JPH0446111B2 - - Google Patents

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JPH0446111B2
JPH0446111B2 JP3061087A JP3061087A JPH0446111B2 JP H0446111 B2 JPH0446111 B2 JP H0446111B2 JP 3061087 A JP3061087 A JP 3061087A JP 3061087 A JP3061087 A JP 3061087A JP H0446111 B2 JPH0446111 B2 JP H0446111B2
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JP
Japan
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fermentation
methanol
yeast
pichia
nrrl
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JP3061087A
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Japanese (ja)
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JPS62259582A (en
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Haaman Uegunaa Yuujin
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Phillips Petroleum Co
Original Assignee
Phillips Petroleum Co
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Publication date
Application filed by Phillips Petroleum Co filed Critical Phillips Petroleum Co
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は新規微生物およびその培養方法に関す
る。一面では本発明は単細胞タン白の製造に関す
る。別の面では本発明は新規酵母菌株に関する。 世界的タン白不足を軽減する努力は種々の生合
成方法を包含した。その方法では単細胞タン白
(SCP)が各種の炭素含有基質上で1種もしくは
別の各種微生物を生育させることにより得られ
る。 炭素エネルギー基質は容易に入手でき、比較的
安価で、均一および安全であるべきである。石油
炭化水素は炭素エネルギー源として使用された
が、水溶性が不足することおよび微生物変換を助
けるためにかなりの分子状酸素が消費されるため
に実用上困難であつた。他の方法は酸素化飽和炭
化水素誘導体の相対的水溶性により、それを供給
原料として集中的に使われてきた。水性醗酵体の
取扱いが容易なことおよび微生物変換−生育方法
に要する分子状酸素が実質的に減少するからであ
る。 しかし、単細胞タン白製造の商業化上の限定因
子は、消費基質に基づき乾燥細胞の適度の収量を
有すると共に、比較的適度の細胞密度に醗酵液を
調整する必要性およびその消費、およびその結果
適量のSCP物質を回収するために大量の全醗酵流
出液を処理する必要性であつた。大量の水性醗酵
流出液の処理は遠心分離、また洗滌および乾燥工
程におけるように単細胞タン白生成物の濃縮を複
雑化する。 従来のいくつかの方法は一般に酵母から得られ
る粗タン白含量に比し、バクテリア細胞のそれは
僅かに高いためにバクテリアの培養に集中した。
しかし酵母は広く入手でき、比較的簡単に培養さ
れる。酵母細胞は一般にバクテリア細胞に比し僅
かに大きいから、酵母細胞は醗酵流出液から一層
容易に分離させる傾向がある。 細胞収量を増加させ、特に高細胞密度で操作す
る手段および方法の発見は非常に望ましい。たと
えば実質的に少ない醗酵流出液容量を取扱うこと
は、配管およびポンプの大きさを小さくし、所要
殺菌の減少による所要水の減少、そして凝固およ
び分離工程に対する装置の大きさや取扱い上を要
件が減少するという大きな節約を意味する。 特開昭57−43682号公報に記載の発明は醗酵器
内の醗酵体に無機塩高濃度を含む培地を添加する
ことにより、通常得られない非常に高い細胞密度
で醗酵器内の醗酵液を操作し、高収量の酵母単細
胞タン白生成物を生産するように酵母培養物を使
用する連続的好気性醗酵方法を開示する。細胞密
度とは醗酵液1容につき乾物重量規準の細胞濃度
を意味する。醗酵液は細胞を含む水性醗酵ブロス
もしくは液の全容量を意味する。細胞密度は通常
g/として表わす。収量は醗酵液に供給した炭
素エネルギー源もしくは基質重量で所定消費に対
し産生された細胞重量を意味する。そして通例は
g/gで表わされる。 本発明方法により得ることのできる高細胞密度
は非常に能率化され、単細胞タン白生産コストを
減少させる。多くの場合、遠心分離等により単細
胞タン白生成物を濃縮するのは非常に減少し、も
しくは除かれることさえある。細胞生成物は必要
なら、洗滌要素で洗滌して未消費残存塩を除き、
そして噴霧乾燥機のような乾燥要素に直接移送す
ることができる。洗滌液は細胞に摂取されない大
部分の残存無機塩を含み、醗酵器に再循環するこ
とができる。したがつて、醗酵工程に要する水は
非常に減少し、そして重要なことは廃棄を要する
廃水がほどんどもしくは全くないことである。別
法として、所望の場合残存塩を含む全醗酵液を乾
燥することができる。 これまで酵母培養物から単細胞タン白材料の連
続的製造方法は、一般には醗酵液1につき約20
〜25gの細胞のような比較的低酵母細胞含量を有
する醗酵流出液を供した。しかし、本発明は醗酵
液1につき100g以上のような比較的高レベル
で酵母細胞を産生する醗酵方法を供する。酵母細
胞の高収量と連結した醗酵液中のこのような高細
胞密度は特に連続生産条件では一層有効、効率的
生産を意味する。 本発明はPichia pastoris NRRL Y−11430、
Pichia pastoris NRRL Y−11431の酵母培養物
およびその誘導物を供し、炭素源が酸素化炭化水
素の炭素である水性醗酵培地にて好気培養した
時、単細胞タン白の製造上特に有用である。 本発明によれば、酵母は有効量の分子状酵素含
有ガス、同化性窒素源、栄養無機塩を使用し、必
要の場合、ビオチンやチアミンのようなビタミン
などの付加的栄養有機物質を添加して、基質とし
て適当な炭素エネルギー源で実質的に連続好気水
性醗酵条件下に生育させる。この方法では、無機
塩は後記するように、高レベルで添加でき、その
結果高細胞密度で操作し、高収量を絵る醗酵方法
となる。高濃度(比較的)無機塩を醗酵液に添加
して細胞にほとんど強制的に供して高生育割合を
得る醗酵を行なうのに有用である。醗酵液自体の
上澄液(すなわち細胞を除く醗酵液)中の無機塩
濃度は勿論比較的低レベルで残留する。それは塩
が細胞により生育および再生産に消費されるから
である。従つて、細胞プラス上澄液中の塩濃度は
非常に高い。 醗酵条件 水性無機塩培地、炭素エネルギー源材料、分子
状酸素、同化性窒素、および勿論、使用する酵母
の1種もしくはそれ以上の特定種の出発接種材料
より成る生育培地で培養を行なう。 本発明方法では、高濃度の無機塩を醗酵液に供
給でき、高濃度は醗酵液に保持される。適当な微
生物の生育を確保するため、微生物変換方法にお
いて細胞による炭素およびエネルギー源の同化を
最高にするため、そして醗酵培地において最高の
細胞密度で最高の細胞収量を達成するために、供
給培地に一定割合の選択無機栄養素を適当量、必
要とする。 醗酵液の組成は一部酵母および使用基質により
広範囲に変化しうるが、本発明による醗酵液(す
なわち、液プラス細胞)中の無機物含量は比較的
高く、これまで適当と考えられ、もしくは先行技
術により実施されたものより高レベルである。醗
酵液中の各種要素の最少の巾広いそして現在好ま
しい濃度範囲は以下の表に示す。その濃度は要素
のものとして表わすが、各々のすべてもしくは一
部は可溶性イオンの形で、もしくはPのような場
合にはリン酸塩のような結合形で存在しうること
が認められる。各要素量は醗酵液(細胞を含む水
性相)1につきgもしくはmgで表わされる。
The present invention relates to a novel microorganism and a method for culturing the same. In one aspect, the invention relates to the production of single cell proteins. In another aspect, the invention relates to novel yeast strains. Efforts to alleviate the global protein shortage have involved a variety of biosynthetic methods. In that method, single cell proteins (SCPs) are obtained by growing one or other microorganisms on various carbon-containing substrates. Carbon energy substrates should be readily available, relatively inexpensive, uniform and safe. Petroleum hydrocarbons have been used as carbon energy sources, but have been impractical due to their lack of water solubility and the consumption of significant molecular oxygen to support microbial conversion. Other processes have focused on using oxygenated saturated hydrocarbon derivatives as feedstocks due to their relative water solubility. This is because the aqueous fermentation is easier to handle and the molecular oxygen required for microbial conversion-growth methods is substantially reduced. However, the limiting factor in the commercialization of single-cell protein production is the need to have a moderate yield of dry cells based on the consumed substrate, as well as the need to adjust the fermentation solution to a relatively moderate cell density, its consumption, and its consequences. There was a need to process a large amount of the whole fermentation effluent in order to recover a suitable amount of SCP material. Processing of large amounts of aqueous fermentation effluent complicates centrifugation and concentration of single cell protein products as in washing and drying steps. Some previous methods have focused on culturing bacteria because the crude protein content typically obtained from yeast is slightly higher than that of bacterial cells.
However, yeast is widely available and relatively easy to cultivate. Because yeast cells are generally slightly larger than bacterial cells, they tend to be more easily separated from the fermentation effluent. The discovery of means and methods to increase cell yield, especially operating at high cell densities, is highly desirable. For example, handling substantially smaller fermentation effluent volumes reduces piping and pump size, reduces water requirements due to reduced sterilization requirements, and reduces equipment size and handling requirements for coagulation and separation steps. That means big savings. The invention described in JP-A No. 57-43682 adds a medium containing a high concentration of inorganic salts to the fermented product in the fermenter, thereby allowing the fermentation solution in the fermenter to have a very high cell density that cannot normally be obtained. A continuous aerobic fermentation process using yeast cultures to manipulate and produce high yields of yeast single cell protein products is disclosed. Cell density means the concentration of cells per volume of fermentation solution based on dry weight. Fermentation liquid refers to the total volume of the aqueous fermentation broth or liquid containing the cells. Cell density is usually expressed as g/. Yield means the weight of cells produced for a given consumption of the carbon energy source or substrate weight supplied to the fermentation liquid. And it is usually expressed in g/g. The high cell densities obtainable by the method of the invention are highly efficient and reduce single cell protein production costs. In many cases, concentrating single cell protein products, such as by centrifugation, can be greatly reduced or even eliminated. If necessary, the cell product is washed with a washing element to remove unconsumed residual salts.
It can then be transferred directly to a drying element such as a spray dryer. The wash solution contains most of the remaining inorganic salts that are not taken up by the cells and can be recycled to the fermenter. Therefore, the water required for the fermentation process is greatly reduced and, importantly, there is little or no waste water that needs to be disposed of. Alternatively, the entire fermentation liquor, including residual salts, can be dried if desired. Up until now, continuous methods for producing single-cell protein materials from yeast cultures have generally produced approximately 20
A fermentation effluent with a relatively low yeast cell content, such as ˜25 g of cells, was provided. However, the present invention provides a fermentation method that produces relatively high levels of yeast cells, such as 100 grams or more per fermentation liquor. Such a high cell density in the fermentation liquor coupled with a high yield of yeast cells means more effective and efficient production, especially in continuous production conditions. The present invention relates to Pichia pastoris NRRL Y-11430,
Yeast cultures of Pichia pastoris NRRL Y-11431 and derivatives thereof are particularly useful for the production of single-cell proteins when provided and cultured aerobically in an aqueous fermentation medium where the carbon source is oxygenated hydrocarbon carbon. According to the invention, the yeast uses effective amounts of molecular enzyme-containing gases, assimilable nitrogen sources, nutritional mineral salts and, if necessary, the addition of additional nutritional organic substances such as vitamins such as biotin and thiamine. and grown under substantially continuous aerobic aqueous fermentation conditions with a suitable carbon energy source as substrate. In this method, inorganic salts can be added at high levels, as described below, resulting in a fermentation process that operates at high cell densities and produces high yields. It is useful to perform fermentations in which high concentrations (relatively) of inorganic salts are added to the fermentation solution and are almost forced onto the cells to obtain high growth rates. The concentration of inorganic salts in the supernatant of the fermentation liquor itself (ie, the fermentation liquor excluding cells) remains at a relatively low level, of course. This is because salt is consumed by cells for growth and reproduction. Therefore, the salt concentration in the cells plus supernatant is very high. Fermentation Conditions The cultivation is carried out in a growth medium consisting of an aqueous mineral salt medium, a carbon energy source material, molecular oxygen, assimilable nitrogen and, of course, a starting inoculum of the particular species of yeast or yeasts used. In the method of the present invention, a high concentration of inorganic salt can be supplied to the fermentation liquor, and the high concentration is retained in the fermentation liquor. In order to ensure suitable microbial growth, to maximize the assimilation of carbon and energy sources by the cells in microbial conversion methods, and to achieve the highest cell yields at the highest cell densities in fermentation media, Requires appropriate amounts of selected inorganic nutrients in certain proportions. Although the composition of the fermentation broth can vary widely depending in part on the yeast and the substrate used, the mineral content in the fermentation broth according to the invention (i.e., broth plus cells) is relatively high, and is similar to that previously considered suitable or in the prior art. This is at a higher level than that carried out by. Minimum broad and currently preferred concentration ranges for the various elements in the fermentation broth are shown in the table below. Although the concentrations are expressed as those of the elements, it is recognized that all or part of each may be present in soluble ionic form or, in the case of P, in bound form, such as phosphate. The amount of each element is expressed in g or mg per fermentation solution (aqueous phase containing cells).

【表】 硫黄は硫酸塩の形で使用することが望ましい。
所要金属のいくつかは硫酸塩の形で添加すること
が有利であるので、硫黄の最少濃度は通常超過す
る。表示した任意の金属又はすべては硫酸塩とし
て使用しもしくは含ませることができる。Mg、
Ca、Fe、Zn、CuおよびMnは硫酸塩もしくは塩
化物の形で、もしくはその場所で硫酸塩又は塩化
物に変換する化合物の形で使用するのがよい。K
は硫酸塩、塩化物、もしくはリン酸塩として、も
しくはその場所で硫酸塩、塩化物もしくはリン酸
塩に変換する化合物の形で使用することが好まし
い。Pはリン酸形又はリン酸塩、たとえばカリも
しくはアンモニウム塩のような1水素リン酸塩も
しくは2水素リン酸塩の形で、もしくはその場所
でこのような塩に変換する化合物として使用する
ことが好ましい。 少なくとも痕跡量で含ませることができる他の
要素はたとえばハロゲン化物もしくは硫酸塩の
NaおよびCo;たとえばモリブデン酸塩としての
Mo;たとえば硼酸塩としてのB;たとえば亜セ
レン酸塩もしくはセレン酸塩としてのSe;又は
たとえば沃化物としてのIを含む。 代表的高細胞密度醗酵では、醗酵液は容量で約
1/2上澄培地およ1/2細胞から成る。しかし、これ
らの1/2容量細胞は少なくとも約2/3の醗酵液の無
機塩含量を含む。 酵 母 本発明方法は水性醗酵条件下で炭素含有基質に
生育するに適する酵母培養物を使用する。 本発明で使用する酵母は新規菌株Pichia
pastoris NRRL Y−114300およびPichia
pastoris NRRL Y−11431である。しかし、
Candida、Hansenula、Torulopsis、
Saccharomyces、Pichia、Debaryomycesおよび
Brettanomyces属由来の種を含む他の酵母と併
用することができる。好ましい属はCandida、
Hansenula、Torulopsis、Pichiaおよび
Saccharomycesを含む。適当な種の例は:
[Table] Sulfur is preferably used in the form of sulfate.
Since it is advantageous to add some of the required metals in the form of sulfate, the minimum concentration of sulfur is usually exceeded. Any or all of the metals indicated can be used or included as sulfates. Mg,
Ca, Fe, Zn, Cu and Mn are preferably used in the form of sulfates or chlorides or in the form of compounds which are converted in situ to sulfates or chlorides. K
are preferably used as sulphates, chlorides or phosphates or in the form of compounds which are converted in situ to sulphates, chlorides or phosphates. P can be used in the phosphoric acid form or in the form of phosphates, such as monohydrogen phosphates or dihydrogen phosphates, such as potassium or ammonium salts, or as compounds that are converted in situ to such salts. preferable. Other elements that can be included at least in trace amounts are, for example, halides or sulphates.
Na and Co; e.g. as molybdates
Mo; B, e.g. as a borate; Se, e.g. as a selenite or selenate; or I, e.g. as an iodide. In a typical high cell density fermentation, the fermentation solution consists of approximately 1/2 supernatant medium and 1/2 cells by volume. However, these 1/2 volume cells contain at least about 2/3 of the inorganic salt content of the fermentation broth. Yeast The method of the invention uses yeast cultures suitable for growth on carbon-containing substrates under aqueous fermentation conditions. The yeast used in the present invention is a new strain of Pichia.
pastoris NRRL Y-114300 and Pichia
pastoris NRRL Y-11431. but,
Candida, Hansenula, Torulopsis,
Saccharomyces, Pichia, Debaryomyces and
It can be used in conjunction with other yeasts, including species from the genus Brettanomyces. The preferred genus is Candida,
Hansenula, Torulopsis, Pichia and
Including Saccharomyces. Examples of suitable species are:

【表】 を含む。使用特定酵母は一部使用する炭素含有基
質による。その理由は酵母が異るとしばしば最善
の生育をするためにいくらか異る基質を要求する
ことは周知であるからである。たとえば、Pichia
pastorisのような上記種の或る特定菌株はメタノ
ールに生育しないことが認められる。 Pichia pastoris(カルチヤー21−2)NRRL
Y−11431およびPichia pastoris(カルチヤー21
−1)NRRL Y−11430として寄託された特定
菌株又はその誘導菌株は高細胞密度で高収量を有
するSCPタン白材料の製造に使用するのに特に適
している。Pichia pastoris(カルチヤー21−2)
NRRL Y−11431およびPichia pastoris(カルチ
ヤー21−1)NRRL Y−11430のこれら菌株の
特徴はこれらの種に対し特に異例と考えられる。
何故ならば試験した4種のPichia pastoris培養
物のうち、2種のみがとにかくメタノール上に生
育したからである。Pichia pastoris(カルチヤー
21−2)NRRL Y−11431およびPichia
pastoris(カルチヤー21−1)NRRL Y−11430
は新規且ユニークであると考えられる。 炭素エネルギー基質は酵母基質として適する各
種炭水化物を含む酸素化炭化水素等を含む。特定
酵母は各種基質に対する好みで変わることが認め
られる。 水性醗酵条件に対し現在好ましい基質は炭素−
酸素−水素の高水溶性化合物である。「酸素化炭
化水素」なる用語は使用できる化合物を記載する
本開示では総括的用語を意味するもので、必ずし
も基質源を意味する限定用語ではない。本開示に
対し、酸素化炭化水素は水溶性炭化化物、ならび
にこれらのアルコール、ケトン、エステル、酸お
よびアルデヒド、および混合物を含み、それらは
1分子につき1〜20炭素原子を有し一般的に有意
に水溶性のものである。一層適当な酸素化炭化水
素は通例1分子につき約10個までの炭素原子を有
する実質的により大きい水溶性のものである。か
もしくは一般的に水溶性炭水化物である。 例示する炭水化物はグルコース、フラクトー
ス、ガラクトース、ラクトース、シユクロース、
澱粉、デキストリンなどを単独もしくは混合物で
含む。酸素化炭化水素の他のタイプとしてはメタ
ノール、エタノール、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、1−プロパノール、2−プロ
パノール、グリセロール、1−ブタノール、2−
ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、1−
ペンタノール、2−ヘキサノール、1,7−ヘプ
タンジオール、1−オクタノール、2−デカノー
ル、1−ヘキサデカノール、1−エイコサノー
ル、アセトン、2−ブタノン、4−メチル−2−
ペンタノン、2−デカノン、3−ペンタデカノ
ン、2−エイコサノン、ホルムアルデヒド、アセ
トアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルア
ルデヒド、ヘキサナール、7−メチルオクタナー
ル、テトラデカナール、エイコサナール、酢酸、
プロピオン酸、酪酸、グルタール酸、5−メチル
ヘキサン酸、アゼライン酸、ドデカン酸、エイコ
サノン酸、蟻酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチ
ル、酪酸プロピル、ヘキサノン酸イソプロピル、
ヘキシル5−メチルオクタノエート、ドデカノン
酸オクチル等およびその混合物を含む。 単細胞タン白の細胞から残存基質を除去するこ
とが時々困難であるため余り好ましくはないが、
本発明方法により1分子につき10〜20個の炭素原
子のようなノルマルパラフインを使用することも
できる。酵母は一般に1分子につき炭素原子10個
より少ないパラフインを同化しない。代表的には
これらはデカン、ウンデカン、ドデカン、トリデ
カン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカ
ン、オクタデカン、エイコサン等およびその混合
物を含む。 炭素原子1〜4個の水溶性アルコール、炭素原
子2〜4個の水溶性酸および水溶性炭水化物が好
ましい。水溶性モノハイドリツク脂肪族ハイドロ
カルビルアルコールが好ましい。2−メチル−1
−プロパノールは或る酵母に対し阻害的であるこ
とは注目すべきである。このような酵母による醗
酵ではこのアルコールは避けるべきである。炭素
原子1〜4個のアルコール(2−メチル−1−プ
ロパノール以外の)が最も好ましい。これらのう
ちメタノールおよびエタノールがその他のもの以
上に好ましい。そしてメタノールはこのような供
給材料のうち比較的低コストのため最も好まし
い。 石油ガスは酸化することができる。そして各種
のアルデヒド、ケトン、酸などと共に相当するア
ルコールの優勢混合物を供するために使用され
る、メタン、エタンなどの酸化のような水溶性材
料、および同様に総合的精製・化学処理コンプレ
ツクス、往々ペトロコンプレツクスと呼ばれる内
で製造された各種石油精製所源由来の適当な炭化
水素画分は醗酵の目的に使用することができる。 上澄液中の塩は比較的低濃度である。それは生
育再生産細胞による高摂取があるからである。細
胞中の無機塩は、いくらかが結合有機形であるた
めに供給、適用することができない。勿論醗酵液
の無機物の分析は全無機物含量を反映するであろ
う。 無機塩の他にビタミン(有機生育因子)は当業
者に公知のように、選択した特定酵母の増殖にそ
の存在が望ましい場合には醗酵液に使用すること
ができる。たとえば、適当な増殖のために多くの
酵母はビタミンのビオチンおよびチアミンのうち
の1種もしくは両者、もしくはこれらのビタミン
を含む他の培地成分、たとえば酵母エキスの存在
を必要とするらしい。従つて、たとえば
Hansenula polymorphaのような酵母については
水性ミネラル培地1につき約0.04〜0.8mg量の
ビオチンおよび水性ミネラル培地1につき約4
〜80mg量のチアミン塩酸塩を使用することが望ま
しい。別法では、ビオチンおよびチアミンの全部
もしくは一部を酵母エキスなどの使用により供す
ることができる。 水性好気醗酵方法において生育因子が添加され
る使用ミネラル培地の製造において、ある国で精
製処理工程による水に普通に遭遇するような残留
塩素量を含む水の使用は、生育因子特にビオチン
もしくはチアミンのようなビタミンを無効化する
傾向があること、そしてこのような醗酵システム
で、残留塩素を含む水から製造した水性ミネラル
培地を使用する場合、生育因子を添加前に塩素を
除去すると生育因子のロスもしくは不活性化を回
避することが以前から分つていた。従つて、残留
痕跡塩素を効果的に除去し、こうしてビタミンロ
スを避けるように残留塩素含有水を処理する方法
が開発された。 これまで残留塩素の好ましくない量を含む水
は、それにも拘らずビタミンが水性栄養培地とは
別の流れとして醗酵帯に添加される場合、塩素に
よるビタミンの不活性化を生ぜずにビタミンを使
用する醗酵方法で使用できることが分つた。従つ
て、ミネラル栄養培地は痕跡量の塩素を含む水を
使用することができる。こうしてこの手順は残留
痕跡量の塩素を含む水の高価でおよび/もしくは
時間を消費する方法による前処理の必要を回避す
る。 上記の醗酵帯ヘビタミンを別に添加すること
は、醗酵帯にこれらの材料を添加する前にビタミ
ンを少なくとも一部の好ましくは全部の炭素エネ
ルギー基質の流れと混合することにより、好まし
く、且有利に達成される。ビタミンおよび炭素エ
ネルギー基質の水性混合物が使用される場合、最
初のビタミンの稀釈に使用する水は好ましくはイ
オン除去水のような残留塩素の痕跡を含まぬもの
であるべきで、メタノール水溶液のような水性炭
素基質と混合前にはどんな事前のロスをも避ける
べきである。 所望の場合、そして好ましくは混合物は水およ
びメタノールのような水溶性炭素基質たとえば約
20容量%メタノール水溶液から製造され、次にビ
タミンをメタノール水溶液に溶解し、次に醗酵器
に供給することができる。この態様により、残留
塩素は最初に除去する必要はないが、尚ビタミン
は完全に保持される。 一層好ましい態様では醗酵帯へのビタミンの別
の添加はビタミン、上記の少なくとも一部の炭素
エネルギー基質および更に水性微量無機塩溶液を
添加した混合物を使用して達成される。微量無機
塩はCo、Mo、B、Se、I、Mn、Cu、Znおよび
Feのような微量元素として上記したものより成
る。この一層好ましい態様の使用は水性無機塩培
地に使用する水中の痕跡塩素により生ずるビタミ
ンの不活性化問題を避けるのみでなく、醗酵方法
でしばしば遭遇する別の問題をも回避する。この
問題はしばしば清浄化を要する水性無機塩培地を
処理するために使う加熱殺菌帯における沈澱物の
形成である。最初の無機栄養塩と通例混合する微
量無機塩の存在は加熱殺菌帯における厄介な沈澱
の形成を明らかに促進する。従つて、水性無機塩
培地流に微量無機塩を含ませず、しかしむしろそ
の代りに微量無機塩をビタミンおよび少なくとも
一部の炭素エネルギー基質と混合して入れること
により、2つの非常に厄介な問題を解決する。上
記のように微量無機塩、少なくとも一部の炭素エ
ネルギー基質およびビタミンの混合物を製造する
ために使用する水は好ましくは残留痕跡塩素を含
むべきではない。 ビタミン、一部の炭素エネルギー基質および微
量ミネラルより成る流れは必要な場合濾過により
無菌にすることができる。しかし、醗酵帯に入れ
る前にその流れと主な炭素エネルギー基質とを組
み合せ、醗酵帯に入れる直前に全体の組み合せた
流れを濾過することは好ましく、有利である。 醗酵自体は分子状酸素を必要とする好気性方法
であり、それは空気、酸素の多い空気のような分
子状酸素含有ガス又は実質的に純粋な分子状酸素
により供給され、増殖様式で微生物の生長を助け
るのに有効な酸素分圧により醗酵液を維持する。
酸素化炭化水素基質を使用することにより、微生
物の生育上の全酸素要求量は、パラフインを使用
する場合より少ない。そうであつても、適当量の
分子状酸素は生育のため供給しなければならな
い。何故ならば基質の同化および微生物の担当す
る生育はいく分かは燃焼過程であるからである。 分子状酸素を醗酵液に供給する割合は、酵母の
生育が酸素の不足により制限されないようにすべ
きである。醗酵槽のデザインは培養物に酸素を移
送する能力を広く変化させる。全体の通気割合は
かなりの範囲で変えることができるが、酸素移送
に非常に効果的な醗酵槽では、通気は一般に1分
間当り醗酵槽中の液体容量について分子状酸素含
有ガス容量(使用圧および25℃で)で約0.5〜8、
好ましくは約1〜6の割合で行なわれる。この量
は反応器に供給される通常の酸素含量の空気およ
び純粋の分子状酸素に基づき、それぞれの範囲は
1分間当り醗酵槽内の液体容量について分子状酸
素の容量(使用圧および25℃で)約0.1〜1.7、も
しくは好ましくは約0.2〜1.3であろう。 微生物醗酵工程に使用する圧は広く変えること
ができる。代表的圧は装置および運転コスト対達
成される酸素溶解度のバランスとして、約0〜
150psig、好ましくは約0〜60psig、更に好まし
くは少なくとも大気圧より僅かに高いものであ
る。大気圧より高い圧は水性醗酵液において溶存
酸素濃度を増加させる傾向があることで有利であ
る。それは次に細胞の生育割合の増大を助けるこ
とができる。同時に高圧は装置およひ運転コスト
を増加させるという事実により相殺される。 醗酵温度はいくらか変えることができるが、一
般に約25〜65℃、好ましくは約28〜50℃である。
NRRL Y−11431として寄託されたPichia
pastorisカルチヤー21−2およびNRRL Y−
11430として寄託されたPichia pastorisカルチヤ
ー21−1の酵母培養物は一般に約30℃の醗酵液温
度を好む。 酵母は同化性窒素源を必要とする。同化可能な
窒素は酵母の代謝利用に適する形の任意の窒素含
有化合物もしくは窒素を遊離できる化合物により
供給することができる。タン白加水分解物のよう
な各種の有機窒素源化合物は技術的に使用するこ
とができるが、通例はアンモニア、水酸化アンモ
ニウム、尿素のような安価な窒素含有化合物およ
びリン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、ピロ
リン酸アンモニウムおよび塩化アンモニウムのよ
うな各種アンモニウム塩を使用することができ
る。アンモニアガス自体は大規模操作には有利で
あり、適当量で水性微生物醗酵液を泡立て使用す
ることができる。同時にこのようなアンモニアは
PH調整に役立つ。 水性微生物醗酵液のPH範囲は約3〜7、好まし
くはそして通例は約3.5〜5.5の範囲であるべきで
ある。PH範囲に対する或る種の微生物の好みは或
る程度まで使用培地により、および特定微生物に
よる。従つて培地を変えていくらか変えることが
でき、当業者により容易に決定できる。 醗酵槽内の醗酵液の平均保持時間は一部は醗酵
温度および使用酵母培養物によりかなり変えるこ
とができる。一般に保持時間は平均保持を規準と
して約2〜30時間、好ましくは約4〜14時間であ
る。 高濃度の既述のいくつかの炭素およびエネルギ
ー基質、特にメタノール、もしくはホルムアルデ
ヒドなどは満足すべき微生物の生育に阻害的であ
り又は醗酵微生物に有毒でさえある。従つて、比
較的高濃度の基質は避けるべきであり、一般には
最大の許容できるレヘルで醗酵液の基質濃度を維
持することが望ましい。ある低級アルコールにつ
いては、醗酵液中のこのレベルは一般に約0.001
〜5容量%、好ましくは約0.01〜0.05容量%であ
り、一方アルデヒドについては、餓死、もしくは
選択した微生物の生育割合を阻害しないように、
アルデヒドの毒性の点からこれらの1/10であるべ
きである。 炭素およびエネルギー源材料が微生物に対し有
害可能量のアルデヒドを含む場合、有害アルデヒ
ド作用は基質を適当量の窒素含有化合物、好まし
くはアンモニア、水酸化アンモニウム、もしくは
他の活性アモンニウム化合物で、アルデヒド1モ
ルにつきこのような窒素含有化合物を約0.01〜10
モル当量の比率で最初に処理することにより軽減
することができる。次にこのような処理基質は炭
素エネルギー源のみだけでなく、少なくとも一部
の必要な同化可能な窒素を含む。 炭素含有基質は限定因子として調整することが
でき、それによつて炭素含有基質を酵母細胞に十
分に変換させ、実質量の未変換基質による酵母細
胞の可能な汚染を避けるような方法で醗酵を行な
うのがよい。後者は水溶性基質による問題ではな
い。何故ならいかなる残留痕跡も容易に洗い出さ
れるからである。しかし、適当な溶媒洗滌工程に
よる残存炭化水素除去などの添加生成物処理工程
を必要とする、高級n−パラフインの如き非水溶
性基質の場合には問題がある。 連続運転は調整の容易さ、均一量の均一生成物
の製造およびすべての装置の最も経済的使用のた
め非常に好ましい。連続方法では、基質として炭
素およびエネルギー源材料、水性ミネラル培地、
同化可能な窒素源および分子状酵素含有ガスは醗
酵液の連続的回収と組み合せて醗酵槽の醗酵液に
連続的に添加される。添加炭素エネルギー基質:
添加水性ミネラル培地の容量比は、一部は炭素含
有基質の性質により広範囲に変化しうるが、一般
には約1:9〜6:4の範囲、好ましくは約2:
8〜5:5の範囲である。 必要の場合、すべての炭素エネルギー源材料の
一部分および/もしくはアンモニアのような同化
可能な窒素源の一部分は、醗酵槽に水性ミネラル
培地を通す前に水性ミネラル培地に添加すること
ができる。高細胞密度醗酵の本方法において約40
容量%アルコール対60容量%無機塩培地の供給比
率の使用がもつとも有利であつた。 反応器に導入される各流れは所定の割合で、も
しくは炭素およびエネルギー基質濃度、PH、溶存
酸素、醗酵槽から排出されるガス中の酸素もしく
は炭酸ガス、光透過により測定できる細胞密度な
どを監視して測定できる要求に応じて調整され
る。各種材料の供給割合は炭素およびエネルギー
源の効率的利用と一致させ、できるだけ早い細胞
生育速度を得るように、添加基質に対する酵母細
胞の収量をできるだけ高く得るように変えること
ができる。本発明方法により、酵母細胞は、一部
は使用する特定基質により、添加基質100gにつ
き約30〜110gの収量で得ることができる。 すべての装置、反応器、もしくは醗酵要素、容
器、配管、付属の循環もしくは冷却装置などは、
通例は約250〓(121℃)で少なくとも約15分間の
ような蒸気を使用して殺菌することが最も好まし
い。殺菌した反応器は分子状酸素および炭素含有
基質を含むすべての所要栄養素の存在下に特定微
生物の培養物を接種させる。 使用醗酵槽のタイプは、泡を満たした醗酵槽に
おける操作が好ましいが、本発明の醗酵方法の実
施においては重要ではない。生成泡の促進および
保持するために考案された醗酵槽は必要な高細胞
密度および急速生育速度を維持するために必要な
酸素移送を増大させる方法には有利である。 醗酵の出発において、水性ミネラル培地、適当
な濃度の炭素源、同化可能な窒素、必要の場合微
量成分および酵母の出発接種材料を殺菌した醗酵
槽に入れ、酸素および各種供給物の適当な流れを
徐々に開始させる。必要の場合、始めの醗酵基質
はグルコースなどで、細胞密度が高まると共に徐
徐にメタノールなどに変えることがきる。水性醗
酵液においては低無機塩レベルで開始し、無機塩
の高濃度を有する水性ミネラル培地を醗酵液に供
給することにより高無機塩レベルに増強すること
ができる。しかし、通常は単に初めに醗酵槽に高
塩培地を添加し直ちに操作を開始する。当業者は
接種材料が塩および使用基質の完全な投入に対
し、十分な細胞を形成する前に出発後通例短かい
遅延時間が生ずることは理解するであろう。 生成物の回収 本発明の高細胞密度方法により生産した酵母細
胞は遠心分離又は濾過のような常法により醗酵混
合物流出液から回収することができる。所望の場
合、細胞外生成物は常法により実質的に細胞を含
まぬ残留上澄液から回収することができる。実質
的に細胞を含まぬ流出部は、たとえばアセトン又
は低級アルコール(メタノールもしくはエタノー
ル)で処理し、細胞外に生産された任意の高分子
物質を沈澱させることができる。細胞を含まぬ流
出物は溶媒抽出および/もしくは塩基抽出により
処理し、所望の場合培養工程中に産生した色素、
ビタミン、又は有機酸のような他の細胞外生成物
を回収することができる。このような付随的処理
をするか又はせずに、細胞を含まぬ流出液は、水
性成分の一部として、もしくは水性成分の実質的
もしくはほとんど全部として醗酵槽に戻し、でき
る限り廃棄物問題を回避することができる。 微生物細胞は通例加熱もしくは化学的手段によ
り殺し、これは醗酵流出物から細胞を分離する前
後に行なうことができる。酵母細胞は人間や動物
にとつて貴重なタン白源である。人の消費に対
し、必要に応じて細胞を処理して核酸を減少させ
ることができるが、動物飼料目的に対してはこの
ような処理は現在必要とは思われない。 本発明によれば、高細胞密度たとえば醗酵混合
物1につき乾燥規準で酵母細胞を約60〜160g、
望ましくは約70〜150gの範囲内の細胞密度の操
作を使用して高収量を得ることができる。所望の
場合、細胞は遠心分離又は他の分離方法により醗
酵混合物から回収することができる。また、所望
の場合、次に濃縮細胞を例えば水と混合して洗滌
しそして再遠心分離などにより分離し、もしくは
遠心分離前もしくは中に水を添加して、実質的に
ミネラル培地の細胞を遊離することができ、次に
分離ミネラル培地を含む洗滌液は水およびミネラ
ル培地として醗酵槽に戻し、こうして廃棄物問題
を実質的に減少もしくは回避することができる。
次に回収細胞は単に乾燥し将来使用のための乾燥
生成物を製造することができる。所望の場合、高
細胞密度醗酵流出物は全体を乾燥して、乾燥細胞
および塩を含む残留水溶性物質の全乾燥生成物を
製造し、そしてこの全乾燥生成物は高タン白高塩
性のきわめて有用な動物飼料として使用すること
ができる。 以下に本発明による方法を使用する試験を記載
する。特定量の材料、特定タイプの使用供給原
料、酵母の特定種もしくは菌株は例として考える
べきで、本発明の限定例として考えるべきではな
い。 例 連続的好気醗酵方法条件下で行つた試験では、
それぞれ30.15対69.85の容量比のメタノールおよ
び水性無機塩培地をNRRL Y−11431として寄
託した酵母Pichia pstorisカルチヤー21−2を接
種した醗酵槽に個々に供給した。前調整培地もし
くは基質は全く使用しなかつた。醗酵槽は2液
容の4醗酵槽で、PH、温度およびレベルの自動
調整付きであつた。撹拌は1000〜1200rpmで回転
する2翼で行なつた。通気速度は十分な酸素を有
し供給空気を1分につき醗酵容積当り1〜1.5容
(およそ大気圧および25℃で)であり、大気圧お
よび約30℃で空気を飽和した醗酵混合物に溶解す
るであろうその約20%量に等しい溶存酸素量を醗
酵混合物に維持させた。水性水酸化アンモニウム
(濃水酸化アンモニウム2倍およびイオン除去水
1部)を醗酵混合物のPHを約3.5に維持するよう
な割合で添加した。 使用した水性無機塩倍地は1溶液に対し、
12.5mlの85%H3PO4、2.5gの85%KOH、8.5g
KCl、7.0gMgSO4・7H2O、1.5gCaCl2・2H2O、
25mlの微量ミネラル溶液A、25mlの微量ミネラル
溶液B、10mlのビオチン−チアミン塩酸塩溶液、
約0.08mlの消泡剤(Mazu DF−37℃)、および十
分なイオン除去水を混合して1の溶液を製造し
た。 微量ミネラル溶液Aは1溶液に対し、4.8g
のFeCl3・6H2O、2.0gのZnSO4・7H2O、0.02g
のH3BO3、0.20gのNa2MoO4・2H2O、0.30gの
MnSO4・H2O、0.08gのKI、0.06gのCuSO4
5H2O、3mlの濃H2SO4および十分なイオン除去
水を混合して1の溶液を製造した。 微量ミネラル溶液Bは1溶液に対し、2.0g
FeCl3・6H2O、2.0gのZnSO4・7H2O、0.3gの
MnSO4・H2O、0.6gのCuSO4・5H2O、2mlの
濃H2SO4、および十分なイオン除去水を混合し
て1の溶液を製造した。 ビオチン−チアミン塩酸塩溶液は2mgのビオチ
ン、200mgのチアミン塩酸塩および50mlのイオン
除去水を混合して製造した。 醗酵は約30℃およびおよそ大気圧で、7.0時間
の保持時間で行なつた。 酵母細胞は遠心分離により醗酵流出液から分離
し、水サスペンジヨンで洗滌し、再遠心分離し、
100℃で一夜乾燥し、そして秤量した。乾燥規準
で酵母細胞は供給メタノール100gにつき42.3g
の収量で産生した。細胞密度は流出液1につき
細胞100.7gの高レベルであつた。 例 別の醗酵試験を、水性無機塩倍地の組成をいく
らか変え、メタノール対水性無機塩倍地の容量化
を40.8対59.2とし、PH調整用水性水酸化アンモニ
ウムを濃水酸化アンモニウム3部およびイオン除
去水1部により調製し、そして醗酵保持時間を
8.35時間としたことを除いて、実質的に例記載
の方法を使用し行なつた。 この試験で使用する水性無機塩培地は、1溶
液に対し、20.0mlの85%H3PO4、4.0gの85%
KOH、12.0gのKCl、10.4gのMgSO4・7H2O、
2.4gのCaCl2・2H2O、例記載の微量ミネラル
溶液A40ml、例記載の微量ミネラル溶液B40
ml、例記載のビオチン−チアミン塩酸塩溶液16
ml、約0.08mlの消泡剤、および1の溶液にする
のに十分なイオン除去水を混合して製造した。 酵母細胞を醗酵流出液から分離し、洗滌し、そ
して例のように乾燥した。乾燥規準で、酵母細
胞は供給メタノール100につき41.4gの収量で
産生した。細胞密度は流出液1につき133.3g
のきわめて望ましい高レベルであつた。 例 (参考) 連続的好気醗酵を、今回はNRRL Y−11432
として寄託した酵母Hansenula polymorphaカル
チヤー21−3を接種し、例記載のように醗酵槽
中で行なつた。醗酵槽に全溶液1につき300ml
メタノールを含むメタノールおよび水性無機塩培
地混合物を供給した。撹拌醗酵混合物は、十分な
酸素を有し供給空気を1分につき醗酵容量当り2
容(およそ大気圧および約25℃で)を醗酵槽に通
すことによつて通気し、醗酵混合物内に、大気圧
および約38℃で空気を飽和した醗酵混合物に溶解
するであろうその約20%に等しい溶存酸素量を維
持させた。 水性水酸化アンモニウム(2倍の濃水酸化アン
モニウムおよび1部のイオン除去水)を醗酵混合
物のPHを3.7〜4.1に維持する割合で添加した。 メタノールおよび水性無機塩倍地の混合物は、
溶液1に対し300mlのメタノール、6mlの85%
H3PO4、3gのKCl、4.5gのMgSO4・7H2O、
0.6gのCaCl2・2H2O、0.3gのNaCl、10mlの例
記載の微量ミネラル溶液A、10mlの例記載の
微量ミネラル溶液B、4mlの例記載のビオチン
−チアミン塩酸塩溶液、4滴の消泡剤および1
溶液にするのに十分なイオン除去水を混合して製
造した。 醗酵は約38℃および約大気圧で、5.66時間の保
持時間により行なつた。 酵母細胞は醗酵流出液から分離し、洗滌しそし
て例のように乾燥した。乾燥規準で、酵母細胞
は供給メタノール100gにつき31.0gの収量で産
生した。細胞密度は流出液1につき73.3gの細
胞であつた。 例 連続的好気醗酵方法において、それぞれ36.9対
63.1の容量比でメタノールおよび水性ミネラル培
地を、NRRL Y−11430として寄託した酵母
Pichia pastorisカルチヤー21−1を接種した醗
酵槽に個々に供給した。醗酵槽は約600の液体
容量、PH、温度、レベルの自動調製および通風管
を備えた1500の泡を満たした醗酵槽であつた。
撹拌は通風管の下部の、750rpmで駆動するター
ビンにより行なつた。通気速度は1分につき醗酵
槽内の醗酵液容量当り約1.6容の空気(約38psig
および約25℃で)であつた。無水アンモニアを醗
酵混合物のPHを約3.5に維持する割合で添加した。 最初の水性無機塩培地は、溶液1に対し12.2
mlの75%H3PO4、6.0gのKCl、6.0のMgSO4
7H2O、0.8gのCaCl2・2H2O、2.0gの85%
KOH、2.0mlの微量ミネラル溶液C、0.8mlのビオ
チン−チアミン塩酸塩溶液および溶液1にする
のに十分な飲料水(飲料水は最初に十分なチオ硫
酸ソーダで処理し、そこに含まれる遊離塩素と反
応させる)を混合して製造した。 微量ミネラル溶液Cは、溶液1に対し65gの
FeCl3・6H2O、18gのZnSO4・7H2O、5.0gの
MnSO4・H2O、6.0gのCuSO4・5H2O、2.0mlの
濃H2SO4および溶液1にするのに十分なイオ
ン除去水を混合して製造した。 ビオチン−チアミン塩酸塩溶液は0.4gビオチ
ン対40gチアミン塩酸塩の割合で1のイオン除
去水に成分を混合して製造した。 醗酵は30℃および38psig圧で、12.7時間の保持
時間により行なつた。 酵母細胞は醗酵流出物から遠心分離により分離
し、水サスペンジヨンで洗滌し、再遠心分離し、
100℃で一夜乾燥し、そして秤量した。乾燥規準
で酵母細胞は供給メタノール100gにつき37gの
収量で産生した。細胞密度は流出物1につきき
わめて望ましい110.3gの細胞であつた。 例 連続的好気醗酵方法において、それぞれ40対60
の容量比でメタノールおよび水性無機塩培地を、
NRRL Y−11430として寄託した酵母pichia
pastorisカルチヤー21−1を接種した醗酵槽に
個々に供給した。醗酵槽は約610の液体容量、
PH、温度およびレベルの自動調製を有する1500
の泡を満たした醗酵槽であつた。撹拌1000rpmで
駆動する2個の通例のパドル−タイプタービンに
より行なつた。通気速度は1分につき醗酵槽内の
醗酵液1部当り約4部の空気(約38psigおよび約
25℃で)であつた。無水アンモニアを醗酵混合物
のPHを約3.5に維持する割合で添加した。 水性無機塩培地は、飲料水1に対し、 15.86mlの75%H3PO4、9.53gのK2SO4、7.8g
のMgSO4・7H2O、0.6gのCaCl2・2H2O、およ
び2.6gの85%KOHを混合して製造した。微量ミ
ネラル溶液プラスビオチンはメタノール1につ
き10mlの割合でメタノール流を経て別々に供給し
た。微量ミネラル溶液プラスビオチンは780mlの
微量ミネラル溶液D、20mlの水、200mlのメタノ
ールおよび0.032mlのビオチンを混合して製造し
た。 微量ミネラル溶液Dは、溶液1に対し、65g
のFe2SO4・7H2O、20gのZnSO4・7H2O、3.0g
のMnSO4・H2O、6.0gのCuSO4・5H2O、5.0ml
の濃硫酸および溶液1を作るのに十分なイオン
除去水を混合して製造した。 水性無機塩培地は1時間につき31.5の割合
で、メタノールは1時間につき21の割合で供給
した。 醗酵は30℃および約38psig圧で、11.6時間の保
持時間により行なつた。 分析目的のために、酵母細胞を醗酵流出物から
遠心分離により分離し、水性サスペンジヨンで洗
滌し、再遠心分離し、100℃で一夜乾燥しそして
秤量した。乾燥規準で酵母細胞は供給メタノール
100gにつき40.6gの収量で産生した。細胞密度
は流出物1につききわめて望ましい128.4gの
細胞であつた。醗酵液(醗酵槽からの流出物)の
総固形含量は1につき134.7g(細胞プラス溶
解固形物)であつた。醗酵槽からの流出液は酵母
を殺すために殺菌機を通し、それ以上の濃縮もし
くは処理することなく直接噴霧乾燥機に供給し
た。 例 (参考) 連続的好気醗酵方法において、それぞれ29対71
の容量比でメナトールおよび水性無機塩培地を、
酵母Hansenula polymorpha NRRL Y−11170
を接種した醗酵槽に個々に供給した。醗酵槽は約
560の液体容量、PH、温度およびレベルの自動
調整、および通気管を備えた1500の泡を満たし
た醗酵槽であつた。撹拌は通気管下部の、
810rpmで駆動するタービンにより行なつた。通
気速度は1分につき醗酵槽内の醗酵液1部当り約
5部の空気(約38psigおよび約25℃で)であつ
た。無水アンモニアを醗酵混合物のPHを約3.5に
維持する割合で添加した。 水性無機塩溶液は10.38mlの75%H3PO4、4.29
gのKCl、6.44gのMgSO4・7H2O、0.86gの
CaCl2・2H2O、0.43gのNaCl、3.0mlの微量ミネ
ラル溶液C、および飲料水(飲料水は最初に十分
なチオ硫酸ソーダで処理し、そこに含まれる遊離
塩素と反応させる)1000ml中のビオチン−チアミ
ン塩酸塩溶液0.64mlを混合して製造した。 醗酵は39〜40℃および38psig圧で、7.6時間の
保持時間により行なつた。 分析のために酵母細胞は醗酵流出液から遠心分
離により分離し、水サスペンジヨンで洗滌し、再
遠心分離し100℃で一夜乾燥し、そして秤量した。
乾燥規準で、酵母細胞は供給メタノール100gに
つき33.3gの収量で産生した。細胞密度は流出液
1につき望ましい76.2gの細胞であつた。 急速生育および高生産性の能力を有する酵母の
発見は明らかに有利である。 本発明は非常に望ましく且有用性を有する3種
のきわめて独特の酵母培養物、すなわちNRRLY
−11431として寄託したpichia pastoris(カルチ
ヤー21−2)およびNRRLY−11430として寄託
したPichia pastoris(カルチヤー21−1)を供す
る。これらの独時な培養物は高無機塩レベルおよ
び細胞密度で特に良く生育する。 これらの3種の独特の酵母培養物は酸素を飽和
させたた炭化水素、特に低級アルコール、もつと
も好ましくはメタノールもしくはエタノール上に
高生産性で効果的に生育する。これは新規Pichia
pastorisに関し特に注目すべきである。何故なら
種pichia pastorsのいくつかの培養物はメタノー
ルに簡単に生育しないからである。これらの独特
の種は次のように命名される:
[Table] Includes. The specific yeast used depends in part on the carbon-containing substrate used. This is because it is well known that different yeasts often require somewhat different substrates for optimal growth. For example, Pichia
It has been observed that certain strains of the above species, such as S. pastoris, do not grow in methanol. Pichia pastoris (Culture 21-2) NRRL
Y-11431 and Pichia pastoris (Culture 21
-1) The specific bacterial strain deposited as NRRL Y-11430 or its derivative strain is particularly suitable for use in the production of SCP protein materials with high cell density and high yield. Pichia pastoris (Culture 21-2)
The characteristics of these strains of NRRL Y-11431 and Pichia pastoris (Culture 21-1) NRRL Y-11430 are considered to be particularly unusual for these species.
This is because out of the four Pichia pastoris cultures tested, only two grew on methanol anyway. Pichia pastoris
21-2) NRRL Y-11431 and Pichia
pastoris (Culture 21-1) NRRL Y-11430
is considered new and unique. Carbon energy substrates include oxygenated hydrocarbons, including various carbohydrates suitable as yeast substrates. It is recognized that specific yeasts vary in their preferences for various substrates. Currently preferred substrates for aqueous fermentation conditions are carbon-
It is a highly water-soluble oxygen-hydrogen compound. The term "oxygenated hydrocarbon" is meant as a generic term in this disclosure describing compounds that can be used and is not necessarily a limiting term meaning a substrate source. For the purposes of this disclosure, oxygenated hydrocarbons include water-soluble carbides, as well as alcohols, ketones, esters, acids, and aldehydes, and mixtures thereof, which have 1 to 20 carbon atoms per molecule and generally have a significant It is water soluble. More suitable oxygenated hydrocarbons are substantially larger water-soluble ones, typically having up to about 10 carbon atoms per molecule. or generally water-soluble carbohydrates. Examples of carbohydrates include glucose, fructose, galactose, lactose, sucrose,
Contains starch, dextrin, etc. singly or in a mixture. Other types of oxygenated hydrocarbons include methanol, ethanol, ethylene glycol, propylene glycol, 1-propanol, 2-propanol, glycerol, 1-butanol, 2-
Butanol, 3-methyl-1-butanol, 1-
Pentanol, 2-hexanol, 1,7-heptanediol, 1-octanol, 2-decanol, 1-hexadecanol, 1-eicosanol, acetone, 2-butanone, 4-methyl-2-
Pentanone, 2-decanone, 3-pentadecanone, 2-eicosanone, formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, hexanal, 7-methyloctanal, tetradecanal, eicosanal, acetic acid,
Propionic acid, butyric acid, glutaric acid, 5-methylhexanoic acid, azelaic acid, dodecanoic acid, eicosanonic acid, methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl butyrate, isopropyl hexanoate,
Contains hexyl 5-methyloctanoate, octyl dodecanoate, etc. and mixtures thereof. Although less preferred because it is sometimes difficult to remove residual matrix from single-cell protein cells,
It is also possible to use normal paraffins, such as 10 to 20 carbon atoms per molecule, according to the method of the invention. Yeast generally do not assimilate paraffins with less than 10 carbon atoms per molecule. Typically these include decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, pentadecane, hexadecane, octadecane, eicosane, etc. and mixtures thereof. Water-soluble alcohols of 1 to 4 carbon atoms, water-soluble acids of 2 to 4 carbon atoms and water-soluble carbohydrates are preferred. Water soluble monohydric aliphatic hydrocarbyl alcohols are preferred. 2-methyl-1
- It is noteworthy that propanol is inhibitory to certain yeasts. This alcohol should be avoided in such yeast fermentations. Alcohols of 1 to 4 carbon atoms (other than 2-methyl-1-propanol) are most preferred. Among these, methanol and ethanol are preferred over the others. And methanol is the most preferred of such feedstocks due to its relatively low cost. Petroleum gas can be oxidized. and water-soluble materials such as oxidants such as methane, ethane, etc., used to provide a predominant mixture of the corresponding alcohols along with various aldehydes, ketones, acids, etc., as well as integrated purification and chemical processing complexes, often Suitable hydrocarbon fractions from various petroleum refinery sources produced within the so-called petrocomplexes can be used for fermentation purposes. Salts in the supernatant are at relatively low concentrations. This is due to the high uptake by growing and reproducing cells. Inorganic salts in cells cannot be supplied and applied because some are in bound organic form. Of course, the mineral analysis of the fermentation liquid will reflect the total mineral content. In addition to inorganic salts, vitamins (organic growth factors) can be used in the fermentation broth if their presence is desired for the growth of the particular yeast of choice, as known to those skilled in the art. For example, for proper growth many yeasts appear to require the presence of one or both of the vitamins biotin and thiamine, or other media components containing these vitamins, such as yeast extract. Therefore, for example
For yeasts such as Hansenula polymorpha, an amount of biotin of about 0.04 to 0.8 mg per 1 aqueous mineral medium and about 4 mg biotin per 1 aqueous mineral medium.
It is desirable to use an amount of thiamine hydrochloride of ~80 mg. Alternatively, all or part of the biotin and thiamine can be provided through the use of yeast extract or the like. Use in aqueous aerobic fermentation processes to which growth factors are added In the production of mineral media, the use of water containing residual chlorine levels, such as those commonly encountered in water from purification processes in some countries, may be accompanied by growth factors, especially biotin or thiamine. and that if such fermentation systems use aqueous mineral media prepared from water containing residual chlorine, removing the chlorine before adding the growth factors will destroy the growth factors. It has long been known to avoid loss or inactivation. Therefore, methods have been developed to treat water containing residual chlorine to effectively remove residual trace chlorine and thus avoid vitamin loss. Until now, water containing undesirable amounts of residual chlorine has nevertheless been used without inactivation of the vitamins by chlorine, if the vitamins are added to the fermentation zone as a separate stream from the aqueous nutrient medium. It was found that it can be used in a fermentation method. Therefore, mineral nutrient media can use water containing trace amounts of chlorine. This procedure thus avoids the need for pre-treatment of water containing residual traces of chlorine by expensive and/or time-consuming methods. The separate addition of vitamins to the fermentation zone is preferably and advantageously achieved by mixing the vitamins with at least some, preferably all, of the carbon energy substrate stream prior to adding these materials to the fermentation zone. be done. If an aqueous mixture of vitamins and carbon energy substrates is used, the water used for the initial vitamin dilution should preferably be free of traces of residual chlorine, such as deionized water, and should preferably be free of traces of residual chlorine, such as deionized water. Any prior loss should be avoided before mixing with the aqueous carbon substrate. If desired, and preferably the mixture contains water and a water-soluble carbon substrate such as methanol, e.g.
It is produced from a 20% methanol aqueous solution by volume, then the vitamins can be dissolved in the methanol aqueous solution and then fed to the fermenter. With this embodiment, residual chlorine does not have to be removed first, but the vitamins are still fully retained. In a more preferred embodiment, further addition of vitamins to the fermentation zone is accomplished using a mixture of vitamins, at least some of the carbon energy substrates described above, and further addition of an aqueous trace mineral salt solution. Trace inorganic salts include Co, Mo, B, Se, I, Mn, Cu, Zn and
It consists of the trace elements mentioned above, such as Fe. Use of this more preferred embodiment not only avoids the vitamin inactivation problem caused by trace chlorine in the water used in aqueous mineral salt media, but also avoids other problems often encountered in fermentation processes. This problem is often the formation of precipitates in heat sterilization zones used to process aqueous mineral salt media that require cleaning. The presence of trace mineral salts, which usually mix with the initial mineral nutrients, clearly promotes the formation of troublesome precipitates in the heat sterilization zone. Therefore, by not including trace mineral salts in the aqueous mineral salt medium stream, but rather by including trace mineral salts in a mixture with vitamins and at least some carbon energy substrates, two very troubling problems can be solved. Solve. The water used to produce the mixture of trace mineral salts, at least some carbon energy substrate and vitamins as described above should preferably be free of residual traces of chlorine. The stream consisting of vitamins, some carbon energy substrates and trace minerals can be made sterile by filtration if necessary. However, it is preferred and advantageous to combine the stream with the primary carbon energy substrate before entering the fermentation zone and to filter the entire combined stream immediately before entering the fermentation zone. Fermentation itself is an aerobic process that requires molecular oxygen, which is supplied by air, a molecular oxygen-containing gas such as oxygenated air, or substantially pure molecular oxygen, and which supports the growth of microorganisms in a multiplicative manner. The fermentation liquor is maintained by an effective partial pressure of oxygen to help.
By using an oxygenated hydrocarbon substrate, the total oxygen demand for microbial growth is lower than when using paraffin. Even so, adequate amounts of molecular oxygen must be provided for growth. This is because the assimilation of the substrate and the growth that microorganisms are responsible for are in part a combustion process. The rate at which molecular oxygen is supplied to the fermentation liquid should be such that yeast growth is not limited by lack of oxygen. Fermenter design varies widely in its ability to transport oxygen to the culture. The overall aeration rate can vary over a considerable range, but in fermenters that are very effective at oxygen transfer, the aeration is generally at a rate of molecular oxygen-containing gas volume per minute of liquid volume in the fermenter (working pressure and (at 25℃) about 0.5 to 8,
Preferably, the ratio is about 1 to 6. This amount is based on the normal oxygen content air and pure molecular oxygen supplied to the reactor, each range being the volume of molecular oxygen per minute per liquid volume in the fermenter at working pressure and 25°C. ) will be about 0.1 to 1.7, or preferably about 0.2 to 1.3. The pressure used in the microbial fermentation process can vary widely. Typical pressures range from about 0 to
150 psig, preferably about 0 to 60 psig, more preferably at least slightly above atmospheric pressure. Pressures higher than atmospheric pressure are advantageous as they tend to increase the dissolved oxygen concentration in aqueous fermentations. It can then help increase the growth rate of the cells. At the same time, high pressures are offset by the fact that they increase equipment and operating costs. Fermentation temperatures can vary somewhat, but are generally about 25-65°C, preferably about 28-50°C.
Pichia deposited as NRRL Y-11431
pastoris culture 21-2 and NRRL Y-
Yeast cultures of Pichia pastoris culture 21-1, deposited as 11430, generally prefer fermentation liquor temperatures of about 30°C. Yeast require an assimilable nitrogen source. Assimilable nitrogen can be provided by any nitrogen-containing compound or compound capable of liberating nitrogen in a form suitable for metabolic utilization by the yeast. Although various organic nitrogen source compounds such as protein hydrolysates can be used technically, inexpensive nitrogen-containing compounds such as ammonia, ammonium hydroxide, urea and ammonium phosphate, ammonium sulfate, pyrroline are commonly used. Various ammonium salts can be used, such as ammonium acids and ammonium chloride. Ammonia gas itself is advantageous for large-scale operations and can be used in appropriate amounts to foam the aqueous microbial fermentation liquid. At the same time, such ammonia
Useful for pH adjustment. The PH range of the aqueous microbial fermentation liquid should be in the range of about 3 to 7, preferably and usually about 3.5 to 5.5. The preference of certain microorganisms for PH ranges depends to some extent on the medium used and on the particular microorganism. Accordingly, some variation may be made by changing the medium and can be readily determined by one skilled in the art. The average retention time of the fermentation liquid in the fermenter can vary considerably, depending in part on the fermentation temperature and the yeast culture used. Generally, the retention time is about 2 to 30 hours, preferably about 4 to 14 hours, based on average retention. High concentrations of some of the carbon and energy substrates mentioned, in particular methanol or formaldehyde, are inhibiting to satisfactory microbial growth or even toxic to fermentation microorganisms. Therefore, relatively high substrate concentrations should be avoided, and it is generally desirable to maintain the substrate concentration in the fermentation liquor at the maximum acceptable level. For some lower alcohols, this level in the fermentation liquor is generally around 0.001
~5% by volume, preferably about 0.01-0.05% by volume, while for aldehydes, so as not to starve or inhibit the growth rate of the selected microorganisms.
It should be 1/10 of these in terms of aldehyde toxicity. If the carbon and energy source materials contain aldehydes in amounts that can be harmful to microorganisms, harmful aldehyde effects can be avoided by treating the substrate with an appropriate amount of a nitrogen-containing compound, preferably ammonia, ammonium hydroxide, or other active ammonium compound, for one mole of aldehyde. Approximately 0.01 to 10 such nitrogen-containing compounds per
Mitigation can be achieved by initially treating in molar equivalent proportions. Such treated substrates then contain not only a carbon energy source, but also at least some of the necessary assimilable nitrogen. The carbon-containing substrate can be adjusted as a limiting factor, thereby conducting the fermentation in such a way that the carbon-containing substrate is fully converted into the yeast cells and avoids possible contamination of the yeast cells with substantial amounts of unconverted substrate. It is better. The latter is not a problem due to water-soluble substrates. This is because any residual traces are easily washed out. However, problems arise with water-insoluble substrates such as higher n-paraffins, which require additional product treatment steps such as removal of residual hydrocarbons by appropriate solvent washing steps. Continuous operation is highly preferred for ease of regulation, production of uniform product in uniform quantities, and most economical use of all equipment. Continuous methods use carbon and energy source materials as substrates, an aqueous mineral medium,
Assimilable nitrogen sources and molecular enzyme-containing gases are continuously added to the fermentation liquor in the fermenter in combination with continuous recovery of the fermentation liquor. Added carbon energy substrate:
The volume ratio of the added aqueous mineral medium can vary widely depending, in part, on the nature of the carbon-containing substrate, but generally ranges from about 1:9 to 6:4, preferably about 2:
The ratio is in the range of 8 to 5:5. If necessary, a portion of all carbon energy source materials and/or a portion of an assimilable nitrogen source such as ammonia can be added to the aqueous mineral medium before passing it through the fermentor. In this method of high cell density fermentation, approximately 40
It was also advantageous to use a feed ratio of % alcohol by volume to 60% by volume mineral salt medium. Each stream introduced into the reactor is monitored at a predetermined rate or for carbon and energy substrate concentrations, pH, dissolved oxygen, oxygen or carbon dioxide in the gas exiting the fermenter, cell density as measured by optical transmission, etc. It can be measured and adjusted according to the requirements. The feeding ratios of the various materials can be varied to obtain as high a yield of yeast cells on added substrate as possible, consistent with efficient utilization of carbon and energy sources, and to obtain the fastest possible cell growth rate. By the method of the invention, yeast cells can be obtained with a yield of about 30 to 110 g per 100 g of added substrate, depending in part on the particular substrate used. All equipment, reactors or fermentation elements, vessels, piping, attached circulation or cooling equipment, etc.
It is most preferred to sterilize using steam, typically at about 250°C (121°C) for at least about 15 minutes. The sterilized reactor is inoculated with a culture of specific microorganisms in the presence of all necessary nutrients, including molecular oxygen and carbon-containing substrates. The type of fermenter used is not critical in carrying out the fermentation process of the invention, although operation in foam-filled fermenters is preferred. Fermentors designed to promote and maintain foam production are advantageous for methods that increase the oxygen transfer necessary to maintain the necessary high cell densities and rapid growth rates. At the start of the fermentation, an aqueous mineral medium, an appropriate concentration of carbon source, assimilable nitrogen, trace ingredients if necessary and a starting yeast inoculum are placed in a sterile fermenter, with an appropriate flow of oxygen and various feeds. Start gradually. If necessary, the initial fermentation substrate is glucose or the like, which can be gradually changed to methanol or the like as the cell density increases. In aqueous fermentations, one can start with low inorganic salt levels and build up to high inorganic salt levels by feeding the fermentation with an aqueous mineral medium having a high concentration of inorganic salts. However, it is usual to simply first add a high-salt medium to the fermenter and immediately start the operation. Those skilled in the art will appreciate that there is typically a short lag time after starting before the inoculum has formed sufficient cells for complete input of salt and substrate used. Product Recovery Yeast cells produced by the high cell density method of the invention can be recovered from the fermentation mixture effluent by conventional methods such as centrifugation or filtration. If desired, extracellular products can be recovered from the substantially cell-free residual supernatant by conventional methods. The substantially cell-free effluent can be treated with, for example, acetone or lower alcohols (methanol or ethanol) to precipitate any polymeric substances produced extracellularly. The cell-free effluent is treated by solvent extraction and/or base extraction to remove, if desired, the dye produced during the culturing process.
Other extracellular products such as vitamins or organic acids can be recovered. With or without such ancillary treatment, the cell-free effluent can be returned to the fermentor as part of the aqueous component or as substantially or almost all of the aqueous component, minimizing waste problems as much as possible. can be avoided. Microbial cells are typically killed by heat or chemical means, and this can be done before or after separating the cells from the fermentation effluent. Yeast cells are a valuable source of protein for humans and animals. For human consumption, the cells can be optionally treated to reduce nucleic acids, but for animal feed purposes such treatment does not currently appear to be necessary. According to the invention, high cell densities, e.g. about 60 to 160 g of yeast cells on a dry basis per fermentation mixture,
High yields can be obtained using manipulation of cell densities, preferably within the range of about 70-150 g. If desired, cells can be recovered from the fermentation mixture by centrifugation or other separation methods. Alternatively, if desired, the concentrated cells can then be washed, for example by mixing with water, and separated, such as by recentrifugation, or water can be added before or during centrifugation to substantially liberate the cells in the mineral medium. The wash liquor containing the separated mineral medium can then be returned to the fermentor as water and mineral medium, thus substantially reducing or avoiding waste problems.
The harvested cells can then simply be dried to produce a dry product for future use. If desired, the high cell density fermentation effluent is dried in its entirety to produce a total dry product of dry cells and residual water-soluble materials containing salts, and this total dry product is a high-protein, high-salt product. It can be used as a very useful animal feed. Tests using the method according to the invention are described below. The particular amounts of materials, the particular types of feedstock used, the particular species or strains of yeast are to be considered as examples and not as limitations on the invention. Example: In a test conducted under continuous aerobic fermentation method conditions:
Methanol and aqueous mineral salt media in a volume ratio of 30.15 to 69.85, respectively, were fed individually to a fermenter inoculated with the yeast Pichia pstoris culture 21-2, deposited as NRRL Y-11431. No preconditioned media or substrates were used. The fermenter was a 2-liquid 4 fermenter with automatic adjustment of pH, temperature and level. Stirring was performed with two blades rotating at 1000-1200 rpm. The aeration rate is 1 to 1.5 volumes per fermentation volume per minute (at approximately atmospheric pressure and 25 °C) of the supply air with sufficient oxygen to dissolve the air into the saturated fermentation mixture at atmospheric pressure and approximately 30 °C. An amount of dissolved oxygen was maintained in the fermentation mixture equal to approximately 20% of the amount that would occur. Aqueous ammonium hydroxide (2 parts concentrated ammonium hydroxide and 1 part deionized water) was added at a rate to maintain the pH of the fermentation mixture at about 3.5. The aqueous inorganic salt base used per solution was
12.5ml 85% H 3 PO 4 , 2.5g 85% KOH, 8.5g
KCl, 7.0gMgSO47H2O , 1.5gCaCl22H2O ,
25ml trace mineral solution A, 25ml trace mineral solution B, 10ml biotin-thiamine hydrochloride solution,
A solution of 1 was prepared by mixing about 0.08 ml of antifoam (Mazu DF - 37°C) and enough deionized water. Trace mineral solution A is 4.8g per solution.
of FeCl 3 ·6H 2 O, 2.0 g ZnSO 4 ·7H 2 O, 0.02 g
H 3 BO 3 , 0.20 g Na 2 MoO 4 2H 2 O, 0.30 g
MnSO4.H2O , 0.08g KI, 0.06g CuSO4 .
A solution of 1 was prepared by mixing 5H 2 O, 3 ml of concentrated H 2 SO 4 and enough deionized water. Trace mineral solution B is 2.0g per solution.
FeCl 3 ·6H 2 O, 2.0 g ZnSO 4 ·7H 2 O, 0.3 g
A solution of 1 was prepared by mixing MnSO 4 .H 2 O, 0.6 g CuSO 4 .5H 2 O, 2 ml concentrated H 2 SO 4 , and enough deionized water. A biotin-thiamine hydrochloride solution was prepared by mixing 2 mg of biotin, 200 mg of thiamine hydrochloride, and 50 ml of deionized water. Fermentations were conducted at approximately 30° C. and approximately atmospheric pressure with a holding time of 7.0 hours. Yeast cells were separated from the fermentation effluent by centrifugation, washed in a water suspension, recentrifuged, and
Dry overnight at 100°C and weigh. On a dry basis, yeast cells weigh 42.3g per 100g of methanol supplied.
produced in a yield of . Cell density was at a high level of 100.7 g cells per effluent. Example Another fermentation test was carried out with some changes in the composition of the aqueous inorganic salt base, with methanol to aqueous inorganic salt base capacitances of 40.8 to 59.2, and aqueous ammonium hydroxide for pH adjustment to 3 parts concentrated ammonium hydroxide and ion. Prepared with 1 part removed water and fermentation retention time
The procedure was carried out using substantially the same method as described in the example, except that the time period was 8.35 hours. The aqueous inorganic salt medium used in this test was 20.0 ml of 85% H 3 PO 4 and 4.0 g of 85% H 3 PO 4 per solution.
KOH, 12.0 g KCl, 10.4 g MgSO4.7H2O ,
2.4 g of CaCl 2 2H 2 O, 40 ml of trace mineral solution A as described in the example, trace mineral solution B 40 as described in the example
ml, biotin-thiamine hydrochloride solution 16 as described in the example
ml, about 0.08 ml of antifoam, and enough deionized water to make a solution of 1 part. Yeast cells were separated from the fermentation effluent, washed and dried as in the example. On a dry basis, the yeast cells produced a yield of 41.4 g per 100 methanol fed. Cell density is 133.3g per effluent
This was an extremely desirable high level. Example (Reference) Continuous aerobic fermentation, this time using NRRL Y-11432
The yeast Hansenula polymorpha culture 21-3, deposited as Y. 300 ml of total solution per fermenter
A methanol and aqueous inorganic salt medium mixture containing methanol was fed. The stirred fermentation mixture has sufficient oxygen and is supplied with air at a rate of 2 per fermentation volume per minute.
(at about atmospheric pressure and about 25°C) is aerated by passing it through a fermentation tank, and into the fermentation mixture about 20% of the air at about atmospheric pressure and about 38°C will be dissolved in the fermentation mixture. % of dissolved oxygen was maintained. Aqueous ammonium hydroxide (2 times concentrated ammonium hydroxide and 1 part deionized water) was added at a rate to maintain the PH of the fermentation mixture between 3.7 and 4.1. The mixture of methanol and aqueous inorganic salt base is
300ml methanol to 1 part solution, 6ml 85%
H 3 PO 4 , 3 g KCl, 4.5 g MgSO 4 7H 2 O,
0.6 g of CaCl2.2H2O , 0.3 g of NaCl, 10 ml of trace mineral solution A as described in the example, 10 ml of trace mineral solution B as described in example , 4 ml of biotin-thiamine hydrochloride solution as described in example, 4 drops of antifoaming agent and 1
It was prepared by mixing enough deionized water to form a solution. Fermentation was carried out at about 38° C. and about atmospheric pressure with a holding time of 5.66 hours. Yeast cells were separated from the fermentation effluent, washed and dried as in the example. On a dry basis, the yeast cells produced a yield of 31.0 g per 100 g of methanol fed. Cell density was 73.3 g cells per effluent. Example: In a continuous aerobic fermentation method, 36.9 pairs each
Yeast deposited as NRRL Y-11430 with methanol and aqueous mineral medium at a volume ratio of 63.1
They were individually fed into fermenters inoculated with Pichia pastoris culture 21-1. The fermenter was a 1500 bubble filled fermenter with approximately 600 liquid volume, automatic adjustment of pH, temperature, level and ventilation pipes.
Agitation was provided by a turbine operating at 750 rpm at the bottom of the draft tube. The aeration rate is approximately 1.6 volumes of air (approximately 38 psig) per volume of fermentation liquid in the fermenter per minute.
and at about 25°C). Anhydrous ammonia was added at a rate to maintain the pH of the fermentation mixture at approximately 3.5. The initial aqueous mineral salt medium is 12.2 to 1 solution.
ml 75% H 3 PO 4 , 6.0 g KCl, 6.0 MgSO 4 .
7H 2 O, 0.8 g CaCl 2 2H 2 O, 2.0 g 85%
KOH, 2.0 ml of trace mineral solution C, 0.8 ml of biotin-thiamine hydrochloride solution and enough drinking water to make solution 1 (drinking water should first be treated with enough sodium thiosulfate to remove the free (reacted with chlorine). Trace mineral solution C is 65g per solution 1.
FeCl 3 ·6H 2 O, 18 g ZnSO 4 ·7H 2 O, 5.0 g
It was prepared by mixing MnSO 4 .H 2 O, 6.0 g CuSO 4 .5H 2 O, 2.0 ml concentrated H 2 SO 4 and enough deionized water to make solution 1. A biotin-thiamine hydrochloride solution was prepared by mixing the ingredients in a ratio of 0.4 g biotin to 40 g thiamine hydrochloride in 1 part deionized water. Fermentations were carried out at 30° C. and 38 psig pressure with a hold time of 12.7 hours. Yeast cells were separated from the fermentation effluent by centrifugation, washed in a water suspension, recentrifuged, and
Dry overnight at 100°C and weigh. On a dry basis, the yeast cells produced a yield of 37 g per 100 g of methanol fed. The cell density was a highly desirable 110.3 g cells per effluent. Example: 40 vs 60 respectively in continuous aerobic fermentation method
methanol and aqueous mineral salt medium in a volume ratio of
Yeast pichia deposited as NRRL Y-11430
pastoris culture 21-1 inoculated into fermenters. The fermenter has a liquid capacity of about 610,
1500 with automatic adjustment of PH, temperature and level
It was a fermentation tank filled with bubbles. The stirring was carried out by two conventional paddle-type turbines driven at 1000 rpm. The aeration rate is approximately 4 parts air per part of fermentation liquid in the fermenter per minute (approximately 38 psig and approximately
(at 25℃). Anhydrous ammonia was added at a rate to maintain the pH of the fermentation mixture at approximately 3.5. The aqueous inorganic salt medium contains 15.86 ml of 75% H 3 PO 4 , 9.53 g of K 2 SO 4 , and 7.8 g of drinking water.
of MgSO 4 .7H 2 O, 0.6 g CaCl 2 .2H 2 O, and 2.6 g 85% KOH. The trace mineral solution plus biotin was fed separately via the methanol stream at a rate of 10 ml per methanol. Trace mineral solution plus biotin was prepared by mixing 780 ml of trace mineral solution D, 20 ml of water, 200 ml of methanol and 0.032 ml of biotin. Trace mineral solution D is 65g for solution 1.
of Fe 2 SO 4 7H 2 O, 20 g ZnSO 4 7H 2 O, 3.0 g
of MnSO4.H2O , 6.0g of CuSO4.5H2O , 5.0ml
of concentrated sulfuric acid and enough deionized water to make Solution 1. Aqueous mineral salt medium was fed at a rate of 31.5 per hour and methanol was fed at a rate of 21 per hour. Fermentations were conducted at 30° C. and approximately 38 psig pressure with a hold time of 11.6 hours. For analytical purposes, yeast cells were separated from the fermentation effluent by centrifugation, washed with aqueous suspension, recentrifuged, dried overnight at 100°C and weighed. Yeast cells are fed methanol on a dry basis
A yield of 40.6 g per 100 g was produced. The cell density was a highly desirable 128.4 g cells per effluent. The total solids content of the fermentation liquor (effluent from the fermenter) was 134.7 g/l (cells plus dissolved solids). The effluent from the fermenter was passed through a sterilizer to kill yeast and fed directly to the spray dryer without further concentration or treatment. Example (Reference) In continuous aerobic fermentation method, 29 vs. 71, respectively.
menatol and aqueous mineral salts medium in a volume ratio of
Yeast Hansenula polymorpha NRRL Y-11170
were individually fed to the inoculated fermenters. The fermenter is approximately
It was a 1500 foam-filled fermenter with a liquid capacity of 560, automatic adjustment of pH, temperature and level, and venting. Stirring is done at the bottom of the ventilation pipe.
This was done by a turbine driven at 810 rpm. The aeration rate was about 5 parts air per part of fermentation liquor in the fermentor per minute (at about 38 psig and about 25°C). Anhydrous ammonia was added at a rate to maintain the pH of the fermentation mixture at approximately 3.5. The aqueous inorganic salt solution is 10.38 ml of 75% H 3 PO 4 , 4.29
g KCl, 6.44 g MgSO4.7H2O , 0.86 g
CaCl 2 2H 2 O, 0.43 g NaCl, 3.0 ml trace mineral solution C and in 1000 ml of drinking water (the drinking water is first treated with enough sodium thiosulfate to react with the free chlorine contained therein). was prepared by mixing 0.64 ml of biotin-thiamine hydrochloride solution. Fermentation was carried out at 39-40°C and 38 psig pressure with a hold time of 7.6 hours. For analysis, yeast cells were separated from the fermentation effluent by centrifugation, washed in a water suspension, recentrifuged, dried overnight at 100°C, and weighed.
On a dry basis, the yeast cells produced a yield of 33.3 g per 100 g of methanol fed. Cell density was the desired 76.2 g cells per effluent. The discovery of yeast with the capacity for rapid growth and high productivity is clearly advantageous. The present invention presents three very unique yeast cultures that have highly desirable and useful properties: NRRLY
Pichia pastoris (culture 21-2) deposited as -11431 and Pichia pastoris (culture 21-1) deposited as NRRLY-11430 are provided. These unique cultures grow particularly well at high mineral salt levels and cell densities. These three unique yeast cultures grow effectively and with high productivity on oxygen-saturated hydrocarbons, especially lower alcohols, most preferably methanol or ethanol. This is a new Pichia
Of particular note is pastoris. This is because some cultures of the species Pichia pastors do not grow easily in methanol. These unique species are named as follows:

【表】 NRRL Y−11431、NRRL Y−11431および
NRRLY−11430は新規酵母カルチヤーを公式保
管者、United States Department of
Agiculture、Agricultural Research Sevice、
Northern Regional Research Laboratory、
Peoria、Illinois 61604に各2個の傾斜寒天カル
チヤーを寄託することにより出願人らが寄託し、
そして保管者から示すような個々にNRRL菌株
番号を受けた。従つて、これらの寄託からもしく
は寄託をなした出願人のカルチヤーからのカルチ
ヤー試料は出願人の発見した種に由来する菌株を
供する。 本発明は水性好気培養条件下で微生物の3種の
新規カルチヤーもしくは菌株に属する酸素飽和炭
化水素−同化性微生物細胞の一面における培養方
法を供する。これらの菌株を分類した:
[Table] NRRL Y-11431, NRRL Y-11431 and
NRRLY−11430 is the official custodian of the new yeast culture, United States Department of
Agriculture, Agricultural Research Service,
Northern Regional Research Laboratory
Deposited by Applicants by depositing two slanted agar cultures in Peoria, Illinois 61604;
We then received individual NRRL strain numbers as shown from the custodian. Therefore, culture samples from these deposits or from applicants' cultures that have made deposits provide strains derived from applicants' discovered species. The present invention provides a method for culturing oxygen-saturated hydrocarbon-assimilating microbial cells belonging to three novel cultures or strains of microorganisms under aqueous aerobic culture conditions. These strains were classified as:

【表】 新規且独特の微生物は更に以下の表に示すよう
な性質で特徴づけることができる:
[Table] New and unique microorganisms can be further characterized by properties as shown in the table below:

【表】 生育因子 ビオチン ビオチン
[Table] Growth factor Biotin Biotin

【表】【table】

【表】 勿論すべての微生物のように、特徴のうちある
ものは培地および特別の条件によりいくらか変化
を受けることができる。 例に示した培地処方は本発明の新規酵母種を培
養するために使用することができる。しかし、そ
れらはメタノール含有基質以外にも生育するであ
ろう。これらの新規酵母培養物は本明細書に記載
の高塩培地について使用できるのみでなく次のよ
うな培地を使用する通例の醗酵条件で使用するこ
ともできる: 培地 1M−1成 分 KH2PO4 5.0g MgSO4・7H2O 0.5g CaCl2・2H2O 0.1g KCl 0.5g (NH42SO4 3.0g ビオチン 0.04mg チアミン 4.0mg 微量ミネラル溶液(a) 2.5ml 水 1000ml 殺菌メタノール(b) 0.5〜1.0容量% (a) 下記の処方参照 (b) 使用直前に添加 微量金属溶液成 分 CuSO4・5H2O 0.06g Kl 0.08g MnSO4・H2O 0.3g Na2MoO4・2H2O 0.2g H3BO3 0.02g ZnSO4・7H2O 2.0g FeCl3・6H2O 4.8g 蒸溜水 1000ml H2SO4(濃) 3ml 資料を含む本開示は本発明の価値および効果を
例示する。
Table: Of course, as with all microorganisms, some of the characteristics can be subject to some variation depending on the culture medium and particular conditions. The medium formulation given in the example can be used to cultivate the novel yeast species of the invention. However, they will grow on other than methanol-containing substrates. These new yeast cultures can be used not only on the high salt media described herein, but also under customary fermentation conditions using media such as: Media 1M-1 Ingredients KH 2 PO 4 5.0g MgSO 4・7H 2 O 0.5g CaCl 2・2H 2 O 0.1g KCl 0.5g (NH 4 ) 2 SO 4 3.0g Biotin 0.04mg Thiamine 4.0mg Trace mineral solution (a) 2.5ml Water 1000ml Sterile methanol (b) 0.5 to 1.0% by volume (a) Refer to the recipe below (b) Add immediately before use Amount of trace metal solution components CuSO 4・5H 2 O 0.06g Kl 0.08g MnSO 4・H 2 O 0.3g Na 2 MoO 4・2H 2 O 0.2g H 3 BO 3 0.02g ZnSO 4・7H 2 O 2.0g FeCl 3・6H 2 O 4.8g Distilled water 1000ml H 2 SO 4 (concentrated) 3ml This disclosure including materials is the value of the present invention and exemplify the effect.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 メタノール下で生育能を有する、Pichia
pastoris NRRL Y−11430(FRI 5682)又は
Pichia pastoris NRRL Y−11431(FRI 5683)。 2 長期間対数増殖期がなくメタノールの代謝能
を有しかつ収量のロスなしで高細胞密度にメタノ
ール下生育能を有する、請求項1記載のPichia
pastoris。 3 メタノールに高細胞密度で生育させるため
に、ビオチン要求性を有する、請求項1記載の
Pichia pastoris。 4 生物学的に純粋な培養物の形である、請求項
1記載のPichia pastoris。 5 Pichia pastoris NRRL Y−11430(FRI
5682)又はPichia pastoris NRRL Y−11431
(FRI 5683)と命名され、もしくは由来する酵母
菌株を炭素およびエネルギー基質として酵素化炭
化水素を使用する水性培地で好気醗酵条件下に培
養することを特徴とする、Pichia pastiris Y−
11430(FRI 5682)およびNRRL Y−11431(FRI
5683)の培養方法。 6 生成した微生物細胞を単細胞タン白材料とし
て分解し、回収する、請求項5記載の方法。 7 酵素化炭化水素炭素およびエネルギー基質は
1種以上の実質的に水溶性アルコール、ケトン、
エステル、エーテル、酸又は1分子につき約10炭
素原子までのアルデヒドより成る、請求項5又は
6項記載の方法。 8 炭酸およびエネルギー基質は水溶性脂防族の
1価炭化水素系アルコールより成る、請求項5記
載の方法。 9 アルコールはメタノールである、請求項8記
載の方法。
[Claims] 1. Pichia that has the ability to grow under methanol
pastoris NRRL Y-11430 (FRI 5682) or
Pichia pastoris NRRL Y-11431 (FRI 5683). 2. Pichia according to claim 1, which has no long-term logarithmic growth phase, has the ability to metabolize methanol, and has the ability to grow in methanol at high cell density without loss of yield.
pastoris. 3. The cellulose according to claim 1, which requires biotin in order to grow in methanol at high cell density.
Pichia pastoris. 4. Pichia pastoris according to claim 1, in the form of a biologically pure culture. 5 Pichia pastoris NRRL Y-11430 (FRI
5682) or Pichia pastoris NRRL Y-11431
Pichia pastiris Y-, named or derived from a yeast strain named (FRI 5683), characterized by culturing it under aerobic fermentation conditions in an aqueous medium using enzymatic hydrocarbons as carbon and energy substrates.
11430 (FRI 5682) and NRRL Y-11431 (FRI
5683) cultivation method. 6. The method according to claim 5, wherein the produced microbial cells are decomposed and recovered as a single-cell protein material. 7 Enzymed hydrocarbon carbon and energy substrates include one or more substantially water-soluble alcohols, ketones,
7. The method of claim 5 or 6, comprising an ester, ether, acid or aldehyde of up to about 10 carbon atoms per molecule. 8. The method of claim 5, wherein the carbonic acid and the energy substrate comprise a water-soluble lipophilic monohydric hydrocarbon alcohol. 9. The method according to claim 8, wherein the alcohol is methanol.
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