CS202379B1 - Způsob dávkování substrátu a minerálních živin při aerobních kultivacích mikroorganismů - Google Patents
Způsob dávkování substrátu a minerálních živin při aerobních kultivacích mikroorganismů Download PDFInfo
- Publication number
- CS202379B1 CS202379B1 CS752378A CS752378A CS202379B1 CS 202379 B1 CS202379 B1 CS 202379B1 CS 752378 A CS752378 A CS 752378A CS 752378 A CS752378 A CS 752378A CS 202379 B1 CS202379 B1 CS 202379B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- microorganisms
- ammonia
- cultivation
- mixed solution
- substrate
- Prior art date
Links
- 244000005700 microbiome Species 0.000 title claims description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 17
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims description 11
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 title claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 17
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 14
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 claims description 8
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 claims description 8
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 claims description 3
- HVFSJXUIRWUHRG-UHFFFAOYSA-N oic acid Natural products C1CC2C3CC=C4CC(OC5C(C(O)C(O)C(CO)O5)O)CC(O)C4(C)C3CCC2(C)C1C(C)C(O)CC(C)=C(C)C(=O)OC1OC(COC(C)=O)C(O)C(O)C1OC(C(C1O)O)OC(COC(C)=O)C1OC1OC(CO)C(O)C(O)C1O HVFSJXUIRWUHRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 17
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000235646 Cyberlindnera jadinii Species 0.000 description 1
- 238000012366 Fed-batch cultivation Methods 0.000 description 1
- 206010053759 Growth retardation Diseases 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 231100000001 growth retardation Toxicity 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L magnesium sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]S([O-])(=O)=O WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007483 microbial process Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
Předmětem vynálezu je způsob dávkování substrátu a minerálních živin při aerobních kultivacích mikroorganismů na kyselině octové.
Jedním z petrochemických produktů přicházejícím v úvahu jako výchozí surovina pro mikrobiální procesy je syntetická kyselina octová. Na bázi kyseliny octové jako substrátu jsou vyvíjeny především postupy pro výrobu mikrobiálních bílkovin nebo pro fermentační přípravu aminokyselin.
Ve srovnání s jinými substráty je kyselina octová zdrojem uhlíku, který již při poměrně nízkých koncentracích inhibuje růst mikroorganismů. Při příliš nízkých koncentracích je však růstová rychlost mikroorganismů podle známého Monodova vztahu opět brzděna nedostatkem substrátu. Proto je třeba při kultivacích na kyselině octové udržovat koncentraci substrátu v médiu v poměrně úzkém rozmezí.
Podobně jako při kultivacích mikroorganismů na většině jiných substrátů je i při zpracováváni kyseliny octové výhodnější nelimitovat růstovou rychlost zdrojem uhlíku, ale kultivovat v limitu kyslíku. Pro zajištění těchto kultivačních podmínek je třeba udržovat v médiu nadlimitní koncentraci substrátu a doplňovat substrát spotřebovávaný mikroorganismy. Při kontinuálních kultivacích je třeba stejným způsobem dávkovat i minerální živiny.
Problémy dávkování substrátu a minerálních živin řeší jednoduchým způsobem postup
202 379 podle vynálezu, při němž se při aerobní kultivaci mikroorganismů na kyselině octové za udržování pH kultivačního média v určeném rozmezí dávkuje do kultivačního média, obsahujícího 0,1 až 2 g/1, β výhodou 0,3 až 1 g/l, octanu amonného, při vzestupu pH nad horni mez určeného rozmezí směsný roztok kyseliny octové, kyselého fosforečnanu draselného, síranu hořečnatého, amoniaku a případně i dalěich živin a že se při zpomalení růstu mikroorganismů do kultivačního média přidává amoniak.
Amoniaku je ve směsném roztoku obsaženo jen 80 až 90 # a vypočteného množství, zajištujícího živeni mik · organismů dusíkem.
Zpomalení růstu, při kterém se do kultivačního média přidává amoniak, je indikováno prodloužením časového intervalu mezi dvěma po sobě následujíoími dávkami směsného roztoku, vzestupem koncentrace kyslíku rozpuštěného v kultivačním médiu nebo vzestupem obsahu kyslíku, případně poklesem obsahu kysličníku uhličitého ve výdechu fermentoru.
Postup dávkováni substrátu do kultivačního média podle vynálezu je založen na skutečnosti, že v octanu amonném je poměr mezi kyselinou octovou a amoniakem (3,5 ! l) mnohem menši, než je poměr množství obou živin spotřebovávaných pro tvorbu mikrobiální biomasy (20,8 s 1 až 25,8 : l), Proto se při růstu mikroorganismů na octanu amonném podstatně rychleji spotřebovává aniont a do média se uvolňuje amoniak, který způsobuje vzestup pH. Při úpravě pH na určenou hodnotu kyselinou ootovou se uvolněný amoniak zneutralizuje a předložená koncentrace ostanu amonného v médiu se obnovuje.
Spolu s kyselinou octovou je možno při úpravě pH do média dávkovat i minerální živiny, a to ve formě směsného roztoku, ve kterém poměr jednotlivých živin odpovídá jejich spotřebě při syntéze biomasy. Umožňuje to skutečnost, že přídavek minerálních živin ke kyselině octové nesnižuje její neutralizační sohopnost a že směsný roztok je čirý. Při regulačním postupu podle vynálezu je třeba jako zdroj kysličníku fosforečného a draslíku použít kyselý fosforečnan draselný, ve kterém je kysličník fosforečný a draslík v poměru odpovídajícím jejich spotřebě při syntéze biomasy. Při kultivaci mikroorganismů je sůl úplně spotřebovávána a neovlivňuje zbytkovými ionty pH média. Bez vlivu na pH je i aniont síranu hořečnatého, který se z větší části spotřebovává jako zdroj síry.
Aby konoentraoe acetátu v médiu nestoupala při dosažení vyššího výtěžnostního koeficientu, než se předpokládal při výpočtu složení směsného roztoku, přidává se do směsného roztoku menší množství amoniaku, než odpovídá jeho obvyklé spotřebě na tvorbu biomasy, a to o 10 až 20 %. Amoniak obsažený ve směsném roztoku pak nestačí plně krýt spotřebu dusíku při biosyntéze, při kultivaci se spotřebovává i část amoniaku z předloženého ootanu amonného a konoentraoe aoetátu v médiu pozvolna klesá. Po určité době se konoentraoe aoetátu sníží na hodnotu, při níž je již limitován růst a růstová ryohlost mikroorganismů se sníží. Snížení růstové rychlosti se projeví prodloužením časového intervalu mezi po sobě následujícími dávkami směsného roztoku, ryohlým vzestupem konoentraoe kyslíku rozpuštěného v médiu a také vzestupem obsahu kyslíku a poklesem obsahu kysličníku uhličitého ve směsi plynů odcházejících z fermentoru. Některou z jmenovanýoh změn je možno využít k impulzu pro přídavek amoniaku do kultivačního média. Amoniak zvýší pil, je ihned zneutralizo3
202 379 ván. směsným roztokem a koncentrace octanu amonného v médiu je obnovena. Velikost dávky amoniaku musí odpovídat žádané koncentraci octanu amonného v médiu. Má-li být například nejvyšší koncentrace octanu amonného v médiu 1 g/l, nesmí být přídavek 20 %ní čpavkové vody větší než 1 ml na litr kultivačního média.
Způsob dávkování substrátu a minerálních živin podle vynálezu umožňuje při kultivaci mikroorganismů udržet konoentraci kyseliny octové v optimálním rozmezí a spolu se substrátem dávkovat úměrně růstu biomasy i minerální živiny. Při použití regulačního pH-metru lze postup dávkování zautomatizovat. Systém dávkování podle vynálezu může být použit nejen při kontinuálním pěstování mikroorganismů, ale i při jednorázových přítokových kultivacích, při kterých zajišťuje přídavky živin odpovídající stoupajícím přírůstkům biomasy a plně nahrazuje složité programové dávkování. Postup je vysvětlen, nikoli však omezen, následujícím příkladem.
Příklad
V laboratorním skleněném fermentoru s užitečným obsahem 15 1, opatřeném samonasávacím míchadlem a usměrňovacím difuzorem, byla provedena jednorázová přítoková kultivace kvasinky Candida utilis CCY 29-38-64 na kyselině octové. Aerační podmínky ve fermentoru jsou charakterizovány hodnotou TO1 0,73 a siřičitanovým číslem 210 mmol Og/l.h. Fermentor je opatřen automatickou regulaci teploty a pH. Kultivace byla vedena při teplotě 33 °C a pH se upravovalo na 4,0,
Před zahájením kultivace se do fermentoru napustila voda, přidalo se inokulum odpovídající 3θ g kvasničné sušiny, 15 g octanu amonného a pH se upravilo na 4,0. Počáteční objem kultivačního média byl 15 1,
Substrát a minerální živiny se v průběhu kultivace dávkovaly do média ve formě směsného roztoku regulačním pH-metrem při vzestupu pil nad určenou hodnotu 4,0. Směsný roztok pro předpokládaný přírůstek 150 g kvasničné sušiny obsahoval 383 g kyseliny octové (98 $ CH^COOH), 10,1 g kyselého fosforečnanu draselného (52,1 % P2°5’ % K20), 3,6 g síranu hořečnatého heptahydrátu (l6,3 % MgO) a 63 ml čpavkové vody (20 NH^). Skladba směsného roztoku byla vypočítána za předpokladu, že se dosáhne výtěžnostního koeficientu 0,4 g/g a že sušina biomasy bude obsahovat 9,5 $N, 3,5 PgO., ^2θ a % MgO, Minerální živiny se před smícháním s kyselinou rozpustily ve 100 ml vody. Amoniaku se do směsného roztoku přidalo jen 80 % z vypočtené spotřeby.
Při zpomaleni růstu kvasinek způsobeném nízkou koncentraci substrátu se do kultivačního média dávkovala čpavková voda. Dávkováni amoniaku zajišťoval časový prvek připojený na vývod z pH-raetru k dávkovači kyselého směsného roztoku, a to při prodloužení časového intervalu mezi dávkami směsného roztoku z obvyklých 1-2 minut na 3 minuty. Jedna dávka čpavkové vody byla asi 10 ml. V průběhu sedmihodinové kultivace byl amoniak přidán do média dvakrát, a to mezi 2. a 3. a mezi 5, a 6. hodinou.
Při kultivaci bylo dosaženo přírůstku 153 g kvasničné sušiny, což odpovídá výtěžnostnimu koeficientu 0,408 g/g.
lt
202 379
V tabulce 1 je zachycen průběh obsahu kyseliny ootové a amonného dusíku v médiu, který svědčí o tom, že se při kultivaci koncentrace octanu amonného v médiu udržovala v rozmezí 200 až 1200 mg/l.
Tabulka
| hodina kultivace | Kyselina octová v médiu mg/l | Amonný N v médiu mg/l |
| 0 | 790 | 180 |
| 1 | uuo | 105 |
| 2 | 203 | 50 |
| 3 | 905 | 210 |
| 4 | 510 | 120 |
| 5 | 220 | 55 |
| 6 | 850 | 200 |
| 7 | *H5 | 100 |
PŘEDMĚT VYNÁLEZU
Claims (2)
1, Způsob dávkování substrátu a minerálních živin při aerobních kultivacioh mikroorganismů na kyselině ootové za udržováni pH kultivačního média v určeném rozmezí, vyznačený tim, že se do kultivačního média, obsahujíoího 0,1 až 2 g/l, s výhodou 0,3 až 1 g/l, octanu amonného, dávkuje při vzestupu pH nad horní mez určeného rozmezí směsný roztok kyseliny octové, kyselého fosforečnanu draselného, síranu hořečnatého, amoniaku a případně i dalších živin a že se při zpomalení růstu mikroorganismů do kultivačního média přidává amoniak.
2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tlm, že směsný roztok obsahuje jen 80 až 90 % amoniaku z vypočteného množství, zajištujícího živení mikroorganismů dusíkem.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS752378A CS202379B1 (cs) | 1978-11-20 | 1978-11-20 | Způsob dávkování substrátu a minerálních živin při aerobních kultivacích mikroorganismů |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS752378A CS202379B1 (cs) | 1978-11-20 | 1978-11-20 | Způsob dávkování substrátu a minerálních živin při aerobních kultivacích mikroorganismů |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS202379B1 true CS202379B1 (cs) | 1981-01-30 |
Family
ID=5424537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS752378A CS202379B1 (cs) | 1978-11-20 | 1978-11-20 | Způsob dávkování substrátu a minerálních živin při aerobních kultivacích mikroorganismů |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS202379B1 (cs) |
-
1978
- 1978-11-20 CS CS752378A patent/CS202379B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5912113A (en) | Method and apparatus for controlling carbon source concentration in aerobic cultivation of a microorganism | |
| Hosler et al. | Penicillin from chemically defined media | |
| US3933590A (en) | Method of continuously culturing yeast | |
| US4584269A (en) | Method for stabilizing the enzymatic activity of phenylalanine ammonia lyase during L-phenylalanine production | |
| Lüdemann et al. | Effect of NH3 on the cell growth of a hybridoma cell line | |
| CS202379B1 (cs) | Způsob dávkování substrátu a minerálních živin při aerobních kultivacích mikroorganismů | |
| CN117701459A (zh) | 一种大肠杆菌高密度发酵培养基及发酵工艺 | |
| IE862147L (en) | Alcohol production | |
| Fencl et al. | Theory of semicontinuous and continuous cultivation applied to the yeast Torula utilis | |
| JP3074781B2 (ja) | 発酵法によるｌ−リジンの製造法 | |
| US4229543A (en) | Process for culturing methanol-utilizing yeasts | |
| RU2026830C1 (ru) | Способ биологической очистки сточных вод, содержащих нитроцеллюлозу | |
| CS210225B1 (cs) | Způsob aerobní kultivace kvasinek na etanolu | |
| SU1157059A1 (ru) | Способ получени @ -лизина | |
| CS225792B1 (cs) | Způsob aerobní kultivace kvasinek | |
| US1632312A (en) | Process of converting chemical fertilizers to yeast and other organic substances | |
| RU1314667C (ru) | Способ выращивания метанолокислящих бактерий | |
| CN111099740A (zh) | 一种化能自养微生物培养过程的补料控制方法 | |
| SU603662A1 (ru) | Способ культивировани микроорганизмов | |
| JPS61192293A (ja) | 補酵素ｑ１０の製造法 | |
| SU1017733A1 (ru) | Способ производства лимонной кислоты | |
| SU577229A1 (ru) | Способ получени гексокиназы | |
| CN119592637A (zh) | 提高发酵速度的方法 | |
| CS201338B1 (cs) | Způsob výroby penicilinu V | |
| KR940005660B1 (ko) | 프락토올리고당의 연속 제조방법 |