DD213946A1 - METHOD OF CULTURING MICROORGANISMS ON SUBSTRATE MIXTURES - Google Patents
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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.The invention relates to a process for the production of microbial biomass. The object of the invention is to convert the carbon of heterotrophic substrates for the growth of microorganisms by using a further substrate, which can only act as an energy supplier, to a maximum, determined only by the C metabolism, into cell substance. For glucose as a growth substrate, e.g. for Hansenula polymorpha, in combination with formic acid in a mixing ratio of 1: 1 to 1.6 (in g, glucosa: formate), the yield of 0.5 g / g with glucose alone to 0.7 g of dry matter per g of glucose increased.
Description
A -A -
Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen auf SubstratgemischenProcess for the cultivation of microorganisms on substrate mixtures
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.The invention relates to a biotechnical method for the cultivation of microorganisms using an additional energy source. The invention is incorporated into the field of microbiological protein and product recovery and can be used in plants for the production of biomass as feed and for food. The invention is classified in the IPK C 12 N.
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 1980The cultivation of microorganisms on a heterotrophic substrate, e.g. B, sugars, alcohols or hydrocarbons (Is Biotechnology (Ed., By H. Rehm and G. Reed) Vol. 3: Microbial Products, Biomass and Primary Products, Verlag Chemie-Weinheim-Deerfield Beach, Florida-Basle 1983} but also on mixtures -O from heterotrophic substrates (see M. Rychtera: SCP Production from Sulphite Waste Liquors and Ethanol, in Dechema monographs "Microbiology applied to Biotechnology, Vol. 83, No. 1704-1723, Verlag Chemie-Weinheim New York, 1979, pp. 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.Diss. ETH No. 6538; L. Eggeling u. H.-Sahm 19 81, Arch. Microbiol. 130. 362; B. Heinritz ot al. 1982, Z. AlIg. Microbiol. 22 535; DD-WP 139 870 j DD-WP 246 335.2) for the production of biomass is known.
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.The simultaneous use of two or more substrates has the advantage of better utilization of substrates (v Ertragskoef f iciently) and higher productivity. In the case of the production of "single cell protein", only substrate mixtures have been used in which each substrate is the carbon and energy source at the same time. The resulting yield increases range between 10 and a maximum of 25 % {s, R. Müller et al. 1983, Z. Alig Microbiol. 23, M :. 3)). However, the highest possible yield coefficients (, g of dry matter per g of substrate carbon) due to carbon metabolism for each substrate were not achieved.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die auf den Kohlenstoff heterotropher Substrate bezogene maximale Ausbeute bei aer Zellsubstanzsynthese zu erreichen, Since s aim of the invention is to achieve the related to the carbon heterotrophic substrates maximum yield at aer cellular substance synthesis,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, heterotrophe Substrate zur Kultivierung von Mikroorganismen zum Zwecke der Erzeugung von Zellsubstanz energetisch zu ergänzenThe invention has for its object to supplement heterotrophic substrates for the cultivation of microorganisms for the purpose of generating cell substance energetically
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe so gelöst, daß Substrate, die einzeln als Kohlenstoff- und Energiequelle utilisiert werden können, mit einem weiteren According to the invention, the object is achieved in such a way that substrates which can be used individually as a source of carbon and energy, with another
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.Substrate that only supplies energy. In the case of the use of glucose or other sugary substrates (molasses) and Hansenula polymorpha MH20, the yield of cell substance is increased when z. B, formic acid, which can only act as an energy supplier, is added. At a mixing ratio of 1: 1 to 1.6 (in g of glucose to formate), the yield becomes maximum. It is 0.7 gg ", which equates to an increase in yield of about 40 % .
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):Hansenula polymorpha MH20 is grown in a stirred fermentor suitable for aerobic cultivation. The temperature is 37 C, the pH of 4.8 is controlled by the addition of 0.5 N NaOH or 1 H HCl. The dissolved oxygen concentration ranges between 60 and 80%. The nutrient solution, which was initially weighed for 15 g / l, has the following composition (data in g / l):
H3BO4 0,004H 3 BO 4 0.004
KJ 0,0026KJ 0.0026
Biotin 0,00005Biotin 0.00005
Thiamin 0,005Thiamine 0.005
EDTA 0,45EDTA 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-The starting culture was Hansenula polymorpha MH20, which was cultured continuously (Olimitiert)) to 0.75 g / 1 glucose and 0.25 g / 1 methanol at a dilution rate of 0.16 h ~. The initial concentration of yeast dry matter
*® 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 5ej_ 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. * Substance was 0.6 g / 1. This culture medium is continuously added (dilution rate is 0.16 h "}, which contains 1.27 g / 1 glucose and an increasing concentration of Na-formate. As a result of this rising formate there is an increase in biomass yield unc j 5 e j_ At a formate concentration of 1.4 g / l, a new steady-state biomass concentration is reached which is 0.89 g / l of yeast dry matter and corresponds to a yield coefficient of 0.70 g / g glucose at a formate / glucose mixing ratio of 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.Glucose is fully utilized under these conditions and the residual formate concentration in the fermentor is 50 mg / l at a concentration increase of 0.21 g formate / l.h.
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 anHansenula polymorpha MH20 is cultured as under the conditions described in Example 1. with the exception that the pH was adjusted to 5.2. The starting culture was again pre-cultured to 0.75 g / l glucose and 0.25 g / l methanol at a dilution rate of 0.16 h. The initial biomass concentration was 0.57 g / l. This culture is added continuously at a rate of dilution of 0.16 h -1 of medium containing 1.18 g / l glucose and an increasing concentration
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.Contains Na formate. The formate concentration at which new steady state biomass value is reached is 1.9 g / l. The yield coefficient for glucose is 0.71 g / l with a mixing ratio of formate / glucose of 1.6.
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- 1983-02-23 DD DD24817883A patent/DD213946A1/en not_active IP Right Cessation
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