DD230259A3

DD230259A3 - METHOD OF OBTAINING YEAST BIOMASS AND DEEPAFFINED PETROLEUM STILLILLATE

Info

Publication number: DD230259A3
Application number: DD24266682A
Authority: DD
Inventors: Walter Brendler; Hartmut Rohbeck; Wieland Wittkowski; Gustav-Adolf Luebbert; Joachim Bauch; Fritz Boettcher; Ulrich Klinner; Ida Samsonova
Original assignee: Petrolchemisches Kombinat
Priority date: 1982-08-20
Filing date: 1982-08-20
Publication date: 1985-11-27

Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht in der Steigerung der Produktivitaet, des Rohproteingehaltes sowie des Entparaffinierungsgrades bei der mikrobiellen Gewinnung von Biomasse. Erfindungsgemaess wird dazu der Hefestamm Candida spec. fp 14/S1 - ZIMET 43680, der mittels genetischer Methoden wie Mutantenerzeugung, Hybridisierung durch Protoplastenfusion, mitotische Rekombination und Selektion unter den Bedingungen der kontinuierlichen Kultur konstruiert wurde, verwendet.The object of the invention is to increase the productivity, the crude protein content and the degree of dewaxing in the microbial production of biomass. According to the invention, the yeast strain Candida spec. fp 14 / S1 - ZIMET 43680, which was constructed by genetic methods such as mutant generation, hybridization by protoplast fusion, mitotic recombination and selection under the conditions of continuous culture.

Description

Title of the invention Process for the production of biomass

IPK: C 12 IiIPK: C 12 Ii

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Biomasse durch kontinuierliche Kultivierung von Hefen unter aeroben Bedingungen auf Medien, die als Kohlenstoff quelle Erdölkohlenwasserstoffe, beispielsweise Erdöldestillate enthalten.The invention relates to a process for the production of biomass by continuous cultivation of yeasts under aerobic conditions on media containing carbon source petroleum hydrocarbons, such as petroleum distillates.

Die Erfindung gehört in das Gebiet der technischen Mikrobiologie und kann in Anlagen genutzt werden, in denen Einzellerprotein oder mikrobielle Biomasse erzeugt wird.The invention belongs to the field of technical microbiology and can be used in plants in which single-cell protein or microbial biomass is produced.

Characteristic of the known technical solutions

Die Kultivierung von Kohlenwasserstoffe utilisierenden Hefen unter aeroben Bedingungen auf Erdölkohlenwasserstoffen in Gegenwart eines wäßrigen, mineralischen Uährmediums, das Stickstoff-, Phosphor-, Kalium- und Magnesiumverbindungen enthält, bei bleichzeitiger Entparaffinierung des· Ausgangskohlenwasserstoffgemisches ist bekannt.The cultivation of hydrocarbons using yeasts under aerobic conditions on petroleum hydrocarbons in the presence of an aqueous, mineral nutrient medium containing nitrogen, phosphorus, potassium and magnesium compounds, with bleached dewaxing of the starting hydrocarbon mixture is known.

Hierbei verwendet man den Hefestamm Candida guilliermondii H542, der die Gewinnung von Biomassen mit einem Rohproteingehalt bis 55 % und einem Lipidgehalt bis 20 % bei gleichzeitiger Entparaffinierung der eingesetzten Erdöldestillate gewährleistet. Obwohl dieser Stamm über eine relativ hohe Wachstumsgeschwindigkeit verfügt, sind mit ihm nur Produktivitäten bis 5 kg/t.h möglich. Die optimale Durchflußgeschwindigkeit beträgt bei einer kontinuierlichen Kultivierung dieses Stammes 0,2 h"¹.Here, the yeast strain Candida guilliermondii H542 is used, which ensures the recovery of biomass with a crude protein content of up to 55 % and a lipid content of up to 20 % with simultaneous dewaxing of the petroleum distillates used. Although this strain has a relatively high growth rate, it can only produce up to 5 kg / th. The optimum flow rate is 0.2 h ^-1 with continuous cultivation of this strain.

Gemäß DE-OS 23 17 841 ist ein Verfahren zur Umwandlung von in Kohlenwassersto'ffgemischen enthaltenen geradkettigen Kohlenwasserstoffen in Proteinmaterialien bzw. zu ihrer Entfernung aus den Gemischen bekannt. Vorzugsweise wird dazu ein geradkettige Kohlenwasserstoffe verwertender Mikroorganismus in einem Kulturmedium kontinuierlich und nicht - aseptisch gezüchtet. Das Kulturmedium besteht aus einem wäßrigen Hährmedium, einem geradkettige Kohlenwasserstoffe mit wenigstens 10 C-Atomen im BÄolekül enthaltenden Kohlenwasserstoffgemisch, vorzugsweise Gasöl und einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas« Als Mikroorganismus wird der Stamm Candida tropicalis, CBS Ur. 6373 verwendet. Hach DD-WP 105 825 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Futterhefe bekannt. Unter Verwendung des Stammes Lodderomyces elongisporus, ZIMET H128 entstehen durch. Kultivierung unter aeroben Bedingungen auf Medien, die als Kohlenstoffquelle Erdölkohlenwasserstoffe, beispielsweise Erdöldestillate, enthalten, Futterhefe und entparaffinierter Dieselkraftstoff. Der Stamm ist in der Lage bei einer optimalen DurchflußgeschwindigkeitAccording to DE-OS 23 17 841 a process for the conversion of straight-chain hydrocarbons contained in Kohlenwassersto'ffgemischen in protein materials or for their removal from the mixtures is known. Preferably, a straight-chain hydrocarbon-utilizing microorganism is cultivated in a culture medium continuously and non-aseptically. The culture medium consists of an aqueous Hährmedium, a straight-chain hydrocarbons having at least 10 carbon atoms in the BÄOLekül containing hydrocarbon mixture, preferably gas oil and a free-oxygen-containing gas «microorganism is the strain Candida tropicalis, CBS Ur. 6373 used. Hach DD-WP 105 825 discloses a process for the production of feed yeast. Using the strain Lodderomyces elongisporus, ZIMET H128 are obtained by. Cultivation under aerobic conditions on media containing as carbon source petroleum hydrocarbons, for example petroleum distillates, feed yeast and dewaxed diesel fuel. The strain is capable of an optimum flow rate

—1 von 0,25 h und einer Erdöldestillatkonzentration von 10 - 20 fo im Fermentationsmedium eine Produktivität bis zu 6 kg/t,h zu erreichen.-1 of 0.25 h and a petroleum distillate concentration of 10 - 20 fo in the fermentation medium to achieve a productivity of up to 6 kg / t, h.

Die genannten Hefestämme, die bei Fermentationsverfahren auf der Basis von Erdöldestillaten verwendet werden, weisen eine Reihe von Nachteilen auf,die vor allem in einer ungenügend hohen Produktivität,, einer geringen . Biomassekonzentration im Fermentorablauf, durchschnittlich gerigen Rohproteingehalten in der Biomasse und einem unzureichenden Entparaffinierungsgrad bestehen.The yeast strains mentioned, which are used in fermentation processes based on petroleum distillates, have a number of disadvantages, especially in an insufficiently high productivity, a low. Biomass concentration in the fermentor effluent, average crude protein contents in the biomass, and an insufficient degree of dewaxing.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Steigerung der Produktivität des Rohproteingehaltes sowie des Entparaf-The aim of the invention is to increase the productivity of the crude protein content and the deparaffinization

» -? -i» ^₁/ ί.^ .^ ;»-? -i »^ ₁ / ί. ^. ^;

finierurtgsgrades bei der mikrobiologischen Gewinnung von Biomasse.degree of fineness in the microbiological production of biomass.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung der prozeßrelevanten Eigenschaften bei der Anwendung eines Mikroorganismen - Hochleistungsstammes für die Gewinnung von Biomasse.The object of the invention is to improve the process-relevant properties in the application of a microorganism - high performance strain for the production of biomass.

Gegenstand der Erfindung ist ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Biomasse durch Züchtung eines neuen Mikroorganismus in Gegenwart eines als Kohlenstoffquelle dienenden Kohlenwasserstoffes, insbesondere Erdöldestillat. Der neue verfügbare Mikroorganismus ist der Hefestamm Candida spec, fp 14/S1. Dieser Mikroorganismus ist beim Zentralinstitut für Mikrobiologie und experimentelle Therapie der Akademie der Wissenschaften der DDR in Jena hinterlegt worden, wo er unter der Nummer ZIMET 43 680 registriert wurde. Der neue Mikroorganismus wurde mittels genetischer Methoden wie Mutantenerzeugung, Hybrid is i er ung durch Protoplastenfusion, mitotische Rekombination und Selektion unter den Bedingungen der kontinuierlichen Kultur konstruiert.The invention relates to a continuous process for the production of biomass by culturing a new microorganism in the presence of a carbon source serving as a hydrocarbon, in particular petroleum distillate. The new microorganism available is the yeast strain Candida spec, fp 14 / S1. This microorganism has been deposited with the Central Institute for Microbiology and Experimental Therapy of the Academy of Sciences of the GDR in Jena, where it was registered under the number ZIMET 43 680. The new microorganism was constructed by genetic methods such as mutant generation, hybridization by protoplast fusion, mitotic recombination, and selection under continuous culture conditions.

Er eignet sich besonders für kontinuierliche technische Verfahren zur industriellen Herstellung von Protein unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Erdöldestillaten als Kohlenstoff- und Energiequelle und zeichnet sich durch eine gute Wachstumsgeschwindigkeit und eine hohe Produktivität aus. Die Erfindung umfaßt demgemäß die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Erdöldestillaten in Proteinmaterialien nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der neue Mikroorganismus Candida spec, fp 14/S1 - ZIMET 43 680 In einemIt is particularly suitable for continuous industrial processes for the industrial production of protein using hydrocarbons, in particular petroleum distillates as carbon and energy source and is characterized by a good growth rate and high productivity. The invention accordingly comprises the conversion of hydrocarbons, in particular petroleum distillates into protein materials, by a process characterized in that the novel microorganism Candida spec. Fp 14 / S1 - ZIMET 43 680

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Kulturmedium, welches ein wäßriges ITährmedium enthält, in Gegenwart eines Erdöldestillates der Siedelage 260 - 380 ⁰C unter aeroben Bedingungen gezüchtet wird.Culture medium containing an aqueous ITährmedium, in the presence of a petroleum distillate of the Siedelage 260 - 380 ⁰ C grown under aerobic conditions.

Das Verfahren kann unter Anwendung beliebiger bekannter Kultivierungstechniken durchgeführt werden· Am zweckmäßigsten wird das Verfahren mit folgenden Prozeßparametern realisiert:The method can be carried out using any known cultivation techniques. Most suitably, the method is implemented with the following process parameters:

Arbeitstemperatur: 30 - 34 °C pH-Wert: 3,8 - 5,5Working temperature: 30 - 34 ° C pH value: 3.8 - 5.5

Durchflußgeschwindigkeit: 0,2 - 0,25 h"¹ Erdöldestillatkonzentration im Fermentationsmedium:Flow rate: 0.2-0.25 h ^-1 petroleum distillate concentration in the fermentation medium:

10 - 20 %10 - 20%

Das Verfahren kann wahlweise in einem Permentor (einstufig) oder in mehreren hintereinandergeschalteten Permentoren erfolgen·The process can be carried out optionally in a per-mentor (single-stage) or in a plurality of successively connected perforators.

Der erfindungsgemäße Stamm ist durch folgende Merkmale charakterisiert: The strain according to the invention is characterized by the following features :

Die Submerskultur in Würze enthält nach 24 - 36 Stunden überwiegend ovale Zellen· Die normalen ovalen Zellen haben eine Größe von 2 - 6 ρ. χ 3 - 8 ^i. Pseudomycelbildung tritt während einer Kultivierung bis zu 36 h nicht auf; Nach einer Kultivierungszeit von mehr als 48 h treten häufiger langgestreckte Zellen auf. Der Hefestamm Candida spec, fp 14/S₁ — ZIMET 43 680 bildet auf Malzextraktagar konvexe, kreisförmige, glatte, glänzende, cremefarbene Kolonien. Nach längerer Kultivierungsdauer von über 72 h treten vereinzelt rauhe, gefaltete Kolonien auf. Der Hefestamm Candida spec, fp 14/S1 - ZIMET 43 680 wächst auf mineralischer nährlösung mit Kohlenwasserstoffen als einziger Kohlenstoff- und Energiequelle ohne Zusatz von Vitaminen bzw. Hefeextrakt. Als Sub-The submerged culture in wort contains predominantly oval cells after 24 to 36 hours. The normal oval cells have a size of 2 to 6 ρ. χ 3 - 8 ^ i. Pseudomycelization does not occur during cultivation for up to 36 hours; After a culture time of more than 48 hours, elongated cells are more likely to occur. The yeast strain Candida spec., Fp 14 / S ₁ - ZIMET 43 680 forms convex, circular, smooth, shiny, cream-colored colonies on malt extract agar. After a prolonged cultivation period of more than 72 h, occasionally rough, folded colonies appear. The yeast strain Candida spec, fp 14 / S1 - ZIMET 43 680 grows on a mineral nutrient solution with hydrocarbons as sole source of carbon and energy without the addition of vitamins or yeast extract. As sub

strat dient ein breites Spektrum an Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise η-Paraffine der Kettenlänge Cq - Cpc·strat serves a broad spectrum of hydrocarbons, preferably η-paraffins of the chain length Cq - Cpc ·

Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung, den Einsatz des Hefe Stammes Candida spec, fp 14/S-. ZIMET 43 680 werden folgende Vorteile erreicht:By using the solution according to the invention, the use of the yeast strain Candida spec, fp 14 / S-. ZIMET 43 680 achieves the following advantages:

- höhere Produktivität- higher productivity

- höhere Produktquälität- higher product quality

- Steigerung der Hefeproduktion ohne Erhöhung des Substrateinsätzes- Increase in yeast production without increasing the Substratinsätzes

embodiments

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.The invention is further illustrated by the following examples.

example 1

Der Hefestamm Candida spec, fp 14/S₁ - ZIMET 43 680 wurde in einem Laborfermentor von 10 1 Nutzvolumen in an sich bekannter Weise mit einem Erdöldestillat als Kohlenstoff- und Energiequelle fermentiert. Die Konzentration des Erdöldestillates im Ansatz betrug 14,5 Ma.-%, der n-Paraffingehalt des Erdöldestillates betrug 15,9 %* Die Siedelage des Erdöldestillates lag zwischen 260 und 380 C. Die Nährlösung enthielt alle erforderlichen Nähr- und Spurenelemente; Vitamine bzw. Hefeextrakt wurden nicht zugegeben. Die Fermentation wurde bei pH 4,2, einer Temperatur von 32 ⁰C und einer Belüftung von 1 1 Luft/1 Fermentorflüssigkeit und Minute durchgeführt. Die Durchflußrate betrug D = 0,25 h"¹. Die Ergebnisse dieses Versuches sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt, die auch die Gegenüberstellung zum Vergleichsversuch mit dem Stamm nach DD-WP 105 825, ZIMET H128 enthält. Der Versuch mit dem Stamm ZIMET H128 wurde unter vergleichbaren Bedingungen durchgeführt.The yeast strain Candida spec, fp 14 / S ₁ - ZIMET 43 680 was fermented in a laboratory fermentor of 10 1 working volume in a conventional manner with a petroleum distillate as carbon and energy source. The concentration of the petroleum distillate in the batch was 14.5% by weight, the n-paraffin content of the petroleum distillate was 15.9 %. * The boiling point of the petroleum distillate was between 260 and 380 ° C. The nutrient solution contained all the necessary nutrient and trace elements; Vitamins or yeast extract were not added. The fermentation was carried out at pH 4.2, a temperature of 32 ⁰ C and aeration of 1 1 air / 1 fermentor liquid and minute. The flow rate was D = 0.25 h ^-1 . The results of this experiment are listed in the table below, which also shows the comparison to the comparative test with the strain according to DD-WP 105 825, ZIMET H128 was carried out under comparable conditions.

— O —- O -

/. -il <L· ζ) Q ^/. -il <L · ζ) Q ^

fp 14/S-j ZIICET 43680 ZIMET Η128fp 14 / S-j ZIICET 43680 ZIMET Η128

Biomassekonzentration 16,3 g/kg 12,1 g/kg Produktivität 4,1 g/kg.h 3,0 g/kg.hBiomass concentration 16.3 g / kg 12.1 g / kg Productivity 4.1 g / kg.h 3.0 g / kg.h

Rohproteingehalt 59,9 % 52,3 %Crude protein content 59.9% 52.3%

χ ^nP 1,02 - 0,97χ ^nP 1.02 - 0.97

Example 2

Der Hefestamm Candida spec, fp 14/S₁ - ZIMET 43 680 wurde im gleichen Permentor wie in Beispiel 1 bei einer Durchflußrate von D = 0,2 kultiviert.The yeast strain Candida spec., Fp 14 / S ₁ - ZIMET 43 680, was cultured in the same per-mentor as in Example 1 at a flow rate of D = 0.2.

Alle übrigen Parameter blieben gegenüber Beispiel 1 unverändert. Es wurden auch die gleiche Erdöldestillatcharge und die gleiche Nährlösung verwendet. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Ergebnisse in Gegenüberstellung zum Vergleichsversuch mit dem Hefestamm nach DD-WP 105 825, ZIMET H128.All other parameters remained unchanged from Example 1. The same petroleum distillation lot and nutrient solution were also used. The following table shows the results in comparison to the comparative test with the yeast strain according to DD-WP 105 825, ZIMET H128.

fp 14/S₁ ZIMET 43680 ZIMET H128fp 14 / S ₁ ZIMET 43680 ZIMET H128

Biomassekonzentration 17,2 g/kg 12,8 g/kgBiomass concentration 17.2 g / kg 12.8 g / kg

Produktivität 3,4 g/kg.h 2,6 g/kg.hProductivity 3.4 g / kg.h 2.6 g / kg.h

Rohproteingehalt 58,1 % 52,4 %Crude protein content 58.1 % 52.4%

χ ^nP 1,17 1,15χ ^nP 1.17 1.15

Example 3

Der Hefestamm Candida spec, fp 14/Si - ZIMET 43680 wurde bei einer Erdöldestillatkonzentration von 9,5 Ma.-% kultiviert. Alle übrigen Parameter blieben gegenüber Beispiel 1 unverändert. Es wurden wiederum die gleiche Erdöldestillat- und Mhrlösüngscharge verwendet. Die .Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle im Vergleich mit dem Hefestamm nach'DD-WP 105 825, ZIMET H128 dargestellt.The yeast strain Candida spec. Fp 14 / Si - ZIMET 43680 was found at a petroleum distillate concentration of 9.5 Ma. -% cultivated. All other parameters remained unchanged from Example 1. In turn, the same petroleum distillate and Mhrlösüngscharge were used. The results are shown in the following table in comparison with the yeast strain according to 'DD-WP 105 825, ZIMET H128.

fp 14/S₁ ZIMET 43680 ZIIvIET H128fp 14 / S ₁ ZIMET 43680 ZIIvIET H128

Biomassekonzentration 10,8 g/kg 7,9 g/kgBiomass concentration 10.8 g / kg 7.9 g / kg

Produktivität 2,7 g/kg.h 2,0 g/kg.hProductivity 2.7 g / kg.h 2.0 g / kg.h

Rohproteingehalt 57,2 % 49,9 %Crude protein content 57.2% 49.9%

Claims

- δ - L i \

invention claim

Process for the production of biomass, wherein preferably a microorganism is grown continuously under aerobic conditions in a culture medium containing an aqueous nutrient medium and as carbon and energy source hydrocarbons, in particular petroleum distillates, characterized in that as microorganism the yeast strain Candida spec. Fp 14 / S1 - ZIMET 43680, which was constructed by genetic methods such as mutant generation, hybridization by protoplast fusion, mitotic recombination and selection under the conditions of continuous culture.