DD269862A1 - METHOD FOR CULTIVATING MICRO-ORGANISMS FROM EXTREME ENVIRONMENTS FOR OBTAINING BIOMASS - Google Patents

METHOD FOR CULTIVATING MICRO-ORGANISMS FROM EXTREME ENVIRONMENTS FOR OBTAINING BIOMASS Download PDF

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DD269862A1
DD269862A1 DD31205788A DD31205788A DD269862A1 DD 269862 A1 DD269862 A1 DD 269862A1 DD 31205788 A DD31205788 A DD 31205788A DD 31205788 A DD31205788 A DD 31205788A DD 269862 A1 DD269862 A1 DD 269862A1
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DD
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microorganisms
biomass
culture medium
extreme environments
cultivation
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DD31205788A
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Brigitte Heinritz
Christine Gwenner
Helmut Stach
Ursula Lohse
Horst Thamm
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Akad Wissenschaften Ddr
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen aus extremen Umwelten zur Gewinnung von Biomasse. Die Erfindung verfolgt das Ziel, die bei der Kultivierung der Mikroorganismen in das Kulturmedium von den Mikroorganismen abgegebenen extrazellulaeren hydrophoben, das Wachstum inhibierenden Substanzen aus dem Kulturmedium zu entfernen. Das Ziel wird erreicht durch die Zugabe wasserunloeslicher fester hydrophober Substanzen, wie der dekationierte und dealuminierte NaY-Zeolithe US-Ex.The invention relates to a method for the cultivation of microorganisms from extreme environments for the production of biomass. The object of the invention is to remove from the culture medium the extracellular hydrophobic, growth-inhibiting substances released by the microorganisms into the culture medium during the cultivation of the microorganisms. The goal is achieved by the addition of water-insoluble solid hydrophobic substances, such as the decated and dealuminated NaY zeolites US Ex.

Description

Charakteristik der bol-annten technischen LösungenCharacteristic of the bang-ann technical solutions

Bei der Kultivierung von Mikroorganismen aus extremen Umwelten zur Gewinnung von Biomasse, werden durch die Mikroorganismen extrazelluläre Substanzen in aas Kulturmedium abgegeben. Diese extrazelhiven Substanzen wirken wenn sie in höheren Konzentrationen im Kulturmedium anwesend sind inhibierend auf das Wachstum der Mikroorganismen. Dadurch wird die spezifische Wachstumsgeschwindigkeit der Mikroorganismen und die Biomassenausbeute stark beeinträchtigt. Es sind Verfahren bekannt, die das Ziel verfolgen, diese extrazellulären Substanzen aus dem Kulturmedium zu entfernen. In der DD-PS 211579 werden ionogene Stoffwechselprodukte, wie Zitronensäure, mittels lonenaustauscherband aus dem Kulturmedium entfernt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß nur die hydrophilen Substanzen entfernt werden die hydrophoben Substanzen im Kulturmedium verbleiben.In the cultivation of microorganisms from extreme environments for the production of biomass, extracellular substances are released into the culture medium by the microorganisms. These extrazelhiven substances act when they are present in higher concentrations in the culture medium inhibiting the growth of microorganisms. This greatly affects the specific growth rate of the microorganisms and the biomass yield. Methods are known which aim to remove these extracellular substances from the culture medium. In DD-PS 211579, ionogenic metabolites, such as citric acid, are removed from the culture medium by means of an ion exchange band. This method has the disadvantage that only the hydrophilic substances are removed, the hydrophobic substances remain in the culture medium.

In einem weiteren Verfahren (DE-OS 3246189) wird die Anwendung von Adsorbentier. wie Aktivkohle, zur effizienten Produktion löslicher Stoffwechselprodukte beschrieben. Die Verwendung die'.er Adsorbentien hat aber den Nachteil, daß diese ein? Vielzahl von Nährlösungsbestandteilen unter anderem auch die für die Bildung der Biomasse essentiellen Vitamine, bindet. Dieses Verfahren erfordert somit eine notwendige Vorbehandlung der Adsorbentien mit Vitaminen bis zu ihrer Sättigung. Dieses wiederum erhöht den ökomischen Aufwand für die Gewinnung der Biomasse.In another method (DE-OS 3246189), the use of Adsorbentier. such as activated carbon, described for the efficient production of soluble metabolites. The use die'.er adsorbents but has the disadvantage that this one? Variety of nutrient solution components including the essential for the formation of biomass vitamins binds. This method thus requires a necessary pretreatment of the adsorbents with vitamins until their saturation. This in turn increases the economic outlay for the extraction of biomass.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Senkung der Konzentration extrazellulärer, hydrophober Substanzen im Kulturmedium zu entwickeln.The object of the invention is to develop a method for reducing the concentration of extracellular, hydrophobic substances in the culture medium.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, solche Adsorbentien auszuwählen und einzusetzen, die die Fähigkeit besitzen, vorzugsweise extrazelluläre hydrophobe Substanzen zu adsorbieren.The object of the invention is to select and use those adsorbents which have the ability to preferentially adsorb extracellular hydrophobic substances.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Kulturmedium wasserunlösliche hydrophobe feste Substanzen, wie der dekantionierte und dealuminierte NaY Zeolith US-Ex, in einer Konzentration von 0,01 bis IOOg/Γ1 zugegeben werden.According to the invention the object is achieved in that the culture medium water-insoluble hydrophobic solid substances, such as the dekantionierte and dealuminated NaY zeolite US Ex, in a concentration of 0.01 to lOOg / Γ 1 are added.

Diese Adsorbentien zeichnen sich durch das Vermögen aus, hydrophobe Substanzen mit ganz bestimmten Moleküldurchmessern bevorzugt zu binden. Die Selektivität dieser Adsorbentien mit einer der Primärstruktur der Überfläche überlagerten Sekundärstruktur ermöglicht die Bindung hydrophober extrazellulärer die Biomassebildung inhibierender Substanzen ohne Entfernung von fein die Biomassebildung essentiellen Substanzen, wie wasserlösliche Vitamine.These adsorbents are characterized by the ability to preferentially bind hydrophobic substances with very specific molecular diameters. The selectivity of these adsorbents with a secondary structure superimposed on the primary structure of the surface allows the binding of hydrophobic extracellular biomass-inhibiting substances without removal of finely biomass-forming essential substances such as water-soluble vitamins.

Mit der Anwendung des erfindungsgamäßen Verfahrens wird die Wachstumsgeschwindigkeit der Mikroorganismen um maximal das Vierfache und die Ausbeutesteigerung der mikrobiellen Biomasse um etwa 30% gegenüber den bekannten Verfahren erhöht.With the use of the method according to the invention, the growth rate of the microorganisms is increased by a maximum of four times and the yield increase of the microbial biomass by about 30% compared to the known methods.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar zur Kultivierung von Mikroorganismen aus extremen Umwelten, wie thermo-, halo-, alkalo-, acido und/oder psychrophiler Mikroorganismen, vorzugsweise Mikroorganismen der Gattung Bacillus.This method according to the invention is applicable to the cultivation of microorganisms from extreme environments, such as thermo, halo, alkalo, acido and / or psychrophilic microorganisms, preferably microorganisms of the genus Bacillus.

In nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert.In the following examples, the invention is explained in more detail.

Beispiel 1example 1

Der thermophile Stamm Bacillus stearothermophilus TP5 wurde in einem 101 Rührreaktor bei 70°C und einem pH-Wert von 6,8 diskontinuierlicch aernh auf einem Glucose/Nährmedium mit Hefeextraktzusatz kultiviert.The thermophilic strain Bacillus stearothermophilus TP5 was cultured intermittently in a 101 stirred reactor at 70 ° C and a pH of 6.8 on a glucose / nutrient medium with yeast extract addition.

Das Nährmedium enthielt pro Liter 0,3g MgSO4 · 7H20,0,59g KH2PO4,0,26ml H3PO4 (85%), 15g Glucose, 1 g Hefeextrakt und Spurenelementverbindungen in ausreichenden Mengen. Der pH-Wert wurde mit wäßriger Ammoniaklösung (2,5%) geregelt.The nutrient medium contained 4 .7H 2 0,0,59g KH 2 PO 4, 0,26ml H 3 PO 4 (85%), 15 g of glucose, 1 g of yeast extract and trace element compounds in sufficient quantities. 0.3 g per liter MgSO The pH was controlled with aqueous ammonia solution (2.5%).

In drei Ansätzen wurde dem NährmediumIn three approaches became the nutrient medium

1. US-Ex1. US Ex

2. Silicalit2. Silicalite

3. NaY3. NaY

zugesetzt (Konnentration im Kulturmedium 1 g Γ1)· Im Vergleich zum diskontinuierlichen Prozeß mit Nährmediuni ohne Zusatz von Adsorbfintien wurde in allen drei Versuchsreihen die spezifische Geschwindigkeit der Gewinnung mikrobieller Biomasse erhöht:(Conzentration in culture medium 1 g Γ 1 ) Compared to the discontinuous process with Nährmediuni without addition of Adsorbfintien was increased in all three series of experiments, the specific rate of recovery of microbial biomass:

1. durch US-Ex auf das Vierfache1. by US ex fourfold

2. durch Silicalit auf das Dreieinhalbfache2. By silicalite to three and a half times

3. durch NaY auf das Dreifache.3. threefold by NaY.

Die maximale erreichte spezifische Geschwindigkeit betrug 4 h"1. Gleichzeitig wurde die Ausbeute der Bildung von Biomasse von 30% auf maximal 45% erhöht.The maximum specific speed achieved was 4 hours " 1. At the same time, the yield of biomass formation was increased from 30% to a maximum of 45%.

Beispiel 2Example 2 Der thermophile Stamm Bacillus stearothermnphilus TP 32 wurde in einem 11-Reaktor bei /0°C und einem pH-Wert von 6,8The thermophilic strain Bacillus stearothermnphilus TP 32 was grown in an 11 reactor at 0 ° C and a pH of 6.8

kontinuierlich aerob auf einem I.actose/Nährsalzmedium mit Hefeextraktzusatz kultiviert.continuously aerobically cultivated on an I. lactose / Nährsalzmedium with yeast extract additive.

Das Nährmedium enthielt pro LiterThe nutrient medium contained per liter

0,3g MgSO4 · 7H20,0,59g KH2PO4,0,26ml H3PO4 (85%), 6g Lactose, 1 g Hefeextrakt und Spurenelementverbindungen inausreichenden Mengen. Der pH-Wert des Kulturmediums wurde mit 2,ii%iger wäßriger Ammoniaklösung geregelt.0.3 g MgSO 4 .7H 2 .0.59 g KH 2 PO 4 , 0.26 ml H 3 PO 4 (85%), 6 g lactose, 1 g yeast extract and trace element compounds in sufficient quantities. The pH of the culture medium was controlled with 2, ii% aqueous ammonia solution.

Die Verweilzeit betrug 3 h.The residence time was 3 h. Die folgenden Ergebnisse wurden ohne Einsatz von Adsorbentien erzielt:The following results were achieved without the use of adsorbents:

spezifische Wachstumsgeschwindigkeit 0,7 g Γ1 · h"1spazifischer Lactoseverbrauch 3g Lactose · gBTS"'specific growth rate 0.7 g Γ 1 · h -1 spicy lactose consumption 3 g lactose · g BTS

B'omassekonzentration 2g BTS · l~\B'omasse concentration 2g BTS · l ~ \ Durch Dosierung von 0,2g US-Ex h"' wurde die Biomassekonzentration um etwa 30% erhöht und der spezifischeBy dosing 0.2 g US Ex h "'the biomass concentration was increased by about 30% and the specific Lactoseverbrauch jank dementsprechend ebenfalls um 30% bei konstanter spezifischer Wachstumsgeschwindigkeit.Accordingly, lactose consumption also increased by 30% at a constant specific growth rate.

Claims (1)

Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen aus extremen Umwelton zur Gewinnung von Biomasse, gekennzeichnet dadurch, daß dem Kulturmedium wasserunlösliche hydrophobe feste Substanzen, wie der dekationierte und dealuminierte NaY Zeolith US-Ex, in einer Konzentration von 0,01 bis 100g/r1 zugegeben werden.Process for the cultivation of microorganisms from extreme Umwelton for the production of biomass, characterized in that the culture medium water-insoluble hydrophobic solid substances, such as the decationized and dealuminated NaY zeolite US Ex, in a concentration of 0.01 to 100g / r 1 are added. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft die Kultivierung von Mikroorganismen aus extremen Umwelten zur Gewinnung mikrobieller Biomasse. Die Erfindung kann in der biotechnologischen Industrie genutzt werden.The invention relates to the cultivation of microorganisms from extreme environments for the production of microbial biomass. The invention can be used in the biotechnology industry.
DD31205788A 1988-01-05 1988-01-05 METHOD FOR CULTIVATING MICRO-ORGANISMS FROM EXTREME ENVIRONMENTS FOR OBTAINING BIOMASS DD269862A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997024428A1 (en) * 1995-12-29 1997-07-10 The Procter & Gamble Company Detergent compositions comprising psychrophilic/psychrotrophic enzymes

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