RU2359028C2

RU2359028C2 - Способ получения экзополисахарида альгинатного типа

Info

Publication number: RU2359028C2
Application number: RU2007110988/13A
Authority: RU
Inventors: Ярослав Олегович Логинов (RU); Ярослав Олегович Логинов; Сергей Павлович Четвериков (RU); Сергей Павлович Четвериков; Олег Николаевич Логинов (RU); Олег Николаевич Логинов; Николай Николаевич Силищев (RU); Николай Николаевич Силищев
Original assignee: Закрытое акционерное общество научно-производственное предприятие "Биомедхим" (ЗАО НПП "Биомедхим")
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2009-06-20
Also published as: RU2007110988A

Abstract

Изобретение относится к получению экзополисахаридов, используемых в качестве сгущающих агентов при эксплуатации нефтяных месторождений, в частности относится к способу получения экзополисахаридов альгинатного типа. Способ предусматривает культивирование Azotobacter vinelandii ИБ-1 на питательной среде Федорова, содержащей смесь микроэлементов и мелассу в количестве 60,0 г/л, в ферментере при условиях аэрации: 0,5 объемов воздуха на 1 объем среды в минуту и перемешивании 300 оборотов в минуту при температуре 25°С в течение 48 часов. Выделение экзополисахарида осаждением изопропиловым спиртом в количестве 70% по объему. Изобретение позволяет повысить выход экзополисахарида. 1 табл.

Description

Изобретение относится к получению биополимеров, представляющих собой экзополисахариды, используемые в качестве сгущающих агентов при эксплуатации нефтяных месторождений, в частности относится к способу получения экзополисахаридов альгинатного типа.

Известны способы получения экзополисахаридов с использованием различных штаммов микроорганизмов: Acinetobacter sp. ВКПМ В-3243 [1], Bacillus polymyxa B-3015 [2].

Общим недостатком известных способов получения экзополисахаридов является низкий выход целевого продукта, длительность проведения процесса.

Известен штамм бактерий Azotobacter vinelandii (Lipman) ВКПМ В-5933, являющийся продуцентом экзополисахарида альгинатного типа [3]. Несмотря на то что данный штамм может продуцировать до 10 г/л экзополисахарида, недостатком известного способа получения является низкий выход целевого продукта.

Известен штамм бактерий Azotobacter vinelandii ИБ 1, являющийся продуцентом экзополисахарида альгинатного типа [4]. Способом получения экзополисахарида, принятого за прототип, на основе указанного штамма микроорганизмов является периодическое культивирование бактерий на питательной среде Федорова, имеющей состав, г/л: К₂HPO₄ - 0,3; CaHPO₄ - 0,2; MgSO₄ - 0,3; K₂SO₄ - 0,2; NaCl - 0,5; FeCl₃ - 0,01; CaCO₃ - 5,0; меласса - 40,0; смесь микроэлементов - 1 мл, вода водопроводная до 1 л при аэрации на качалке (200 об/мин) при температуре 25°С в течение 48 часов. Выход экзополисахарида при этом составляет 16 г/л.

Недостатком известного способа является низкий выход экзополисахарида.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение выхода экзополисахарида, продуцируемого бактериями Azotobacter vinelandii ИБ-1.

Поставленная техническая задача решается культивированием бактерий Azotobacter vinelandii ИБ-1 на питательной среде Федорова, содержащей смесь микроэлементов и мелассу в условиях аэрации при температуре 25°С в течение 48 часов при следующих условиях:

содержание мелассы в питательной среде	60,0 г/л
аэрация объемов воздуха на 1 объем среды в минуту	0,5
число оборотов перемешивающего устройства	300 об/мин,

с дальнейшим выделением экзополисахарида при осаждении его изопропиловым спиртом в количестве 70% по объему.

Для определения граничных значений параметров технологического процесса культивирования и зависимости выхода экзополисахарида проводят опыты по выращиванию микроорганизмов при использовании периодического культивирования в ферментерах АК-210 с рабочим объемом 6 л и выделению экзополисахарида.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

Из результатов, приведенных в таблице, следует, что оптимальными значениями параметров технологического процесса для обеспечения наибольшего выхода экзополисахарида являются (опыт №10):

содержание мелассы в питательной среде, г/л	60,0;
аэрация, объемов воздуха на 1 объем среды в 1 мин	0,5;
число оборотов перемешивающего устройства, мин^-1	300,

при которых конечная концентрация экзополисахарида составляет 25 г/л, вязкость 30000 сСт, что более чем в 1,5 раза превышает выход экзополисахарида по прототипу.

Изобретение характеризуется следующими примерами.

Пример 1. Процесс культивирования бактерий Azotobacter vinelandii ИБ 1 проводили на питательной среде Федорова (следующего минерального состава, г/л: К₂HPO₄ - 0,3; CaHPO₄ - 0,2; MgSO₄ - 0,3; K₂SO₄ - 0,2; NaCl - 0,5; FeCl₃ - 0,01; CaCO₃ - 5,0; смесь микроэлементов - 1 мл, вода водопроводная до 1 л) в ферментерах АК-210 рабочим объемом 6 л (аэрация, 0,5 объемов воздуха на 1 объем среды в 1 мин; перемешивание 300 мин^-1) при температуре 25°С в течение 48 часов, содержании мелассы в питательной среде, составляющем 40 г/л (опыт №2). Выделение экзополисахарида из культуральной жидкости проводили при помощи осаждения изопропиловым спиртом (70% по объему). Осадок промывали чистым изопропиловым спиртом (в соотношении 1:3 по объему), холодной водой (в соотношении 1:3 по объему) и высушивали до постоянной массы под вакуумом при температуре 60-80°С. Выход экзополисахарида составил 16,2 г/л, вязкость 18000 сСт.

Пример 2. Процесс проводили согласно примеру 1. Выделение экзополисахарида из культуральной жидкости проводили при помощи осаждения изопропиловым спиртом (60% по объему). Выход экзополисахарида составил 12,5 г/л.

Пример 3. Процесс проводили согласно примеру 1. Выделение экзополисахарида из культуральной жидкости проводили при помощи осаждения изопропиловым спиртом (80% по объему). Выход экзополисахарида составил 16,2 г/л.

Пример 4. Процесс культивирования бактерий Azotobacter vinelandii ИБ 1 проводили на питательной среде Федорова вышеуказанного состава в ферментерах АК-210 рабочим объемом 6 л (аэрация, 0,5 объемов воздуха на 1 объем среды в 1 мин; перемешивание 300 мин^-1) при температуре 25°С в течение 48 часов, содержании мелассы в питательной среде, составляющем 60 г/л (опыт №10). Выделение экзополисахарида из культуральной жидкости проводили при помощи осаждения изопропиловым спиртом (70% по объему). Выход экзополисахарида составил 25,0 г/л, вязкость 30000 сСт.

Пример 5. Процесс проводили согласно примеру 4. Выделение экзополисахарида из культуральной жидкости проводили при помощи осаждения изопропиловым спиртом (60% по объему). Выход экзополисахарида составил 20,8 г/л.

Пример 6. Процесс проводили согласно примеру 4. Выделение экзополисахарида из культуральной жидкости проводили при помощи осаждения изопропиловым спиртом (80% по объему). Выход экзополисахарида составил 25,0 г/л.

Пример 7. Процесс культивирования бактерий Azotobacter vinelandii ИБ 1 проводили на питательной среде Федорова вышеуказанного состава в ферментерах АК-210 рабочим объемом 6 л (аэрация, 0,5 объемов воздуха на 1 объем среды в 1 мин; перемешивание 300 мин^-1) при температуре 25°С в течение 48 часов, содержании мелассы в питательной среде, составляющем 70 г/л (опыт №14). Выделение экзополисахарида из культуральной жидкости проводили при помощи осаждения изопропиловым спиртом (70% по объему). Выход экзополисахарида составил 24,8 г/л, вязкость 30000 сСт.

Таким образом, результаты проведения процесса получения экзополисахарида, приведенные в примерах 1-7, свидетельствуют о том, что при выбранных параметрах аэрации культуральной жидкости и числа оборотов перемешивающего устройства (0,5 объемов воздуха на 1 объем среды в мин и 300 мин^-1 оборотов при перемешивании соответственно), при содержании мелассы в питательной среде, равном 40 г/л, выход экзополисахарида низок и составляет 16,2 г/л (максимально при помощи осаждения изопропиловым спиртом (70% по объему)). Увеличение содержания мелассы в питательной среде до 70 г/л при тех же остальных параметрах процесса не приводит к дополнительному увеличению выхода экзополисахарида по сравнению с выходом экзополисахарида по примеру 4, где содержание мелассы в питательной среде составляло 60 г/л при осаждении изопропиловым спиртом (70% по объему).

Таблица
Конечная концентрация экзополисахарида, г/л
№ п/п	Аэрация, объемов воздуха на 1 объем среды в 1 мин	Содержание мелассы в питательной среде, г/л	Перемешивание, мин^-1
№ п/п	Аэрация, объемов воздуха на 1 объем среды в 1 мин	Содержание мелассы в питательной среде, г/л	200	300	400
1	0,25	40	12,0	14,4	11,4
2	0,50		13,5	16,2	11,9
3	0,75		11,5	12,8	9,8
4	1,00		8,2	8,0	7,0
5	0,25	50	12,0	14,4	11,5
6	0,50		14,2	20,5	12,2
7	0,75		11,5	14,0	10,0
8	1,00		8,4	8,1	7,0
9	0,25	60	12,4	15,0	12,0
10	0,50		15,5	25,0	12,7
11	0,75		11,5	14,4	10,0
12	1,00		8,8	8,1	7,1
13	0,25	70	12,5	15,2	12,2
14	0,50		15,2	24,8	12,5
15	0,75		11,6	14,2	10,2
16	1,00		9,0	8,0	7,2
17 (по прототипу)	0,10	40	Без механического перемешивания 16,0

Список литературы

1. Авторское свидетельство СССР №1579059, кл. C12P 19/04, 1990.

2. Авторское свидетельство СССР №1698293, кл. C12P 19/04, 1991.

3. Патент РФ №2073712, кл. C12N 1/20, 1997.

4. Патент РФ №2266324, кл. C12N 1/20, 2005.

Claims

Способ получения экзополисахарида альгинатного типа, предусматривающий культивирование Azotobacter vinelandii ИБ-1 на питательной среде Федорова, содержащей смесь микроэлементов и мелассу в условиях аэрации при температуре 25°С в течение 48 ч, отличающийся тем, что культивирование осуществляют при следующих условиях:
содержание мелассы в питательной среде 60,0 г/л аэрация объемов воздуха на 1 объем среды в минуту 0,50 число оборотов перемешивающего устройства 300 об/мин

с дальнейшим выделением экзополисахарида при осаждении его изопропиловым спиртом в количестве 70% по объему.