CS270124B1 - Spůsob separácie biomasy a balastných koloidných častíc 2 fermsntačnej půdy - Google Patents

Description

CS 270124 B1 1

Vynález sa týká spůsobu separácie biomasy a balastných koťoidných častíc z fermentač -nej půdy pri izolácll extracelulárných bakteriálnych enzýmov, s využitím účinkov polymér-neho syntetického katiónaktívného flokulantu. Při izolácii extracelulárných produktov z fermentaCnej půdy je kíúčovým problémom od -delenie tuhej a kvapalnej fázy. Tuhli fázu tvoria buňky mikroorganizmov, neutilizované zložky média a koloidné Částice. Tieto Částice spůsobujú problémy pri filtrécii alebo odstře-lovaní, protože upohávajil póry íiltrov, resp. pri odstřelovaní nedoohédza k oddeleniu íéz .Aby sa dosiahlo vyCírsnie filtrátu (fugátu), musí sa fermentaCnó půda před separéciou che-micky opracovat, aby Vznikli z mikroskopických Častíc vaCSie, 1’ahko odstrániteíné agregá-ty. NaJCastejSie sa prs tento účel využívají! koagulaCné vlastnosti anorganických látok,například CaCl2,AI2/S04/j,FeClj, Ca/OH/j. Tieto postupy majú nedostatky,v tom, že pri opcecování fermentaCnej půdy dochédza ku vzniku objemnej zrazenlny, ktore-j separáci, je obtiaž-na a je sprevádzaná stratami extracelulárných produktov vo filtráte. V posledných rokochsa pre účely Círenia zaClnajú používat' syntetické organické polyelektrolyty ako sú kyse-lina polyakrylová a jej deriváty, polyetylénimín, polystyréneulfonát a kvartérne amónio-vé soli. Pomocou týchto organických flokulantov možno z média odstrániť aj jemne disper-gované Částice, Co Často nie je možné v případe použitia anorganických látok. Flokulačnévlastnosti organických polyelektrolytov sa zatial v prevažnej miere využívajd pri čistěníodpadových vůd, teda v procese, pre ktorý boli původně vyvinuté. Vo fermentačnom priemysleich použitie nenadobudlo také Široké uplatnenie.

Horeuvedené nevýhody odstraňuje spůsob podlá vynálezu, ktoróho podstata spoCívá v tonže sa na vyčírenie fermentaCnej půdy pri izoláoii extracelulárných mikrobálnych metaboli-tov využiji! flokulačné a koagulaCné vlastnosti katiónaktívnej syntetickej organickej makrozlilCenlny typu polyaminoamidu dikarbónovej kyseliny sieiovanej epichlórhydrínom vzorcai

C1_+N/CH2CH2OH

i'CH,CH,0H 0Γ*ΝΛπ2υπ2| 'CHjCHji I.

CHjCHjOH

Kde R * -CH2^CH2- p = -ch2-ch-ch2

OH CS 270124 B1 Výhodou tohto postupu je, že po přídavku uvedeného flokulantu do fermentačnej půdykomplexného zloženla (pšeničná a kukuřičná múka, škrob, kazeín, krmné droždie, sójová mú-ka, sójový šrot), vznikne kompaktný sediment biomasy, balastných látok a koloidných ča-stíc, ktorý sa dá ostra'niť odstředěním, alebo filtráciou. Týmto postupom sa docieluje, žesa znížia straty enzýmovej aktivity pri izolácii extracelulárnych enzýmov o 10 až 15 %,v porovnání s použitím anorganických solí, zrýchli sa proces separácie a umožní sa případ -né využitie odseparovaných buniek mikroorganizmov (napr. ako zdroj živin vo fermentačnejpfide, alebo ako krmivo).

Príkladom použitia vynálezu je postup pri separácii biomasy a koloidných častíc priizolácii bakteriálnej alkalickej a neutrálnej proteinázý. Příklad 1

Kmsft Bacillus subtilis CCM 3701 sa kultivoval submerzňým spčsobom na laboratórnejtrepačke na pfldenasledujúceho zloženlai 4 % pšeničná krmná múka, 3 % sójová múka, 2 % ze-miakový škrob, 2 % kazeín, 1 % NajHPO^.lŽ HgO, 0,03 % K^PO^, 0,5 % CaC^.ŽHjO, 0,5 %Na2CO3; pH = 8,5 (Spflsob podlá CS A0 234 180).

Po ukončení férmentácie sa dosiahla proteolytická aktivita 12 000 j/ml (stanoveniepodlá metody SU 397 843). K 3000 ml vyfermentovanej půdy o celkovej aktivitě 3,6.107 jed-notiek, upravenej roztokom NaOH na hodnotu pH = 8,0 sá za intenzívneho miešania pri teplo-tě 20 °C přidával roztok katipnaktívneho polyaminoamidu o celkovej koncentrácii 0,9 g/1vo vyfermentovanej půdě. Po fáze 10 minútového miešania (z toho 2 minúty intenzívneho)následovala perioda 30 minútovej výdrže. Potom sa médium separovalo na odstredivke 3a-netzki K 70 pri 2800 otáčkách/minúta, po dobu 10 minút. Po separácii a vypratí sedimentuvodou sa získal číry supernatant o objeme 3000 ml a proteoly.ticke j aktivitě 11 400 j/mla celkovej aktivitě 3,42.107 jednotiek, čo představuje výťažok alkalickej proteinázý95 %. Příklad 2

Postupom podlá příkladu 1 sa získalo pri submerznej kultivácii producenta alkalickejproteinázý Bacillus subtilis CCM 3701 vo fermentore 450 litrov vyfermentovanej půdy o pro -teolytickej aktivitě 11 00 j/ml a celkovej aktivitě 4,95.109 jednotiek..pH pfidy sa upravilona hodnotu 7,0 a za intenzívnehomiešania pri teplote 17 °C sa do pfidy přidával roztok ka-tiónaktívneho polyaminoamidu o celkovej koncentrácii 1,0 g/1 v spracovávanej pfide, Po 15 minútaoh miešania (z toho 5 minút · intenzívneho) nesledovala perioda 30 minútovej výdrže.Potom samédium separovalo na rotačnom vákuovom filtri Tecniplant Mpd.Pl Pilota s naplave-nou· kremelinou pri rozd-iele tlakov 6» p = 53 kPa. Po separácii a premytí filtračného ko-láča vodou sá získalo 615 litrov čirého filtrátu o proteolytickej aktivitě 7 100 j/ml acelkovej aktivitě 4,37.109 jednotiek, čo představuje výíažok alkalickej proteinázý 88

Príklad3

Kmeň Bacillus subtilis CCM 3993, producent neutrálnej proteinázý, sa kultivoval nalaboratórnej trepačke na produkčnom médiu nasledovného zloženia: 6,0% kukuřičný škrob,1,0 % sójový šrot, 0,5% kazeín, 0,5% /NH^/jHPO^, 0,065% NaHjPO^.ŽHjO, 0,16% NagHPO^.

Claims (2)

1. CS 270124 B1 3 .71^0, 0,05¾ CaClj.21^0, 0,5¾ NaCl, 0,1¾ ZnSO^^HjOj pH = 7,0. Po ukončení íermentácie bo -la fermentačná půda podrobeni flokulácii, při využiti heterokoagulačného účinku katiónak-tívneho polyaminoamidu a bentonitu. 900 ml vyfermentovanej půdy o Špecifickej proteolytic -kaj aktivita 23 000 J/ml a celkovej proteolytiokej aktivita 2,07.107 Jednotiek (etanovanlapodlá Keay,L. a Wildi,S.i Biotachnol. Bioeng. 12, 179-212,1970) 88 upravilo roztokům NaOHna hodnotu pH « 7,5. Za intenzlvneho mieSania aa při teplota 22 °C přidával do půdy roztokbentonitu o celkovej koncentrácii 2,5 g/1 v spracovanej půda. Po 5 minútách mieSania sapřidal do půdy roztok katiónaktlvneho polyaminoamidu o calkovej koncentrácii 0,1 g/1 vspracovanej půda. Po 10 minótach mieSania (z toho prvá 2 minúty intenzlvneho) nesledovala 30 minútovávýdrž. Potom sa opracovaná půda separovala na diakovej odatredivke Oa.Laval Gyro Test pri12 000 otáčkách za minútu. Po aeparácii a premytl kalov v bubne separátora vodou sa získá -lo 1016 ml čirého fugátu o Špecifickej proteolytickej aktivitě 17170 j/ml a celkovaj ,akrtivite 1,745,107 proteolytických Jednotiak, člm ea doslahla výiažnosť neutrálnej proťei-názy 84¾. Spůaob separácie biomasy a koloidných častíc z fermentačnej půdy sa.dá použit priizolácii extracelulárnych enzýmov, napr. alkalickej a neutrálnej proteinázy, ako aj priizolácii áalSích fermentačných produktov a při· získáváni biomaay cestou flokulácie mikro-biálnycln buniek. PREOMET VYNÁLEZU

   1. Spůsob separácie biomasy a balastných koloidných častíc z fermentačnej půdy pri izolá- cii extracelulárnych bakteriálnych enzýmov vyznačujúci sa tým, že sa fermentačná půdavyčíri přidáním syntetickej makromolekulárnej zlúčeniny typu ketionaktívneho polyamino -amidu dikarbónovej kyseliny za základných reakčných podmienok pri koncentrácii floku-lantu 0,02 až 3,0 g/1 s výhodou 0,05 až 1,5 g/1, teplota 10 až 40 °C, s výhodou 15 až 30 °C, pH 6 až 10, s výhodou 7 až 9,.
2. 2. Spůsob podlá· bodu 1, vyznačujúci sa tým, že sa přidá kationaktlvny polyaminoamid dikar- bónovej kyseliny s minerálnymi hydrokoloidmi typu bentonitu o koncentrácii bentonitu0,1 až 2,0 g/1, e výhodou 0,2 až 1,0 g/1. I