RU2190014C2 - Способ получения концентрата живых микроорганизмов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при получении биологически активных веществ для производства лекарственных и медицинских препаратов. Способ предусматривает подбор оптимальных условий флотации. Электрофлотацию проводят при напряжении 10-60 В, плотности тока 100-300 А/м в течение 10-45 мин при рН 3-11 и 18-50^oС. Процесс ведут в присутствии флокулянта, выбранного из группы, состоящей из ПАА-335, К-11, К-22, К-29, ПАС и ПВС. Способ позволяет ускорить и повысить выход биологического концентрата без изменения его биологической активности.

Description

Изобретение относится к биологическим технологиям и может быть использовано в технологии производства биологически активных веществ, для производства лекарственных и медицинских препаратов, на сыроваренных и пищевых производствах, для осветления соков, получения биологически очищенных растворов, а также на радиоэлектронных производствах как способ предварительной очистки растворов, а также при подготовке растворов для переработки их экстракционными или сорбционными методами, когда требуется предварительная очистка от содержащихся в них микроорганизмов и биологических включений размерами 4 - 40 мкм.

Известен электрохимический способ очистки белковосодержащих жидких сред, включающий процессы газонасыщения за счет разложения воды электролизом, растворение металла анода с образованием коагулянта и концентрацией его на границах раздела фаз, коагуляции загрязнений, хлопьеобразования, флотации и удаления пены; все электрохимические процессы осуществляются последовательно в турбулентном режиме потока, при этом разложение воды производят в две отдельные стадии, причем на второй стадии рН среды доводят до значения, равного изоэлектрической точки белков, одновременно с коагуляцией осуществляют сорбцию загрязнений развернутыми молекулами белков [1].

Недостатками способа является его дороговизна, существенное изменение физико-химических свойств разделяемой биологической среды, технологическая сложность, многостадийность.

Известен способ извлечения отходов из сточных вод рыбного производства. Способ включает в себя измельчение сырья, промывку его водой, фильтрование, а полученный фильтрат подвергают электрофлотации при напряжении 12 В, плотности тока 200-300 А/м², 18-20^oС в течение 60 мин до рН 6,5-7,2 [2].

Однако для извлечения белка требуется доведение его состояния до изометрической точки с помощью увеличения температуры, что исключает возможность получения биологически активного (живого) концентрата микроорганизмов. Также к недостаткам метода можно отнести его узкую специализацию, так как из описания изобретения понятно, что метод позволяет извлекать с высоким выходом продукта только белок.

Задача изобретения - получение биологически активного (жизнеспособного) концентрата микроорганизмов и других биологических объектов (например, таких как молочная сыворотка, белок и др.) с высоким процентным выходом продукта, а также существенного уменьшения времени процесса их концентрирования.

Поставленная задача решается с помощью подбора условий электрофлотации, таких как температура, исходная концентрация микроорганизмов, рН среды, токовой нагрузки, подбора флокулянтов и их концентрации, применение электродов из углеткани, последовательности технологических операций. Для достижения поставленной задачи применяют следующие флокулянты: К-11. К-22, К-29 (омыленный полиакрилонитрил), ПАА-335 (полиакриламин), ПАС (полиакрилсиликон), ПАВ (полиакрилвинил).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Берут 200 мл дрожжевой суспензии Saccharomyces cerevisiae штамм SL-100 с концентрацией, равной 4,27 г/л, исходной рН=3, добавляют флокулянт К-11 с концентрацией С_ф=5 мг/л, медленно перемешивают до полного распределения флокулянта в растворе. Далее помещают раствор в электрофлотатор. В качестве анода используют электрод из углеткани. Разделение проводят при напряжении 10 В, плотности тока 250 А/м² в течение 45 мин при 18^oС.

В процессе электрофлотации газовые пузырьки, выделяющиеся при электролизе, поднимают на поверхность клетки дрожжей и органический флокулянт, который образует с ними флотационные мостики и собирают в виде пены. Выход клеток дрожжей в данном опыте составляет 80,4%, полученную пену отделяем механическим способом, например, фракционированием. После отстаивания и удаления из среды дрожжей пузырьков газа получаем готовый продукт биологического концентрата.

Пример 2. Опыт проводят в условиях, аналогичных примеру 1, но в качестве флокулянта используют К-22. Выход готового продукта составляет 83%.

Пример 3. Опыт проводят в условиях, аналогичных примеру 1, но в качестве флокулянта используют К-29. Выход готового продукта составляет 81%.

Пример 4. Опыт проводят аналогично первому, но в качестве разделяемого объекта берут молочную сыворотку, полученную в результате естественного сбраживания и, следовательно, содержащую биологически активные микроорганизмы, доводят с помощью щелока рН среды до значения, равного 8, и добавляют флокулянт ПАА-335 с концентрацией С_ф=0,5 мг/л. Флотируют в течение 20 мин с плотностью тока 100 А/м² и напряжением 40 В. Выход молочной сыворотки составляет уже на 10-й минуте флотации 77% и после окончания процесса составляет 80%.

Пример 5. Опыт проводят аналогично опыту примера 4, но в качестве концентрируемого объекта берут дрожжи Saccharomyces cerevisiae SL-100 с концентрацией дрожжевой суспензии 1 г/л, доводят с помощью щелока рН среды до 11. В качестве добавки используют флокулянт ПАС с концентрацией С_ф=1 мг/л. Флотацию проводят при плотности тока 300 А/м² и напряжении 60 В в течение 25 мин. Выход продукта составляет уже на 10-й минуте 88% и при 20 мин 92,49%.

Пример 6. Повторяют пример 5, используя флокулянт ПВС, при температуре 50^oС. Выход продукта высокий и составляет 91%.

Таким образом, предложенным способом можно получать биологический концентрат из дрожжей и иных микроорганизмов (например, таких как простейшие, клетки бактерий, грибов, плесени, водорослей), а также других микробиологических объектов (например, отходов сыроваренного производства - молочной сыворотки) с высоким выходом продукта не только в лабораторных условиях, но и на предприятиях пищевой и фармацевтической промышленности.

Как видно из приведенных примеров, предложенный способ обеспечивает значительное упрощение, ускорение и удешевление процесса получения концентрата биологических сред по сравнению с другими известными методами, такими как отстаивание, ультрафильтрование, сорбция, центрифугирование. Данный способ позволяет получать биологический концентрат без изменения их биологической активности (жизнеспособности).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патент 2094384 С1, 6 С 02 F 1/463, 1/465, 27/10, 1997).

2. Патент 2133577 С1, 6 А 23 L 1/326, A 23 J 1/04, А 23 К 1/10, 1999).

Claims (1)

1. Способ получения концентрата живых микроорганизмов, отличающийся тем, что содержащие жизнеспособные микроорганизмы жидкие среды подвергают электрофлотации при этом электрофлотацию проводят при напряжении 10-60 В, плотности тока 100-300 А/м в течение 10-45 мин при рН 3-11 и 18-50^oС в присутствии флокулянта ПАА-335, или К-11, или К-22, или К-29, или ПАС, или ПВС.