DE1442230C3 - Verfahren zum aeroben Züchten von Mikroorganismen - Google Patents
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-
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum aeroben Züchten von Mikroorganismen mit einem Proteingehalt
von mehr als 50% und einem Index an lebenswichtigen Aminosäuren von mehr als '45 in einem
wäßrigen Medium, welches Sauerstoff und andere wesentliche Zellennährstoffe enthält, unter Verwendung
von geradkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffen als Kohlenstoffquelle bei Temperaturen im
Bereich von etwa 20 bis 55° C und Ernten der Mikroorganismenzellen. Solche Mikroorganismen eignen
sich besonders als Zusätze zu Viehfutter, zur Herstellung von Leimen auf Proteinbasis, Klebstoffen usw.
Die gegenwärtige Weltknappheit an Proteinen ist bekannt. Um diesen Proteinmangel zu beheben, hat
man in neuerer Zeit mikrobiologische Syntheseverfahren entwickelt, bei denen Protein durch Züchten von
Bakterien auf verschiedenen kohlenstoffhaltigen Nährsubstraten erzeugt wird.
Aus der britischen Patentschrift 914 568 ist ein Verfahren zur mikrobiologischen Herstellung von
Futterhefe, also einem Erzeugnis mit hohem Proteingehalt und hohem Gehalt an lebenswichtigen Aminosäuren,
bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein übliches Nährmedium verwendet, das Sauerstoff und als
assimilierbare Kohlenstoffquelle geradkettige aliphatische Kohlenwasserstoffe enthält.
Das Verfahren hat sich aber infolge der Schwierigkeit, Mikroorganismenzellen mit hinreichend hohem
Proteingehalt und gleichzeitig hinreichend hohem Index an lebenswichtigen Aminosäuren zu gewinnen,
nicht einführen können. Weitere Schwierigkeiten, die sich häufig bei der mikrobiologischen Synthese
unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen als Nährstoffen ergeben, sind die geringe Zellenwachstumsgeschwindigkeit
(äußerst lange Verweilzeiten) und die Unfähigkeit der Mikroorganismenzellen, Kohlenwasserstoffe
in wirksamer Weise für ihr Wachstum und ihre Vermehrung auszunutzen.
Das eingangs genannte Verfahren ist durch den Einsatz von acht neuartigen Mikroorganismenstämmen
gekennzeichnet.
Diese acht Mikroorganismenstämme sind nachstehend mit ihren ATCC-Registrierungszahlen angegeben,
die sie bei der Niederlegung von Proben dieser Stämme bei der American Type Culture Collection
in Washington, D. C, V. St. A., erhalten haben.
Name des Mikrooriuinismus
Pseudomonas ligustri
Pseudomonas pseudomallei
Pseudomonas orvilla
Alcaligenes sp
Cellumonas galba
Brevibacterium insectiphilium
Corynebacterium sp
Corynebacterium pourometabolum
ATCC-Numtner
15522
15523
15 524
15525
15526
15528
15529
15530
15523
15 524
15525
15526
15528
15529
15530
Die Eigenschaften dieser Mikroorganismenstämme, die nach den nachstehend angegebenen Testverfahren
bestimmt worden sind und die zu der obigen Nomenklatur geführt haben, sind die folgenden:
Nomenklaturprüfungen
15 522 | ATCC-Nummer | 15 523 | I 5 524 | 15 525 | |
kleines Stäbchen | kleines dünnes | kleines dünnes | kleines Stäbchen | ||
Morphologie | Stäbchen | Stäbchen | |||
+ (beweglich) | + | + | — (unbeweglich) | ||
Beweglichkeit | — (negativ) | — | — | — | |
Gram-Reaktion | schillernd, faden | erhabener ganzer | erhaben, rauh. | rauh, kreisförmig. | |
Morphologie der | förmig, strahlen | Rand, rauhe | kreisförmig, | etwas erhabener | |
Agar-Kulturen | förmige Ober | Oberfläche, | wellig, undurch | welliger Rand, | |
fläche, gerippt. | glänzend. | sichtig, viskos | undurchsichtig. | ||
rhizoid | biitterähnlich | membra η form ig | |||
+ auf Stärke und | + nur auf | + nur auf | + auf Glucose, | ||
Kohlenhydratvergärung | Glucose | Glucose | Glucose | - auf Stärke, | |
Lactose, | |||||
Saccharose, | |||||
Mannit | |||||
Fortsetzung
15 522 | ATCC-Nummer | 15 523 | 15 524 | 15 525 | |
grün auf Tryptose, | weiß auf Kar | weiß auf allen | weiß auf Kartoffel | ||
Pigmentierung | braun auf Nähr- | toffelstärke, | Nährmedien, | stärke, grün auf | |
agar, weiß auf | Nähragar und | fadenförmig | Tryptose | ||
Kartoffelstärke, | Tryptose, auf | ||||
igelartige | Dextrose (erzeugt | ||||
Ausbildung | grünes Pigment) | ||||
+ | + | — | — | ||
Gelatine-Verflüssigung | 3O0C (37°, 42°) | 3O0C (37°, 42°) | 30°C (37°C) | 30°C(37°) | |
Wachstumstemperatur, °C | 5,5—7,5 | 5,5—8 | 5,5-9 | 4,0—9 | |
Wachstums-pH-Wert | — | + | — | + | |
Harnstoff-Hydrolyse | — | — | — | — | |
Sulfiderzeugung | + | + | — | + | |
Katalaseerzeugung | — | — | — | — | |
Nitratreduktion | aerob | aerob | aerob | aerob | |
Sauerstoff | Boden | Boden | Boden | Boden | |
Quelle | Boden-Kohlen | Boden-Kohlen | Boden-Kohlen | Boden-Kohlen- . | |
Fundort | wasserstoffe | wasserstoffe | wasserstoffe | Wasserstoffe | |
Nomenklaturprüfungen
.15 526 | ATCC-Nummer | 15 528 | 15 529 | 15 530 | |
kleines, dünnes | kleines Stäbchen | langer Stab, etwas | pleomorphes | ||
Morphologie | Stäbchen | abgebogen | Stäbchen, etwas | ||
gebogen | |||||
+ | — (unbeweglich) | — | — | ||
Beweglichkeit | + (positiv) | + (positiv) | + | + | |
Gram-Reaktion | gelappt, flach, | hellgrünlich, | erhaben, | konvex, ganzer | |
Morphologie der | glatt, undurch | erhaben, glatt, | butterähnlich, | Rand, rahmartig | |
Agar-Kulturen | sichtig, membran- | undurchsichtig | undurchsichtig | ||
förmig | |||||
— auf Glucose, | + auf Glucose, | — (fermentiert | — | ||
Kohlenhydratvergärung | Lactose, | — auf Lactose, | nicht) | ||
Saccharose, | Saccharose, | ||||
Stärke und | Stärke und | ||||
Mannit | Mannit | ||||
weiß auf Nähr | weiß auf | rahmfarbig auf | weiß auf Dextrose, | ||
Pigmentierung | agar, gelb auf | Dextrose, grünlich | Kartoffelstärke, | rahmfarbig auf | |
Trypton, weiß auf | auf Trypton | Dextrose, | Kartoffelstärke | ||
Kartoffelstärke | Trypton | und Trypton | |||
+ | + (positiv) | — | + | ||
Gelatine-Verflüssigung | 30°C | 30° C | 30° C | 32" C | |
Wachstumstemperatur, °C | 5,5—8 | 6—7,8 | 4—9 | 4—9 | |
Wachstums-pH-Wert | + (bei48Std.) | + (positiv) | + | ||
Harnstoff-Hydrolyse | - | — (negativ) | — | ||
Sulfiderzeugung | + | + | + | ||
Katalaseerzeugung | — | — | — | ||
Nitratreduktion | aerob | aerob | aerob | aerob | |
Sauerstoff | Boden | Boden | Boden | Boden | |
Quelle | Boden-Kohlen | Boden | Boden | Boden | |
Fundort | wasserstoffe | ||||
Jeder dieser acht Mikroorganismenstämme besitzt einen Proteingehalt von mehr als 50%, einen Index
an lebenswichtigen Aminosäuren von mehr als 45 und eine ausgezeichnete Aminosäureverteilung.
65 Ferner sind diese Mikroorganismenstämme nichttoxisch und können daher in Beifuttermitteln verwendet
werden. Das Protein kann aus diesen Mikroorganismen dann als Leim oder Klebstoff verwendet
werden. Ein geeignetes Verfahren zum Extrahieren des Proteins besteht in dem aufeinanderfolgenden
Lysieren, z. B. mit Aceton oder anderen geeigneten organischen Lysierungsmitteln, basischer oder saurer
Extraktion und isoelektrischer Fällung. Aus den Mikroorganismenzellen und bzw. oder dem Fermentationsmedium
können intrazelluläre und bzw. oder extrazelluläre Aminosäuren isoliert werden.
Wenn die Zellen als Bestandteil von Futtermitteln verwendet werden sollen, werden sie gewöhnlich vor
ihrer Verwendung abgetötet.
Für das Medium, in dem die obengenannten acht Mikroorganismenstämme sich vermehren und
ansammeln, werden als Hautquelle für Kohlenstoff und Wasserstoff für das Zellenwachstum geradkettige
aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen im Molekül verwendet. Dabei brauchen
weder Vitamine noch Vitaminextrakte zugesetzt werden. Gewöhnlich besteht die Kohlenstoffquelle aus
geradkettigen C6- bis C30- Paraffinen, z. B. leichten
C6- bis Qo-Benzinen, d. h. niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffölen
der Reihe CnH2n+2 mit Siedepunkten
zwischen 95 und etwa 150° C und diese enthaltenden Erdölfraktionen sowie C11- bis C30-Gasölen mit einem
Siedebereich von etwa 190 bis 3200C und diese enthaltenden Erdölfraktionen. Die als Nährstoffe für
die Mikroorganismen besonders geeigneten geradkettigen Paraffine sind geradkettige C11- bis C30-Paraffine.
Alle obengenannten Nährstoffe können außerdem geradkettige Olefine, z. B. C6- bis C30-Mono- und
Polyolefine, in wechselnden Mengen, z. B. von 0.05 bis 30,0 Gewichtsprozent (bezogen auf die Gesamtmenge
der Kohlenwasserstoffe in dem Nährmedium) enthalten.
Mehrkernige aromatische Verbindungen sollen im allgemeinen in dem Nährmedium nicht enthalten sein,
weil sie als mögliche Krebserreger gelten und die geernteten Zellen verunreinigen können.
Obwohl die Anwesenheit von verzweigtkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffen (sowohl Olefinen
alsauchAlkanen)in Konzentrationen bis 30 Gewichtsprozent
des Kohlenwasserstoff-Nährstoffes zulässig ist, werden Konzentrationen an nichtgeradkettigen
aliphatischen Kohlenwasserstoffen von mehr als 10 Gewichtsprozent
gewöhnlich vermieden, weil die obengenannten Mikroorganismenstämme für geradkettige
aliphatische Kohlenwasserstoffe, besonders für geradkettige aliphatische C11- bis C30-Kohlenwasserstoffe,
selektiv sind.
Sauerstoff kann dem Medium in jeder Form zugeführt werden, in der er von dem Mikroorganismus
leicht assimiliert wird; auch sauerstoffhaltig^ Verbindungen können verwendet werden, soweit sie das
Zellenwachstum des Mikroorganismus und die Umwandlung der Kohlenwasserstoffe in Mikroorganismenzellen
nicht beeinträchtigen. Zweckmäßig wird der Sauerstoff in Form eines sauerstoffhaltigen Gases,
wie Luft, zugeführt, welches 19 bis 22 Gewichtsprozent Sauerstoff enthält. Obwohl man am günstigsten Luft
verwendet, kann auch an Sauerstoff angereicherte Luft verwendet werden, die mehr als 22 Gewichtsprozent
Sauerstoff enthält.
Stickstoff ist ebenfalls für die mikrobiologische Synthese wesentlich. Als Stickstoffquelle kann man
alle organischen oder anorganischen Stickstoffverbindungen verwenden, die Stickstoff in einer für den
Metabolismus des zu erntenden Mikroorganismus nutzbaren Form abgeben. Zu den verwendbaren organischen
Verbindungen gehören beispielsweise Proteine, mit Säure hydrolysierte Proteine, mit Enzymen
aufgeschlossene Proteine, Aminosäuren, Hefeextrakt, Asparagin, Harnstoff usw., diese Stoffe können auch
gleichzeitig als Kohlenstoffquellen dienen. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit verwendet man jedoch gewöhnlich
vorzugsweise anorganische Verbindungen, wie Ammoniak, Ammoniumhydroxyd oder Salze desselben,
wie Ammoniumeitrat, Ammoniumsulfat, Ammoniumphosphat, saures Ammoniumphosphat usw.
Ein sehr geeignetes und zufriedenstellendes Verfahren zum Zuführen von Stickstoff besteht in der Verwendung
von Ammoniumphosphat oder saurem Ammoniumphosphat, welches als Salz zugesetzt oder in dem
wäßrigen Fermentationsmedium selbst erzeugt werden kann, indem man nach vorherigem Zusatz von Phosphorsäure
durch das Fermentationsmedium naszierenden Stickstoff hindurchleitet, so daß sich saures
Ammoniumphosphat bildet.
Außer der Kohlenstoffquelle und der Stickstoffquelle müssen noch die erforderlichen Mengen an mineralischen
Nährstoffen zugesetzt werden, um das richtige Wachstum der Mikroorganismen zu gewährleisten
und die Selektivität, d. h. die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in Mikroorganismenzellen, auf einem
Höchstwert zu halten. Das wäßrige Nährmedium enthält daher außerdem Kalium, Natrium, Eisen,
Magnesium, Calcium, Mangan, Phosphor und andere Nährstoffe. Diese notwendigen Stoffe werden in Form
ihrer Salze, und zwar vorzugsweise ihrer wasserlöslichen Salze, zugesetzt. Kalium kann z. B. als
Kaliumchlorid, Kaliumphosphat, Kaliumsulfat, Kaliumcitrat, Kaliumacetat, Kaliumnitrat usw. zugesetzt
werden. Eisen und Phosphor können in Form von Sulfaten bzw. Phosphaten, z. B. Eisensulfat oder
Eisenphosphat, zugesetzt werden. Gewöhnlich wird der größte Teil des Phosphors in Form von Ammoniumphosphat
zugesetzt. Wenn Ammoniumphosphat oder saures Ammoniumphosphat verwendet wird, kann es gleichzeitig als Quelle für Stickstoff und
Phosphor (Phosphationen) für das Wachstum der Mikroorganismenzellen dienen. Die allgemeine Zusammensetzung
des Fermentationsmediums ergibt sich aus der folgenden Übersicht:
Bestandteile | allgemeiner Bereich |
Konzentration, g/1 üblicher Bereich |
günstigster Bereich |
Geradkettige aliphatische C11- bis C30-Kohlen- wasserstoffe K, HPO4. (NH4J2HPO4 |
4 bis 120 0.5 bis 15 5 bis 15 |
5 bis 80 I bis 10 7 bis 13 |
10 bis 50 2 bis 8 8 bis 12 |
Fortsetzung
Bestandteile | allgemeiner | Konzentration, g/l | Auf | üblicher | zent | günstigster | |
Bereich | Bereich | Bereich | |||||
0,1 bis 1,0 | 0,2 bis 0 9 | 0 3 bis 0 8 | |||||
Na2SO4 | 7H2O | 0,002 bis 0,05 | 0,005 bis 0,04 | 0,01 bis 0,03 | |||
FeSO4 · | -7H2O | 0,1 bis 0,7 | 0,2 bis 0,6 | 0,3 bis 0,5 | |||
MgSO4 | • H2O | 0,002 bis 0,05 | 0,005 bis 0,04 | 0,01 bis 0,03 | |||
MnSO4 | 0,002 bis 0,05 | 0,005 bis 0,04 | 0,01 bis 0,03 | ||||
NaCl .. | gefüllt auf 100 Gewichtspro | ||||||
Wasser | |||||||
Andere mineralische Nährstoffe, die gegebenenfalls in Spurenmengen zugesetzt werden können, sind die
folgenden:
Bestandteile | allgemeiner Bereich |
Konzentration, mg/1 üblicher Bereich |
günstigster Bereich |
ZnSO4 · H2O | 0 bis 0,4 0 bis 0,06 0 bis 1,2 0 bis 0,08 0 bis 0,3 0 bis 0,14 0 bis 0,01 |
0 bis 0,3 0 bis 0,05 0 bis 1,1 0 bis 0,07 0 bis 0,25 0 bis 0,13 0 bis 0,008 |
0 bis 0,2 0 bis 0,04 0 bis 1,2 0 bis 0,06 0 bis 0,2 0 bis 0,12 0 bis 0,006 |
Na2MoO4-2H2O CoCl2 |
|||
H1BO1 | |||
CuSO4-5H2O CaCl2-OH2O NiCl2-OH2O |
Die wesentlichen und die gegebenenfalls anwendbaren Nährstoffe können natürlich auch in Form
anderer Salze als der oben angegebenen zugesetzt werden.
Die Temperatur der Kultur bei der mikrobiologischen Synthese kann je nach dem besonderen, zu züchtenden
Mikroorganismenstamm im Bereich von etwa 20 bis 55° C schwanken, liegt aber gewöhnlich im
Bereich von etwa 20 bis 45° C. Am besten wird die Fermentation bei Temperaturen von etwa 25 bis 400C
durchgeführt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren führt man die Fermentation in dem oben beschriebenen
Medium in Submerskultur durch, indem man ein Impfgut des zu züchtenden und zu erntenden Mikroorganismenstammes
dem Medium zusetzt, welches geradkettige aliphatische Kohlenwasserstoffe als Nährstoffe
enthält, den pH-Wert zwischen etwa 6 und 8 und die Temperatur auf dem für das richtige Wachstum
erforderlichen Wert hält und das Medium unter gleichzeitiger Belüftung schüttelt oder rührt. Wenn
der pH-Wert für das günstigste Wachstum des Mikroorganismus zu hoch wird, kann er durch Zusatz einer
geeigneten Säure, z. B. Salzsäure, zu dem Medium herabgesetzt werden. Wird der pH-Wert zu niedrig,
so kann er durch Zusatz einer Base, wie Ammoniak oder Ammoniumhydroxyd, erhöht werden.
Zu Beginn der Fermentation wird das Medium mit dem zu erntenden Mikroorganismus beimpft,
z. B. indem man ein Impfgut verwendet, welches zuvor, wie oben beschrieben, in dem gleichen Medium, in
welchem es gezüchtet werden soll, gewonnen worden ist. Die Anfangskonzentration an Impfgut kann
innerhalb weiter Grenzen, z. B. von 0,0005 bis 50,0 g je Liter des gesamten Mediums, schwanken. Man
kann auch andere Impfverfahren anwenden, z. B.
die Anwendung eines Impfgutes des Mikroorganismenstammes, welcher in einem anderen Medium als in
demjenigen, in dem die nächfolgende Fermentation durchgeführt werden soll, gezüchtet worden ist und
welches zum Zwecke der Beimpfung dann in das Fermentationsgefaß bzw. die Fermentationsgefäße
übergeführt wird.
Am Ende der Fermentation werden die Zellen von dem Medium, z. B. durch Dekantieren, Filtrieren
(mit oder ohne Filterhilfsmittel), Zentrifugieren usw., getrennt. Die abfiltrierten Zellen können dann entwässert
werden, z. B. mit Hilfe von rotierenden Trommeltrocknern, Zerstäubungstrocknern usw.; dies
ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Die Zellen werden gewöhnlich vor ihrer Verwendung durch 2 bis
.55 30 Sekunden lange Zerstäubungstrocknung bei 150 bis
185°C abgetötet. Bei der Pasteurisierung soll sorgfaltig
darauf geachtet werden, daß extreme Temperaturen für längere Zeiten vermieden werden, wenn die
geernteten Zellen als Proteinergänzungsstoff verwendet werden sollen (damit das Protein nicht denaturiert
wird).
Wenn die Zellen dagegen zur Herstellung von Leim, Klebstoffen usw. verwendet werden sollen, brauchen
sie nicht abgetötet zu werden, da in diesem Falle die Extraktion des Proteins genügt. Das gleiche gilt,
wenn die Mikroorganismenzellen zwecks Gewinnung ihres Gehaltes an intrazellulären Chemikalien, wie
Aminosäuren, gezüchtet und geerntet werden.
509 622/306
Es wird ein Medium der folgenden Zusammensetzunghergestellt:
Bestandteile
n-Hexadecan*).
K2HPO4
(NHJ2HPO4 ..
Na2SO4
MgSO4-7H2O
FeSO4 · 7H2O .
MnSO4-4H2O
FeSO4 · 7H2O .
MnSO4-4H2O
NaCl
Wasser
Konzentration, g/l
20,0
5,0
10,0
0,5
0,4
0,02
0,02
0,02
aufgefüllt auf 100 ml
5,0
10,0
0,5
0,4
0,02
0,02
0,02
aufgefüllt auf 100 ml
*) Technisches n-Hexadecan mit einem Gehalt an geradkettigem C16-Monoolefin von weniger als 1 Gewichtsprozent.
Nach Einstellung des pH-Wertes auf 7,2 bis 7,7 wird dieses Medium in 500-ml-Erlenmeyerkolben
durch 15 Minuten langes Erhitzen auf 1210C sterilisiert.
Dann wird das Medium mit 0,001 g Brevibacterium insectiphilium ATCC Nr. 15528 je Liter
beimpft, welches zuvor 48 Stunden bei 30° C in einem Medium der gleichen Zusammensetzung gezüchtet
worden ist. Das Züchten wird unter Schütteln bei 30° C im Verlaufe von 48 Stunden unter Einhaltung
eines pH-Wertes von 6 bis 7,5 durchgeführt.
Nach 48 Stunden beträgt die Zellenkonzentration 6,2 g/l, und 40 Gewichtsprozent des n-Hexadecans
sind von dem Mikroorganismus verbraucht worden (die Zellenausbeute beträgt 77,5%, bezogen auf den
verbrauchten aliphatischen Kohlenwasserstoff). Nach · Beendigung der Fermentation wird das Medium
zentrifugiert, und die Zellen werden 4 Sekunden in einem Zerstäubungstrockner bei 1800C sterilisiert.
Corynebacterium sp. ATCC 15 529 wird 48 Stunden
bei 300C unter den Bedingungen des Beispiels 1 mit dem Unterschied gezüchtet, daß die Konzentration
an n-Hexadecan 10 g/l beträgt. Nach 48 Stunden beträgt das Zellenwachstum 9,5 g/l, und 100% des
n-Hexadecans sind verbraucht worden (Zellenausbeute 95%, bezogen auf den verbrauchten aliphatischen
Kohlenwasserstoff).
Corynebacterium pourometabolum ATCC 15530 wird 48 Stunden bei 30° C und einem pH-Wert von
6 bis 7 gemäß Beispiel 1, jedoch bei einer Konzentration an n-Hexadecan von 17 g/l gezüchtet. Nach
48 Stunden beträgt das Zellenwachstum 12,8 g/I, und der geradkettige aliphatische Kohlenwasserstoff ist
zu 100% verbraucht worden (Zellenausbeute 75%, bezogen auf das verbrauchte n-Hexadecan).
Pseudomonas ligustri ATCC 15 522 wird48 Stunden
bei 30°C und einem pH-Wert von etwa 7,8 nach Beispiel 1, jedoch bei einer Konzentration an n-Hexadecan
von 17 g/l, gezüchtet. Nach 48 Stunden beträgt das Zellenwachstum 9 g/I, und das n-Hexadecan ist zu
99,9% durch den Mikroorsjanismus verbraucht wor
55
60 den (Zellenausbeute etwa 51%, bezogen auf das verbrauchte n-Hexadecan).
Pseudomonas pseudomallei ATCC 15523 wird
48 Stunden bei 30°C und einem pH-Wert von 7 bis 8 gemäß Beispiel 1, jedoch bei einer n-Hexadecankonzentration
von 17 g/l, gezüchtet. Nach 48 Stunden beträgt das Zellen wachstum 6 g/l, und 52% des
n-Hexadecans sind verbraucht worden (Zellenausbeute 70,7%, bezogen auf die verbrauchte Menge des
geradkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffs).
Pseudomonas orvilla ATCC 15 524 wird 48 Stunden bei 30° C gemäß Beispiel 1, jedoch bei einer Konzentration
an n-Hexadecan von 17 g/l, gezüchtet. Nach 48 Stunden beträgt das Zellenwachstum 5,5 g/l, und
52% des n-Hexadecans sind verbraucht worden (Zellenausbeute 62,5%, bezogen auf das verbrauchte
n-Hexadecan).
Alcaligenes sp. ATCC 15 525 wird 48 Stunden bei 300C gemäß Beispiel 1, jedoch bei einer Konzentration
an n-Hexadecan von 17 g/l, gezüchtet. Nach 48 Stunden werden die Zellen in einer Menge von
3 g/l geerntet, und 80% des n-Hexadecans sind verbraucht worden (Zellenausbeute 22%, bezogen auf
das verbrauchte n-Hexadecan).
.. Beispiele
Cellumonas galba ATCC 15 526 wird 48 Stunden bei 3O0C gemäß Beispiel 1, jedoch bei einer Konzentration
an n-Hexadecan von 17 g/l, gezüchtet. Nach 48 Stunden beträgt das Zellenwachstum 6,3 g/l, und
51% des geradkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffs sind verbraucht worden (Zellenausbeute 77%,
bezogen auf die von dem Mikroorganismus verbrauchte Menge an n-Hexadecan).
In den nach Beispiel 1 bis 8 gezüchteten und geernteten acht Mikroorganismen werden der Proteingehalt,
der Index an lebenswichtigen Aminosäuren und die Aminosäureverteilung nach bekannten analytischen
Verfahren und Berechnungen bestimmt.
Der Proteingehalt (in Prozent) wird aus dem durch Kjeldahl-Analyse bestimmten Stickstoffgehalt (in Gewichtsprozent)
der Zellen durch Multiplizieren mit 6,25 ermittelt.
Der Index an lebenswichtigen Aminosäuren in den geernteten Zellen wird nach der bekannten Methode
unter Verwendung von Ei als Vergleichsstoff bestimmt. Ei wird als vollkommenes Protein mit einem Index an
lebenswichtigen Aminosäuren von 100,0 betrachtet.
Die Aminosäureverteilung in den geernteten Zellen wird — mit Ausnahme von Tryptophan, welches
durch mikrobiologische Analyse bestimmt wird — durch chromatographische Analyse ermittelt.
Der Proteingehalt und der Index an lebenswichtigen Aminosäuren (L.A.S.-Index) für die geernteten Zellen
sind in Tabelle I, die Aminosäureverteilungen in Tabelle II aniieiicben.
11
Bei spiel |
Geerntete Zellen | Protein gehalt % |
L.A.S.- Index |
1 | Brevibacterium insectiphilium ATCC 15528 |
53,6 | 60 |
2 | Corynebacterium sp. ATCC 15529 |
69,0 | 58 |
3 | Corynebacterium pourometabolum ATCC 15530 |
59,6 | 63,3 |
4 | Pseudomonas ligustri ATCC 15522 |
60,9 | 46,8 |
5 | Pseudomonas pseudomallei ATCC 15523 |
56,8 | 58,2 |
6 | Pseudomonas orvilla ATCC 15524 |
62,0 | 63,0 |
7 | Alcaligenes sp. ATCC 15525 |
70,0 | 74,1 |
8 | Cellumonas galba ATCC 15526 |
51,4 | 65,9 |
Wie die obigen Werte zeigen, besitzen alle gemäß der Erfindung gezüchteten und geernteten Mikroorganismenstämme
eine wertvolle Kombination von hohem Proteingehalt von mehr als 50%, hohem Index
an lebenswichtigen Aminosäuren von mehr als 45% und nahrungsmitteltechnisch wertvoller Aminosäureverteilung.
Hieraus ergibt sich, daß die Erfindung die Gewinnung von technisch verwertbarem Protein unter
Einsatz dieser acht Mikroorganismenstämme in äußerst wirtschaftlicher Weise ermöglicht. Die Erfindung
ist daher besonders wertvoll für die Herstellung von Beifuttermitteln mit bedeutendem Proteingehalt
und Gesamtnährwert. Wenn die geernteten Mikroorganismenzellen als proteinhaltige Beifuttermittel
verwendet werden, können die abgetöteten Zellen von zweien oder mehreren der obengenannten acht Mikroorganismenstämme
miteinander oder mit anderen Proteinergänzungsstoffen zu einem vollständigen Proteinbeifutter
gemischt werden.
In den obigen Beispielen wird zwar durchweg mit einer Fermentationsdauer von 48 Stunden gearbeitet;
die Fermentationsdauer kann jedoch innerhalb weiter Grenzen von etwa 30 Minuten bis zu kontinuierlichem
Betrieb variieren. Das absatzweise geführte Fermentationsverfahren wird gewöhnlich zur Erzielung
der höchsten Zellenausbeute und Innehaltung eines wirtschaftlich vorteilhaften Zellenwachstums im
Verlaufe von 1 bis 5 Tagen, vorzugsweise von 36 bis 96 Stunden, durchgeführt.
Tabelle II (Aminosäureverteilung)
Lebenswichtige Aminosäuren
Gewichtsprozent Aminosäure in den geernteten Zellen gemäß Beispiel
2 3 4.5 6 7
Arginin
Glycin
Isoleucin.....
Leucin
Methionin Phenylalanin .
Valin
Tryptophan ... Lysin
2,72 2,0 2,3 3,5 0,72 1,5 2,5 n.b.*) 2,4
2,6 3,0 3,0 4,2 0,83 1,9 3,2
n.b.*) 2,8
3,0
2,4 2,4 3,7 0,75 1,7 2,6 n.b.*) 2,3 2,4
2,0
1,1
3,3
0,6
1,5
2,1
1,6
1,5
2,0
1,1
3,3
0,6
1,5
2,1
1,6
1,5
2,9
2,1
1,9
3,4
0,76
1,6
2,3
0,68
2,4
3,1
2,1
2,6
3,4
0,9
1,7
2,7
1,12
2,6
4,1
3,0
3,8
4,8
1,2
1,8
3,8
1,0
5,0
3,0
3,8
4,8
1,2
1,8
3,8
1,0
5,0
3,0
2,6
2,5
3,0
0,75
1,7
2,7
1,2
0,93
*) n.b. = Nicht bestimmt.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum aeroben Züchten von Mikroorganismen mit einem Proteingehalt von mehr als 50% und einem Index an lebenswichtigen Aminosäuren von mehr als 45 in einem wäßrigen Medium, welches Sauerstoff und andere wesentliche Zellennährstoffe enthält, unter Verwendung von geradkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffen als Kohlenstoffquelle bei Temperaturen im Bereich von etwa 20 bis 550C und Ernten der Mikroorganismenzellen, dadurch gekennzeichnet, daß man als MikroorganismusPseudomonas ligustri ATCC 15 522,
Pseudomonas pseudomallei ATCC 15523,
Pseudomonas orvilla ATCC 15524,
Alcaligenes sp. ATCC 15525,
Cellumonas galba ATCC 15526,
Brevibacterium insectiphilium ATCC 15528, Corynebacterium sp. ATCC 15 529 oder
Corynebacterium pourometabolum
ATCC 15530einsetzt.
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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