DD213946A1

DD213946A1 - Verfahren zur kultivierung von mikroorganismen auf substratgemischen

Info

Publication number: DD213946A1
Application number: DD24817883A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Babel; Roland Mueller; Klausdieter Markuske
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1983-02-23
Filing date: 1983-02-23
Publication date: 1984-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Produktion mikrobieller Biomasse. Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Kohlenstoff heterotropher Substrate fuer das Wachstum von Mikroorganismen durch Verwendung eines weiteren Substrates, des lediglichen als Energielieferant fungieren kann, maximal, nur durch den C-Metabolismus determiniert, in Zellsubstanz zu ueberfuehren. Bei Glucose als Wachstumssubstrat, z.B. fuer Hansenula polymorpha, wird in der Kombination mit Ameisensaeure in einem Mischungsverhaeltnis von 1:1...1,6 (in g, Glucosa:Formiat) die Ausbeute von 0,5g/g mit Glucose allein auf 0,7g Trockensubstanz pro g Glucose gesteigert.

Description

A -

Titel der Erfindung

Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen auf Substratgemischen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein biotechnisches Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen unter Verwendung einer zusätzlichen Energiequelle. Die Erfindung wird in das Gebiet der mikrobiologischen Eiweiß- und Produktgewinnung eingegliedert und kann in Anlagen zur Herstellung von Biomassen als Futtermittel und für Nahrungszwecke genutzt werden, Die Erfindung ist in die IPK C 12 N einzuordnen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Kultivierung von Mikroorganismen auf einem heterotrophen Substrat, z. B, Zuckern, Alkoholen oder Kohlenwasserstoffen (is. Biotechnology (Ed. by H.3. Rehm and G. Reed) Vol. 3: Microbial Products, Biomass and Primary Products. Verlag Chemie-Weinheim-Deerfield Beach, Florida-Basel 1983} aber auch auf Gemischen -O aus heterotrophen Substraten (s. M. Rychtera: SCP-Production from Sulphite Waste Liquors and Ethanol, in Dechema-Monographien "Microbiology applied to Biotechnology, Bd. 83, Nr. 1704-1723, Verlag Chemie-Weinheim-New York, 1979, S. 53 - 82; Th. EgIi 1980

Diss. ETH Nr. 6538; L. Eggeling u. H.-Sahm 19 81, Arch. Microbiol. 130. 362; B. Heinritz ot al. 1982, Z. AlIg. Mikrobiol. 22. 535; DD-WP 139 870 j DD-WP 246 335.2) zur Erzeugung von Biomasse ist bekannt.

Die gleichzeitige Verwertung von zwei oder mehreren Substraten hat den Vorteil der besseren Substratausnutzung (_vErtragskoef f izient) und der höheren Produktivität. Im Falle der Erzeugung von "single cell protein" wurden bisher nur Substratgemische verwendet, bei denen jedes Substrat Kohlenstoff- und Energiequelle zugleich ist. Die dabei erhaltenen Ausbeutesteigerungen bewegen sich zwischen 10 und maximal 25 % {s, R. Müller et al. 1983, Z. AlIg Mikrobiol. 23, M:. 3)). Die aufgrund des Kohlenstoff-Metabolismus für jedes Substrat höchstmöglichen Ertragskoeffizienten (,g Trockensubstanz pro g Substrat-Kohlenstoff}) wurden jedoch nicht erreicht.

Ziel der Erfindung

^Das Ziel der Erfindung besteht darin, die auf den Kohlenstoff heterotropher Substrate bezogene maximale Ausbeute bei aer Zellsubstanzsynthese zu erreichen,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, heterotrophe Substrate zur Kultivierung von Mikroorganismen zum Zwecke der Erzeugung von Zellsubstanz energetisch zu ergänzen

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe so gelöst, daß Substrate, die einzeln als Kohlenstoff- und Energiequelle utilisiert werden können, mit einem weiteren

Substrat kombiniert werden, dasnur Energie liefert. Im Falle der Verwendung von Glucose oder anderen zuckerhaltigen Substraten (Melasse) und Hansenula polymorpha MH20 wird die Ausbeute an Zellsubstanz erhöht, wenn z. B, Ameisensäure, die hier nur als Energielieferant fungieren kann, zugesetzt wird. Bei einem Mischungsverhältnis von 1 : 1 ... 1,6 (in g Glucose zu Formiat) wird die Ausbeute maximal. Sie beträgt 0,7 g.g" , was einer Steigerung der Ausbeute um ca. 40 % gleichkommt.

Beispiel 1:

Hansenula polymorpha MH20 wird in einem für aerobe Kultivierung geeigneten Rührfermentor gezüchtet. Die Temperatur beträgt 37 C, der pH von 4,8 wird durch Zugabe von 0,5 N NaOH bzw. 1 H HCl geregelt. Die Gelöstsauerstoffkonzentration bewegt sich zwischen 60 und 80 %. Die Nährlösung, die zunächst für 15 g/l bilanziert wurde, hat folgende Zusammensetzung (Angaben in g/l):

NH₄Cl	7H₂O	7,63
KH₂PO₄	2H₂O	2,81
MgSO₄ .	7H₂O	0,59
CaCl₂ ♦	3H₂O	0,055
FeSO₄ .	7H₂O	0,0375
MnSO₄ ·	5H₂O	0,017
ZnSO₄ ·	4H₂O	0,022
CuSO₄ ·	• 2H₂O	0,004
CoCl₂ ·	0,0028
Na₂MoO₄	0,0026

H₃BO₄ 0,004

KJ 0,0026

Biotin 0,00005

Thiamin 0,005

EDTA 0,45

Als.Ausgangskultur diente Hansenula polymorpha MH20, die kontinuierlich (Olimitiert)) auf 0,75 g/1 Glucose und 0,25 g/1 Methanol bei einer Verdünnungsrate von 0,16 h~ kultiviert wurde. Die Ausgangskonzentration an Hefetrocken-

*® substanz betrug 0,6 g/1. Dieser Kultur wird kontinuierlich Medium zugesetzt (Verdünnungsrate beträgt 0,16 h" }, welches 1,27 g/1 Glucose und eine steigende Konzentration an Na-Formiat enthält. Infolge dieser ansteigenden Formiatkonzentration kommt es zu einem Anstieg der Biomasseausbeute _uncj 5_ej_ einer Formiatkonzentration von 1,4 g/1 wird eine neue stationäre Biomassekonzentration erreicht. Diese beträgt 0,89 g/1 Hefetrockensubstanz und entspricht einem Ausbeutekoeffizienterm von 0,70 g/g Glucose bei einem Mischungsverhältnis von Formiat/Glucose von 1,1.

Glucose wird unter diesen Bedingungen vollständig verwertet und die Restformiat-Konzentration im Fermentor beträgt 50 mg/1 bei einem Konzentrationsanstieg von 0,21 g Formiat/l.h.

Beispiel 2;

Hansenula polymorpha MH20 wird wie unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen kultiviert mit der Ausnahme, daß der pH-Wert auf 5,2 eingestellt war. Die Ausgangskultur wurde wiederum auf 0,75 g/1 Glucose und 0,25 g/1 Methanol bei einer Verdünnungsrate von 0,16 h vorkultiviert. Die Biomasse-Ausgangskonzentration betrug 0,57 g/1. Dieser Kultur wird kontinuierlich mit einer Verdünnungsrate von 0,16 h"¹ Medium zugesetzt, welches 1,18 g/1 Glucose und eine steigende Konzentration an

Na-Formiat enthält. Die Formiatkonzentration, bei welcher dar neue stationäre Biomassewert erreicht wird, beträgt 1,9 g/l. Der Ausbeutekoeffizient für Glucose beträgt 0,71 g/l bei einem Mischungsverhältnis von Formiat/Glucose von 1,6.

Claims

Erfindunqsanspruch

1. Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen auf Substratgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff von Substraten, die zugleich Kohlenstoff- und Energiequelle für das Wachstum von Mikroorganismen darstellen, durch Zugabe von organischen oder anorganischen Elektronen- bzw, Wasserstoff-Donatoren in einem bestimmten Mischungsverhältnis maximal, allein durch den Kohlenstoff-Metabolismus determiniert, in Zellsubstanz überführt wird.

2* Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, mit !Hansenula polymorpha MH20 beim Wachstum auf Glucose in Gegenwart von Ameisensäure in einem Mischungsverhältnis von 1 : 1 ... 1,6 (in g}> ein Ertrag von 0,7 g Hefetrockensubstanz pro g Glucose erreicht wird.