RU2394098C2 - Method for cultivation of yeast for alcohol production - Google Patents

Method for cultivation of yeast for alcohol production Download PDF

Info

Publication number
RU2394098C2
RU2394098C2 RU2007143891/13A RU2007143891A RU2394098C2 RU 2394098 C2 RU2394098 C2 RU 2394098C2 RU 2007143891/13 A RU2007143891/13 A RU 2007143891/13A RU 2007143891 A RU2007143891 A RU 2007143891A RU 2394098 C2 RU2394098 C2 RU 2394098C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
yeast
cultivation
fermentation
seed
anaerobic
Prior art date
Application number
RU2007143891/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007143891A (en
Inventor
Сергей Владимирович Калёнов (RU)
Сергей Владимирович Калёнов
Александр Евгеньевич Кузнецов (RU)
Александр Евгеньевич Кузнецов
Original Assignee
Сергей Владимирович Калёнов
Александр Евгеньевич Кузнецов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Владимирович Калёнов, Александр Евгеньевич Кузнецов filed Critical Сергей Владимирович Калёнов
Priority to RU2007143891/13A priority Critical patent/RU2394098C2/en
Publication of RU2007143891A publication Critical patent/RU2007143891A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2394098C2 publication Critical patent/RU2394098C2/en

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: food industry.
SUBSTANCE: method includes preparation of inoculum and stage of fermentation. For preparation of inoculum, yeast adaptation is carried out to stress agent under aerobic or microaerophilic conditions with illumination by visible light of 40-90 MW/l by means of periodical reinoculation. Fermentation is carried out with application of prepared inoculum and at the level of illumination of 40-90 MW/l. Yield of yeast biomass makes 2.2-4.2 g/l.
EFFECT: method provides for high yield of yeast biomass.
2 tbl, 15 ex

Description

Изобретение относится к способам культивирования дрожжей и получения синтезируемого ими метаболита - этанола.The invention relates to methods for culturing yeast and obtaining the metabolite synthesized by them - ethanol.

Известен способ культивирования дрожжей для спиртового производства [1]. Предлагаемый способ ставит целью получение чистой дрожжевой культуры с высокой концентрацией дрожжевых клеток и высокой бродильной активностью. Культивирование ведут в аэробных условиях на стерильной питательной среде с содержанием сахара 4-6%, в качестве питательной среды используют продукт декантации послеспиртовой барды и сусло или сахарозу до достижения концентрации дрожжевых клеток в культуральной жидкости на каждой ступени культивирования 500-1000 млн/мл, после чего культуральную жидкость последней ступени выдерживают в анаэробных условиях в течение 2-3 ч, в процессе культивирования ведут подпитку стерильным суслом или раствором сахарозы в продукте декантации послеспиртовой барды до содержания сахара в питательной среде 4-6%.A known method of cultivating yeast for alcohol production [1]. The proposed method aims to obtain a pure yeast culture with a high concentration of yeast cells and high fermentation activity. Cultivation is carried out under aerobic conditions on a sterile nutrient medium with a sugar content of 4-6%, as a nutrient medium, the product is used for decantation of post-alcohol stillage stillage and must or sucrose until the concentration of yeast cells in the culture fluid at each stage of cultivation reaches 500-1000 million / ml, after whereby the culture fluid of the last stage is kept under anaerobic conditions for 2-3 hours, during the cultivation, they are fed with sterile wort or a solution of sucrose in the post-alcohol decantation product dard bards to a sugar content in the nutrient medium of 4-6%.

Известен также способ [2] ведения ферментационного процесса, в котором биомассу дрожжей готовят в хемостатном аэробном процессе, достигая высокой концентрации клеток - 19 г/л.There is also known a method [2] for conducting a fermentation process in which the yeast biomass is prepared in a chemostatic aerobic process, achieving a high cell concentration of 19 g / L.

Биомассу, подготовленную по этим вариантам, используют в анаэробном процессе.The biomass prepared according to these options is used in the anaerobic process.

Недостатками способов является экстенсивный в основном подход к подготовке посевного материала для анаэробного процесса, связанный с повышением концентрации дрожжевых клеток, не приводятся подробные физиологические показатели ведения анаэробного процесса, не уделяется должное внимание поддержанию высокой физиологической активности клеток в течение всего анаэробного процесса, анаэробные процессы ведутся с высокой концентрацией биомассы, хотя удельная бродильная активность их мала.The disadvantages of the methods is an extensive mainly approach to the preparation of seed for the anaerobic process, associated with an increase in the concentration of yeast cells, detailed physiological indicators of the anaerobic process are not given, due attention is not paid to maintaining high physiological activity of cells throughout the anaerobic process, anaerobic processes are carried out with high concentration of biomass, although their specific fermentation activity is small.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения биомассы дрожжей, который можно использовать для подготовки посевного материала анаэробного процесса, включающий культивирование дрожжей на углеводсодержащем субстрате в присутствии пероксида водорода с предварительной адаптацией клеток дрожжей к пероксиду водорода [3]. Отмечено, что при использовании в микробиологических процессах предварительно адаптированных к пероксиду водорода микроорганизмов происходит повышение бродильной активности (до 10-20%) по скорости сбраживания.Closest to the proposed technical essence is a method for producing yeast biomass, which can be used to prepare seeds of the anaerobic process, including culturing yeast on a carbohydrate-containing substrate in the presence of hydrogen peroxide with preliminary adaptation of yeast cells to hydrogen peroxide [3]. It is noted that when microorganisms previously adapted to hydrogen peroxide are used in microbiological processes, fermentation activity increases (up to 10-20%) in terms of fermentation rate.

Недостатком способа является недостаточная воспроизводимость положительного эффекта и игнорирование режимов аэрации при подготовке посевного материала.The disadvantage of this method is the lack of reproducibility of the positive effect and ignoring the aeration regimes in the preparation of seed.

Задачей изобретения является получение биомассы дрожжей с воспроизводимо высокой физиологической активностью с целью интенсификации процесса брожения и поддержание высокой физиологической активности культуры в течение анаэробного процесса.The objective of the invention is to obtain biomass of yeast with reproducibly high physiological activity in order to intensify the fermentation process and maintaining high physiological activity of the culture during the anaerobic process.

Поставленная задача решается тем, что для подготовки посевного материала проводят адаптацию дрожжей для спиртового производства к стрессовому агенту в аэробных или микроаэрофильных условиях при освещении суспензии выращиваемых дрожжей видимым светом с интенсивностью не менее 40 мВт/л, путем периодических пересевов культуры дрожжей с воздействием стрессового агента, а последующую стадию брожения при засевании подготовленным посевным материалом ведут при уровне освещения не менее 40 мВт/л.The problem is solved in that for the preparation of seed material, yeast for alcohol production is adapted to a stress agent under aerobic or microaerophilic conditions by illuminating the suspension of cultivated yeast with visible light with an intensity of at least 40 mW / l, by periodic reseeding of yeast culture with exposure to a stress agent, and the subsequent stage of fermentation when inoculated with prepared seed is carried out at a lighting level of at least 40 mW / l.

В настоящем изобретении культивирование дрожжей проводили в колбах на качалке и в биореакторе.In the present invention, yeast was cultured in flasks on a rocking chair and in a bioreactor.

Объектами экспериментов являлись дрожжи Saccharomyces cerevisiae штаммы SL-100 и Meyen расы Т 985. При культивировании оптимальная температура для роста дрожжей S. cerevisiae 28-30°C, рН от 3,0 до 6,0.The objects of experiments were yeast Saccharomyces cerevisiae strains SL-100 and Meyen race T 985. During cultivation, the optimum temperature for the growth of S. cerevisiae yeast is 28-30 ° C, pH from 3.0 to 6.0.

Эксперименты с дрожжами в колбах 250 мл при объеме среды 50 мл проводились на термостатируемой качалке с числом оборотов 220 об/мин при начальном значении рН среды 5,5. Компоненты среды стерилизовали при 0,5 ати в автоклаве в течение 30 мин. Посевной материал составлял 10 об.%, Н2O2 (пергидроль) вносили в различные фазы роста в количестве 0,15-1,2 г/л. В ряде экспериментов вместо Н2О2 использовали облучение дрожжей мягким ультрафиолетом - 100-400 Дж/л в течение 5 сек. Время культивирования составляло 24-28 часов.Experiments with yeast in 250 ml flasks with a medium volume of 50 ml were carried out on a thermostatically controlled shaker with a speed of 220 rpm with an initial pH of 5.5. The components of the medium were sterilized at 0.5 atm in an autoclave for 30 minutes. The seed was 10 vol.%, H 2 O 2 (perhydrol) was introduced into various growth phases in an amount of 0.15-1.2 g / l. In a number of experiments, instead of H 2 O 2 , irradiation of the yeast with soft ultraviolet was used - 100-400 J / l for 5 sec. The cultivation time was 24-28 hours.

Состав среды для культивирования дрожжей S. cerevisiae, г/л: (NH4)2SO4 - 5,0, КН2РO4 - 1,0, КСl - 0,15, MgSO4·7H2O - 0,2 г/л, CaCl2 - 0,05 г/л, дрожжевой экстракт - 0,5, сахароза - 30 или 150, вода - водопроводная, рН 5,8.The composition of the medium for the cultivation of S. cerevisiae yeast, g / l: (NH 4 ) 2 SO 4 - 5.0, KH 2 PO 4 - 1.0, KCl - 0.15, MgSO 4 · 7H 2 O - 0.2 g / l, CaCl 2 - 0.05 g / l, yeast extract - 0.5, sucrose - 30 or 150, water - tap, pH 5.8.

Опыты в лабораторном биореакторе с обечайкой из стекла, рабочим объемом 3 л проводили в режиме глубинного культивирования в стерильных условиях с автоматическим контролем рН, рO2, Т. Компоненты среды стерилизовали при 0,5 ати в автоклаве в течение 30 мин. Посевной материал составлял 10 об.%. Облучение мягким УФ осуществлялось через выносной контур с кварцевой кюветой.The experiments in a laboratory bioreactor with a glass shell and a working volume of 3 L were carried out under deep cultivation under sterile conditions with automatic control of pH, pO 2 , T. The components of the medium were sterilized at 0.5 atm in an autoclave for 30 minutes. Sowing material was 10 vol.%. Soft UV was irradiated through an external circuit with a quartz cuvette.

Колбы и биореактор освещали лампами дневного света, интенсивность освещения определяли с помощью люксметра - УФ-радиометра ТКА-01/3. В вариантах культивирования без освещения содержимое колб или биореактора экранировалось от видимого света светонепроницаемым материалом. В колбах путем ведения последовательных пассажей (пересевов) в асептических условиях в зависимости от исследуемых факторов получали линии дрожжей при различном освещении и без освещения среды, в аэробных, микроаэрофильных или анаэробных условиях, при внесении разных концентраций Н2O2 в среду культивирования, при разном содержании дрожжевой биомассы и субстрата (сахарозы) в ферментационной среде.The flasks and the bioreactor were illuminated with fluorescent lamps, the illumination intensity was determined using a light meter - a TKA-01/3 UV radiometer. In cultivation variants without illumination, the contents of the flasks or bioreactor were shielded from visible light by a opaque material. In flasks, by conducting sequential passages (transfers) under aseptic conditions, depending on the studied factors, yeast lines were obtained under various lighting conditions and without lighting, under aerobic, microaerophilic or anaerobic conditions, when various concentrations of H 2 O 2 were introduced into the culture medium, with different the content of yeast biomass and substrate (sucrose) in the fermentation medium.

В предварительных опытах на колбах в различных режимах при начальной концентрации субстрата 30 г/л были определены дозы внесения пероксида - 0,3-0,6 г/л и воздействия мягкого ультрафиолета 200-250 Дж/л в течение 5 сек, при содержании дрожжевых клеток в среде культивирования 2,2-2,4 г/л, остаточной концентрации субстрата <5 г/л, при этом не происходило полного вьмирания культуры. С воздействием найденных сублетальных доз стрессовых воздействий были проведены серии пассажей.In preliminary experiments on flasks in various modes at an initial substrate concentration of 30 g / l, the doses of peroxide application were determined - 0.3-0.6 g / l and exposure to soft ultraviolet radiation of 200-250 J / l for 5 sec, with yeast content cells in the culture medium of 2.2-2.4 g / l, residual substrate concentration <5 g / l, while there was no complete death of the culture. With the effect of the sublethal doses of stress exposure found, a series of passages were conducted.

Параметры, найденные выше, не являются определяющими. Так, для другого штамма S. cerevisiae необходима другая доза H2O2 или мягкого УФ, при другой концентрации биомассы, культивирование может происходить при другой начальной концентрации субстрата. Нахождение сублетальных доз стрессовых воздействий - индивидуально для каждой культуры дрожжей. Общими определяющими параметрами служат режимы аэрации и освещения при проведении процессов.The parameters found above are not determinative. So, for another strain of S. cerevisiae, a different dose of H 2 O 2 or soft UV is needed, at a different concentration of biomass, cultivation can occur at a different initial concentration of the substrate. Finding sublethal doses of stressful effects is individual for each yeast culture. The general determining parameters are the modes of aeration and lighting during the processes.

Следующие примеры иллюстрируют сущность изобретения.The following examples illustrate the invention.

Пример 1Example 1

Подготовка посевного материалаSeed preparation

Ведение пассажей (пересевов) в колбах при внесении пероксида 0,6 г/л или воздействии мягкого УФ 250 Дж/л в течение 5 сек, при содержании дрожжевых клеток в среде культивирования 2,2-2,4 г/л при освещении видимым светом интенсивностью 40 мВт/л, 90 мВт/л, 150 мВт/л, 220 мВт/л, 400 мВт/л, 500 мВт/л, 700 мВт/л, 1000 мВт/л в аэробном режиме.Conducting passages (transfers) in flasks when applying peroxide of 0.6 g / l or exposure to soft UV 250 J / l for 5 sec, when the content of yeast cells in the culture medium is 2.2-2.4 g / l when illuminated with visible light intensity 40 mW / l, 90 mW / l, 150 mW / l, 220 mW / l, 400 mW / l, 500 mW / l, 700 mW / l, 1000 mW / l in aerobic mode.

Пример 2Example 2

Подготовка посевного материалаSeed preparation

Ведение пассажей (пересевов) в колбах при внесении пероксида 0,6 г/л или воздействии мягкого УФ 250 Дж/л в течение 5 сек, при содержании дрожжевых клеток в среде культивирования 2,2-2,4 г/л при освещении видимым светом интенсивностью 40 мВт/л, 90 мВт/л, 150 мВт/л, 220 мВт/л, 400 мВт/л, 500 мВт/л, 700 мВт/л, 1000 мВт/л в микроаэрофильном режиме.Conducting passages (transfers) in flasks when applying peroxide of 0.6 g / l or exposure to soft UV 250 J / l for 5 sec, when the content of yeast cells in the culture medium is 2.2-2.4 g / l when illuminated with visible light intensity of 40 mW / l, 90 mW / l, 150 mW / l, 220 mW / l, 400 mW / l, 500 mW / l, 700 mW / l, 1000 mW / l in microaerophilic mode.

Пример 3Example 3

Подготовка посевного материалаSeed preparation

Ведение пассажей (пересевов) в колбах при внесении пероксида 0,6 г/л или воздействии мягкого УФ 250 Дж/л в течение 5 сек., при содержании дрожжевых клеток в среде культивирования 2,2-2,4 г/л при освещении видимым светом интенсивностью 40 мВт/л, 90 мВт/л, 150 мВт/л, 220 мВт/л, 400 мВт/л, 500 мВт/л, 700 мВт/л, 1000 мВт/л в анаэробном режиме.Conducting passages (reseeding) in flasks when applying peroxide of 0.6 g / l or exposure to soft UV 250 J / l for 5 sec., When the content of yeast cells in the culture medium is 2.2-2.4 g / l under visible lighting light intensity of 40 mW / l, 90 mW / l, 150 mW / l, 220 mW / l, 400 mW / l, 500 mW / l, 700 mW / l, 1000 mW / l in anaerobic mode.

Примеры 4-6Examples 4-6

Подготовка посевного материалаSeed preparation

То же, что в примерах 1-3, но без освещения.The same as in examples 1-3, but without lighting.

Примеры 7-9Examples 7-9

Подготовка посевного материалаSeed preparation

То же, что в примерах 1-3, но при освещении видимым светом интенсивностью 30 мВт/л.Сравнение доли мертвых клеток различных вариантов ведения пассажей (пересевов) с контрольным вариантом без воздействия стрессового агента по окончании культивирования приведено в табл.1. Контрольные варианты велись для каждого примера, и результаты оказались идентичными, поэтому контрольный вариант в табл.1 представлен одной строкой.The same as in examples 1-3, but when illuminated with visible light with an intensity of 30 mW / L. A comparison of the fraction of dead cells of different variants of passage (reseeding) with the control variant without exposure to a stress agent at the end of cultivation is given in Table 1. Control variants were carried out for each example, and the results were identical, therefore, the control variant in table 1 is presented in one line.

Таблица 1Table 1 N примераN example 1-й пассаж1st passage 5-й пассаж5th passage 10-й пассажPassage 10 1one 60-70%60-70% 30-35%30-35% 25-30%25-30% 22 60-65%60-65% 30-35%30-35% 25-30%25-30% 33 85-90%85-90% 90-95%90-95% 90-95%90-95% 4four 85-90%85-90% 70-75%70-75% 70-75%70-75% 55 85-90%85-90% 70-74%70-74% 70-75%70-75% 66 90-95%90-95% 95-100%95-100% 95-100%95-100% 77 70-75%70-75% 60-65%60-65% 55-60%55-60% 88 65-70%65-70% 55-60%55-60% 50-65%50-65% 99 85-90%85-90% 90-95%90-95% 90-95%90-95% КонтрольThe control 30-35%30-35% 30-35%30-35% 30-35%30-35%

Видно, что в анаэробных условиях клетки не адаптируются к стрессору (примеры 3, 6, 9).It is seen that under anaerobic conditions, the cells do not adapt to the stressor (examples 3, 6, 9).

Доля мертвых клеток, подвергнутых действию пероксида либо мягкого УФ в аэробных либо микроаэрофильных условиях, при последующем нахождении в темноте составляет более 85% соответственно для 1-го пассажа. Без освещения доля мертвых остается высокой и к 10-му пассажу примерно 75% (примеры 4, 5).The proportion of dead cells exposed to peroxide or soft UV under aerobic or microaerophilic conditions, when subsequently in the dark, is more than 85%, respectively, for the 1st passage. Without lighting, the proportion of the dead remains high and by the 10th passage about 75% (examples 4, 5).

При освещении же среды доля мертвых клеток падает до уровня в контроле (без воздействия стресс-фактора) уже к 5-му пассажу для аэробных и микроаэрофильных условий (примеры 1,2). При этом возрастание интенсивности освещения выше 40 мВт/л не сказывается существенно на выживаемости и скорости адаптации клеток. Таким образом, достаточно рассеянного света с интенсивностью 40 мВт/л, чтобы восстановить жизнеспособность клеток. Свет в данном случае выступает как антистрессор, помогающий клеткам дрожжей преодолевать последствия окислительного стресса, вероятно, через механизм фоторепарации. Снижение уровня освещения видимым светом ниже 40 мВт/л приводит к росту доли мертвых клеток (примеры 7,8 по сравнению с примерами 1, 2).В примерах 1, 2 наблюдается также явная корреляция между падением доли мертвых клеток, уменьшением лаг-фазы, увеличением удельной скорости роста и устойчивостью к рН (с приобретением устойчивости к Н2О2 либо мягкому УФ клетки становятся устойчивыми к более низким рН) по мере пересевов в линиях со стрессовыми воздействиями, т.е. наблюдается адаптация популяции к стрессору с изменением показателей культивирования в благоприятную сторону, при этом повышается и устойчивость клеток к внесению повышенных доз Н2О2 либо воздействию мягкого УФ: адаптированные клетки выдерживают внесение 1,8-2,4 г/л пероксида, тогда как в контрольном варианте клетки полностью погибают при внесении 1,2 г/л пероксида.When the medium is illuminated, the proportion of dead cells drops to the level in the control (without exposure to the stress factor) by the 5th passage for aerobic and microaerophilic conditions (examples 1,2). At the same time, an increase in the intensity of illumination above 40 mW / l does not significantly affect the survival rate and speed of cell adaptation. Thus, scattered light with an intensity of 40 mW / l is enough to restore cell viability. In this case, light acts as an antistressor that helps yeast cells overcome the effects of oxidative stress, probably through the photoreparation mechanism. A decrease in the level of illumination with visible light below 40 mW / L leads to an increase in the proportion of dead cells (examples 7.8 compared with examples 1, 2). In examples 1, 2, there is also a clear correlation between a decrease in the proportion of dead cells, a decrease in the lag phase, an increase in the specific growth rate and resistance to pH (with the acquisition of resistance to H 2 O 2 or soft UV cells become resistant to lower pH) as reseeding in lines with stressful effects, i.e. adaptation of the population to the stressor is observed with a change in the cultivation indicators in a favorable direction, while the resistance of cells to the introduction of increased doses of H 2 O 2 or exposure to mild UV is also increased: adapted cells withstand 1.8–2.4 g / l of peroxide, whereas in the control variant, the cells die completely when 1.2 g / l of peroxide is added.

Опыты в реакторе с ведением линий примеров 1 либо 2 показали падение доли мертвых клеток в середине экспоненциальной фазы с 8-10% в контроле, до 4-5% в 5-ом и 10-ом пассажах (пересевах), лаг-фаза уже к 5-му пассажу уменьшилась примерно в 2 раза. Добавление пероксида водорода приводит к лизису клеток в контрольном варианте: на момент окончания опыта после воздействия стрессора доля мертвых клеток достигает 65-70%, уровень биомассы падает на 35-40% по сравнению с тем же вариантом без внесения пероксида. При культивировании же адаптированных дрожжей наблюдается даже некоторое увеличение выхода биомассы после воздействия стрессора. К концу опыта после внесения, например, пероксида водорода при культивировании дрожжей 5-го пассажа доля мертвых клеток составляет 30-35%, а 10-го пассажа- 20-25%.The experiments in the reactor with the lines of examples 1 or 2 showed a decrease in the proportion of dead cells in the middle of the exponential phase from 8-10% in the control, to 4-5% in the 5th and 10th passages (transfers), the lag phase is already towards The 5th passage decreased by about 2 times. The addition of hydrogen peroxide leads to the lysis of cells in the control version: at the time of the end of the experiment after exposure to a stressor, the proportion of dead cells reaches 65-70%, the biomass level drops by 35-40% compared with the same version without adding peroxide. When culturing adapted yeasts, there is even a slight increase in the biomass yield after exposure to the stressor. By the end of the experiment, after application, for example, of hydrogen peroxide during cultivation of yeast of the 5th passage, the proportion of dead cells is 30-35%, and of the 10th passage, 20-25%.

Пример 10Example 10

Подготовка посевного материалаSeed preparation

Как и при культивировании в колбах, при выращивании адаптированных к пероксиду или мягкому УФ линий дрожжей в реакторе для возникновения физиологически благоприятных изменений важно освещение содержимого ферментационной среды видимым светом интенсивностью не менее 40 мВт/л. В темноте после внесения Н2О2 0,6 г/л или воздействия мягкого УФ 250 Дж/л в течение 5 с к концу культивирования доля мертвых клеток составляла 70-75%, а на свету 30-35%, что происходило при культивировании адаптированных дрожжей 5-го и 10-го пассажей примеров 1,2 в аэробных или микроаэрофильных условиях.As in the cultivation in flasks, when growing yeast lines adapted to peroxide or soft UV in the reactor, for the appearance of physiologically favorable changes, it is important to illuminate the contents of the fermentation medium with visible light with an intensity of at least 40 mW / L. In the dark, after applying H 2 O 2 of 0.6 g / l or exposure to soft UV 250 J / l for 5 s, the proportion of dead cells was 70-75% by the end of cultivation, and 30-35% in the light, which occurred during cultivation adapted yeast of the 5th and 10th passages of examples 1,2 under aerobic or microaerophilic conditions.

Посевной материал примеров 1,2 после адаптации к пероксиду или мягкому УФ при освещении видимым светом не менее 40 мВт/л можно использовать в качестве посевного для анаэробного культивирования в биореакторе.The seeds of examples 1.2 after adaptation to peroxide or soft UV when exposed to visible light of at least 40 mW / l can be used as seed for anaerobic cultivation in a bioreactor.

Все варианты анаэробного культивирования в биореакторе велись при концентрации субстрата (сахарозы) 150 г/л. Посевной материал составлял 10 об.%.All variants of anaerobic cultivation in the bioreactor were carried out at a substrate concentration (sucrose) of 150 g / l. Sowing material was 10 vol.%.

Пример 11Example 11

Анаэробное культивированиеAnaerobic cultivation

Анаэробное культивирование при использовании в качестве инокулята неадаптированных дрожжей (контрольный вариант) при освещении интенсивностью 40 мВт/л, 90 мВт/л, 150 мВт/л, 220 мВт/л, 400 мВт/л, 500 мВт/л, 700 мВт/л, 1000 мВт/л и без него.Anaerobic cultivation when using non-adapted yeast as an inoculum (control version) when illuminated with an intensity of 40 mW / l, 90 mW / l, 150 mW / l, 220 mW / l, 400 mW / l, 500 mW / l, 700 mW / l , 1000 mW / l and without it.

Пример 12Example 12

Анаэробное культивированиеAnaerobic cultivation

Анаэробное культивирование при использовании в качестве инокулята дрожжей 5-го пассажа примеров 1,2 при освещении интенсивностью 40 мВт/л, 90 мВт/л, 150 мВт/л, 220 мВт/л, 400 мВт/л, 500 мВт/л, 700 мВт/л, 1000 мВт/л.Anaerobic cultivation using yeast of the 5th passage of examples 1.2 as an inoculum under illumination of intensity 40 mW / l, 90 mW / l, 150 mW / l, 220 mW / l, 400 mW / l, 500 mW / l, 700 mW / l, 1000 mW / l.

Пример 13Example 13

Анаэробное культивированиеAnaerobic cultivation

Анаэробное культивирование при использовании в качестве инокулята дрожжей 10-го пассажа примеров 1,2 при освещении интенсивностью 40 мВт/л, 90 мВт/л, 150 мВт/л, 220 мВт/л, 400 мВт/л, 500 мВт/л, 700 мВт/л, 1000 мВт/л.Anaerobic cultivation using the yeast of passage 10 of Example 1.2 as an inoculum under illumination of intensity 40 mW / l, 90 mW / l, 150 mW / l, 220 mW / l, 400 mW / l, 500 mW / l, 700 mW / l, 1000 mW / l.

Пример 14Example 14

Анаэробное культивированиеAnaerobic cultivation

Анаэробное культивирование без освещения при использовании в качестве инокулята дрожжей примера 10 (после внесения Н202 в аэробном или микроаэрофильном режимах и культивировании в темноте).Anaerobic cultivation without lighting when using the yeast of Example 10 as an inoculum (after applying H202 in aerobic or microaerophilic modes and culturing in the dark).

Пример 15Example 15

Анаэробное культивированиеAnaerobic cultivation

Анаэробное культивирование при использовании в качестве инокулята дрожжей, подготовленных по прототипу в условиях изменения освещенности лабораторного помещения естественным видимым светом при смене дня и ночи.Anaerobic cultivation using yeast prepared as an inoculum prepared according to the prototype under conditions of changing the illumination of the laboratory room with natural visible light when day and night change.

Таблица 2table 2 N примераN example Удельная скорость роста, ч-1 Specific growth rate, h -1 % мертвых в середине эксп. фазы% dead in the middle of the exp. phase % мертвых в конце эксперимента% dead at the end of the experiment Наибольшая бродильная активность (мл СO2/л·ч)The highest fermentation activity (ml CO 2 / l · h) Время брожения, чFermentation time, h Выход спирта, %The yield of alcohol,% Выход биомассы, г/лThe biomass yield, g / l 11eleven 0,0460,046 15-20%15-20% 75%75% 680-700680-700 7373 6,2-6,46.2-6.4 4four (контроль)(the control) 1212 0,0590.059 10-12%10-12% 60-65%60-65% 880-900880-900 5757 6,2-6,46.2-6.4 4,14.1 1313 0,0670,067 8-10%8-10% 60-65%60-65% 980-1000980-1000 5252 6,2-6,46.2-6.4 4,24.2 14fourteen 0,0440,044 40-45%40-45% 90-95%90-95% 480-500480-500 9393 4,0-4,14.0-4.1 2,22.2 15fifteen 0,05-0,060.05-0.06 10-15%10-15% 65-70%65-70% 830-850830-850 5959 6,2-6,46.2-6.4 4,14.1

Исследование роли освещения и аэрации при подготовке посевного материала и освещения при анаэробном культивировании позволило предложить новый вариант ведения процесса спиртового брожения по сравнению с прототипом (пример 15), в котором при подготовке посевного материала вышеозначенные параметры не учитывались.The study of the role of lighting and aeration in the preparation of seed and lighting during anaerobic cultivation allowed us to offer a new version of the process of alcoholic fermentation compared to the prototype (example 15), in which the above parameters were not taken into account when preparing the seed.

Таким образом, показана возможность существенного улучшения показателей роста дрожжевых культур и процесса спиртового брожения при сочетанном воздействии на дрожжи дозами стрессорных факторов (пероксида водорода или мягкого ультрафиолета) и антистресс-фактором, в частности видимым светом, что позволяет предложить новый способ ведения процесса спиртового брожения. По предлагаемому способу для поддержания высокой физиологической активности дрожжей-сахаромицетов посевной материал получают при росте дрожжей в аэробных или микроаэрофильных условиях и совместном воздействии видимого света и Н2О2 или мягкого ультрафиолета диапазона УФА/УФБ при пассивировании (пересевах) культуры.Thus, the possibility of a significant improvement in the growth rates of yeast cultures and the process of alcoholic fermentation with the combined exposure to yeast with doses of stress factors (hydrogen peroxide or soft ultraviolet radiation) and an anti-stress factor, in particular visible light, has been shown, which allows us to propose a new method for conducting the process of alcoholic fermentation. According to the proposed method, in order to maintain high physiological activity of saccharomycete yeast, seed is obtained during yeast growth under aerobic or microaerophilic conditions and combined exposure to visible light and H 2 O 2 or soft ultraviolet of the UVA / UVB range during passivation (transfers) of the culture.

Предложенный способ позволяет поддерживать высокую физиологическую активность клеток дрожжей и способствует повышению производительности процесса - сокращению времени брожения на 30% по сравнению с контролем, и на 12% по сравнению с прототипом.The proposed method allows you to maintain high physiological activity of yeast cells and helps to increase the productivity of the process - reducing fermentation time by 30% compared with the control, and 12% compared with the prototype.

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ N 2136746 Способ культивирования дрожжей для спиртового производства, приоритет 17.08.1998.1. RF patent N 2136746 A method of culturing yeast for alcohol production, priority 17.08.1998.

2. Патент WO 2007038833 ETHANOL FERMENTATION PROCESS AND PRODUCTS, приоритет 03.10.2005.2. Patent WO 2007038833 ETHANOL FERMENTATION PROCESS AND PRODUCTS, priority 03.10.2005.

3. Патент РФ N 2268924 Способ получения биомассы дрожжей, приоритет 23.11.2004.3. RF patent N 2268924 A method for producing yeast biomass, priority 23.11.2004.

Claims (1)

Способ культивирования дрожжей для спиртового производства, включающий подготовку посевного материала и стадию брожения, отличающийся тем, что для подготовки посевного материала проводят адаптацию дрожжей к стрессовому агенту в аэробных или микроаэрофильных условиях при уровне освещения видимым светом 40-90 мВт/л путем периодических пересевов культуры дрожжей с воздействием стрессового агента, а последующую стадию брожения при засевании подготовленным посевным материалом ведут при уровне освещения 40-90 мВт/л. A method of cultivating yeast for alcohol production, including the preparation of seed and a fermentation stage, characterized in that for the preparation of seed the yeast is adapted to a stress agent under aerobic or microaerophilic conditions with visible light level of 40-90 mW / l by periodic reseeding of yeast culture with exposure to a stress agent, and the subsequent stage of fermentation when inoculated with prepared seed is carried out at a lighting level of 40-90 mW / l.
RU2007143891/13A 2007-11-28 2007-11-28 Method for cultivation of yeast for alcohol production RU2394098C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007143891/13A RU2394098C2 (en) 2007-11-28 2007-11-28 Method for cultivation of yeast for alcohol production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007143891/13A RU2394098C2 (en) 2007-11-28 2007-11-28 Method for cultivation of yeast for alcohol production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007143891A RU2007143891A (en) 2009-06-10
RU2394098C2 true RU2394098C2 (en) 2010-07-10

Family

ID=41024075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007143891/13A RU2394098C2 (en) 2007-11-28 2007-11-28 Method for cultivation of yeast for alcohol production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2394098C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2493248C1 (en) * 2012-02-27 2013-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Method to protect yeast saccharomyces cerevisiae against oxidising stress caused by exposure to hydrogen peroxide
RU2522006C1 (en) * 2013-01-25 2014-07-10 Борис Александрович Чернуха Method of growing yeast

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2493248C1 (en) * 2012-02-27 2013-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Method to protect yeast saccharomyces cerevisiae against oxidising stress caused by exposure to hydrogen peroxide
RU2522006C1 (en) * 2013-01-25 2014-07-10 Борис Александрович Чернуха Method of growing yeast

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007143891A (en) 2009-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Touloupakis et al. Hydrogen production by immobilized Synechocystis sp. PCC 6803
Kosourov et al. Evaluation of light energy to H2 energy conversion efficiency in thin films of cyanobacteria and green alga under photoautotrophic conditions
JP6414904B2 (en) Process for the production of microalgae, cyanobacteria and their metabolites
ES2729837T3 (en) Euglena spp. Microalgae, polysaccharide manufacturing method and organic compound manufacturing method
US10188596B2 (en) Omega-7 fatty acid composition, methods of cultivation of tribonema for production of composition and application of composition
CN106967665B (en) Method for low-yield citrinin by exogenous antioxidant addition liquid state fermentation of monascus
US6713303B2 (en) Method for the mass propagation of adventitious roots of ginseng, camphor ginseng and wild ginseng by tissue culture and the improvement of their saponin content
Sharma et al. Bacoside biosynthesis during in vitro shoot multiplication in Bacopa monnieri (L.) Wettst. grown in Growtek and air lift bioreactor
Shastik et al. New methods for hydrogen production by marine microalga Chlorella pyrenoidosa in natural seawater
Raj et al. Production of therapeutically relevant indolizidine alkaloids in Securinega suffruticosa in vitro shoots maintained in liquid culture systems
RU2394098C2 (en) Method for cultivation of yeast for alcohol production
EP1203811A2 (en) Production of metabolites of interest by co-culture of plant cells and non-plant cells
TW200930810A (en) Heterotrophic shift
CN107841465B (en) Efficient marine culture method for haematococcus pluvialis
JP4512464B2 (en) Chlorella containing high chlorophyll and carotenoid and process for producing the same
CN107242026B (en) Culture method and culture medium for white antrodia cinnamomea fruiting bodies
Ryabushko et al. Effect of nitrogen on fucoxanthin accumulation in the diatom Cylindrotheca closterium (Ehrenb.) Reimann et Lewin
Mokrosnop Dynamics of chlorophyll and paramylon accumulation in Euglena gracilis cells at mixotrophic cultivation
KR20100040589A (en) A method for mass production of glutathione
KR100476847B1 (en) Method of bioreactor culture of adventitious roots
CN110183260A (en) A kind of plant nutrition liquid and its application using fermented liquid for biologically producing hydrogen preparation
US11895962B2 (en) Method for producing agave cultures for tequila
US20240043786A1 (en) Methods of increasing biomass productivity in algae cultures
Galibina et al. Cytogenetic and Biochemical Characteristics of Callus Pinus sylvestris L.
CN110195083B (en) Method for increasing yield of inonotus obliquus alcohol through liquid fermentation of inonotus obliquus

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151129