DE1642600C3 - Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen - Google Patents
Verfahren zur Kultivierung von MikroorganismenInfo
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Description
Die kontinuierliche Züchtung von Mikroorganismen in einer Kultivierungszone in Gegenwart eines wäßrigen
Nährmediums, eines Kohlenwassersiloffmaterials als Kohlenstoffquelle und von Sauerstoff ist bekannt. So
wird beispielsweise in den DL-PS 50 519 und 50 522 die Züchtung von Hefestämmen auf unter Normalbedingungen
flüssigen Kohlenwasserstoffausgangsmaterialien geschildert, die insbesondere C10-Verbindungen und
höhere Kohlenwasserstoffe sind. Auch die Verwendung normalerweise gasförmiger Kohlenwasserstoffe als
Kohlenstofflieferant ist schon vorgeschlagen worden.
Bei den Arbeiten mit normalerweise gasförmigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Methan, ist festgestellt
worden, daß die nach der bisher bekannten Verfahrenstechnik einstellbaren Zelldichten in der
Kultivierungsstufe niedrig liegen und insbesondere für ein wirtschaftlich arbeitendes kontinuierliches Verfahren
verbesserungsbedürftig sind. Von dieser Aufgabe ausgehend bringt die Erfindung ein Verfahren, das das
Erreichen einer höheren Zelldichte bei der Kultivierung der Mikroorganismen möglich macht.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen unter Verwendung
von Kohlenwasserstoffen als Kohlenstoffquelle und in Gegenwart einer wäßrigen Nährlösung sowie in
Gegenwart von Sauerstoff, wobei man in einer Kultivierungszone in Gegenwart des wäßrigen Nährmediums,
eines normalerweise gasförmigen Kohlenwasserstoffs, und in Gegenwart von Sauerstoff kontinuierlich
einen Mikroorganismus kultiviert, der ein den Kohlenwasserstoff verbrauchender Stamm ist, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß man weiterhin die Brühe kontinuierlich in eine Ruhezone in einem
Kreislauf außerhalb des Fermenters abzieht und einen Teil der Brühe aus der Ruhezone in die Kullivierungszone
zurückführt, wobei das Voluinenverhältnis der Brühe in der Ruhezone zur Brühe in der Kultivierungszone
weniger als 1 :2 beträgt
Am günstigsten wird aus der Ruhezone eine Produktfraktion zur Gewinnung des Mikroorganismus
abgezogen.
Die Kultivierungszone wird normalerweise durch mechanisches Rühren und/oder durch die Belüftung der
Brühe in einem turbulenten Zustand gehalten. Durch die Arbeitsweise gemäß der Erfindung kann der Mikroorganismus
in der Ruhezone unter Bedingungen begrenzter Bewegung in der Brühe gehalten und auf diese Weise
sein Wachstum begünstigt werden. Der Mikroorganismus wird dann wieder mit ausreichendem Sauerstoff
versorgt, bevor sein Wachstum sauerstoffbegrenzt wird.
Unter den Ausdruck »normalerweise gasförmiger Kohlenwasserstoff« fallen auch Gemische von normalerweise
gasförmigen Kohlenwasserstoffen. Der normalerweise gasförmige Kohlenwasserstoff ist am
besten Methan oder enthält dieses. Weitere geeignete, normalerweise gasförmige Kohlenwasserstoffe sind
Äthan, Propan und Butan.
Unter den hier gebrauchten Ausdruck »Mikroorganismus« fallen auch Gemische von Mikroorganismen.
Ais Mikroorganismen, die auf die hier beschriebene Weise kultiviert werden, kommen Hefen, Pilze und
Bakterien in Frage.
Die Bakterien gehören zweckmäßig zur Ordnung Pseudomonadales, am besten zu den Familien Methanomonadaceae
oder Pseudomonadaceae. Zu den geeigneten Spezies gehören Methanomonas methanica (auch
als Pseudomonas methanica oder Bacillus methanicus bekannt), Methanomonas rnethano-oxydans, Pseudomonasoxalaticus
und Methylococcus encapsulatus.
Ein geeignetes Nährmedium für Bakterien hat die folgende Zusammensetzung (pro Liter):
| (NH4J2SO4 | ig |
| K2HPO4 | 0,75 g |
| KH2PO4 | 0,5 g |
| Na2HPO4 | 0,5 g |
| MgSO4 | 0,3 g |
| KCl | 0,04 g |
| CaCl2 | 0,015 g |
| CuSO4 · 5 H2O | |
| (als Cu) | 5 Mikrogramm |
| MnSO4 · 5 H2O | |
| (als Mn) | 5 Mikrogramm |
| ZnSO4 ■ 7 H2O | |
| (als Zn) | 30 Mikrogramm |
| H3BO3(alsB) | 10 Mikrogramm |
| MoO3(alsMo) | 10 Mikrogramm |
| Glycin | 10 mg |
Das Produkt aus dem Fermenter wird zur Gewinnung des Mikroorganismus am besten wie folgt behandelt:
Das Produkt wird aus der Ruhezone abgezogen und teilweise in die Kultivierungszone zurückgeführt und
teilweise mit oder ohne Zwischenbehandlung durch Zentrifugieren und/oder Filtration behandelt. Die
Zwischenbehandlung kann beispielsweise aus einer Denaturierung des Proteins beispielsweise durch Erhitzen
und/oder Ansäuern bestehen.
Die verwendete Vorrichtung bestand aus einem 5 1-Glasfermenter in Form eines stehenden zylindrischen
Gefäßes, das einen Innendurchmesser von 10 cm und eine Höhe von 70 cm hatte. Der Fermenter wurde
mit einer Glasfritte für die Einführung von Gasen am unteren Ende versehen und hatte einen Eintritt für das
wäßrige Medium unmittelbar über der Gasfritte. Eine Entnahmestelle am oberen Ende des Fermenters war
mit dem oberen Ende eines stehenden zylindrischen Gefäßes verbunden, das einen Innendurchmesser von
10 cm und eine Höhe von 70 cm hatte und als »Ruhezone« diente. Eine Entnahme für restliches Ga:s
war am oberen Ende der »Ruhezone« vorgesehen, und
eine am unteren Ende der Ruhezone vorgesehene Entnahme war für die Rückführung von wäßrigem
Medium mit dem unteren Ende des Fermenters verbunden. Eine Entnahmestelle für Produkt war am
unteren Ende der Ruhezone vorhanden.
Der verwendete Mikroorganismus wurde aus einer nicht identifizierten gemischten Population von Bakterien erhalten, die methanverbrauchende Bakterien
enthielt und aus Teichschlamm wie folgt isoliert worden war:
In einen 250-ml- Kolben wurden 100 ml eines mineralischen Anreicherungsmediums der folgenden Zusammensetzung (pro Liter) gegeben:
«5
20
| (NH02SO4 | ig |
| KjHPOh | 0,75 g |
| KH2PO4 | 0,5 g |
| Na2HPO-, | 0,5 g |
| MgSO4 | 0,3 g |
| KCl | 0,04 g |
| CaCl2 | 0,015 g |
| CuSO4 · 5 H2O | |
| (als Cu) | 5 Mikrogramm |
| MnSO4 · 5 H2O | |
| (als Mn) | 5 Mikrogramm |
| ZnSO4 · 7 H2O | |
| (als Zn) | 30 Mikrogramm |
| H3BO3(alsB) | 10 Mikrogramm |
| MoO3(alsMo) | 10 Mikrogramm |
| Wasser zur Auffüllung auf 1 1 |
Nach Zusatz von 10 g Teichschlamm wurde das Gemisch unter einer Atmosphäre aus Methan und Luft
im Verhältnis von 1 :4 bis 1 :1 gehalten, während der
Kolben bewegt und gedreht wurde. Nach 14 Tagen wurden 5 bis 10 Vol.-% des Gesamtgemisches verwendet,
um weitere 100 ml des mineralischen Mediums zu impfen. Die Impfung wurde fünfmal wiederholt. Das so
erhaltene Impfmaterial wurde zusammen mit frischem mineralischem Anreicherungsmedium der vorher verwendeten,
vorstehend beschriebenen Zusammensetzung in den Fermenter eingeführt, wobei außerdem
10 mg Glycin pro Liter zugesetzt wurden.
Als Substrat wurde Methan mit einer Raumströmungsgeschwindigkeit von 4 V/V/Std. durch die Glasfritte
in Mischung mit Luft, die mit 16 V/V/Std. zugeführt wurde, in den Fermenter eingeführt.
Die Temperatur im Fermenter wurde bei 3O0C und
der pH-Wert bei 6,6 gehalten. Ein wäßriges Nährmedium, das die obengenannte Zusammensetzung hatte,
wurde kontinuierlich in einer solchen Menge in den Fermenter gegeben, daß eine Verdünnungsrate von 0,05
aufrechterhalten wurde. Die Kreislaufführung von wäßrigem Nährmedium erfolgte durch den Fermenter
und die Ruhezone in einer Menge von 301/Std. durch ständiges Pumpen.
Unter den Bedingungen der kontinuierlichen Kultivierung (nach Entlüftung durch Absitzenlassen) betrug
die Zelldichte der Brühe an der Entnahmestelle aus dem Fermenter 1,5 g/l und die Zelldichte der Brühe an der
Entnahmesteile der Ruhezone 2,0 g/l. An der Entnahmestelle wurde eine solche Menge der Brühe aus dem
System entfernt, daß das Flüssigkeitsvolumen im System konstant gehalten wurde. Ausgebrauchtes Gas
wurde kontinuierlich an der Gasabzugsstelle am oberen Ende der »Ruhezone« abgezogen.
Durch Zentrifugieren wurde eine Biomasse als Produkt gewonnen.
AJs Folge der Verwendung der »Ruhezone« in einem Kreislauf außerhalb des Fermenters war die Zelldichte
des aus dem System abgezogenen wäßrigen Mediums höher, als sie ohne Verwendung dieses äußeren Systems
gewesen wäre.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen als Kohlenstoffquelle und in Gegenwart einer wäßrigen Nährlösung sowie in Gegenwart von Sauerstoff, wobei man in einer Kultivierungszone in Gegenwart des wäßrigen Nährmediums, eines normalerweise gasförmigen Kohlenwasserstoffs, und in Gegenwart von Sauerstoff kontinuierlich einen Mikroorganismus kultiviert, der ein den Kohlenwasserstoff verbrauchender Stamm ist, dadurchgeken η zeichnet, daß man weiterhin die Brühe kontinuierlich in eine Ruhezone in einem Kreislauf außerhalb des Fermenters abzieht und einen Teil der Brühe aus der Ruhezone in die Kultivierungszone zurückführt, wobei das Volumenverhältnis der Brühe in der Ruhezone zur Brühe in der Kultivierungszone weniger als 1 :2 beträgt.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1008667 | 1967-03-03 | ||
| DEB0096746 | 1968-02-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1642600C3 true DE1642600C3 (de) | 1977-08-18 |
Family
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