DD241916A1 - PROCESS FOR OBTAINING BIOMASS - Google Patents
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- DD241916A1 DD241916A1 DD28189985A DD28189985A DD241916A1 DD 241916 A1 DD241916 A1 DD 241916A1 DD 28189985 A DD28189985 A DD 28189985A DD 28189985 A DD28189985 A DD 28189985A DD 241916 A1 DD241916 A1 DD 241916A1
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Biomasse durch Kultivierung von Hefen oder Hefen und Bakterien auf der Basis von niedermolekularen Kohlenhydraten, Fettsaeuren, Alkoholen und Aldehyden als Einzel- oder Kombinationssubstrate. Die Erfindung gehoert in das Gebiet der mikrobiologischen Eiweissgewinnung. Die Erfindung verfolgt das Ziel, ein Verfahren zur Gewinnung von Biomasse zu entwickeln, das eine stabile Prozessfuehrung unter unsterilen Bedingungen bei Einsatz verschiedener Kohlenstoffquellen, vorzugsweise Essigsaeure enthaltender Substrate, ohne Anwendung von Wuchsstoffen, bei wahlweise hohen extrazellulaeren Konzentrationen der Kohlenstoffquelle mit hohen Produktivitaeten ermoeglicht. Es wurde gefunden, dass diese Zielstellung realisiert werden kann, wenn die Hefestaemme H 196 - ZIMET 43 735 und H 197 - ZIMET 43 736 einzeln oder im Gemisch, auch zusammen mit anderen Kohlenstoff-/Mikroorganismenkombinationen, kontinuierlich unter unsterilen Bedingungen bei einer Temperatur vorzugsweise von 32C bis 38C und einem p H-Wert vorzugsweise von 4,4 bis 5,5 kultiviert werden. Als Kohlenstoffquellen koennen neben reinen Substraten auch landwirtschaftliche und industrielle Abprodukte, wie Guelle, Maisquellwasser, Silisickersaft, Gruenfutterpresssaft, Melasse, Bruedenfett u. a. eingesetzt werden.The invention relates to a process for the production of biomass by culturing yeasts or yeasts and bacteria based on low molecular weight carbohydrates, fatty acids, alcohols and aldehydes as single or combination substrates. The invention belongs to the field of microbiological protein production. The object of the invention is to develop a process for the production of biomass which allows a stable process under unsterile conditions using different carbon sources, preferably acetic acid-containing substrates, without the use of growth substances, at optionally high extracellular concentrations of the carbon source with high productivity. It has been found that this objective can be realized if the yeast strain H 196 - ZIMET 43 735 and H 197 - ZIMET 43 736, individually or in mixture, also together with other carbon / microorganism combinations, continuously under non-sterile conditions at a temperature of preferably 32C to 38C and a p H value preferably from 4.4 to 5.5. As well as pure substrates, agricultural and industrial waste products such as bark, corn steep liquor, silicic acid juice, green feed juice, molasses, brude fat and the like can be used as carbon sources. a. be used.
Description
Die Erfindung gehört in das Gebiet der mikrobiologischen Eiweißgewinnung.The invention belongs to the field of microbiological protein production.
Die Erfindung kann eingesetzt werden in Anlagen, in denen flüssige Kohlenstoffquellen mit Hilfe von Hefen mikrobiologisch umgesetzt werden.The invention can be used in plants in which liquid carbon sources are microbiologically reacted with the aid of yeasts.
Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen insbesondere Hefen, auf der Grundlage von flüssigen Kohlenstoffquellen, z. B.Process for the cultivation of microorganisms, in particular yeasts, based on liquid carbon sources, eg. B.
Essigsäure, sind bekannt.Acetic acid are known.
Dabei werden in der überwiegenden Mehrheit Hefen der Gattung Canida utilis eingesetzt. Diese Hefen werden in der Regel bei 30°C bis 380C, pH = 3,5 bis 5,5 kultiviert, sie zeichnen sich durch eine hohe Wachstumsgeschwindigkeit aus. Nachteilig beim Einsatz dieser Hefen ist ihre relativ große Empfindlichkeit gegenüber extrazellulären Axetatkonzentrationen. Bei niedrigen pH-Wert (pH = 4) ist zwar die Assimilationsgeschwindigkeit der Essigsäure größer als bei hohem pH-Wert (pH = 6), aber gleichzeitig nimmt die Toleranz gegenüber der Essigsäurekonzentration im Fermentationsmedium ab (D. PÖHLAND,In the vast majority of yeasts of the genus Canida utilis are used. These yeasts are usually cultured at 30 ° C to 38 0 C, pH = 3.5 to 5.5, they are characterized by a high growth rate. A disadvantage of using these yeasts is their relatively high sensitivity to extracellular axetate concentrations. At low pH (pH = 4), although the rate of assimilation of acetic acid is greater than at high pH (pH = 6), but at the same time the tolerance to the acetic acid concentration in the fermentation medium decreases (D. PÖHLAND,
M. RINGPFEIL, U. BEHRENS, Zeitschr. Allgemein. Mikrobiol. 6 [1966], 387-95). So wurde z. B. bei einer Absenkung des pH-Wertes von 6,8 auf 4,5 eine Erhöhung der Wachstumsgeschwindigkeit um 23% festgestellt, aber die Ausbeuten sanken um 18%, wenn die Acetatkonzentration von nahezu Null auf ca. 2 g/l erhöht wurde, bei 5g/l Acetat im Medium betrug die Verringerung der Ausbeute 36% (M.RYCHTERA, V.GREGR, Contin. Cultiv. Microorganisms, Proc. 7th Symp. Prague, July 10 bis 14,1978; Prague 1980). Auch auf andere Hefen wirkt die nichtutilisierte Essigsäure stark toxisch. Das Wachstum von Saccharomyces ellipsoideus wird bei einer Konzentration von 10g/l Essigsäure vollständig inhibiert (W. V. GRUESS, Advances Enzymol. 3 [1943], 349 bis 386).M. RINGPFEIL, U. BEHRENS, Zeitschr. General. Microbiol. 6 [1966], 387-95). So z. For example, when the pH was lowered from 6.8 to 4.5, the growth rate increased by 23%, but the yields dropped by 18% when the acetate concentration was increased from near zero to about 2 g / l. at 5 g / l acetate in the medium, the reduction in yield was 36% (M.RYCHTERA, V.GREGR, Contin. Cultiv Microorganisms, Proc. 7th Symp. Prague, July 10 to 14, 1978, Prague 1980). Unutilized acetic acid is also highly toxic to other yeasts. The growth of Saccharomyces ellipsoideus is completely inhibited at a concentration of 10 g / l acetic acid (W.G. GRUESS, Advances Enzymol., 3 [1943], 349-386).
Bei Candida methanolica und Torulopsis methanolvescens werden den starke Abhängigkeiten der Länge der Lagphasen in diskontinuierlichen Prozessen von der Anfangskonzentration an Acetat festgestellt: bei 18 bis 20g/l Acetat in der Kulturflüssigkeit betrug die Länge der Lagphase 12 bis 18h (S.GOTO, R1OKAMOTO1T1KUWAJIMA1A1TAKAMATSu, J.Ferment. Technol. 54 [1976], 213 bis 224).In the case of Candida methanolica and Torulopsis methanolvescens the strong dependencies of the length of the lag phases in discontinuous processes on the initial concentration of acetate are observed: for 18 to 20 g / l acetate in the culture fluid, the length of the lag phase was 12 to 18 h (S.GOTO, R 1 OKAMOTO 1 T 1 KUWAJIMA 1 A 1 TAKAMATSu, J. Ferment, Technol 54 (1976), 213 to 224).
Der starke Inhibierungseffekt der Essigsäure wird auch durch die Angabe von optimalen Konzentrationen für diskontinuierliche Prozesse unterstrichen: für Candida utilis liegen diese Werte bei 0,3 g/l (T. URAKAMI, Hakko Kogaku Kaishi 59 [1981 ], 501 bis 511).The strong inhibitory effect of acetic acid is also underlined by the indication of optimal concentrations for discontinuous processes: for Candida utilis these values are 0.3 g / l (T. Urakami, Hakko Kogaku Kaishi 59 [1981], 501 to 511).
Außer der hohen Empfindlichkeit gegenüber extrazellulärer Essigsäurekonzentrationen weisen die dargestellten Hefen noch einige Nachteile auf: es ist nicht bekannt, ob sie höhere Fettsäure >(C2> verwerten bzw. als Cosubstrattolerieren, außerdem benötigen die Hefen Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces ellipsoideus, Candida methanolica und Torulopsis methanolvescens Wuchsstoffe (J. A. BARNETT, R.W.PAYNE, D. JARROW, „YEASTS" characteristics and identification, Cambridge University Press, Cambridge, London, New York, New Rochelle, Melbourne, Sydney, 1983).In addition to the high sensitivity to extracellular acetic acid concentrations, the illustrated yeasts still have some disadvantages: it is not known whether they use higher fatty acid> (C2> or cosubstrate tolerant, furthermore, the yeasts require Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces ellipsoideus, Candida methanolica and Torulopsis methanolvescens Growth Substances (JA BARNETT, RWPAYNE, D. JARROW, "YEASTS" characteristics and identification, Cambridge University Press, Cambridge, London, New York, New Rochelle, Melbourne, Sydney, 1983).
Verfahren zur Kultivierung von Mischpopulationen, die aus Bakterien und/oder Hefen bestehen können, sind in der Literatur ebenfalls bekannt.Methods for cultivating mixed populations, which may consist of bacteria and / or yeasts, are also known in the literature.
In der Patentschrift DD 146616 wird die Gewinnung von Biomasse aus Gülle mittels einer aus einer biologischen Gülleaufbereitungsanlage eines Schweinemast- und Zuchtfcombinates gewonnenen Bakterienmischpopulation, der Hefe Canida utilis oder dem methanolutilisierenden Bakterienstamm MB58IMET B346 beschrieben. Als zusätzliches Kohlenstoffsubstrat zur Gülleflüssigkeit werden Methanol, Essigsäure oder Melasse vorgeschlagen. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es auf dem Einsatz einer Undefinierten Bakterienmischkultur basiert, deren Selektion von den jeweiligen Standort- und Betriebsbedingungen der Gülleaufbereitungsanlage abhängig, daher wenig reproduzierbar und nicht zur Nacharbeit geeignet ist. Im Falle des Einsatzes von Candida utilis bestehen die bereits behandelten Nachteile der geringen Toleranz gegenüber der Essigsäurekonzentration im Fermentationsmedium. Der Bakterienstamm MB58IMET B346 hingegen toleriert zwar Essigsäure in niedrigen Konzentrationen, utilisiert aber die Essigsäure nicht zum Wachstum, so daß wertvolle C-Bestandteile der Gülleflüssigkeit nicht genutzt werden.Patent DD 146616 describes the production of biomass from manure by means of a bacterial mixed population obtained from a biological slurry processing plant of a pig rearing and farmed fybinate, the yeast Canida utilis or the methanol-sterilizing bacterial strain MB58IMET B346. As an additional carbon substrate to the liquid manure, methanol, acetic acid or molasses are proposed. The disadvantage of this method is that it is based on the use of an undefined mixed bacterial culture, the selection of which depends on the particular location and operating conditions of the slurry processing plant, therefore, is not very reproducible and is not suitable for reworking. In the case of the use of Candida utilis, the disadvantages already discussed are the low tolerance to the acetic acid concentration in the fermentation medium. The bacterial strain MB58IMET B346, on the other hand, tolerates acetic acid in low concentrations, but does not use the acetic acid for growth, so that valuable C components of the liquid manure are not used.
Eine gemeinschaftliche Kultivierung von Bakterien auf Methanol und einer Hefe mit einem weiteren Kohlenstoffsubstrat wird auch in der Patentschrift DD 141529 vorgeschlagen. Dabei werden Hefen der Gattungen Candida, Torulopsis und Hansenula verwendet.A common cultivation of bacteria on methanol and a yeast with a further carbon substrate is also proposed in the patent DD 141529. Yeasts of the genera Candida, Torulopsis and Hansenula are used.
Die Fermentation in Gegenwart der Hefen hat die Steigerung der Wachstumsgeschwindigkeit der Methanol utilisierenden Bakterien zum Ziel, sie dienen also lediglich als Wachstumsstimulatoren für den Methanolprozeß.The fermentation in the presence of yeasts has the goal of increasing the growth rate of methanol-utilizing bacteria, so they serve only as growth stimulators for the methanol process.
Die Erfindung verfolgt das Ziel, ein Verfahren zur Gewinnung von Biomasse zu entwickeln, das eine stabile Prozeßführung unter unsterilen Bedingungen bei Einsatz verschiedener Kohlenstoffquellen, vorzugsweise Essigsäure enthaltender Substrate, ohne Anwendung von Wuchsstoffen, bei wahlweise hohen extrazellulären Konzentrationen der Kohlenstoffquelle mit hohen Produktivitäten ermöglicht.The invention aims to develop a process for recovering biomass which enables stable process management under unsterile conditions using various carbon sources, preferably acetic acid-containing substrates, without the use of growth substances, at optionally high extracellular concentrations of the carbon source with high productivities.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Produktionskultur zu selektieren und einzusetzen, die verschiedene Kohlenstoffquellen verwertet, nicht wuchsstoffbedürftig ist, eine große Wachstumsgeschwindigkeit besitzt, gegebenenfalls hohe extrazelluläre Konzentrationen der Kohlenstoffquelle toleriert und mit noch anderen Kohlenstoff-/Mikroorganismenkombinationen gemeinsam kultiviert werden kann.The invention is therefore based on the object to select and use a production culture that utilizes different carbon sources, is not in need of growth, has a high growth rate, optionally tolerated high extracellular concentrations of the carbon source and can be cultured together with other carbon / microorganism combinations.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Hefestämme der Art Pichia membranaefaciens und der Gattung Metschnikowia einzeln oder im Gemisch oder zusammen mit einer weiteren Kohlenstoff-/Mikroorganismenkombination in Kultuvierungsverfahren verwendet werden, bei denen Hefen oder Hefen und Bakterien auf der Basis von niedermolekularen Kohlenhydraten, Fettsäuren, Alkoholen und Aldehyden als Einzel- oder Kombinationssubstrate kontinuierlich mit einer Durchflußrate von maximal 0,35 h"1 bei einer Temperatur von 20cCbis45°Cund einem pH-Wert von 3,5 bis 6,5 unter Normal oder erhöhtem Druck unter unsterilen Bedingungen kultiviert werden.According to the invention the object is achieved in that yeast strains of the species Pichia membranaefaciens and the genus Metschnikowia be used individually or in admixture or together with another carbon / microorganism combination in Kultuvierungsverfahren in which yeasts or yeasts and bacteria based on low molecular weight carbohydrates, fatty acids , Alcohols and aldehydes as single or combination substrates continuously at a flow rate of at most 0.35 h -1 at a temperature of 20 ° C to 45 ° C and a pH of 3.5 to 6.5 under normal or elevated pressure under unsterile conditions be cultivated.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der in der Stammsammlung des ZIMET Jena unter der Bezeichnung H196 ZIMET 43735 hinterlegten Stammes von Pichia membranaefaciens und/oder H197 ZIMET 43736 von Metschnikowia spez.The use of the strain of Pichia membranaefaciens and / or H197 ZIMET 43736 of Metschnikowia spec., Deposited in the strain collection of ZIMET Jena under the name H196 ZIMET 43735, is particularly advantageous.
Die Hefestämme wurden mittels konventioneller Selektionsmethoden aus einem ungeschützten kontinuierlichen Fermentationsprozeß mit Essigsäure als einziger Kohlenstoffquelle bei einer Temperatur von 320C und einem pH-Wert von 6,3 isoliert.The yeast strains were isolated by conventional selection methods from an unprotected continuous fermentation process with acetic acid as sole carbon source at a temperature of 32 ° C. and a pH of 6.3.
Die Zusammensetzung der Nährlösung war pro Liter aqua destillata (für 1 g Biomasse) folgende:The composition of the nutrient solution was as follows per liter of aqua distillata (for 1 g of biomass):
H3PO4 (80%ige) 0,028 mlH 3 PO 4 (80%) 0.028 ml
KH2PO4 35 mgKH 2 PO 4 35 mg
MgSO4-7 H2O 25 mgMgSO 4 -7H 2 O 25 mg
CuSO4-5 H2O . 0,785 mgCuSO 4 -5H 2 O. 0.785 mg
MnS04-4H20 » - * 1,825mg ' 'MnS0 4 -4H 2 0 »- * 1,825mg ''
FeCI2-4 H2O 1,20 mgFeCl 2 -4H 2 O 1.20 mg
ZnCI2 0,322 mgZnCl 2 0.322 mg
CoSO4 -7 H2O 0,036 mgCoSO 4 -7H 2 O 0.036 mg
NiSO4-7 H2O 0,109 mgNiSO 4 -7H 2 O 0.109 mg
AI2(SO4J3-18H2O 0,186 mgAl 2 (SO 4 J 3 -18H 2 O 0.186 mg
Ca(NO3J2-4 H2O 0,883 mgCa (NO 3 J 2 -4 H 2 O 0.883 mg
Na2MoO4-2 H2O 0,041mgNa 2 MoO 4 -2H 2 O 0.041mg
H3BO3 1,286 mgH 3 BO 3 1.286 mg
CrCI3 -6 H2O 0,077 mgCrCl 3 -6H 2 O 0.077 mg
CH3COOH (80%ig) 4,4 mlCH 3 COOH (80%) 4.4 ml
Stickstoff wurde in Form von Ammoniumionen über die pH-Regelung dem Kulturmedium zugeführt. Der Hefestamm H196, taxonomisch bestimmt als Pichia membranaefaciens, wurde in der Hinterlegungsstelle der ZIMET-Kulturensammlung im Zentralinstitut für Mikrobiologie und experimentelle Therapie der Akademie der Wissenschaften der DDR hinterlegt und unter der Nummer ZIMET 43735 registriert.Nitrogen was supplied in the form of ammonium ions via the pH control to the culture medium. The yeast strain H196, taxonomically determined as Pichia membranaefaciens, was deposited in the depository of the ZIMET culture collection in the Central Institute for Microbiology and Experimental Therapy of the Academy of Sciences of the GDR and registered under the number ZIMET 43735.
Der Hefestamm H196 — ZIMET 43735 wird durch folgende Merkmale charakterisiert: Zellmorphologie:The yeast strain H196 - ZIMET 43735 is characterized by the following features: cell morphology:
Nach einem Wachstum von 2 Tagen auf Malzextrakt-Agar pH 5,4 und einer Bebrütungstemperatur von 300C sind die Zellen oval, länglich-oval oder teilweise zylindrisch. Die Zellen sind abgerundet bis abgeflacht. Die Zellen liegen einzeln, in Paaren oder in einem Pseudomycel vor.After a growth of 2 days on malt extract agar pH 5.4 and a incubation temperature of 30 0 C, the cells are oval, oblong-oval or partially cylindrical. The cells are rounded to flattened. The cells are single, in pairs or in a pseudomycelium.
Die Größe der Zellen beträgt (2 bis 5) χ (4,5 bis 8) μ,ιη bzw. in Flüssigkultur auf Glucose (3 bis 5,5) χ (5 bis 10) μ,ιη. Koloniemorphologie:The size of the cells is (2 to 5) χ (4.5 to 8) μ, ιη or in liquid culture on glucose (3 to 5.5) χ (5 to 10) μ, ιη. Colony morphology:
— Nach 2 Tagen Wachstum auf Glucose-Agar pH 5,4 bei 30°C werden von dem Stamm kreisförmige, mittelgroße (Durchmesser 0,5 bis 3 mm) filzig-rauhe Kolonien mit einem glatten Rand gebildet, deren Struktur leicht gekörnt ist. Die Farbe ist weiß bis beige und die Form konvex.After 2 days of growth on glucose agar pH 5.4 at 30 ° C, the stem forms circular, medium-sized (diameter 0.5 to 3 mm) fungal-rough colonies with a smooth edge, the structure of which is slightly grained. The color is white to beige and the shape is convex.
— AufMalz-AgarpH5,4:- AufMalz-AgarpH5,4:
Die Form der Kolonien nach 2 Tagen Wachstum bei 30°C ist leicht unregelmäßig. Der Rand der Kolonien ist mycelartig auswachsend und etwas heller. Der Durchmesser beträgt 0,5 bis 3 mm. Die Form der Kolonien ist flacher und die Struktur grobkörnig, die Farbe der Kolonien ist weiß bis beige. Weitere Merkmale:The shape of the colonies after 2 days growth at 30 ° C is slightly irregular. The margins of the colonies grow mycelium and are lighter. The diameter is 0.5 to 3 mm. The shape of the colonies is flatter and the structure is coarse-grained, the color of the colonies is white to beige. Other features:
Die Hefe ist nicht tamin-oder wuchsstoffbedürftig.The yeast is not tamin or growth-needy.
Sie wächst in einem Temperaturbereich von 200C bis 450C, vorzugsweise aber bei 32-380C, und in einem pH-Bereich von 3,5 bis 6,5, optimal bei einem pH-Wert von 4,4-5,5. Der Hefestamm H 196—ZIMET 43735 zeigt eine gute Assimilationsfähigkeit z.B. für folgende Stoffe: D-, L-Lactat, Succinat, Glycerin, Ethanol, Glucose, Lysin, Essigsäure. Für die Kultivierung wird ein Nährmedium eingesetzt, das als Kohlenstoffquelle niedermolekulare Kohlenhydrate bzw. niedere und höhere Fettsäuren in reiner Form oder als Bestandteile enthält.It grows in a temperature range of 20 0 C to 45 0 C, but preferably at 32-38 0 C, and in a pH range of 3.5 to 6.5, optimally at a pH of 4.4-5 ; 5. The yeast strain H 196-ZIMET 43735 shows a good assimilability eg for the following substances: D-, L-lactate, succinate, glycerol, ethanol, glucose, lysine, acetic acid. For cultivation, a nutrient medium is used which contains as carbon source low molecular weight carbohydrates or lower and higher fatty acids in pure form or as constituents.
Der Hefestamm H 197, taxonomisch bestimmt als Metschnikowia spec, wurde in der Hinterlegungsstelle der ZIMET-Kulturensammlung im Zentralinstitut für Mikrobiologie und experimentelleTherapie der Akademie der Wissenschaften der DDR hinterlegt und unter der Nummer ZIMET 43736 registriert. Dieser Hefestamm wird durch folgende Merkmale charakterisiert: Zellmorphologie:The yeast strain H 197, taxonomically determined as Metschnikowia spec, has been deposited in the depository of the ZIMET culture collection in the Central Institute for Microbiology and Experimental Therapy of the GDR Academy of Sciences and registered under the number ZIMET 43736. This yeast strain is characterized by the following features: Cell morphology:
Nach einem Wachstum von 2Tagen auf Malzextrakt-Agar pH-Wert 5,4 und einer Bebrütungstemperatur von 300C sind die Zellen vielgestaltig: sphäroid bis ellipsoid. Die Zellen liegen einzeln vor; nach 2 Tagen beginnende Pseudomycelbildung. Die Größe der Zellen beträgt (2 bis 3) x (4 bis 6)/im und in Flüssigkultur auf glucosehaltigem Nährmedium (3 bis 4) χ (5bis6^m. Koloniemorphologie:After a growth of 2 days on malt extract agar pH 5.4 and a incubation temperature of 30 0 C, the cells are multifarious: spheroidal to ellipsoidal. The cells are single; after 2 days starting pseudomycel formation. The size of the cells is (2 to 3) x (4 to 6) / im and in liquid culture on glucose-containing nutrient medium (3 to 4) χ (5 to 6 ^ m).
— Nach 2 Tagen Wachstum auf Glucose-AgarpH 5,4 bei 30°C werden vom Stamm kreisförmige, mittelgroße (0,5 bis 2,5mm Durchmesser) ganzrandige, fein-amorphe, konvexe Kolonien gebildet. Die Oberfläche ist glatt, leicht glänzend, und die Farbe ist weiß. Nach 4 Tagen bildet sich Pseudomycel.After 2 days of growth on glucose agar pH 5.4 at 30 ° C, circular, medium-sized (0.5 to 2.5 mm diameter) whole-margined, fine-amorphous, convex colonies are formed from the stem. The surface is smooth, slightly shiny, and the color is white. After 4 days Pseudomycel forms.
— Die gleiche Beschreibung trifft auch für das Wachstum auf Malz-Agar pH 5,4 zu. Weitere Merkmaie:- The same description applies to the growth on malt agar pH 5.4. Additional feature:
Die Hefe ist vitamin-oder wuchsstoffbedürftig. Auf einen Einsatz von Vitaminen oder Wuchsstoffen kann aber verzichtet werden, wenn im Fermentationsprozeß ein weiterer Wuchsstofflieferant — wie z.B. der Hefestamm Pichia membranaefaciens H 196 — ZIMET 43735 in Anteilen von 5 bis 50%, vorzugsweise 10-30%, gezüchtet wird. Bei Kultivierung des Hefestammes H 197 — ZIMET 43736 auf Gülle, Silosickersaft, Brüdenfett, Melasse, Maisquellwasser vermag dieser ohne zusätzliche Vitamin- oder Wuchsstoffbeigaben zu wachsen. DerHefestamm H 197—ZIMET 43736 zeigt einegute Assimilationsfähigkeit z. B. fürfolgende Stoffe: Glucose, D-Galaktose, Sorbose, Xylose, Saccharose, Maltose, Cellobiose, Succinat, Citrat, Glycerin, Ethanol, Lysin, Essigsäure.The yeast is in need of vitamin or growth. However, it is possible to dispense with the use of vitamins or growth substances if, in the fermentation process, another growth substance source, such as the yeast strain Pichia membranaefaciens H 196 - ZIMET 43735 is grown in proportions of 5 to 50%, preferably 10-30%. When cultivating the yeast strain H 197 - ZIMET 43736 on liquid manure, silosickers, vapors, molasses, corn steep liquor it can grow without additional vitamin or Growth Substances. The yeast strain H 197-ZIMET 43736 shows good assimilation ability e.g. For example: glucose, D-galactose, sorbose, xylose, sucrose, maltose, cellobiose, succinate, citrate, glycerol, ethanol, lysine, acetic acid.
Für die Kultivierung wird ein Nährmedium eingesetzt, das als Kohlenstoffquelle niedermolekulare Kohlenhydrate bzw. niedere und höhere Fettsäuren in reiner Form oder als Bestandteile von Abprodukten (z. B. Gülle, Silosickersaft, Brüdenfett, Melasse, Maisquellwasser) enthält. Die Kultivierung der Hefe erfolgt in einem Temperaturbereich von 25 bis 400C, vorzugsweise bei 32-38°C, und in einem pH-Bereich zwischen 4,0 und 6,5, vorzugsweise zwischen 4,5 bis 5,0.For cultivation, a nutrient medium is used which contains as carbon source low molecular weight carbohydrates or lower and higher fatty acids in pure form or as constituents of waste products (eg liquid manure, silosicker juice, vapor of vapors, molasses, corn steep liquor). The cultivation of the yeast is carried out in a temperature range of 25 to 40 0 C, preferably at 32-38 ° C, and in a pH range between 4.0 and 6.5, preferably between 4.5 to 5.0.
Die aus den Hefen gewonnene Biomasse besitzt ein gutes Sedimentationsverhalten und Qualitätskennzahlen (z. B.The biomass obtained from the yeasts has a good sedimentation behavior and quality indicators (eg.
Rohproteingehalt 45-48%) die ihren Einsatz als Futtermittel oder auch als organischen Dünger empfehlen. Durch gemeinsame Kultivierung mit anderen Kohlenstoff-/Mikroorganismen (Bakterien)-Kombinationen kann der Rohproteingehalt der Biomasse noch erhöht werden.Crude protein content 45-48%) which recommend their use as animal feed or as organic fertilizer. By common cultivation with other carbon / microorganism (bacteria) combinations, the crude protein content of the biomass can be increased even more.
Durch die nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.The following examples illustrate the invention in more detail.
In einen Rührfermentor werden 51 vorgezüchtetes Impfmaterial der Hefen H 196 — ZIMET 43735 und H 197 — ZIMET 43736 mit einer Konzentration von 3 bis 4g/l eingesetzt. Die Temperatur wird auf 38°C, der pH-Wert auf 5,5 eingestellt. Das Medium wird mit 75l/l · h Luftbegast. Es erfolgt eine diskontinuierliche Kultivierung bis zum Erreichen einer Hefekonzentration von 15g/l. Während dieses Wachstumsprozesses wird der pH-Wert mit 10%iger Schwefelsäure geregelt. Das Nährmedium hatte (für 1g Biomasse) folgende Zusammensetzung: proilaquadestillata:In a stirred fermentor, 51 pre-bred inoculants of yeasts H 196 - ZIMET 43735 and H 197 - ZIMET 43736 are used at a concentration of 3 to 4 g / l. The temperature is adjusted to 38 ° C, the pH to 5.5. The medium is gassed with 75 l / lh of air. There is a discontinuous cultivation until reaching a yeast concentration of 15g / l. During this growth process, the pH is controlled with 10% sulfuric acid. The nutrient medium had (for 1g biomass) the following composition: proilaquadestillata:
H3PO4 (80%ige) 0,028 mlH 3 PO 4 (80%) 0.028 ml
KH2PO4 35 mgKH 2 PO 4 35 mg
MgSO4-7 H2O 25 mgMgSO 4 -7H 2 O 25 mg
CuSO4-OH2O 0,785 mgCuSO 4 -OH 2 O 0.785 mg
MnSO4-4 H2O 1,825 mgMnSO 4 -4H 2 O 1.825 mg
FeCI2-4 H2O 1,200 mgFeCl 2 -4H 2 O 1.200 mg
ZnCI2 0,322 mgZnCl 2 0.322 mg
CoSO4 -7 H2O 0,036 mgCoSO 4 -7H 2 O 0.036 mg
NiSO4-7 H2O 0,109 mgNiSO 4 -7H 2 O 0.109 mg
AI2(SO4)S-18H2O 0,186 mgAl 2 (SO 4 ) S-18H 2 O 0.186 mg
Ca(NOa)2-4 H2O 0,883 mgCa (NOa) 2 -4 H 2 O 0.883 mg
Na2MoO4- 2 H2O 0,041mgNa 2 MoO 4 - 2 H 2 O 0.041mg
H3BO3 1,286 mgH 3 BO 3 1.286 mg
CrCI3-6 H2O 0,077 mgCrCl 3 -6H 2 O 0.077 mg
CH3COOH (80%ige) 4,4 mlCH 3 COOH (80%) 4.4 ml
Diese Nährlösung und Ammoniumchlorid werden dem Fermentationsmedium sukzessive so zugesetzt, daß folgende Konzentrationsgrenzen in der Kulturflüssigkeit eingehalten werden: P (als Phosphat):30 bis200mg/l, N (als Ammoniumion):30 bis 300mg/l, Essigsäure 0 bis 6g/l. Anschließend wird weiter kontinuierlich kultiviert mit einer Durchflußrate D = 0,25h"1. Die pH-Regelung erfolgt während dieses Prozesses mit 10%iger NH4OH-Lösung. Die Phosphat-, Ammoniumstickstoff-und Essigsäurekonzentration wird in den o.g. Grenzen gehalten. Unter diesen Bedingungen werden im stabilen kontinuierlichen Prozeß Hefekonzentrationen von 21,9g/l entsprechend einer Produktivität von 5,48g/l · h erzielt. Zwischen den beiden Hefen stellt sich ein konstantes Zellzahlverhältnis ein: 30% H 196,70% H 197.This nutrient solution and ammonium chloride are added to the fermentation medium successively so that the following concentration limits are maintained in the culture liquid: P (as phosphate): 30 to 200mg / l, N (as ammonium ion): 30 to 300mg / l, acetic acid 0 to 6g / l. The mixture is then further cultivated continuously with a flow rate D = 0.25 h -1 . The pH is regulated during this process with 10% strength NH 4 OH solution The phosphate, ammonium nitrogen and acetic acid concentration is kept within the abovementioned limits Yeast concentrations of 21.9 g / l corresponding to a productivity of 5.48 g / lh are achieved in the stable continuous process under these conditions, and a constant cell number ratio is established between the two yeasts: 30% H 196.70% H 197.
Die Kultivierung der Hefen H 196 und H 197 erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben.The cultivation of yeasts H 196 and H 197 is carried out as described in Example 1.
Nachdem sich ein stabiler kontinuierlicher Prozeß eingestellt hat, wird die Durchflußrate auf D = 0,15h"1 vermindert und die Nährlösung teilweise durch Gülle (mit ca. 17g/l wasserdampfflüchtiger Fettsäuren) ersetzt. Dadurch wird ein Nährmedium folgender Zusammensetzung in den Fermentor dosiert: anorganischer Stickstoff: 2,9g/l, Essigsäure: 19,1 g/l, Propionsäure: 6,9g/l, Buttersäure: 6,7 g/l, Acetaldehyd: 1,6g/l. Die pH-Regelung erfolgt mit 10%iger Schwefelsäure. Unter diesen Bedingungen werden im stabilen kontinuierlichen Prozeß Hefekonzentrationen von 21,3g/l entsprechend einer Produktivität von 3,2g/l · hAfter a stable, continuous process has been established, the flow rate is reduced to D = 0.15 h -1 and the nutrient solution is partially replaced by liquid manure (containing about 17 g / l of water-volatile fatty acids), thereby metering a nutrient medium of the following composition into the fermenter: inorganic nitrogen: 2.9 g / l, acetic acid: 19.1 g / l, propionic acid: 6.9 g / l, butyric acid: 6.7 g / l, acetaldehyde: 1.6 g / l, pH control is 10 % sulfuric acid Under these conditions, in the stable continuous process, yeast concentrations of 21.3 g / L corresponding to a productivity of 3.2 g / Lh
Die Kultivierung der Hefen H 196 und H 197 erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben.The cultivation of yeasts H 196 and H 197 is carried out as described in Example 1.
Nachdem sich ein stabiler kontinuierlicher Prozeß eingestellt hat, wird die Durchflußrate auf D = 0,15h"1 verringert und die Nährlösung teilweise durch Gülle (mit ca. 17g/l wasserdampfflüchtiger Fettsäuren) und Silosickersaft (mit 20,4g/l wasseredampfflüchtiger Fettsäuren) ersetzt. Die Mischung erfolgt so, daß in den Fermentor ein Nährmedium folgender Zusammensetzung dosiert wird: anorganischer Stickstoff: 2,4g/l, Essigsäure: 19,8g/l, Propionsäure: 7,0g/l, Buttersäure: 6,9g/l, Acetaldehyd: 1,8g/l. Die pH-Regelung erfolgt mit 10%iger Schwefelsäure. Unter diesen Bedingungen werden im stabilen kontinuierlichen Prozeß Hefekonzentrationen von 22,5g/l entsprechend einer Produktivität von 3,4g/l · h erreicht.After a stable, continuous process has been established, the flow rate is reduced to D = 0.15h- 1 and the nutrient solution is partially replaced by manure (containing about 17g / L of steam-volatile fatty acids) and silosicker juice (containing 20.4g / L of steam-volatile fatty acids) The mixture is carried out such that a nutrient medium of the following composition is metered into the fermenter: inorganic nitrogen: 2.4 g / l, acetic acid: 19.8 g / l, propionic acid: 7.0 g / l, butyric acid: 6.9 g / l, Acetaldehyde: 1.8 g / l The pH is controlled with 10% sulfuric acid Under these conditions, yeast concentrations of 22.5 g / l corresponding to a productivity of 3.4 g / lh are achieved in the stable continuous process.
In einen Rührfermentor werden 51 vorgezüchtetes Impfmaterial der Kultur MB 58 mit einer Konzentration von 3—4g/l eingesetzt.In a stirred fermentor 51 pre-grown inoculants of culture MB 58 are used with a concentration of 3-4g / l.
DieTemperaturwirdauf 32°C, pH-Wert auf 4,1 eingestellt. Das Medium wird mit Luft begast. Es erfolgt eine diskontinuierliche Kultivierung bis zum Erreichen einer Bakterienkonzentration von 20 g/l. Während des Wachstumsprozesses wird der pH-Wert mit 5%iger NH3-Lösung geregelt. Die Zusammensetzung der Nährlösung erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben, nur ohne Essigsäure. Nach Erlangen eines stabilen kontinuierlichen Prozesses, wird eine Durchflußrate von D = 0,125 h"1 eingestellt.The temperature is adjusted to 32 ° C, pH to 4.1. The medium is aerated with air. There is a discontinuous cultivation until reaching a bacterial concentration of 20 g / l. During the growth process, the pH is controlled with 5% NH 3 solution. The composition of the nutrient solution is carried out as described in Example 1, but without acetic acid. After obtaining a stable continuous process, a flow rate of D = 0.125 h -1 is set.
Dem Kulturmedium werden danach 500 ml einer Hefesuspension, bestehend aus den Hefen H 196 und H 197, zugesetzt. Das 30%ige Methanolsubstrat wird mit 5% Essigsäure versetzt.500 ml of a yeast suspension consisting of yeasts H 196 and H 197 are then added to the culture medium. The 30% methanol substrate is treated with 5% acetic acid.
Unter diesen Bedingungen wird in einem stabilen kontinuierlichen Prozeß eine Biomassekonzentration von 25,0g/l entsprechend einer Produktivität von 3,1 g/l · h erreicht.Under these conditions, a biomass concentration of 25.0 g / l corresponding to a productivity of 3.1 g / lh is achieved in a stable continuous process.
Zwischen den Bakterien- und den Hefestämmen stellt sich ein konstantes Zellzahlverhältnis ein: 80% MB 58,20% H 196 undBetween the bacteria and the yeast strains, a constant cell count ratio is established: 80% MB 58.20% H 196 and
Claims (2)
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| DD28189985A DD241916A1 (en) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | PROCESS FOR OBTAINING BIOMASS |
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|---|---|---|---|
| DD28189985A DD241916A1 (en) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | PROCESS FOR OBTAINING BIOMASS |
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| DD (1) | DD241916A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2672612A1 (en) * | 1991-02-08 | 1992-08-14 | Rochade | PROCESS FOR MANUFACTURING A NEW LACTIC LEAVEN, NEW LEAVEN OBTAINED, MANUFACTURE OF FOOD PRODUCTS FROM SUCH LEAVEN AND PRODUCTS OBTAINED. |
-
1985
- 1985-10-21 DD DD28189985A patent/DD241916A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2672612A1 (en) * | 1991-02-08 | 1992-08-14 | Rochade | PROCESS FOR MANUFACTURING A NEW LACTIC LEAVEN, NEW LEAVEN OBTAINED, MANUFACTURE OF FOOD PRODUCTS FROM SUCH LEAVEN AND PRODUCTS OBTAINED. |
| WO1992013462A1 (en) * | 1991-02-08 | 1992-08-20 | Rochade | Method of manufacturing a novel lactic leaven, new leaven obtained, manufacture of food products from said leaven and products obtained |
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