RU2053291C1 - Способ получения биомассы - Google Patents
Способ получения биомассы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2053291C1 RU2053291C1 SU5061990A RU2053291C1 RU 2053291 C1 RU2053291 C1 RU 2053291C1 SU 5061990 A SU5061990 A SU 5061990A RU 2053291 C1 RU2053291 C1 RU 2053291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- concentration
- nucleic acids
- biomass
- microorganisms
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: микробиологическая промышленность, производство биомассы микроорганизмов. Сущность изобретения: способ, включающий выращивание микроорганизмов в жидкой питательной среде и многоступенчатое концентрирование их суспензии, дополнен операцией экстрагирования нуклеиновых кислот и их компонентов. В биомассе микроорганизмов при использовании предлагаемого технического решения содержание аминокислот в форме истинного белка повышали на 6 - 12%. Получаемый экстракт содержит 9 - 38% нуклеиновых кислот и их компонентов. 8 з. п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в производстве биомассы микроорганизмов.
Известны способы промышленного производства биомассы, включающие выращивание микроорганизмов в жидкой питательной среде и многоступенчатое концентрирование получаемых суспензий. Целью этих способов, в значительной мере, является кpупномасштабное получение источника кормового белка, для чего, как правило, используют непищевое сырье: гидролизаты растительных отходов, н-парафины нефти, природный газ и т. д. При этом суспензию выращенных микроорганизмов концентрируют с помощью двух и более ступеней сепарирования, флотации, фильтрования, центрифугирования, осаждения, упаривания или сочетаний этих приемов. Так, дрожжи рода Candida непрерывно выращивают в жидкой среде, содержащей гидролизат растительных отходов, аммиачную воду и минеральные соли в количествах, обеспечивающих концентрацию РВ на уровне 1,4-1,8% азота до 900 мг/л, фосфора в пересчете на P2O5 400-450 мг/л и калия до 30 мг/л. Температура среды равна 36-38оС, pH 4,2-4,6, скорость протока 0,2-0,25 ч-1. В процессе культивирования при интенсивной аэрации в среде накапливается до 12-14 г/л дрожжей и образующуюся суспензию подвергают многоступенчатому концентрированию с помощью флотации и сепарирования. Содержание дрожжей в суспензии при флотации повышают до 25-35 г/л и при последующем трехступенчатом сепарировании с двукратной промывкой до 15-20% абсолютно сухих веществ. В результате промывки удаляются пигментные примеси и снижается зольность биомассы. В дальнейшем сгущенную суспензию упаривают до концентрации сухих веществ 23-25% и высушивают воздухом, нагретым до 350-450оС. Высушенная биомасса стабильна при хранении, содержит 43-58% сырого протеина, 2,2-3,0% липидов, 11-23% углеводов, до 11% золы, не более 10% влаги и является кормовым продуктом, применяемым в качестве белковой добавки.
Известен способ производства биомассы, включающий выращивание микроорганизмов в жидкой среде с более высоким содержанием питательных веществ, что позволяет накапливать в исходной суспензии больше биомассы, и, как следствие этого, прибегать к менее сложной схеме многоступенчатого концентрирования. При получении паприна дрожжи рода Candida культивируют в жидкой среде, содержащей 3,5% очищенных н-парафинов с температурой кипения 200-340оС и минеральные источники необходимых количеств азота, фосфора, серы, хлора, калия, натрия и микроэлементов. Среду интенсивно аэрируют, ее температуру поддерживают на уровне 32-34оС, pH 4,0-4,5. Время выращивания составляет 8,0-8,5 ч. Суспензию выращенных дрожжей сгущают с помощью двухступенчатого сепарирования до концентрации 15-16% сухих веществ, упаривают в 1,4-1,7 раза и высушивают воздухом, нагретым до 350-450оС (прототип). Сухая биомасса дрожжей содержит 50-60% сырого протеина, до 5% жиров, 10-20% углеводов, золы и влаги до 10% и широко используется в качестве источника кормового белка.
Наряду с этим, в известном способе выявили и ряд существенных недостатков. Часть протеина микроорганизмов, состоящая в основном из нуклеиновых кислот, не содержит в своем составе аминокислот, имеет невысокую питательную ценность и причисляется к нежелательным балластным веществам. Вместе с небелковыми компонентами нуклеиновые кислоты составляют значительную долю биомассы, что снижает процент аминокислот в продукте и, следовательно, его качество. Нуклеиновые кислоты, удельный вес которых в биомассе микроорганизмов может достигать 20% являются ценным сырьем для химико-фармацевтической и пищевой промышленности. На основе их компонентов: нуклеотидов, нуклеозидов, пуриновых и пиримидиновых оснований получены антиопухолевые и антивирусные препараты, стимуляторы метаболитических процессов, средства для лечения заболеваний крови, сеpдечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта, а также усилителя вкуса и запаха. Однако в процессе производства биомассы микроорганизмов такое сырье в виде дополнительного и экономически весьма выгодного продукта не получают. Нуклеиновые кислоты в составе биомассы без особого эффекта скаpмливают сельскохозяйственным животным и птице.
Цель изобретения повышение качества биомассы и получение дополнительного продукта.
Цель достигается тем, что в способе получения биомассы, включающем выращивание микроорганизмов в жидкой питательной среде и многоступенчатое концентрирование их суспензии в процессе концентрирования экстрагируют нуклеиновые кислоты и/или их компоненты.
Дополнительный продукт представляет собой экстракт или в случае его высушивания концентрат нуклеиновых кислот и/или их компонентов. Вместе с тем, в результате включения в указанный способ операции экстрагирования неожиданно достигают повышения качества биомассы главным образом за счет существенного увеличения в ее составе содержания аминокислот в форме истинного белка.
Предлагаемое техническое решение осуществляют при выращивании и концентрировании на двух и более ступенях суспензий разных микроорганизмов: дрожжей, бактерий, грибов, их ассоциаций, например, активного ила. Жидкую фазу при этом отделяют сепарированием, флотацией, фильтрованием, центрифугированием, осаждением или с помощью их сочетаний. Для интенсификации концентрирования при необходимости агрегируют микроорганизмы физическими, химическими или другими воздействиями, в частности, коагулированием или флокулированием. Экстрагирование проводят на любой из ступеней концентрирования как с применением экстрагентов в виде органических и неорганических соединений, так и без них, например, путем превращения нуклеиновых кислот в водорастворимые компоненты с помощью ферментативной деполимеризации. Наиболее полного отделения экстрагированных нуклеиновых кислот и их компонентов достигают с помощью промывок биомассы. С экономической точки зрения целесообразным является извлечение нуклеиновых кислот из суспензий, содержащих 5-15% сухой биомассы.
П р и м е р 1. Дрожжи Candida maltosa непрерывно выращивают в жидкой питательной среде при скорости протока 0,2 ч-1, аэрации культуры 80 м3 воздуха в час на м3 среды, температура 34оС и pH 4,3. В состав среды вводили 1,5 об. очищенных парафинов фракции 240-320оС в качестве источника углерода, а также сернокислый аммоний, раствор аммиака, суперфосфатную вытяжку, хлористый калий, сернокислое железо и сернокислый магний из расчета на 1л водопроводной воды, г: N 0,9; Р2O50,45; K 0,26; Fe 0,05 и Mq 0,03. Концентрация биомассы в среде равна 1,6% сухих веществ. Суспензию выращенных дрожжей направляют на двухступенчатое сепарирование со скоростью вращения 5,8 тыс. об./мин. После концентрирования биомассы на первой ступени содержание дрожжей в суспензии повышают до уровня 5,6% сухих веществ и осуществляют экстрагирование нуклеиновых кислот и их компонентов. С этой целью сгущенную суспензию подщелачивают едким натрием до pH 8,4, нагревают и выдерживают при 80оС в течение 15 мин. Проэкстрагированную биомассу подают на вторую ступень сепарирования, где концентрацию дрожжей повышают до уровня 15,1% сухих веществ, затем упаривают в 1,5 раза при 85оС и высушивают в потоке воздуха, нагретого до 320оС. Жидкую фазу суспензии микроорганизмов после первой ступени сепарирования сбрасывают в канализацию, а экстракт после второй высушивают в потоке воздуха, нагретого до 135оС, и получают концентрат нуклеиновых кислот и их компонентов. Характеристики исходной и проэкстрагированной биомассы, а также концентрата приведены в таблице.
П р и м е р 2. Бактерии Methylococcus capsulatus непрерывно выращивают в жидкой питательной среде, содержащей в качестве источника углерода природный газ с 82% метана, а также минеральные соли, г: KH2PO4, Na2HPO4·7H2O, (NH4)2SO4, MgSO4·7H2O по 1,6; CaCl2 0,0075, FeSO4·7H2O 0,005 в 1 л водопроводной воды. Природный газ подают в питательную среду вместе с воздухом в соотношении 1:3 из расчета 50 см3смеси на 1 см3 среды в час. Температура выращивания 32оС, pH 6,5 и скорость протока 0,1 ч-1. Концентрация биомассы в среде равна 0,8% сухих веществ. Суспензию выращенных бактерий направляют на четырехступенчатое концентрирование: две ступени сепарирования со скоростью вращения 6,0 тыс об./мин и две ступени фильтрования через мембраны с диаметром пор 0,5 мкм. На первой ступени сепарирования суспензию бактерий сгущают до 3,4% сухих веществ, на второй до 12,9% После второй ступени сепарирования осуществляют экстрагирование нуклеиновых кислот, для чего в сгущенную суспензию вводят хлористый натрий до концентрации 8,5% смесь нагревают и выдерживают при 100оС в течение 1 ч. Затем суспензию дважды фильтруют до концентрации биомассы 14,9% предварительно добавляя к ней оба раза трехкратный объем воды. Промытую суспензию бактерий после повторного фильтрования сушат в потоке воздуха, нагретого до 250оС. Экстракт после первого и второго фильтрования объединяют и направляют на коагулирование, выделение и очистку нуклеиновых кислот. Полученные результаты приведены в таблице.
П р и м е р 3. Биомассу бактерий получают в процессе биосинтеза аминокислот. Готовят стерильную питательную среду следующего состава, сахароза 10; кукурузный экстракт 2; калий фосфорнокислый однозамещенный 0,06; калий фосфорнокислый двузамещенный 0,14; магний сернокислый 0,1; натрий хлористый 0,05; мочевина 0,5; пропинол Б-400 0,1; водопроводная вода остальное. В приготовленную среду вносят 10% посевного материала в виде суспензии Bacillus subtilis с оптической плотностью 0,25. Биосинтез аминокислот, преимущественно смеси триптофана, глутаминовой кислоты и аспарагиновой кислоты, ведут при 37 ± 1оС, pH 7,4 ± 0,2 и подаче 1,5 ± 0,2 объема воздуха на объем среды в минуту. Через 48 ч биосинтез заканчивают и жидкостной поток с 0,9% взвесью выращенных бактерий и синтезированными аминокислотами направляют на двухступенчатое сепарирование со скоростью вращения 6,0 тыс. об./мин. На первой ступени биомассу сгущают до концентрации 3,2% и на второй до 11,3% после чего сгущенную суспензию подщелачивают едким аммонием до pH 8,3 и выдерживают при 80оС в течение 10 мин. Биомассу и экстракт разделяют центрифугированием при скорости вращения 4,5 тыс. об./мин. Осадок биомассы сушат при 105оС до влажности 5,7% и используют в качестве белкового модификатора синтетических полимеров. Экстракт подвергают переработке с целью получения нуклеотидов и нуклеозидов. Жидкую фазу после обеих ступеней сепарирования направляют на ионообменные колонки и последующее получение чистых аминокислот. Характеристики исходной и проэкстрагированной биомассы, а также экстракта приведены в таблице.
П р и м е р 4. Ассоциацию бактерий, дрожжей, грибов и микроводорослей (активный ил) выращивают в процессе биологической очистки сточных вод дрожжевого производства. В полученную суспензию с концентрацией микроорганизмов 0,5% вводят при перемешивании 0,06% FeCl3· 6H2O; 0,001% полиакриламида и едкий натрий до pH 8,5. Затем суспензию, обработанную коагулянтом и флокулянтом, фильтруют через мембрану с диаметром пор 1 мкм и по достижении концентрации сухих веществ 11,3% прогревают в течение 15 с при 60оС, охлаждают и при 39оС выдерживают в течение 5 ч. На второй ступени концентрирования экстракт с продуктами гидролиза нуклеиновых кислот отделяют центрифугированием со скоростью вращения 4,5 тыс. об./мин. Осадок биомассы сушат при 105оС до влажности 9,0% Полученные результаты приведены в таблице.
Как видно из примеров, включение в известный способ получения биомассы операции экстрагирования нуклеиновых кислот и их компонентов наряду с отделением ценных веществ в виде их экстракта или концентрата позволило одновременно повысить в основном продукте содержание аминокислот на 6-12% и снизить в 1,5-2,3 раза уровень нуклеиновых кислот.
Claims (9)
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ, включающий выращивание микроорганизмов в жидкой питательной среде и следующее за ним многоступенчатое концентрирование их суспензии, отличающийся тем, что в процесс концентрирования экстрагируют нуклеиновые кислоты и/или их компоненты.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве суспензии микроорганизмов концентрируют суспензию дрожжей Candida maltosa сепарированием на первой и второй ступенях и упариванием на третьей.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве суспензии микроорганизмов концентрируют бактерии Methylococcus capsulatus сепарированием на первой и второй ступенях и фильтрованием на третьей и четвертой.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве суспензии микроорганизмов концентрируют бактерии Bacillys subtilis сепарированием на первой и второй ступенях и центрифугированием на третьей.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве суспензии микроорганизмов концентрируют ассоциацию бактерий, дрожжей, грибов и микроводорослей - активный ил - фильтрованием на первой стадии и центрифугированием на второй.
6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что нуклеиновые кислоты и/или их компоненты экстрагируют после первой ступени концентрирования при рН 8,4, температуре 80oС и экспозиции 15 мин.
7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что нуклеиновые кислоты и/или их компоненты экстрагируют после второй ступени концентрирования при концентрации хлористого натрия в суспензии 8,5%, температуре 100oС и экспозиции 1 ч.
8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что нуклеиновые кислоты и/или их компоненты экстрагируют после второй ступени концентрирования при рН 8,3, температуре 80oС и экспозиции 10 мин.
9. Способ по п.5, отличающийся тем, что перед концентрированием микроорганизмы агрегируют коагулянтом и флокулянтом и нуклеиновые кислоты и/или их компоненты экстрагируют 5 ч при 39oС после нагревания суспензии 15 с при 60oС.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5061990 RU2053291C1 (ru) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | Способ получения биомассы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5061990 RU2053291C1 (ru) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | Способ получения биомассы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2053291C1 true RU2053291C1 (ru) | 1996-01-27 |
Family
ID=21613187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5061990 RU2053291C1 (ru) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | Способ получения биомассы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2053291C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2811519C2 (ru) * | 2018-11-09 | 2024-01-15 | Стринг Байо Прайвит Лимитед | Композиция питательной среды и улучшенные способы получения биомассы и продукта с добавленной стоимостью |
-
1992
- 1992-09-08 RU SU5061990 patent/RU2053291C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Быков В.А., Манаков М.Н., Панфилов В.И., Свитцов А.А. и Тарасова Н.В. Производство белковых веществ. М., 1987, с.94-97, 84-86, 80-81. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2811519C2 (ru) * | 2018-11-09 | 2024-01-15 | Стринг Байо Прайвит Лимитед | Композиция питательной среды и улучшенные способы получения биомассы и продукта с добавленной стоимостью |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2004320919B2 (en) | Method for extracting fulvic acid molecules | |
CN110937936A (zh) | 从微藻的生物质获得肥料和刺激剂的浓缩物的方法 | |
JPS60214888A (ja) | ポリ−d(−)−3−ヒドロキシ酪酸のバイオテクノロジ−による製造方法 | |
US3751338A (en) | Process for producing yeast | |
RU2053291C1 (ru) | Способ получения биомассы | |
Skogman | The symba process | |
JP2751862B2 (ja) | 発酵法による微生物凝集剤の製造方法 | |
JP2008017736A (ja) | カロテノイドの精製方法 | |
CN117126898B (zh) | 一种通过生物技术制备缬氨酸的工艺 | |
JP7350174B2 (ja) | アンモニアの持続可能な循環のできる分枝鎖アミノ酸の結晶化方法 | |
RU2700503C1 (ru) | Способ получения молочной кислоты | |
SU913731A1 (ru) | Способ получения белкового продукта | |
SU874663A1 (ru) | Способ обработки сточных вод,образующихс при получении аминокислот ферментацией | |
SU442205A1 (ru) | Способ приготовлени питательной среды дл выращивани продуцентов ферментов | |
SU550421A1 (ru) | Способ выращивани микроорганизмов | |
RU2091491C1 (ru) | Способ получения нуклеиновых кислот из бактерий | |
SU1022987A1 (ru) | Способ получени биомассы дрожжей | |
RU2074253C1 (ru) | Способ получения биомассы для производства кормовых добавок | |
US3003922A (en) | Method for producing l-pyrrolidone-carboxylic acid and its salt | |
SU908796A1 (ru) | Способ получени препарата глюкоамилазы | |
SU1634710A1 (ru) | Способ выращивани хлебопекарных дрожжей | |
SU1677060A1 (ru) | Способ получени кормовых антибиотиков | |
RU1545621C (ru) | Способ очистки гидролизата растительного сырья | |
SU1752760A1 (ru) | Способ получени белковой биомассы | |
SU835170A1 (ru) | Способ выделени биомассы микроорганизмов |