RU2111246C1 - Способ получения биомассы аэробнорастущих микроорганизмов - Google Patents
Способ получения биомассы аэробнорастущих микроорганизмов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2111246C1 RU2111246C1 SU5055992A RU2111246C1 RU 2111246 C1 RU2111246 C1 RU 2111246C1 SU 5055992 A SU5055992 A SU 5055992A RU 2111246 C1 RU2111246 C1 RU 2111246C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cultivation
- cells
- medium
- carried out
- ratio
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Использование: в микробиологической и медицинской промышленности и касается способа получения биомассы аэробно растущих микроорганизмов. Сущность изобретения: способ включает периодическое культивирование и подпитку сбалансированной по основным компонентам питания средой, причем эта подпитка ведется при условиях кислородного лимитирования, достигаемого при массообмене в пределах 0,40 - 1,50 моль О2•м-3•мин-1, либо путем уменьшения его в последние 3 ч культивирования на 50%, а подпитка ведется концентрированной средой той же основы, что и первоначальная среда засева по показаниям pO2, pH, или eH при соотношении C: N: P:Mg, равном (7,0±2,0) : (1,2±0,5) : (0,5±0,2) : (0,15±0,09). 2 табл.
Description
Изобретение относится к микробиологической и медицинской промышленности и может быть использовано для организации высокоэффективных производств биомассы микроорганизмов.
Существующие периодические процессы с добавлением субстрата [1, 2] характеризуются тем, что производится одноразовая загрузка питательной среды в биореактор, инокуляция посевным материалом, культивирование при непрерывном перемешивании и аэрации или в анаэробных условиях и дробное введение субстрата. Эти процессы реализуются либо для поддержания физиологических условий культивирования (например, дробное внесение глюкозы или аммиака при поддержании роста и pH), либо для обеспечения сверхсинтеза каких-либо продуктов, но не для значительного увеличения выхода биомассы, так как в этом случае потребуется сбалансированная по основным компонентам среда.
Существующий периодический процесс получения биомассы с подпиткой сбалансированной питательной средой [3], выбранной в качестве прототипа, характеризуется тем, что производятся одноразовая загрузка питательной среды в биореактор, инокуляция посевным материалом, культивирование при непрерывном перемешивании и аэрации, регулируемых в таком режиме, чтобы избежать лимитирования кислородом, подпитка выращиваемой культуры сбалансированной питательной средой. Этим достигается увеличение выхода биомассы.
Сопоставление энергетико-конструктивных возможностей на перемешивание показывает, что выходы биомассы могут быть увеличены настолько же, как и в прототипе, но без увеличения массообмена. В этом случае рост культуры клеток лимитируется только кислородом, что в свою очередь позволяет, наряду с урожаем, повысить и устойчивость клеток к неблагоприятным факторам внешней среды, хотя может несколько увеличиться продолжительность культивирования.
Целью изобретения является повышение выхода биомассы аэробно растущих клеток и повышение их устойчивости к неблагоприятным внешним воздействиям. Эта цель достигается тем, что проводится культивирование при кислородном лимитировании, достигаемом выращиванием при массообмене по кислороду в пределах 0,4 - 1,5 ммоль O2/л•мин, или уменьшением его в последние три часа на 50%, подпитка концентрированной средой при соотношении C:N:P:Mg в пределах (7±2): (1,2±0,5): (0,5±0,2): (0,15±0,09), обеспечивающая конечный расход субстратов в реакционном объеме в количестве, превышающем их ингибирующие концентрации или составляющем не менее двукратной от обычной концентрации, если неизвестна ингибирующая.
Таким образом предлагаемый способ при увеличении в несколько раз выхода биомассы микроорганизмов позволяет повысить устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям, не прибегая к увеличению затрат мощности на перемешивание.
Сущность изобретения заключается в том, что с целью повышения урожая биомассы и устойчивости клеток к неблагоприятным внешним воздействиям на стадиях технологической переработки и выживаемости при хранении проводится культивирование при кислородном лимитировании, достигаемом выращиванием при массообмене по кислороду в пределах 0,4 - 1,5 ммоль O2/л•мин или уменьшением его в последние три часа на 50%, подпитка концентрированной средой при соотношении C:N:P:Mg в пределах (7 ± 2):(1,2 ± 0,5):(0,5 ± 0,2)::(0,15 ± 0,09), обеспечивающая конечный расход субстратов в реакционном объеме в количестве, превышающем их ингибирующие концентрации или составляющем не менее двукратной от обычной концентрации, если неизвестна ингибирующая.
Пример 1. Культивирование Pseudomonas fluorescens.
Pseudomonas fluorescens выращивают на синтетической питательной среде с глюкозой и минеральными веществами при следующем их содержании, кг/м3:
Глюкоза - 25,00
Источник азота (по азоту) - 1,00
Фосфат (по фосфору) - 0,50 кг/м3
Сульфат магния семиводный (по магнию) - 0,06
Урожай биомассы при этом не превышал 50 • 109 кл/мл живых клеток, время выращивания 24 ± 2 ч, при посевной дозе не ниже 0,1 ± 109 кл/мл, выживаемость клеток в культуральной жидкости, хранящейся при температуре 22oC, через трое суток хранения составляла 7% от исходного числа живых клеток.
Глюкоза - 25,00
Источник азота (по азоту) - 1,00
Фосфат (по фосфору) - 0,50 кг/м3
Сульфат магния семиводный (по магнию) - 0,06
Урожай биомассы при этом не превышал 50 • 109 кл/мл живых клеток, время выращивания 24 ± 2 ч, при посевной дозе не ниже 0,1 ± 109 кл/мл, выживаемость клеток в культуральной жидкости, хранящейся при температуре 22oC, через трое суток хранения составляла 7% от исходного числа живых клеток.
При дробном внесении концентрированной среды при соотношении основных компонентов питания 5,0:0,7:0,3:0,06 и массообмене 0,4 ммоль O2/л•мин за 32 ± 2 ч. получали культуру с урожаем 70 • 109 кл/мл, но выживаемость при тех же условиях хранения составила 15%.
При дробном внесении концентрированной питательной среды по показаниям pO2 и pH, сбалансированной по основным компонентам в соотношении 5,0:0,7: 0,3: 0,06 и при использовании массообмена по O2, равного 1,5 ммоль O2/л • мин, получали культуру с содержанием 120 • 109 кл/мл культурной жидкости за 42 ± 2 ч. культивирования, с выживаемостью через трое суток хранения при 22oC 16%. Конечный расход глюкозы 60 кг/м3.
При использовании подпитки, но при соотношении C:N:P:Mg равном 9,0:1,7: 0,7: 0,24 и при уменьшении масообмена 0,75 ммоль O2/л•мин на 50% в последние три часа выращивания было получено 15% выживших клеток от исходного 100 • 109 кл/мл.
Пример 2.
Культивирование Yersinia pestis шт. EV.
Yersinia pestis шт. EV. выращивают на среде, приготовленной на основе солянокислотного гидролиза казеина с аминным азотом 140 мг•%, при t = 27oC и дробном внесении глюкозы по pH и pO2 и следующем содержании минеральных компонентов, - кг/м3:
Глюкоза (сумм. расход по углероду) - 5,00
Фосфат (по фосфору) - 0,70
Сульфат магния семиводный (по магнию) - 0,12
Тиосульфат натрия двухводный - 0,60
При этом выход клеток по числу живых не превышал 35•109 кл/мл, а время культивирования 28 ± 2 ч. с посевной дозой 0,6 • 109 кл/мл. После технологических стадий концентрирования и приготовления вакцины потеря по числу живых клеток составила 60% от исходного числа.
Глюкоза (сумм. расход по углероду) - 5,00
Фосфат (по фосфору) - 0,70
Сульфат магния семиводный (по магнию) - 0,12
Тиосульфат натрия двухводный - 0,60
При этом выход клеток по числу живых не превышал 35•109 кл/мл, а время культивирования 28 ± 2 ч. с посевной дозой 0,6 • 109 кл/мл. После технологических стадий концентрирования и приготовления вакцины потеря по числу живых клеток составила 60% от исходного числа.
При дробном внесении концентрированной питательной среды той же основы, но с содержанием аминного азота 800 мг•%, сбалансированной по C: N: P: Mg в соотношении 5,0:0,7:0,3:0,06 и при использовании массообмена 0,75 ммоль O2/л • мин. получали культуру с содержанием живых клеток 80•109 кл/мл при потерях после технологической обработки, составлявших 30% от исходного числа живых клеток.
При дробном внесении концентрированной питательной среды, но с соотношениями компонентам 9,0: 1,7: 0,7: 0,24 и массообмене 0,75 получали культуры Yersinia pestis шт. EV. с содержанием 75•109 кл/мл, а потери при переработке составляли 25% от общего числа живых клеток. Время выращивания составило 44 ± 4 ч.
Анализ получаемых культур циторефрактометрическим методом [4] и с помощью электронной микроскопии показал наличие 93 ± 5% интактных клеток. Суммарная концентрация аминного азота составила 300 мг•%, а глюкозы - до 40 кг/м3.
Преимущество данного способа заключается в том, что с его помощью возможно получение культур с повышенной устойчивостью к неблагоприятным внешним воздействиям при концентрациях биомассы в несколько раз больше чем те, которые получаются с использованием традиционных периодических способов.
Пример 3.
Определение ингибирующих концентраций глюкозы и азота для Pseudomonas fluorescens, шт. АТС 13525.
Определены ингибирующие концентрации компонентов среды для глубинного выращивания псевдомонад. Исследования выполнены во встряхиваемых колбах. В среде, состав которой приведен в примере 1 заявки, изменяли концентрацию глюкозы и азота. Для определения ингибирующей концентрации компонентов среды определяли удельную скорость роста (μ) и экономический коэффициент (Y). Ингибирующей называют такую концентрацию компонента, при увеличении которой снижается удельная скорость роста и экономический коэффициент.
Данные табл. 1 и 2 показывают, что рост псевдомонад ингибируется при концентрации глюкозы и азота в среде более 20 кг/м3 и 0,6 кг/м3 соответственно. Фактически концентрации этих компонентов в исходной среде находятся в ингибирующей области. Как видно из примера, при использовании подпитки расход глюкозы увеличен в три раза (до 60 кг/м3) при пропорциональном увеличении выхода клеток и повышении устойчивости.
При дробном внесении концентрированной питательной среды по показаниям pO2 и pH, сбалансированной по основным компонентам C: N: P: Mg в соотношении 7,0: 1,2: 0,5: 0,15 и при использовании массообмена по O2, равного 1,5 ммоль O2/л•мин, за 44 ч. получали культуру с содержанием 120•109 кл/мл при суммарном расходе глюкозы 60 кг/м3.
Таким образом, использование подпитки позволило увеличить выход клеток пропорционально увеличению расхода глюкозы.
Claims (1)
- Способ получения биомассы аэробнорастущих микроорганизмов, включающий периодическое культивирование и подпитку питательной средой, отличающийся тем, что проводят культивирование при кислородном лимитировании, достигаемом выращиванием при массообмене 0,40 - 1,50 моль О2 • м- 3мин- 1 или уменьшением его в последние 3 ч культивирования на 50%, и подпитку концентрированной средой той же основы, что и первоначальная среда засева, при соотношении C : N : P : Mg в пределах (7,0 ± 2,0) : (1,2 ± 0,5) : (0,5 ± 0,2) : (0,15 ± 0,09), обеспечивающую конечный расход компонентов среды в реакционном объеме в количестве, превышающем их ингибирующие концентрации или составляющем не менее двухкратной от обычной концентрации.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055992 RU2111246C1 (ru) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | Способ получения биомассы аэробнорастущих микроорганизмов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055992 RU2111246C1 (ru) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | Способ получения биомассы аэробнорастущих микроорганизмов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2111246C1 true RU2111246C1 (ru) | 1998-05-20 |
Family
ID=21610246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5055992 RU2111246C1 (ru) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | Способ получения биомассы аэробнорастущих микроорганизмов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2111246C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447143C2 (ru) * | 2008-11-24 | 2012-04-10 | Виктор Викторович Дербышев | СПОСОБ ГЛУБИННОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ Bacillus brevis ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАМИЦИДИНА С |
RU2451070C2 (ru) * | 2006-07-27 | 2012-05-20 | Вайет | Процесс периодической ферментации с подпиткой при высокой плотности клеток для получения рекомбинантного белка |
RU2484129C1 (ru) * | 2012-05-03 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный университет инженерных технологий (ФГБОУ ВПО ВГУИТ) | Способ производства биомассы аэробных микроорганизмов |
RU2743396C1 (ru) * | 2019-08-30 | 2021-02-18 | Федеральное казенное предприятие "Армавирская биологическая фабрика" | Способ получения биомассы энтеробактерий escherichia coli или salmonella в производственных биореакторах |
-
1992
- 1992-06-03 RU SU5055992 patent/RU2111246C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Шевцов В.В., Самойленко В.А., Краснова С.П., Бирюков С.А. Культивирование Bac. Thuringiensis в периодическом режиме с дробным внесением глюкозы. В кн.: Теория и практика управляемого культивирования микроорганизмов, ч.2. - Киев: Наукова думка, 1981. 2. Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии, т. 2, гл. 9.1.1. - М.: Мир, 1989. 3. Попов Е.И., Амбросов В.А. Применение культивирования с подпиткой субстратом для оптимизации роста E.coli НВ 1100 - продуцента рестриктазы. В кн.: Теория и практика управляемого культивирования микроорганизмов, ч. 2. Киев: Наукова думка, 1981. 4. Фихман Б.А. Микробиологическая рефрактометрия. - М.: Медицина, 1967. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451070C2 (ru) * | 2006-07-27 | 2012-05-20 | Вайет | Процесс периодической ферментации с подпиткой при высокой плотности клеток для получения рекомбинантного белка |
US8632995B2 (en) | 2006-07-27 | 2014-01-21 | Wyeth Llc | High-cell density fed-batch fermentation process for producing recombinant protein |
US9279000B2 (en) | 2006-07-27 | 2016-03-08 | Wyeth Llc | High-cell density fed-batch fermentation process for producing recombinant protein |
US10301663B2 (en) | 2006-07-27 | 2019-05-28 | Wyeth, Llc | High-cell density fed-batch fermentation process for producing recombinant protein |
RU2447143C2 (ru) * | 2008-11-24 | 2012-04-10 | Виктор Викторович Дербышев | СПОСОБ ГЛУБИННОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ Bacillus brevis ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАМИЦИДИНА С |
RU2484129C1 (ru) * | 2012-05-03 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный университет инженерных технологий (ФГБОУ ВПО ВГУИТ) | Способ производства биомассы аэробных микроорганизмов |
RU2743396C1 (ru) * | 2019-08-30 | 2021-02-18 | Федеральное казенное предприятие "Армавирская биологическая фабрика" | Способ получения биомассы энтеробактерий escherichia coli или salmonella в производственных биореакторах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH03505396A (ja) | カルボン酸類のための改良発酵方法 | |
RU2111246C1 (ru) | Способ получения биомассы аэробнорастущих микроорганизмов | |
RU2447143C2 (ru) | СПОСОБ ГЛУБИННОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ Bacillus brevis ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАМИЦИДИНА С | |
US3440141A (en) | Production of amino acids by the fermentation of c15-c22 olefins | |
US3986933A (en) | Method of preparing yeasts enriched in l-lysine and capable of excreting organic acids | |
JPH05137585A (ja) | エリスリトール連続培養法 | |
JP3074781B2 (ja) | 発酵法によるl−リジンの製造法 | |
SU671738A3 (ru) | Способ получени биомассы микроорганизмов | |
US3293141A (en) | Fermentation process for producing l-tryptophan | |
US4048013A (en) | Process for producing single-cell protein from methanol using methylomonas sp. DSM 580 | |
RU1314667C (ru) | Способ выращивания метанолокислящих бактерий | |
US3963572A (en) | Fermentative process for the production of L-tryptophan and its derivatives | |
US20060270004A1 (en) | Fermentation processes with low concentrations of carbon-and nitrogen-containing nutrients | |
KR900007000B1 (ko) | 칸디다 유틸리스의 변이주 sh 8636 및 이를 이용한 단세포단백질의 제조방법 | |
SU661006A1 (ru) | Способ получени биомассы,обогащенной полинуклеотидфосфорилазой | |
SU981359A1 (ru) | Питательна среда дл выращивани посевного материала асSINомYсеS RecIFeNSIS VaR еLYтIсUS 2435 | |
SU734262A1 (ru) | Способ получени рнк-полимеразы | |
US2902409A (en) | Production of lysine, arginine, and glutamic acids | |
SU1362021A1 (ru) | Штамм бактерии ЕSснеRIснIа coLI ВКПМ В-3420 - продуцент L-треонина | |
CA1150654A (en) | Process for the production of citric acid | |
JPH0591895A (ja) | D−セリンの製造法 | |
KR20010019217A (ko) | 종속영양배양에 의한 고농도 클로렐라 배양방법 | |
SU577229A1 (ru) | Способ получени гексокиназы | |
SU753895A1 (ru) | Питательна среда дл выращивани продуцента молокосвертывающего фермента | |
US2786799A (en) | Process for producing of alpha-ketoglutaric acid by bacteria of the coli-aerogenes group |