию основы протеина и . выгодной степени использовани  израсходовашюго азота дл  легко усваиваемого протеина, так что, например, поддерживаетс  возможно низкое содержание азота в нуклеиновой кислоте ..... Достижение высокой концеитращт биомассы в ферментере, чтобы снизить затраты на переработку .. Разработаны ферментеры с высокой интенсивностью газации и высокой степенью превращени  азота, например ферментеры с подачей потока (экономический патент 111 144). Дл  улучщени  обмена веществ с кислородом из воздуха в ферментационной среде. предпоже о . использовать поверхностно-активные вещества (выЗкладное описание изобретени  к  еакцептовадарй за вке 1 442 296).., . Исследовано и предложено большое количество различных микроорганизмов соответственно их различным специфическим характеристикам производительности и качеств.

Предложены также различные вещества в качестве стимул торов роста и качества (выкладное описание изобретени  к неакцептованной за вке 470 490) выкладное описание изобретени  к неакцептованной за вке 1 470 507, экономический патент ГДР 50 543 и выкладное описание- изобретени  к неакцептованной за вке 2 043 206).

Использование источника углерода с предпочтительным числом С 10-14 дл  ферментации на и-парафинах в фазе логарифмического- роста дрожжевых клеток между 0,08 и 0,10 вес. ч. суспензии культуры (патент исключительного права ГДР 113 927).

Используемые микроорганизмы имеют значительные резервы относительно использовани  израсходованного углерода, кислорода и также азота в пользу желаемого чистого протеина. Цель изобретени  - повышение экономичности способа культивировани  микроорганизмов на пр моцепных углеводородах, вследствие лучшего использовани  микроорганизмов а также создание таких условий способа, чтобы достигалс  оптимальный коэффициент созревани  клеток микроорганизмов.

Состав н-парафинов по характеристике используемого углеводородного сырь  в св зи с определенными услови ми способа оказывает значительное вли ние на коэффициент созревани  клеток микроорганизмов, а также на качество продукции.

Дл  культивировани  микроорганизмов исходные продукты источника углеродов используютс  так, как они поступают на рафинированное очищение.

С другой стороны л-парафиносодержащие углеводородные фракции используютс  так, что после микробиологичесокй депарафинизации они удовлетвор ют предусмотренным цел м применени . Св зи между созреванием клеток микроорганизмов, качеством конечного продукта протеина относительно исходной фракции и услови ми ферментации до сих пор еще не известны.

Вместо общеизвестных используемых исходных фракций кип щего положени  200300°С используютс  определенные срезы н-парафинов или «-парафиносодержащих углеводородных смесей более высокого уровн  кипени  и соответственно дл  срезов выбираютс  услови   наиболее благопри тного результата выращивани , достигаютс  значительно лучшие результать при улучшении удельного расхода кислорода, углерода и азота в пользу чистого про1еина. .

Высока  концентраци  биомассы достигаетс , если используемые срезы и-парафинов или н-парафиносодержзщих смесей имеют температуру начала кипени  выше на 60-120 С, в особенности на 80-100°С, т. е. необходимо более высокое число С н-парафинов, при одновременном сужении диапазона числа С.

Это значение достигаетс , если по меньшей мере 70% используемых пр моцепных углеводородов имеют число С больше, чем 15.

Продолжительность контакта ферментационной смеси с микроорганизмами (источником углерода), вод ным раствором питательного

вещества в ферментере не должно быть сокращено ниже определенного граничного значени . Это граничное значение составл ет примерно на 1-2 ч больше, чем было бы возможно соответственно естественной скорости роста

микроорганизмов при услови х углеводородной ферментации, и используетс  до сих пор в известных сгюсобах.

При введении нормальных смесей устанавливают возможно короткое врем  реакции, .

чтобы избежать высокой степени поглощени  использованного источника углерода и подаваемого кислорода при более длинном времени реакции. Это короткое врем  реакции имеет недостаток, поскольку может привести к неполному созреванию клеток. Различи  в биологическом общем ходе реакции синтеза клеточного вещества при использовании предлагаемого способа имеют чрезвычайно сложную природу .

В целом из этого различи  вытекают результирующие преимущества, что при синтезе клеточного вещества из более длинных цельных  -парафиновых цепочек из клетки отдаетс  мало энергии и продуктов обмена веществ, и,что при найденном более высоком оптимуме времени реакции возможно наилучшее созревание клеток, например, в клетках с более высоким коэффициентом созревани  более выгодное отношение клеточной плазмы к  дру клетки, так что в клеточном  дре относительно уменьшаютс  св занные неусваиваемые азотные соединени .

Очевидно, что расходуетс  меньще кислорода , углерода и азота дл  продуктов обмена веществ и неусваиваемых азотных соединений, причем более высока  степень поглощени 

при удлиненной продолжительности реакции, олагодар  получающимс  преимуществам, более чем компенсируетс  или по меньшей мере компенсируетс .

Таким образом возможно достижение оптимального коэффициента созревани  клеток микроорганизмов дл  получени  протеина при выгодных зкономических услови х.

Преимущество при применении более высокого среза пол)аетс  в таком виде, что при ферментации с поглощением кислорода естественные потери углеводородов при испарении уменьшаютс  почти наполовину. 5 Если рассматривать предлагаемый способ в св зи с переработкой продукции из минеральных масел или на нефтеперерабатывающем или нефтехимическом комбинате, то можно получить р д преимуществ относительно экономного использовани  составных частей т желых нефт ных фракций дл  получени  протеинов и также в таком виде, что легкие до сих пор используемые составные части могут найти экономичное или выгодное дл  народного хоз йства применение ч Представлены два варианта способа при ис пользовании в качестве пpoиэвoдиfeльнoй куль туры Candida guillermondii. Использование Candidaguilliermondii следует принимать как пример, а не как ограничение . Принципиальные тенденции имеют доказанн термодинамическим способом силу дл  всех микроорганизмов, которые дл  синтеза клеточ ного вещества могут использовать (преимущест венно к-парафины. Пример 1. В экспериментальном фер ментере с котлом с мещалкой емкостью 500 л, который оснащен всеми используемыми дп  непрерывного выращивани  мик роорганизмов с поглощением кислорода устро ствами и необходимой измерительной технико выращена Candida guillermondii на очищенны н-парафинах-при следующих услови х: Начало кипени  «-парафиновой фракции, С ; Конец кипени  «-парафиновой фракции, °С Среднее 1шсло С н-парафина Ферментационна  смесь в ферментере, кг Продолжительность реакции ферментационной смеси, ч П9Дача м-парафинов, кг/ч Температура, °С Значение рН Концентраци  питательных и микроэлементов в ферментационной смеси благодар  непре рывной дозировке при соответствующем питательном растворе поддерживалась, мг/л: 100-155 200-300 50-100 60-90 10-15 20-30 3-6 3 .5-7 Удельна  степень обдува 70 л воздух/кг ферментационной смеси, удельное питание мощности 10 Вт/кг ферментационной смеси через мещалку (нетто). Опыт продолжалс  приблизительно 10 дней, приче - биомасса вз та очищена и высушена дл  анализа и отдела дл  соответствующего опыта, вследствие чего достигнуты следующие результаты (столбец 2). В табл. 1 даны дл  сравнени  результаты обычной ферментации со смесью к-парафинов при уровне кипени  200-380° С и обьиной продолжительностью реакции 4ч. П р и м е р 2. На опытной станции согласно примеру 1 непрерывно выращена Сап dida guilliermondii. Степень обдува 70 л воздух/кг ферментационной смеси, удельное питание мощности через мещалку 8 Вт/кг ферментационной смеси . Концентраци  питательных и микроэлементов поддерживалась аналогично примеру 1. Температура, С33 Значение рН4,2 Продолжительность реакции, ч7 Использован выделенный из нефти газойль при уровне кипени  295-370°, который содержит 20,1 вес.% и-парафинов со средним числом С - Ci8 в диапазоне Концентраци  газойл  в ферментационной среде составл ет 26,5%о Олыт провод т 8 дней. После фермеитации неизрасходованный газойль отделен посредством непрерывно работающего дискового сепаратора . В высокой степени освобожденна  от газойл  дрожжева  суспензи  была высушена. затем отдельными порци ми экстрагирована с органической смесью растворител  (бензииизопропанол ), высушена и соответствующим образом анализирована. Получены следующие результаты (столбец 2) В столбце 1 даны дп  сравнени  результаты известного способа с вьщелением газойл  при уровне кипени  230-350С (табл. 2). Продолжительность реакции составл ет 4 ч. Концентраци  газойл  14% при содержании и-парафинов в вьщеленном газойле 19,8%. Среднее число С в вьщеленном газойле, содержащем нтпарафнны, составл ет Ci5 в диапазоне Сд-Cjj.

(.

Показатели Концентраци  биомассы, г/кг

Выход биомассы, кг/ч

Удельный расход кислорода, кг Ог/кг высокотемпературной

Т а б лица 1

I

2

1 40 17.0

1,01

0,85

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ культивировани  микроорганизмов на пр моцепных углеводородах дл  получегт  протеина одноклеточных организмов улучшенным вызреванием клеток микроорганизмов, о т л ичающийс  тем, что примененна  м-парафинова  или фракци , содержаща  н-парафины, по сравнению с до сих пор примен емыми фракци ми, с температурой начала кипени  200-380°С имеет на 60-120°С, особенно 80lOOC , высшую температуру начала кипени  и тем самым высшее среднее число атомов углерода -парафш1ов (не менее 17), причем диапазон числа.атомов углерода ограничиваетс  так, что по крайней мере 70% примен емых пр моцепных углеводородов имеет больше 15 атомов углерода и длительность выдержки

   994517310

   ферментационной смеси, состо щей из микро-Признано изобретением по результатам экс

   организмов, источника углерода, водной пи-пертизы, осуществленной ведомством по иэобтательной среды, в ферментере составл ет неретательству Германской Демократической

   менее 5ч.Республики.