RU1822884C - Способ получени L-триптофана - Google Patents

Abstract

Использование: биотехнологи , производство кормовых добавок. Сущность изобретени : способ получени  L-триптофа- на, характеризующийс  тем, что в период активного роста и биосинтеза увеличил-- ют режим аэрации расходом воздуха и числом оборотов мешалки ферментера так, чтобы концентраци  растворенного кислорода находилась в пределах 2-30% от насыщени , а подачу подпитки начинают при увеличении концентрации растворенного кислорода при посто нном режиме аэрации в количестве, обеспечивающем под держание растворенного кислорода среде в пределах 10-40% от насыщени  i табл.

Description

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности, а именно к способу получени  L-триптофана - незаменимой аминокислоты, используемой в качестве добавки при балансировании кормов по аминокислотному составу, и может быть использовано в сельском хоз йстве , пищевой промышленности и медицине.

Целью изобретени   вл етс  повышение скорости биосинтеза L-триптофана.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что культивирование штамма-продуцента триптофана провод т при переменном режиме аэрации до подачи подпитки. В период активного роста и биосинтеза увеличивают число оборотов мешалки и расход воздуха таким образом, чтобы концентраци  р02 находилась в пределах 2-30% от насыщени , и подача подпитки начинаетс  при увеличении концентрации р02 при посто нном числе оборотов мешалки и расхода воздуха (что свидетельствует о снижении биосинтетической активности продуцента) таким образом , чтобы р02 поддерживалось в пределах 10-40%.

Сущность предлагаемого метода заключаетс  в применении переменного режима аэрации в процессе ферментации В период активного роста культуры, ког/п концентраци  р02 в среде снижаете (вследствие активного потреблени  раство ренного кислорода), эту величину поддерживают в пределах 2-30% от насыщенш путем увеличени  числа оборотов и расход воздуха. Далее по мере исчерпывани  nnia тельных веществ в среде снижаетс  скоро сть поглощени  кислорода, что приводи к возрастанию значени  р02 при посто нном расходе воздуха и числе оборотов. В этот период начинаетс  подача подпитки, котора  осуществл етс  как в известном способе , т.е. в количестве, обеспечивающем поддержание рОа в среде в пределах 10- 40% от насыщени . Отличие оптимальных пределов в концентрации р02 на этапе пн тенсивного биосинтеза до подачи подпиткг

i iz

ос к N: а ос .

и в период снижени  биосинтетической активности при подаче подпитки объ сн етс  разным физиологическим состо нием культуры на этих фазах процесса.

Поддержание концентрации р02 в пе- риод активного роста культуры в пределах 2-30% объ сн етс  тем, что значение pOz ниже 2% близко к нулю, и при низкой точности регистрирующего прибора может привести к лимитации культуры по кислоро- ду. Концентраци  р02 выше 30% требует нерациональных затрат энергии на перемешивание , не дава  должного эффекта.

Увеличение аэрации в период активного синтеза триптофана в пределах 2-30% ни- когда ранее в подобных способах не примен лось , это  вл етс  новым приемом, в результате которого имеет место положительный эффект.

Следующие примеры иллюстрируют, но не ограничивают предлагаемый способ.

П р и м е р 1 (контроль). Ферментацию ведут в ферментере емкостью 3 л, оснащенном системами регулировани  температу

ры, аэрации, перемешивани , датчиками

р02 и рН. Начальные услови  перемешивани  и аэрации обеспечивают сульфитное число 2,5 г 02 л/ч.

Штамм-продуцент триптофана Bacillus subtllis ВКПМ-В-2306, выращенный на ага- ризованной питательной среде Хоттингера в течение 1 сут. при температуре +37°С, перенос т в посевные колбы со стерильной питательной средой следующего состава, г/л:

Сахар технический50,0

Кукурузный экстракт 20,0

(по техническому весу КН2Р040,6

К2НР041.4

Остальное вода, рН 7,0±0,1. Культуру выращивают в колбе на качалке в течение 16-20 ч при +28-30°С, затем перенос т в ферментер, предварительно заполненный 1,5 л стерильной питательной среды следующего состава, г/л:

Сахар технический100,0

Кукурузный экстракт 25,0

(по техническому весу КН2Р040,6

К2НР041.4

MgS04 7H201.0

NaCI0,5

Мочевина5,0

Пеногаситель1,0

Остальное вода, рН 7,0 ±0,1..

Мочевину стерилизуют отдельно при 0,5 эти в течение 30 мин и добавл ют в стерильную среду перед посевом.

5 Ю

15

0

5

0 5

0

5

0

5

Ферментацию ведут при +37°С, скорость аэрации 1 объем воздуха на объем питательной среды в минуту, скорость вращени  мешалки 521 об/мин (с.ч. 2,5 г 02 л/ч).

В ходе ферментации содержание р02 в среде снижаетс  со 100% от насыщени  при посеве до 0% в период активного роста и биосинтеза, а затем по мере исчерпывани  питательных веществ, вследствие чего снижаетс  скорость потреблени  кислорода, р02 резко возрастает. При достижении р02 40% от насыщени  начинают дробную подачу подпитки в количестве, вызывающем снижение р02 до 10%. Подпитка имеет следующий состав, %:

Сахар технический35,0

Кукурузный экстракт15,0

NaCI1,0

MgS04-7H201,0

К2НР040,42

КН2Р04 0,18

Мочевина2,5

Пеногаситель0,1

Остальное вода, рН 6.8-7,2. Подпитку стерилизуют при 0,8 ати в течение 30 мин. Мочевину стерилизуют отдельно в виде 25%-ного раствора при 0,5 ати в течение 30 мин.

Подачу подпитки начинают через 19-30 ч ферментации. Через 36 ч ферментации в среде накапливаетс  8,6 г/л триптофана (за 48 ч - 10,7 г/л триптофана), скорость накоплени  конечного продукта 0,22 г/л-ч (динамика процесса представлена в таблице).

П р и м е р 2. Штамм-продуцент, состав посевной, ферментационной и подпиточной сред начальный режим аэрации, услови  проведени  эксперимента те же, что и в примере 1.

При снижении р02 до 2% от насыщени  постепенно увеличивают расход воздуха до 2,0 объемов на объем среды и число оборотов мешалки до 600, 650, 700...1000 об/мин таким образом, чтобы концентраци  рОа находилась в пределах 2-5%. Подачу подпитки начинают при увеличении р02 до 40%. Через 36 ч ферментации в среде накапливаетс  11,5-12,0 г/л триптофана, скорость накоплени  0,25 г/л ч (таблица).

ПримерЗ. Штамм-продуцент, состав посевной, ферментационной и подпиточной сред, начальный режим аэрации, услови  проведени  эксперимента те же, что и в примере 1,

При снижении р02 до 15% от насыщени  постепенно увеличивают расход воздуха до 2,0 объемов на объем среды и число оборотов мешалки до 600, 650, 700...1000 об/мин таким образом, чтобы значение р02

находилось в пределах 15-20%. Подачу подпитки начинают при увеличении до 40%. Через 36 ч ферментации накапливаетс  10,5 г/л триптофана. Скорость накоплени  конечного продукта 0,29 г/л (таблица).

П р и м е р 4. Штамм-продуцент, состав посевной, ферментационной и подпиточной сред, начальный режим аэрации, услови  проведени  эксперимента те же, что и в примере 1.

При снижении р02 до 30% от насыщени  постепенно увеличивают расход воздуха до 2,0 объемов на объем питательной среды и число оборотов мешалки до 600, 650, 700...1000 об/мин таким образом, что- бы концентраци  р02 в среде находилась в пределах 25-30% от насыщени . Подачу подпитки начинают при увеличении р02 до 40%. Через 36 ч ферментации в среде накапливаетс  11,3 г/л триптофана. Скорость накоплени  составила 0.31 г/л ч (таблица).

Как видно из представленных в таблице данных, в результате дополнительной аэрации до подачи подпитки при концентрации рОз в среде в пределах 2-30% от насыщени  наблюдаетс  повышение скорости накоплени  триптофана и увеличение выходе конечного продукта.

В результате применени  предлагаемо го способа концентраци  триптофана повы шаетс  с 8,6 до 11,3 г/л за 36 ч ферментации т.е. на 30%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ получени  L-трипгофана путек глубинного культивировани  штамм бэк терий Bacillus subtilis ВКПМ-В-2306 в уело ви х аэрации на питательной среде содержащей углеводы, источники азота фосфора, минеральные соли и ростовые ее щества. с введением с момента увеличена концентрации растворенного кислорода до 40% от насыщени  подпитки концентрирован уой питательной средой в количестве, овеспе чивающем поддержание концентрацт растворенного кислорода в среде 10-40%, с последующим выделением целевого продукта из культуральной жидкости, отличающий с   тем, что, с целью повышени  скоросп накоплени  конечного продукта, в период ак тивного роста культуры до подачи ПОДПИТКУ- аэрацию провод т в режиме, обеспечивающем концентрацию растворенного киг.лоро да в среде на уровне 2-30% ог насыщени .

   Динамика накоплени  триптофана