PL243222B1 - Sposób wytwarzania oleju mikrobiologicznego z hodowli mikroorganizmów olejogennych - Google Patents

Sposób wytwarzania oleju mikrobiologicznego z hodowli mikroorganizmów olejogennych Download PDF

Info

Publication number
PL243222B1
PL243222B1 PL437980A PL43798021A PL243222B1 PL 243222 B1 PL243222 B1 PL 243222B1 PL 437980 A PL437980 A PL 437980A PL 43798021 A PL43798021 A PL 43798021A PL 243222 B1 PL243222 B1 PL 243222B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
amount
culture
biomass
sup
yeast
Prior art date
Application number
PL437980A
Other languages
English (en)
Other versions
PL437980A1 (pl
Inventor
Agata FABISZEWSKA
Agata Fabiszewska
Bartłomiej Zieniuk
Maja Ukleja
Katarzyna Wierzchowska
Dorota Nowak
Original Assignee
Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego W Warszawie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego W Warszawie filed Critical Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego W Warszawie
Priority to PL437980A priority Critical patent/PL243222B1/pl
Publication of PL437980A1 publication Critical patent/PL437980A1/pl
Publication of PL243222B1 publication Critical patent/PL243222B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/64Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
    • C12P7/6436Fatty acid esters
    • C12P7/6445Glycerides
    • C12P7/6463Glycerides obtained from glyceride producing microorganisms, e.g. single cell oil
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • C12N1/16Yeasts; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/645Fungi ; Processes using fungi

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania oleju mikrobiologicznego z hodowli mikroorganizmów olejogennych charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące etapy: a) przygotowuje się podłoże inokulacyjne zawierające glukozę, pepton i ekstrakt drożdżowy z gatunku Y. lipolytica i prowadzi się hodowlę wytrząsaną w czasie od 16 do 24 godzin, b) przygotowuje się podłoże właściwe zawierające solankę odpadową, lipidowe źródło węgla, nieorganiczne sole mineralne i emulgator, c) podłoże z etapu b) zaszczepia się hodowlą inokulacyjną z etapu a) w ilości 1,5 cm<sup>3</sup>, a następnie prowadzi się hodowlę właściwą w bioreaktorze w zakresie temperatur 26 - 30°C, a korzystnie w 28°C, mieszając zawartość bioreaktora, przy czym w trakcie mieszania hodowlę natlenia się sprężonym powietrzem z szybkością napowietrzania 1,0 – 2,0  dm<sup>3</sup>/min/dm<sup>3</sup>, przy czym natlenianie kontroluje się za pomocą elektrody tlenowej i reguluje się za pomocą zmiennych obrotów mieszadła w zakresie 200 - 600 rpm tak, aby poziom nasycenia tlenem podłoża wynosił co najmniej 30% w stosunku do początkowego poziomu natlenienia, d) hodowlę z etapu c) prowadzi w fazie stacjonarnej wzrostu, po czym biomasę drożdży oddziela się od płynu pohodowlanego poprzez odwirowanie, e) biomasę drożdży z etapu d) przemywa się co najmniej dwukrotnie roztworem soli fizjologicznej o objętości równej połowie płynu pohodowlanego, a następnie odwirowuje się osad biomasy, f) biomasę z etapu e) poddaje się procesowi suszenia w czasie 16 - 24 h, g) suchą biomasę z etapu f) rozciera się z piaskiem, a następnie prowadzi się jej ekstrakcję rozpuszczalnikową z wykorzystaniem niepolarnego rozpuszczalnika, po czym oddestylowuje się rozpuszczalnik.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania oleju mikrobiologicznego z hodowli mikroorganizmów olejogennych. Wynalazek znajduje zastosowanie w przemyśle rolno-spożywczym i dotyczy solanek czyli roztworów chlorku sodu i niekiedy także innych soli nieorganicznych, wykorzystywanych w procesach technologicznych w szczególności w zakładach przetwórstwa ryb, zakładach mięsnych, mleczarskich i innych z branży spożywczej, w tym w sposób szczególny do otrzymywania produktów rybnych w czasie solankowania ryb.
Znany stan techniki stanowią dokumenty literaturowe przedstawione poniżej. Drożdże olejogenne wykazują zdolność do magazynowania tłuszczu w komórkach w postaci triacylogliceroli, która jest wtórną aktywnością anaboliczną komórek. Tłuszcze zapasowe w komórkach drobnoustrojów syntezowane w ilości minimum 20% suchej masy nazywamy olejem mikrobiologicznym. Biosynteza tłuszczów zachodzi, gdy w podłożu hodowlanym zostaną wyczerpane składniki odżywcze. Co istotne, istnieją doniesienia, że drobnoustroje olejogenne m.in. z rodzajów Cryptococcus, Candida, Lipomyces, Rhodotorula i Yarrowia są zdolne do kumulowania lipidów także w podłożach z odpadowymi źródłami węgla takimi jak glicerol, melasa, serwatka, oleje posmażalnicze i inne oleje odpadowe [European Journal of Lipid Science and Technology 2011, 113, 1031-1051]. Przykładowo, modelowy gatunek drożdży olejogennych - Y. lipolytica hodowano w podłożu zawierającym odpadowy olej po wędzeniu ryb jako źródło węgla, obserwując ich intensywny wzrost przy jednoczesnej kumulacji lipidów w ilości do 22,7% (m/m) [Foods 2021, 10(2), 436-451]. W publikacji Bioresource Technology, 207, 245, 274-282 opisano możliwość zastosowania odbiałczonej serwatki po procesie tworzenia skrzepu serowego w hodowli drożdży Cryptococcus curvatus ATCC 20509, łącznie z hydrolizatem moszczu otrzymanym z frakcjonowanego wina. Tak hodowane drożdże kumulowały 49,6% (m/m) oleju mikrobiologicznego. Zdanych literaturowych można pozyskać wiele innych podobnych przykładów [British Biotechnology Journal 2014, 4(4), 418-481]. Proces syntezy metabolitów oraz ilość uzyskanej biomasy w hodowli drobnoustrojów zależy od rodzaju oraz dostępności źródła węgla oraz azotu w podłożu hodowlanym. W publikacji [Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego 2014, 2, 28-33] opisano doświadczenia, w których zastosowano produkty odpadowe z przemysłu rybnego w ilości 2%, takie jak odpadowe oleje po wędzeniu ryb i szlam oraz solankę, jako źródło węgla i składników odżywczych w hodowli drożdży Y. lipolytica. Dodatkowo podłoża wzbogacane były ekstraktem drożdżowym oraz peptonem, które stanowiły źródło azotu, mikroelementów oraz makroelementów. Wykazano wzrost drożdży we wszystkich hodowlach, natomiast największą liczbą komórek charakteryzowały się podłoża z odpadowymi olejami po wędzeniu ryb. Najniższy plon uzyskano w hodowli z solanką 6,75 g s.s./dm3, co świadczy o tym, że solanka nie stanowi źródła węgla, a wzrost drożdży w tym podłożu był możliwy dzięki obecności peptonu oraz ekstraktu drożdżowego. Co ważne, niektóre mikroorganizmy, w tym bakterie halofilne czy np. drożdże z gatunku Y. lipolytica tolerują dość wysokie zasolenie w podłożu hodowlanym, wspomniany gatunek drożdży nawet do kilkunastu procent [Critical Reviews in Microbiology 2014, 40(3), 187-206]. Opisane zostały metody detoksykacji z fenolu płynnych odpadów przemysłu chemicznego przez bakterie halofilne, w których stężenie soli wynosiło 15% [Water Environmental Research 1994, 66, 230-235]. Odpadowa solanka pochodząca z przemysłu rybnego została zaproponowana jako wartościowy płynny nawóz dla roślin [Sustainability 2017, 9, 1062-1088]. W doniesieniu [Frontiers in Microbiology March 2019 v.10, art. 547, doi: 10.3389/fmicb.2019.00547] znajduje się opis eksperymentu, w którym uzyskano biomasę drożdży Y. lipolytica o zawartości 21% lipidów w suchej masie, którą hodowano w podłożu przygotowanym na bazie 3,6% roztworu chlorku sodu imitującego wodę morską. Opisano także możliwość wzrostu komórek z rodzaju Yarrowia w podłożu zawierającym wodę odpadową po myciu tusz tuńczyka przy jednoczesnej syntezie lipidów wewnątrzkomórkowych w ilości 300 mg/g s.s. [Environmental Science and Pollution Research 2020, 25, 1545-1554].
Zagospodarowanie i/lub utylizacja solanki odpadowej stanowi istotny problem w stanie techniki. Produkty uboczne przemysłu spożywczego, w tym przemysłu rybnego, w procesie technologicznym są odrzucane i nie są przeznaczone do spożycia, dlatego nie można nazywać ich żywnością. Resztki ryb jak skrawki skór, ości, głowy i ogony znajdują zastosowanie w produkcji m.in. pasz (kiszonek i mączek rybnych) lub biogazu. Mimo to nadal znaczna część odpadów przemysłu rybnego nie jest wykorzystana w procesach przetwórczych, stanowiąc odpad konieczny do utylizacji [Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 2018, 1(114), 5-16]. Do uciążliwych odpadów zalicza się także solankę, dla której największym wyzwaniem w oczyszczaniu stanowią chlorki (m.in. NaCI), ponieważ ich usuwanie na drodze osmozy lub odparowania jest nieekonomiczne [Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego 2010, 1, 9-11].
W dotychczasowym stanie techniki nieznane są doniesienia wskazujące na zastosowanie solanki z przemysłu spożywczego w przygotowaniu podłoży mikrobiologicznych dla hodowli, których celem miałaby być synteza tłuszczów zapasowych i w których udział solanki mógłby zastąpić w części strumień wody wodociągowej niezbędnej do przygotowania pożywki.
Celem niniejszego wynalazku było opracowanie metody ponownego wykorzystania strumienia ścieków poprodukcyjnych w postaci odpadowej solanki, jak również zmniejszenia ilości zużywanej wody w innym procesie. Kolejnym celem według wynalazku było wytworzenie oleju mikrobiologicznego, który może znaleźć zastosowanie w żywieniu zwierząt, ludzi lub jako substrat w produkcji paliwa typu biodiesel. Utylizacja odpadów przemysłowych z użyciem mikroorganizmów jest obiecującą metodą, ponieważ oprócz zagospodarowania odpadów w hodowli drobnoustrojów pozyskuje się jednoczenie ich cenne metabolity, często wykorzystywane w przemyśle spożywczym m.in. enzymy, składniki odżywcze oraz dodatki funkcjonalne do żywności. Celem wynalazku było również zredukowanie wykorzystania wody wodociągowej w celach hodowlanych drożdży nawet do 70%.
Nieoczekiwanie wyżej wymienione problemy techniczne zostały rozwiązanie dzięki niniejszemu wynalazkowi.
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania oleju mikrobiologicznego z hodowli mikroorganizmów olejogennych charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące etapy:
a) przygotowuje się podłoże inokulacyjne zawierające glukozę, pepton i ekstrakt drożdżowy z gatunku Y. lipolytica i prowadzi się hodowlę wytrząsaną w czasie od 16 do 24 godzin,
b) przygotowuje się podłoże właściwe zawierające solankę odpadową, lipidowe źródło węgla, nieorganiczne sole mineralne i emulgator,
c) podłoże z etapu b) zaszczepia się hodowlą inokulacyjną z etapu a) w ilości 1,5 cm3, a następnie prowadzi się hodowlę właściwą w bioreaktorze w zakresie temperatur 26-30°C, a korzystnie w 28°C, mieszając zawartość bioreaktora, przy czym w trakcie mieszania hodowlę natlenia się sprężonym powietrzem z szybkością napowietrzania 1,0-2,0 dm3/min/dm3, przy czym natlenianie kontroluje się za pomocą elektrody tlenowej i reguluje się za pomocą zmiennych obrotów mieszadła w zakresie 200-600 rpm tak, aby poziom nasycenia tlenem podłoża wynosił co najmniej 30% w stosunku do początkowego poziomu natlenienia,
d) hodowlę z etapu c) prowadzi w fazie stacjonarnej wzrostu, po czym biomasę drożdży oddziela się od płynu pohodowlanego poprzez odwirowanie,
e) biomasę drożdży z etapu d) przemywa się co najmniej dwukrotnie roztworem soli fizjologicznej o objętości równej połowie płynu pohodowlanego, a następnie odwirowuje się osad biomasy, f) biomasę z etapu e) poddaje się procesowi suszenia w czasie 16-24 h,
g) suchą biomasę z etapu f) rozciera się z piaskiem, a następnie prowadzi się jej ekstrakcję rozpuszczalnikową z wykorzystaniem niepolarnego rozpuszczalnika, po czym oddestylowuje się rozpuszczalnik.
Korzystnie, sposób charakteryzuje się tym, że podłoże inokulacyjne zawiera glukozę w ilości 20 g/dm3, pepton w ilości 20 g/dm3 i ekstrakt drożdżowy z gatunku Y. lipolytica w ilości 10 g/dm 3.
Korzystnie, sposób charakteryzuje się tym, że lipidowe źródło węgla stanowi posmażalniczy olej rzepakowy w ilości 50 g/dm3.
Korzystnie, sposób charakteryzuje się tym, że nieorganiczne sole mineralne stanowią (NH4^SO4 w ilości 2,5 g/dm3, KH2PO4 w ilości 7,0 g/dm3, Na2HPO4 w ilości 2,5 g/dm3, MgSO4 w ilości 1,5 g/dm3, CaCl2 w ilości 0,15 g/dm3, FeSO4 χ H2O w ilości 0,16 g/dm3, ZnSO4 w ilości 0,02 g/dm3 i MnCl2 χ 4 H2O w ilości 0,08 g/dm3.
Korzystnie, sposób charakteryzuje się tym, że emulgator stanowi Tween 80 w ilości 0,75 g/dm3.
Korzystnie, sposób charakteryzuje się tym, że do hodowli mikroorganizmów olejogennych wykorzystuje się solankę odpadową o stężeniu chlorku sodu 2,5-35,0%.
Korzystnie, sposób charakteryzuje się tym, że stężenie chlorku sodu w końcowym podłożu hodowlanym wynosi 0,1-20,0%.
Korzystnie, sposób charakteryzuje się tym, że ekstrakcję prowadzi się w czasie nie krótszym niż 1,5 h.
Korzystnie, sposób charakteryzuje się tym, że solanka odpadowa posiada pH w zakresie od 5,0-8,0.
Korzystnie, sposób charakteryzuje się tym, że solanka odpadowa posiada korzystnie pH 6,4.
Szczególnie korzystnym jest zastąpienie części wody niezbędnej do przygotowania podłoży hodowlanych solanką odpadową, która stanowi uciążliwe ścieki generowane przez zakład przemysłowy.
Tym samym strumień ścieków może zostać zawrócony i ponownie wykorzystany w innym procesie - hodowli mikroorganizmów, podczas którego syntezowany jest wartościowy produkt - olej mikrobiologiczny. Rozwiązanie ogranicza zużycie wody, wpisując się jednocześnie w ideę gospodarki o obiegu zamkniętym (ang. circular economy).
Przykład 1
Hodowle prowadzono w bioreaktorze laboratoryjnym dzikich, niemodyfikowanych drożdży Y. lipolytica w podłożach, w których część wody niezbędnej do przygotowania podłoża zastąpiono solanką odpadową pochodzącą z zakładów przetwórstwa ryb.
Sposób produkcji biomasy drożdży olejogennych bogatej w tłuszcze wewnątrzkomórkowe:
Hodowlę inokulacyjną drożdży olejogennych z gatunku Y. lipolytica, tolerujących wysokie zasolenie podłoża, przygotowuje się w podłożu YPG (Y-ang. yeast extract (ekstrakt drożdżowy)/P-pepton/G-glukoza) zawierającym 20 g/dm3 glukozy, 20 g/dm3 peptonu i 10 g/dm3 ekstraktu drożdżowego. Hodowlę prowadzi się w czasie 16-24 h jako hodowlę wytrząsaną.
Podłoże właściwe do pozyskiwania biomasy drożdży przygotowuje się na bazie solanki odpadowej pochodzącej z zakładu produkcyjnego, którą miesza się z wodą najkorzystniej w stosunku objętościowym 7:3. Solanka odpadowa charakteryzuje się pH w zakresie od 5,0-8,0, niską zawartością tłuszczów (3,0% m/o; %m/o - procent wagowo-objętościowy) oraz wysoką zawartością chlorku sodu (17,6% m/o), przy czym solanka odpadowa może zawierać chlorek sodu o stężeniu 2,5-35,0%. Do rozcieńczonej solanki odpadowej w ilości 1 dm3 dodaje się lipidowe źródło węgla w postaci posmażalniczego oleju rzepakowego w ilości 50 g/dm3, a następnie dodaje się nieorganiczne sole mineralne takie jak: (NH4)2SO4 2,5 g/dm3, KH2PO4 7,0 g/dm3, Na2HPO4 2,5 g/dm3, MgSO4 1,5 g/dm3, CaCl2 0,15 g/dm3, FeSO4 χ H2O 0,16 g/dm3, ZnSO4 0,02 g/dm3 i MnCl2 χ 4 H2O 0,08 g/dm3, a następnie dodaje się emulgator Tween 80 w ilości 0,75 g/dm3. Podłoże przygotowane z wykorzystaniem solanki o pH 6,4 cechowała zawartość chlorku sodu równa 5,7% m/o oraz pH 5,5, przy czym stężenie chlorku sodu w końcowym podłożu hodowlanym może wynosić 0,1-20,0% w zależności od zawartości tej soli w wyjściowej solance.
Podłoże właściwe szczepi się roztworem hodowli inokulacyjnej w ilości 1,5 cm3. Hodowlę okresową prowadzi się w bioreaktorze w objętości roboczej podłoża 4 dm3 w temperaturze 26-30°C, korzystnie w 28°C przy obrotach mieszadła promieniowego z 6 łopatkami. W trakcie mieszania hodowlę natlenia się sprężonym powietrzem, a szybkość napowietrzania podłoża wynosi 1,0-2,0 dm3/min/dm3. Natlenianie kontroluje się za pomocą elektrody tlenowej (pomiar odbywa się w czasie rzeczyw istym w trakcie trwania całej hodowli) i reguluje się za pomocą zmiennych obrotów mieszadła w zakresie 200-600 rpm tak, aby poziom nasycenia tlenem podłoża nie spadł w czasie hodowli poniżej 30% w stosunku do początkowego poziomu natlenienia. W kolejnym etapie hodowlę przerywa się w fazie stacjonarnej wzrostu, najkorzystniej między 60 a 70 h hodowli, a biomasę drożdży oddziela się od płynu pohodowlanego w wirówce szybkoobrotowej w czasie 10 minut przy 8000 rpm.
W tabeli 1 przedstawiono wyniki dotyczące zmian plonu biomasy w czasie hodowli oraz zawartości tłuszczów wewnątrzkomórkowych w odniesieniu do 1 grama suchej substancji. Najwyższy plon biomasy drożdży uzyskano w fazie wzrostu stacjonarnego po 48 h hodowli (13,44 g s.s./dm3), zaś najwyższą zawartością tłuszczów cechowała się biomasa pochodząca z 64 h hodowli (34% w suchej masie komórki). W wyniku hodowli zaoszczędzono 30% wody niezbędnej do przygotowania podłoża hodowlanego, zastępując ją odpadową solanką, uzyskując biomasę komórek drożdży o wysokiej zawartości oleju mikrobiologicznego.
PL 243222 BI
Tabela 1. Plon biomasy drożdży z gatunku Y. lipolytica oraz zawartość tłuszczów wewnątrzkomórkowych w czasie hodowli okresowej w podłożu zawierającym 30% solanki odpadowej.
Faza wzrostu komórek drożdży Godzina I hodowli ; [h] i Plon biomasy drożdży [g s.s./dm3] Zawartość tłuszczów wewnątrzkomórkowych [g / g s.s.J
16 i 1,89 n.a.
Faza wzrostu
logarytmicznego 20 i 24 | 1,89 4,44 n.a. n.a.
Faza 40 i 8,33 0.26
stacjonarna 48 j 13,44 0.24
wzrostu 64 j 11,56 0.34
n.a. - nie analizowano
Przykład 2
Otrzymywanie oleju mikrobiologicznego z namnożonej biomasy:
Biomasę otrzymaną według sposobu opisanego w przykładzie 1 przemywa się dwukrotnie roztworem soli fizjologicznej w objętości równej połowie płynu pohodowlanego i ponownie wiruje w czasie 10 minut przy 10 000 rpm. Tak otrzymaną biomasę poddaje się procesowi suszenia w temperaturze 90°C w czasie 16-24 h do momentu osiągnięcia suchej masy, a następnie suchą biomasę komórek w ilości od 10 do 50 g rozciera się z piaskiem i umieszcza w gilzie z bibuły filtracyjnej. Olej ekstrahuje się metodą ługowania w aparacie Soxhleta, przy czym jako rozpuszczalnik stosuje się heksan, przy czym na jednorazową porcję o masie 35-40 g mokrej biomasy wykorzystuje się rozpuszczalnik w ilości 150 cm3. Proces ekstrakcji prowadzi się przynajmniej 1,5 h. Po etapie ekstrakcji olej mikrobiologiczny oddziela się od rozpuszczalnika metodą destylacji pod obniżonym ciśnieniem w wyparce próżniowej. W kolejnym etapie otrzymane lipidy poddawane są hydrolizie, a uwolnione wolne kwasy tłuszczowe poddaje się derywatyzacji do estrów metylowych przy użyciu 1 M metanolanu sodu oraz 14-procentowego BF3 w metanolu i analizuje się techniką chromatografii gazowej. Stosowana jest kolumna kapilarna o długości 30 m, średnicy wewnętrznej 0,25 mm i grubości filmu fazy stacjonarnej 0,25 pm. Jako gaz nośny stosowany jest hel. Przepływ gazu nośnego wynosi 1,2 cm3/min. Poszczególne kwasy tłuszczowe identyfikuje się na podstawie czasów retencji, porównując je z kwasami wzorcowymi.
W tabeli 2 przedstawiono skład kwasów tłuszczowych lipidów wewnątrzkomórkowych wyekstrahowanych z komórek drożdży Y. lipolytica namnażanych w sposób opisany w przykładzie 1 w podłożu, w którym 30% wody zastąpiono solanką odpadową. Olej mikrobiologiczny był bogaty w jednonienasycony kwas oleinowy (58,13%), zawierał także wielonienasycone kwasy linolowy i linolenowy (sumarycznie 16,25%).
PL 243222 BI
Tabela 2. Skład kwasów tłuszczowych zawartych w oleju mikrobiologicznym ekstrahowanym z komórek drożdży Y. lipolytica namnożonych w podłożu z odpadową solanką [zawartość procentowa w stosunku do zawartości wszystkich kwasów tłuszczowych, %].
Kwas tłuszczowy Zawartość kwasów w oleju mikrobiologicznym pozyskanym w podłożu z odpadową solanką
Symbol Nazwa systematyczna Nazwa zwyczajowa
C14:0 tetradekanowy mirystynowy 0,41
C16:0 heksadekanowy palmitynowy 4,51
C18:0 oktadekanowy stearynowy 8,74
C18:1 oktadecenowy oleinowy 58,13
C18:2 oktadekadienowy linolowy 12,31
018:3 oktadekatrienowy linolenowy 3,94
C20:0 eikozanowy arachidowy 2,76
C22:0 dokozanowy behenowy 2,76
Pozostałe 6,44
MUFA (ang. monounsaturated fatty acids, jednonienasycone kwasy tłuszczowe) 58,13
PUFA (ang. polyunsaturated fatty acids, wielonienasycone kwasy tłuszczowe) 16,25
Zastrzeżenia patentowe

Claims (11)

1. Sposób wytwarzania oleju mikrobiologicznego z hodowli mikroorganizmów olejogennych, znamienny tym, że obejmuje następujące etapy:
a) przygotowuje się podłoże inokulacyjne zawierające glukozę, pepton i ekstrakt drożdżowy z gatunku Y. lipolytica i prowadzi się hodowlę wytrząsaną w czasie od 16 do 24 godzin,
b) przygotowuje się podłoże właściwe zawierające solankę odpadową, lipidowe źródło węgla, nieorganiczne sole mineralne i emulgator,
c) podłoże z etapu b) zaszczepia się hodowlą inokulacyjną z etapu a) w ilości 1,5 cm3, a następnie prowadzi się hodowlę właściwą w bioreaktorze w zakresie temperatur 26-30°C, a korzystnie w 28°C, mieszając zawartość bioreaktora, przy czym w trakcie mieszania hodowlę natlenia się sprężonym powietrzem z szybkością napowietrzania 1,0-2,0 dm3/min/dm3, przy czym natlenianie kontroluje się za pomocą elektrody tlenowej i reguluje się za pomocą zmiennych obrotów mieszadła w zakresie 200-600 rpm tak, aby poziom nasycenia tlenem podłoża wynosił co najmniej 30% w stosunku do początkowego poziomu natlenienia,
d) hodowlę z etapu c) prowadzi w fazie stacjonarnej wzrostu, po czym biomasę drożdży oddziela się od płynu pohodowlanego poprzez odwirowanie,
e) biomasę drożdży z etapu d) przemywa się co najmniej dwukrotnie roztworem soli fizjologicznej o objętości równej połowie płynu pohodowlanego, a następnie odwirowuje się osad biomasy,
f) biomasę z etapu e) poddaje się procesowi suszenia w czasie 16-24 h,
g) suchą biomasę z etapu f) rozciera się z piaskiem, a następnie prowadzi się jej ekstrakcję rozpuszczalnikową z wykorzystaniem niepolarnego rozpuszczalnika, po czym oddestylowuje się rozpuszczalnik.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że hodowlę przerywa się w fazie stacjonarnej wzrostu między 60 a 70 h hodowli.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podłoże inokulacyjne zawiera glukozę w ilości 20 g/dm3, pepton w ilości 20 g/dm3 i ekstrakt drożdżowy z gatunku Y. lipolytica w ilości 10 g/dm3.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że lipidowe źródło węgla stanowi posmażalniczy olej rzepakowy w ilości 50 g/dm3.
5. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że nieorganiczne sole mineralne stanowią (NH4)2SO4 w ilości 2,5 g/dm3, KH2PO4 w ilości 7,0 g/dm3, Na2HPO4 w ilości 2,5 g/dm3, MgSo4 w ilości 1,5 g/dm3, CaCl2 w ilości 0,15 g/dm3, FeSO4 χ H2O w ilości 0,16 g/dm3, ZnSO4 w ilości 0,02 g/dm3 i MnCh χ 4 H2O w ilości 0,08 g/dm3.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że emulgator stanowi Tween 80 w ilości 0,75 g/dm3.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do hodowli mikroorganizmów olejogennych wykorzystuje się solankę odpadową o stężeniu chlorku sodu 2,5-35,0%.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stężenie chlorku sodu w końcowym podłożu hodowlanym wynosi 0,1-20,0%.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ekstrakcję prowadzi się w czasie nie krótszym niż 1,5 h.
10. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 i/albo 7, znamienny tym, że solanka odpadowa posiada pH w zakresie od 5,0-8,0.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że solanka odpadowa posiada korzystnie pH 6,4.
PL437980A 2021-05-27 2021-05-27 Sposób wytwarzania oleju mikrobiologicznego z hodowli mikroorganizmów olejogennych PL243222B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL437980A PL243222B1 (pl) 2021-05-27 2021-05-27 Sposób wytwarzania oleju mikrobiologicznego z hodowli mikroorganizmów olejogennych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL437980A PL243222B1 (pl) 2021-05-27 2021-05-27 Sposób wytwarzania oleju mikrobiologicznego z hodowli mikroorganizmów olejogennych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL437980A1 PL437980A1 (pl) 2022-11-28
PL243222B1 true PL243222B1 (pl) 2023-07-17

Family

ID=84391364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL437980A PL243222B1 (pl) 2021-05-27 2021-05-27 Sposób wytwarzania oleju mikrobiologicznego z hodowli mikroorganizmów olejogennych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL243222B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL437980A1 (pl) 2022-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Timoumi et al. Impacts of environmental conditions on product formation and morphology of Yarrowia lipolytica
CN102888348B (zh) 一种裂殖壶菌及利用其高密度发酵生产dha油脂的方法
Kitcha et al. Enhancing lipid production from crude glycerol by newly isolated oleaginous yeasts: strain selection, process optimization, and fed-batch strategy
Fathi et al. Phycoremediation and the potential of sustainable algal biofuel production using wastewater
US9725745B2 (en) Process for biodiesel production from a yeast strain
Dias et al. Yeast and microalgal symbiotic cultures using low-cost substrates for lipid production
US20090286292A1 (en) Producing eicosapentaenoic acid (epa) from biodiesel-derived crude glycerol
US20140088317A1 (en) Production of omega-3 fatty acids from crude glycerol
CN107557309A (zh) 微生物发酵生产单细胞蛋白和单细胞油脂的方法
CA1174619A (en) Preparation of fats and oils
Dang et al. Utilization of organic liquid fertilizer in microalgae cultivation for biodiesel production
Cheirsilp et al. Phytoremediation of secondary effluent from palm oil mill by using oleaginous microalgae for integrated lipid production and pollutant removal
US8148120B2 (en) Concentration and separation of lipids from renewable resources
PL215829B1 (pl) Nowy szczep Yarrowia lipolytica oraz jego zastosowanie do przemyslowej utylizacji frakcji glicerolowej uzyskiwanej w produkcji biodiesla
Koh et al. Screening of yeasts and cultural conditions for cell production from palm oil
Feltes et al. An overview of enzyme-catalyzed reactions and alternative feedstock for biodiesel production
PL243222B1 (pl) Sposób wytwarzania oleju mikrobiologicznego z hodowli mikroorganizmów olejogennych
PL220793B1 (pl) Przemysłowy sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych w produkcji biodiesla oraz zastosowanie szczepu Yarrowia lipolytica
Urbina-Suarez et al. Cultivation of Chlorella sp. for biodiesel production using two farming wastewaters in eastern Colombia
Begea et al. Single-cell protein production of Candida strains in culture media based on vegetal oils
PL220845B1 (pl) Sposób utylizacji odpadów uzyskiwanych podczas oczyszczania tłuszczy naturalnych, drożdże paszowe oraz ich zastosowanie
Viswanath et al. The microalgae–a future source of biodiesel
Can et al. Evaluating the dilution of municipal wastewater on biomass increase, lipid production and nutrient removal by the blue-green algae Spirulina platensis (Geitler)
US20160002679A1 (en) Method of increasing lipid accumulation in metschnikowia pulcherrima cells
JP2010273609A (ja) 新規微生物および当該新規微生物を用いた油脂あるいは油脂含有物からの飼料製造法