CS270332B1

CS270332B1 - Způsob výroby kvasničných produktů z metanolu

Info

Publication number: CS270332B1
Application number: CS883400A
Authority: CS
Inventors: Olga Rndr Csc Volfova; Miroslava Ing Kmentova; Vladimir Clen Kores Krumphanzl
Original assignee: Volfova Olga; Miroslava Ing Kmentova; Krumphanzl Vladimir
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1988-05-19
Publication date: 1990-06-13
Also published as: CS340088A1

Abstract

Sešení pojednává o výrobě kvasničná biomasy z metanolu, která je bohatá na bílkoviny, esenciální aminokyseliny a vitamíny, a která slouží jako hodnotná bílkovinné a vitaminosní krmivo pro hospodářská zvířata a jako zdroj pro přípravu Cl specifických enzymů Jako alkohol oxidázy, formaldehyd- a formiát dehydrogenázy, dihydroxyacetonsyntázy, dále katalázy, NADH, GSII a ATP z metanolu. „Způsob výroby kvasničných produktů umožňuje zvýěit výtěžnost kvasničná biomasy z metanolu, zvýěit koncentraci buněk v médiu a zkrátit dobu kultivace. Při výrobě kvasničných produktů z metanolu jsou použity metylotrofní kmeny kvasinek zejména Candida boidinii 2 a Hansenula ep.3 přičemž kultivační médium obsahuje vedle metanolu v množství 0,5 až 1 % hmot, melasové lihovarské výpalky v množství 0,2 až 0,3 % hmot..Kultivace probíhá při teplotě 30 až 40 °C a pH 3,0 až 3,5.

Description

Vynález se týká způsobu výroby kvasničných produktů z metanolu.

Melasové lihovarské výpalky slouží běžně k výrobě krmných kvasnic. Jsou cennou surovinou, nebo? kromě zdroje uhlíku ůbsahují velké množství draslíku, asimilovatelný dusík a někdy i dostatečné množství hořčíku. Důležitý je jejich obsah růstových látek, které přicházejí do výpalků z řepné melasy, ale i z kvasnic, během fermentace v lihovaru, a přítomnost celé řady stopových prvků. Nevýhodou melasových lihovarských výpalků jako suroviny pro výrobu krmných kvasničných bílkovin je jejich nevyrovnané složení, nízký obsah uhlíku a nutnost přidávat při jejich užití velké množství kyselin k úpravě pH fermentačního média v průběhu kultivace. Proto se melasové lihovarské výpalky s výhodou používají jako přídavek do média při výrobě kvasničných bílkovin ze sulfitových výluhů, z etanolo-sulfitových směsí a dále ze syntetického etanolu za použití jiných než kvasničných metylotrofních kmenů. Melasové lihovarské výpalky zde slouží jako stimulátor růstu kvasinek, jako zdroj draslíku a případně jako neutralizační prostředek (viz autorské osvědčení č. 203 413 a č. 174 431). ' Předmětem vynálezu je způsob výroby kvasničných produktů z metanolu, jehož podstatou je, že kvasničné metylotrofní kmeny se kultivují v médiu obsahujícím me-, lasové lihovarské výpalky v množství 0,2 až 0,3 % hmot, á methanol.v množství 0,5 až 1 % hmot., a to při teplotě 30 až 40 °C a pH 3,0 až 3,5.

Jako metylotrofní kmeny kvasinek se mohou s výhodou použít Candida boidinii llBh, C. boidinii 1, Hansenula polymorpha, Pichia nebo jejich směsi za sterilních kultivačních podmínek a nebo acidotolerantní metylotrofní kmeny kvasinek Candida boidinii 2 a Hansenula sp. 3 za nesterilních kultivačních podmínek.

Melasové výpalky slouží nejen jako zdroj růstových látek a minerálních solí pro růst metylotrofních kvasinek na médiích s metanolem, ale zkracují i dobu kultivace kvasinek. Metylotrofní kvasinky v přítomnosti melasových výpalků rostou na médiu s metanolem okamžitě po ionokulaci 8 maximální růstovou rychlostí. Při zaočkování inokula na nové médium s metanolem bez melasových výpalků vykazují metylotrofní kvasinky 2 až 6 h lagu, kdy téměř nerostou, v závislosti na velikosti inokula a vzdušnění. Dále melasové výpalky zvyšují výtěžnost kvasničné biomasy nad 40 %, která je maximální výtěžností metylotrofních kvasinek, vztaženou na spotřebovaný metanol. V přítomnosti melasových výpalků lze zvýšit nejen výtěžnost biomasy, ale i výtěžnost všech C^ specifických produktů, které se ze získané kvasničné biomasy vyrábějí. Při obohacení média atlasovými výpalky lze v běžně míchaných a vzdušněných fermentorech při užití přítokového způsobu dávkování malých množství metanolu do fermentoru dosáhnout koncentrace kvasničných buněk přes 40 g suché biomasy v 1 litru fermentační kapaliny, tj, o 10 g v 1 litru média více než na médiu se samotným metanolem. Použitím·melasových výpalků v metanolovýhh fermentacích lze, tak jako v případě sulfitových nebo, lihových směsí, nahradit obsahem draslíku ve výpalcích část draselných jontů přidávaných do média ve formě fosforečnanu draselného nebo louhu draselného a ušetřit tak tyto suroviny. ·

Biomasa získaná na médiu s metanolem a melasovými výpalky je z hlediska nutriční hodnoty a-obsahu bílkovin totožná s biómasou ze samotného metanolu, tj. obsahuje 60 až 62 % hrubých bílkovin bohatých na esenciální aminokyseliny, jako je lysin, leucin, threonin, valin, a na vitamíny B^ B₂ a dále obsahuje maximální hladinu specifických enzymů jako alkohol oxidázy, formaldehyd- a formiál dehydrogenázý , dihydroxyacetonsyntázy, dále katalázy, redukovaný nikotinadenindinukleotid (NADH) a redukovaný glutathion (GSH).

V zásadě je možno při kultivacích postupovat dvojím způsobem. Melasové výpalky lze přidat k minerálnímu médiu bud jednorázově na počátku fermentace, nebo postupně v průběhu kultivace v koncentraci 0;l až 0,3 % hmot. .

CS 270332 Bl

Příklad 1

V laboratorním mechanicky míchaném fermentoru s celkovým objemem 5 1 a plněním 2,5 1 byla provedena nesterilní jednorázová kultivace kvasinky Candida boidinii 2 na minerálním médiu e metanolem. Složení minerálního'média bylo: 1 litr vodovodní vody, 3 g NH4CI; 7 g KH₂PO^; 0,5 g MgS0^.7H₂0; 0,1 g NaCl; 0,1 g yeast extraktu a 10 yrug biotinu. Na začátku kultivace bylo přidáno do kultivačního média metanol v množství 1 % hmot, a melasové výpalky v množství 0,25 % hmot. Během kultivace bylo pH média udržováno na konstantní výši 3,0 automatickým dávkováním roztoku 10 % NaOH a teplota byla udržována na 30 °C. Vzdušnění fermentoru bylo 0,5 až 1,0 litrů vzduchu za hodinu, počet otáček míchadla 600 za sec.

Zahuštěné melasové výpalky obsahovaly draslík v koncentraci 11% hmot. a celkový dusík v konc. 5 % hmot. Koncentrace kvasničných buněk po inokulaci média byla ve fermentoru 0,2 g v litru.

Přídavek melasových výpalků do média k metanolu zcela odstraňoval lag, ^zvyšoval růstovou rychlost buněk v počátečních fázích růstu a zvyšoval výtěžnost biomasy vztaženou na metanol z 38 % na 45 % hmot. Na médiu s melasovými výpalky bez metanolu rostou buňky kvasinky C. boidinii 2 se 4 % výtěžkem biomasy.

Pro srovnání byly provedeny ještě další tři kultivace s množstvím melasových jyýpalků, jak uvádí tabulka č. 1.

Tabulka 1 , i'f· ' -

Vliv melasových výpalků na výtěžnost biomasy kvasinky C. boidinii 2 z metanolu.

Melasové výpalky	-1
suchá hm.	(g.l	0	1,0	2,5	3,0
Přírůstek suché hm. buněk	(g.r¹)	3,8	' 4,2	4,5	4,6
výtěžnost biomasy z metanolu	(%)	38	42	45	46

Příklad 2

Ve čtvrtprovozním mechanicky míchaném fermentoru o objemu 75 1 s plněním 30 až 50 1 minerálního média složení jako v příkladu 1 byla provedena nesterilní jednorázová kultivace kvasinky Candida boidinii 2. Metanol byl dávkován přítokovým . způsobem ve formě metanol-louhové směsi (metanol a NaOŇj s výhodou metanol-čpavkové směsi (metanol a čpavková voda) v závislosti na pH média, které bylo udržováno automaticky na konstantní výši 3,0 až 3,2. Melasové výpalky byly dávkovány odděleně a postupně v průběhu kultivace v množství 2,5 g.na litr média jednou za 24 hod. Průtok vzduchu a obrátky míchadla byly regulovány tak, aby koncentrace rozpuštěného kyslíku v médiu byla v rozmezí 10 až 60 % nasycení. Teplota kultivace byla jako v příkladu 1, tj. 30· °C. Množství získané biomasy’ ve fermentoru bylo 40 až 45 g suché hmoty buněk v 1 litru média.

Příklad 3 .

Postupovalo se stejně jako v příkladu č. 2 s tím rozdílem, že byl použit kvasničný kmen Hansenula sp. 3 při kultivační teplotě 37 až 40 °C. :

CS 270332 Bl

Příklad 4

Ve čtvrtprovozním, mechanicky míchaném fermentoru o objemu 75 1 s plněním 30 až 50 1 minerálního média složení jak je uvedeno v příkladu δ. 1 byla provedena nesterilní kontinuální kultivace kvasinky Candid* boidinii 2. ZřeSovací rychlost média byla v rozmezí D 0,05 h”¹ až 0,15 h”^3, 8 výhodou při D 0,1 h¹. Metanol v koncentraci 0,5 % až 1 % hmot, a melasové výpalky v koncentraci 0,25 % hmot, byly dávkovány do fermentoru spolu s médiem. pH média i kultivační teplota byly udržovány automaticky jako v příkladu č. 1. Výtěžnost kvasničné biomasy byla 42 až 45 %.

Příklad 5 ·

Bylo postupováno stejně jako v příkladu č. 3 a tím rozdílem, že metanol byl dávkován odděleně od média ▼ koncentraci 25 % hmot, v závislosti na zřeiovací rychlosti a na koncentraci rozpuštěného kyslíku v médiu, která byla udržována automaticky v rozmezí 20 až 40 % nasycení a pH média bylo udržováno na konstantní výSi pH 3,0 až 3,2 automatickým dávkováním 50 % NaOH, KOH nebo čpavkové vody.

Příklad 6

Bylo postupováno stejně jako v příkladu č. 5 a tím rozdílem,, že byl použit kvasničný kmen Hansenula sp. 3 při kultivační teplotě 37 až 40 °C.

Kvasničné biomasa získaná způsobem podle vynálezu je bohatá na bílkoviny, esenciální aminokyseliny a vitaminy a lze ji s výhodou použít jako hodnotné bílkovinné a vitaminosní krmivo pro hospodářská zvířata · jako zdroj pro přípravu specifických enzymů jako alkohol oxidázy, formaldehyd-a formát dehydrogenázy, dihydroxyacetonsyntázy, dále katalázy, nikotin adenindinukleotid, adenosintrifosfát (ATP) a NASH, GSH, z metanolu pomocí jednorázového, přítokového i kontinuálního způsobu kultivace metylotrofních kvasinek. <

Claims

1. Způsob výroby kvasničných produktů z metanolu, vyznačený tím, že kvasničné metylotrofní kmeny se kultivují v médiu obsahujícím melasové lihovarské výpalky v množství 0,2 až 0,3 % hmotnostních a metanol v množství 0,5 až 1 * hmotnostních, a to při teplotě 30 až 40 °C a pH 3,0 až 3,5·.

.2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že jako metylotrofní kmeny kvasinek se používají Candida boidinii llBh, C. boidinii 1, Hansenula polymorpha, Pichia nebo jejich směsi za sterilních podmínek a nebo acidotolerantní metylotrofní kmeny kvasinek Candida boidinii 2 a Hansenula sp.

3 za nesterilních kultivačních podmínek.