DD213689A1 - METHOD FOR SEPARATING MICROORGANISMS AND SIMULTANEOUS REDUCTION OF NUCLEAR ACID CONCENTRATION - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Mikroorganismen aus Fermentationsmedien bei gleichzeitiger Reduzierung der Nukleinsaeurekonzentration. Ziel der Erfindung ist eine Verringerung des Aufwandes an Apparatur und Energie zur Abtrennung von Mikroorganismen aus Suspensionen und zur Reduzierung des Nukleinsaeuregehaltes. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Verknuepfung von Verfahrensschritten in der Prozessstufe Abtrennung gleichzeitig die Nukleinsaeurekonzentration zu verringern. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Abtrennung der Mikroorganismen in zwei Stufen erfolgt, wobei zwischen den Stufen eine pH- Wert- Verschiebung durchgefuehrt wird. Die Erfindung kann zur Gewinnung mikrobieller Biomasse angewandt werden.The invention relates to a method for the separation of microorganisms from fermentation media while reducing the nucleic acid concentration. The aim of the invention is to reduce the expense of equipment and energy for the separation of microorganisms from suspensions and to reduce the nucleic acid content. The invention is based, by suitable combination of process steps in the process stage separation to reduce simultaneously the nucleic acid concentration the task. According to the invention, the object is achieved in that the separation of the microorganisms takes place in two stages, wherein a pH value shift is carried out between the stages. The invention can be used to obtain microbial biomass.
Description
Verfahren zur Abtrennung von Mikroorganismen und gleichzeitiger Reduzierung der KukleinsäurekonzentrationProcess for the separation of microorganisms and simultaneous reduction of the concentration of nucleic acid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Mikroorganismen aus Fermentationsmedien bei gleichzeitiger Reduzierung der Nukleinsäurekonzentration. Das Verfahren kann zur Gewinnung mikrobieller Biomasse angewandt werden·The invention relates to a method for the separation of microorganisms from fermentation media while reducing the nucleic acid concentration. The method can be used to obtain microbial biomass.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known technical solutions
Bei der Aufarbeitung von Fermentationsmedien mit dem Ziel einer Fest-flüssig-Trennung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dies in zwei Stufen durchzuführen· So ist ein Verfahren bekannt (DE-OS 25 11 436) bei dem dass Fermentationsmedium in der ersten Stufe ohne spezielle Maßnahmen separiert, anschließend erwärmt und danach in einer zweiten Stufe erneut separiert wird. Weiter ist bekannt8 daß auch verschiedene Trenntechniken in zwei Stufen kombiniert werden, so z. B. die Flotation als erste Stufe und die Filtration als zweite Stufe (H. Mogreen, Process Biochem. 2A (1979), 2). Entsprechend den vorliegenden Mikroorganismen-Spezies kann es günstig sein, diese vor einer Abtren-In the workup of fermentation media with the aim of a solid-liquid separation, it has proven to be advantageous to carry this out in two stages · So is a method known (DE-OS 25 11 436) in which that fermentation medium in the first stage without special Measures separated, then heated and then separated again in a second stage. It is also known 8 that different separation techniques are combined in two stages, such. For example, flotation as a first step and filtration as a second step (H. Mogreen, Process Biochem., 2A (1979), 2). According to the present microorganism species, it may be beneficial to prevent them from segregation.
nung zu koagulieren. So ist ein Verfahren bekannt (PS-GB 1 389 306), nach welchem eine Koagulation dadurch gelingt» daß man Bakterien mit einem Alkali behandelt und/oder auf 50 bis 2000C erwärmt und anschließend einen pH-Wert von 2bis 5 einstellt· Ί Entsprechend einem weiteren Verfahren (VF G 12 H/233 977.5)to coagulate. Thus, a method is known (PS-GB 1 389 306), according to which a coagulation succeeds »by treating bacteria with an alkali and / or heated to 50 to 200 0 C and then sets a pH of 2 to 5 · Ί According to another method (VF G 12 H / 233 977.5)
; werden Bakterien dadurch koaguliert, daß man eine Bakteriensuspension mit einer sauren Substanz behandelt und/oder auf 40 bis 2000C erwärmt, anschließend eine alkalische Substanz oder Alkalisilikat zufügt und in bekannter Art und; bacteria are coagulated by treating a bacterial suspension with an acidic substance and / or heated to 40 to 200 0 C, then adding an alkaline substance or alkali metal silicate and in a known manner and
Weise die Suspension isoelektrisch koaguliert· Die so gewonnenen Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, haben einen sehr hohen Nucleinsäuregehalt, so daß Verfahren zu dessen Senkung erarbeitet wurden· Die Nukleinsäurekonzentration läßt sich beispielsweise durch eine saure Ex- The suspension isoelectrically coagulated The microorganisms obtained in this way, in particular bacteria, have a very high nucleic acid content, so that methods have been developed for its reduction. The nucleic acid concentration can be determined, for example, by an acidic extraction.
: traktion herabsetzen. Darüber berichten J. Loveland, lebensm· Wiss« u· — Technol. 2 (1976), 131 und M. A. Oterv, Acta Biotechnol. 2 (19ß2), 145 : minimize traction. This is reported by J. Loveland, lebensm · Wiss «u · - Technol. 2 (1976), 131 and MA Oterv, Acta Biotechnol. 2 (19β2), 145
Weiter ist ein Verfahren bekannt (DE-OS 26 32 157), dasdurch die Verfahrensschritte Behandlung mit einer Säure (pH 2 biß 5), Erwärmung und Behandlung mit Alkali (pH 6 bis 10) eine Reduzierung des Nucleinsäuregehaltes bewirkt· Dieses Verfahren wird gegebenenfalls im Anschluß an eine Koagulation von Bakterien durchgeführt· Further, a method is known (DE-OS 26 32 157), which by the method steps treatment with an acid (pH 2 Biß 5), heating and treatment with alkali (pH 6 to 10) causes a reduction of the nucleic acid content Followed by a coagulation of bacteria ·
nur ein Problem, entweder die Abtrennung der Mikroorganismen oder die Reduzierung der Nukleinsäurekonzentration gelöst wird, in-dem die Verfahren einzeln oder nacheinander durch-only a problem, either the separation of the microorganisms or the reduction of the nucleic acid concentration is solved by the processes individually or successively durch-
' geführt werden· Dadurch ergeben sich hohe Aufwendungen füreine Realisierung dieser Verfahreneschritte (Energie-, Apparate- und Betriebskosten). Das zuletzt genannte Verfahren hat den Nachteil, daß durch die vorgeschlagene Maßnahme (pH-Erhöhung durch Alkali) die Flocken zerstört werden und damit ein entscheidender Vorteil für die Abtrennungder Mikroorganismen verlorengeht· Ein weiterer Nachteil liegt in der Verdünnung der Suspension, weil sich dadurch das Ge-This results in high costs for the realization of these process steps (energy, apparatus and operating costs). The latter method has the disadvantage that the flocculation is destroyed by the proposed measure (pH increase by alkali) and thus a decisive advantage for the separation of the microorganisms is lost. Another disadvantage lies in the dilution of the suspension because this causes the Ge -
samtvolumen, das einer Trennvorrichtung zugeführt werden muß, beträchtlich erhöht und damit die Verfahrenskosten ansteigen.velvet volume that must be supplied to a separator, considerably increased and thus increase the cost of the process.
Ziel der Erfindung ist eine Verringerung des Aufwandes an Apparatur und Energie zur Abtrennung von Mikroorganismen aus Suspensionen und zur Reduzierung des Hukleinsauregehaltes.The aim of the invention is a reduction of the expense of equipment and energy for the separation of microorganisms from suspensions and to reduce the Hukleinsauregehaltes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine geeignete Verknüpfung von Verfahrensschritten zur Abtrennung von Mikroorganismen mit denen zur Reduzierung der lukleinsäurekonzentratlon in der Prozeßstufe Abtrennung gleichzeitig die Bukleinsäurekonzentration zu reduzieren· Es wurde gefunden, daß neben der Abtrennung der Mikroorganismen gleichzeitig ihr Hukleinsäuregehalt reduziert werden kann, wenn die Abtrennung der Mikroorganismen bei erhöhter Temperatur in zwei Stufen erfolgt, wobei zwischen diesen Stufen der pH-Wert variiert wird· Folgende Verfahrensweise hat sich als geeignet erwiesen· Eine Mikroorganismen-Suspension, die beispielsweise Hefen und/oder Bakterien enthält, wird auf eine Temperatur im Bereich von 40 bis 2000C erwärmt und mit einer sauren Substanz behandelt, wobei ein pH-Wert unterhalb 7 eingestellt wird. Die konkreten Werte, sowohl für die Temperatur als auch für den pH-Wert, sind vom vorliegenden Mikroorganismus abhängig und müesen experimentell ermittelt werden. Diese Bedingungen werden anschließend maximal 30 Minuten lang eingehalten und danach wird die Mikroorganismen-Suspension einer bekannten Trennvorrichtung, beispielsweise einem Separator, Eindicker oder einer Flotationszelle, zugeführt. In dieser Trennvorrichtung wird ein Teil derThe invention has for its object to simultaneously reduce the Bukleinsäurekonzentration by a suitable combination of process steps for the separation of microorganisms with those for reducing the lukleinsäurekonzentratlon in the process stage separation · It was found that in addition to the separation of microorganisms at the same time their Hukleinsäuregehalt can be reduced if the separation of the microorganisms takes place at elevated temperature in two stages, the pH being varied between these stages. The following procedure has proven suitable. A microorganism suspension containing, for example, yeasts and / or bacteria, is brought to a temperature heated in the range of 40 to 200 0 C and treated with an acidic substance, wherein a pH value is set below 7. The specific values, both for the temperature and for the pH, are dependent on the present microorganism and must be determined experimentally. These conditions are subsequently maintained for a maximum of 30 minutes, after which the microorganism suspension is fed to a known separation device, for example a separator, thickener or a flotation cell. In this separator, part of the
wäßrigen Phase abgetrennt, so daß anschließend eine konzentrierte Mikroorganismen-Suspension vorliegt· In Abhängigkeit von den vorliegenden Mikroorganismen kann es vorteilhaft für die Abtrennung sein, diese vorher zu koagulieren· Zu diesem Zweok behandelt man die Mikroorganismensuspension nach einem bekannten Verfahren zur Koagulation, beispielsweise gemäß DD-PS 0 153 493* DD-PS 145 279 Oder WP C 12 H/233 977*5. We Xbagulationebedingungen bezüglich pH-Wert und Temperatur werden dabeiso festgelegt» daß gleichzeitig die eingangs genanntenBedingungen eingehalten werden, die zur Vorbehandlung der Mikroorganismen erforderlich sind« In der Trennvorrichtung kann nun die Koagulationestruktur, die unter diesen Bedingungen erhalten bleibt, vollständig für die Fest-flüs-sig-Trennung genutzt werden·Depending on the microorganisms present, it may be advantageous for the separation to coagulate them beforehand. For this purpose, the microorganism suspension is treated by a known coagulation method, for example according to DD -PS 0 153 493 * DD-PS 145 279 Or WP C 12 H / 233 977 * 5. The conditions for pH and temperature are defined, however, "in order to comply at the same time with the conditions specified above for the pretreatment of the microorganisms." In the separation device, the coagulation structure which is retained under these conditions can now be completely reserved for the solid solution. sig separation can be used ·
Die angereicherte Mikroorganismen-Suspension, die man nach der ersten Stufe erhält, wird anschließend mit einer alkalischen Substanz behandelt, derart, daß man eine pH-Wert-Differenz im Bereich von 1 bis 7 einstellt*Die erforderliche Differenz richtet sich nach dem vorliegenden Mikroorganismus und wird experimentell ermittelt. Als alkalische Substanz wird Natronlauge, Kalilauge, Ammoniak oder latriumcarbonat eingesetzt. Die so behandelte Suspension dosiert man erneut in eine Trennvorrichtung»beispielsweise einem Separator oder Filter, so daß manwieder zwei Stoffströme erhält (2. Stufe)· Der Stoffstrom, der die Mikroorganismen enthält, wird zur weiteren Wasserabtrennung einem Verdampfer oder Sprühtrockner zugeführt und somit Mikroorganismen-Biomasse gewonnen· Diese Mikroorganismen-Biomasse hat einen reduzierten Nucleinsäure gehalt, wobei die Reduzierung mindestens 20 Ma.~# beträgt·The enriched microorganism suspension obtained after the first stage is then treated with an alkaline substance such that a pH difference in the range of 1 to 7 is set. The required difference depends on the microorganism and is determined experimentally. The alkaline substance used is sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, ammonia or sodium carbonate. The suspension treated in this way is again metered into a separating device, for example a separator or filter, so that two streams are obtained again (second step). The stream containing the microorganisms is fed to an evaporator or spray drier for further removal of water and thus to microorganisms. Biomass recovered · This microorganism biomass has a reduced nucleic acid content, the reduction being at least 20 Ma · ~ # ·
Xn den folgenden Beispielen soll das Verfahren näher erläutert werden«In the following examples the procedure shall be explained in more detail «
1* Beispiel1 * example
100 ml einer 2,5 %igen Bakterieneuepension (Methylobacter acidophiles) werden auf 800C erwärmt, mit Alkalisilikatlösung (3 % SiO2 bezogen auf BTS) vermischt und nach 2 Minuten durch Zufügen von 2 Ii Schwefelsäure koaguliert· Der pH-Wert lag danach bei 2,1· Nach einer Verweilzeit von 20 Minuten wurde die Suspension durch Zentrifugation auf 120 g/l auf konzentriert· Im Anschluß daran erfolgte eine Behandlung mit 1 N Natronlauge, so daß der pH-Wert auf 7 stieg· Die Flockenstruktur löste sich auf. Danach wurde ein zweites Mal zentrifugiert und damit die Biomassekonzentration auf 21,5 Ma.-% erhöht· Von dieser Biomasse wurde eine Probe genommen und analysiert· Folgendes Ergebnis wurde erhalten:100 ml of a 2.5% strength bacterium (Methylobacter acidophiles) are heated to 80 0 C, mixed with alkali metal silicate solution (3 % SiO 2 based on BTS) and coagulated after 2 minutes by adding 2 l of sulfuric acid · The pH was thereafter at 2.1 · After a residence time of 20 minutes, the suspension was concentrated by centrifugation to 120 g / l · Thereafter, treatment was carried out with 1 N sodium hydroxide solution so that the pH rose to 7 · The flake structure dissolved , The mixture was then centrifuged a second time to increase the biomass concentration to 21.5% by mass. A sample of this biomass was taken and analyzed. The following result was obtained:
Nukleinsäurekonzentration:Nucleic acid concentration:
a) ohne erfindungsgemäße Behandlung 14» 1 Ma·-% a) without treatment according to the invention 14 »1 Ma · -%
b) nach obiger Behandlung 8,6 Ma«-%b) after the above treatment 8,6 Ma «-%
2. Beispiel2nd example
100 ml einer 3,0 %igen Bakteriensuspension (Pseudomonas W6) wurden auf 700C erwärmt, mit 1 N Natronlauge ein pH-Wert von 10 eingestellt und die Bakterien mit 2 N Schwefelsäure koaguliert. Der pH-Wert lag anschließend bei 1,8· Durch Flotation wurde die koaguliertθ Bakteriensuspension auf 9,5 B5a·-!^ nach einer Verweilzeit von 25 Minuten aufkonzentriert, die wäßrige Phase abgetrennt und die aufkonzentrierte Suspension mit Ammoniak behandelt, so daß der pH-Wert bei 6,8 lag· Danach wurde die Suspension, deren Flockenstruktur durch die pH-Wertänderung aufgelöst worden war, zentrifugiert und somit auf 22,8 Ma.-% aufkonzentriert. Von dieser Biomasse wurde eine Probe genommen und analysiert100 ml of a 3.0% bacterial suspension (Pseudomonas W6) were heated to 70 0 C, adjusted to pH 10 with 1 N sodium hydroxide solution and the bacteria coagulated with 2 N sulfuric acid. The pH was then 1.8 ×. By flotation, the coagulated bacterium suspension was concentrated to 9.5 × 5 5 × after a residence time of 25 minutes, the aqueous phase was separated off and the concentrated suspension was treated with ammonia so that the pH After that, the suspension whose flake structure had been dissolved by the pH change was centrifuged and thus concentrated to 22.8 mass%. From this biomass, a sample was taken and analyzed
Nukleinsäurekonzentration: Nucleic acid concentration:
a) ohne Behandlung 12,8 Ma.-3&a) without treatment 12.8 Ma.-3 &
b) nach obiger Behandlung 5,2 Ma.-%b) after the above treatment 5.2% by mass
3. Beispiel3rd example
100 ml einer Bakteriensuspension nach Beispiel 2 wurde mittels Ultraschall aufgeschlossen, auf 8O0C erwärmt und ein pH-Wert von 2,1 eingestellt· Die koagulierte Suspension wurde anschließend 15 Minuten stehen gelassen und durch Flotation auf 100 g/l aufkonzentriert· Danach wurde mittels 1 M" Natronlauge der pH-Wert auf 7,5 angehoben (die Flockenstruktur löste sich dabei auf) und die Suspension zentrifugiert, so daß die Bakterienkonzentration 22,3 Ma»-% betrug.100 ml of a bacterial suspension according to Example 2 was disrupted by means of ultrasound, heated to 8O 0 C and adjusted to a pH of 2.1. The coagulated suspension was then allowed to stand for 15 minutes and concentrated by flotation to 100 g / l 1 M "sodium hydroxide solution, the pH was raised to 7.5 (the flake structure dissolved in this case) and the suspension was centrifuged so that the bacterial concentration was 22.3 Ma» -%.
Nukleinsäurekonzentration:Nucleic acid concentration:
a) ohne Behandlung 12,8 Ma.-%a) without treatment 12.8% by mass
b) nach obiger Behandlung A,3 b) after the above treatment A, 3
4. Beispiel4th example
A) 100 ml einer Hefesuspension (C. utills) mit einem Feststoff gehalt von 15 g/l wurde auf 900C erwgrmt, mit Schwefelsäure ein pH-Wert von 1,8 eingestellt und die Suspension 25 Minuten stehen gelassen· Anschließend wurde die Suspension durch Zentrifugation auf 110 g/lauf konzentriert und der pH-Wert der aufkonzentrierten Suspension mit Ammoniak auf 6,5 erhöht. Die so behandelte Suspension wurde anschließend in einer zweiten Stufe mittels Zentrifugation auf 195 g/l aufkonzentriert und analysiert·A) 100 ml of a yeast suspension (C. utills) with a solids content of 15 g / l was erwgrmt to 90 0 C, adjusted with sulfuric acid to a pH of 1.8 and the suspension allowed to stand for 25 minutes · Then the suspension concentrated by centrifugation to 110 g / run and the pH of the concentrated suspension with ammonia to 6.5. The suspension thus treated was then concentrated in a second stage by centrifugation to 195 g / l and analyzed.
a) ohne Behandlung 7*2 Ma.-%a) without treatment 7 * 2% by mass
b) nach obiger Behandlung 2,1 Ma.-%b) after the above treatment 2.1% by mass
B) Zum Vergleich wurde die Hefesuspension ohne pH-Wert-Änderung der oben genannten thermischen Behandlung unterzogen und analysiert· Hukleinsäurekonzentration:B) For comparison, the yeast suspension without pH change was subjected to the above-mentioned thermal treatment and analyzed.
a) ohne Behandlung 7,2 Ma.-#a) without treatment 7.2 Ma .- #
b) nur thermische Behandlung 6,8 Ma.-%b) only thermal treatment 6.8% by mass
Die alleinige thermische Behandlung führt zu,keiner weaentlichen Reduzierung der Nukleinsäurekonzentration.The sole thermal treatment leads to no weakening of the nucleic acid concentration.
Claims (1)
erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Mikroorganismen bekanntermaßen in zwei Stufen erfolgt, wobei zwischen den Stufen eine pH-Wert-Verschiebung durchgeführt wird, derart, daß die pH-Wert-Differenz zwischen den Stufen im Bereich von 1 bis 7 liegt·Process for the separation of microorganisms and simultaneous reduction of the nucleic acid concentration at
elevated temperature, characterized in that the separation of the microorganisms is known to occur in two stages, wherein between the stages a pH shift is carried out, such that the pH difference between the stages in the range of 1 to 7 ·
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|---|---|---|---|
| DD24810083A DD213689A1 (en) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | METHOD FOR SEPARATING MICROORGANISMS AND SIMULTANEOUS REDUCTION OF NUCLEAR ACID CONCENTRATION |
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| DD213689A1 true DD213689A1 (en) | 1984-09-19 |
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| DD (1) | DD213689A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0252900A2 (en) * | 1986-07-03 | 1988-01-13 | VOGELBUSCH GESELLSCHAFT m.b.H. | Process for obtaining protein-containing microorganism cells |
-
1983
- 1983-02-21 DD DD24810083A patent/DD213689A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0252900A2 (en) * | 1986-07-03 | 1988-01-13 | VOGELBUSCH GESELLSCHAFT m.b.H. | Process for obtaining protein-containing microorganism cells |
| EP0252900A3 (en) * | 1986-07-03 | 1990-06-13 | VOGELBUSCH GESELLSCHAFT m.b.H. | Process for obtaining protein-containing microorganism cells |
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