SU1594216A1 - Способ получени иммобилизованных клеток, обладающих бродильной активностью - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к пищевой промышленности и может быть использовано в биотехнологии дл  иммобилизации микроорганизмов и ферментных систем. Цель изобретени  - увеличение бродильной активности целевого продукта и повышение выхода иммобилизованных клеток. Способ заключаетс  в адсорбции клеток, обладающих бродильной активностью, на носителе, который получают путем сплавлени  синтетического  дра носител  с пористым титаном и природным цеолитом, распределенными по поверхности  дра. Плотность носител  составл ет 80-95% от плотности сбраживаемой среды, что позвол ет носителю с иммобилизованными клетками находитьс  в такой среде во взвешенном состо нии. Соотношение компонентов в носителе следующее, мас.% : пористый титан 5-10, природный цеолит 5-10, синтетический материал 80-90. Применение предлагаемого способа позвол ет увеличить бродильную активность с 3,6 до 6,8-8,6 мл CO 2 на 1 г биокатализатора и увеличить эффективность иммобилизации с 8 до 30-45%. 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к пищевой промьшленности и может быть исполь- зовано в различных област х биотехнологии дл  иммобилизации микроорганизмов и ферментных систем.

Цель изобретени  - увеличение бродильной активности целевого продукта и повышение выхода иммобшшзованных клеток.

Способ заключаетс  в адсорбдии различных клеток, обладакщих бро- дильной активностью, на носителе, состо щем из трех компонентов - пористого титана, природного цеолита и синтетического материала .т-:

ношении (5-10):(5-10): остальное (мас.%).

Сплавление компонентов провсщ т так, что  дро носител  составл ет синтетический материал, по поверхности которого распределены пористый титан и природный цеолит. Плотность носител  составл ет 80-95% от плотности сбраживаемой среды. Применение предлагаемого способа позвол ет увеличить бродильную активность целевого продукта (от 3,6 до 6,8- 8,6 мл биокатализатора) и увеличить эффективность иммобилизации от 8 до 30-45%.

3

Пример 1. Дл  получени  носител  используют .5% пористого титана , 10% клиноптилолита и 85% полиэтилена Дл  сплавлени  носител  осуществл ют шихтование смеси природный цеолит и пористый металл в требу€ 1ом соотношении затем шихту нагревают до температуры плавлени  поверхностного сло  полиэтилена. Нагретую смес ввод т в генератор, охлаждают до температуры окружающей среды и получают (формируют) г ранулы носител . Дл  адсорбции клеток, обладающих бродильной активностью, полученный препарат опускают в сахаросодержащую среду с винными дрожжами. Эффективность им- мобилизации определ ют по адсорбции на носителе катехолоксидазы. Измер ют также бродильную активность.

Результаты бродильной активности и выход иммобилизованных клеток при использовании разных носителей приведены в табл. 1.

П р и м е р 2. Дл  получени  бе- рут 10% титана, 10% клиноптилолита, 80% полиэтилена, остальное - аналогично примеру 1.

П р и м е р 3. Дл  получени  носител  берут 10% титана, 5% клинопти- лолита, 85% полиэтилена, остальное - аналогично примеру 1.

«

П р и м е .р 4. Дл  получени  носител  берут 10% титана 5% бойделита, 85% пеноплена.

Пример 5. Дл  получени  носител  используют искусственную см€;сь титана, полиэтилена и клиноптилолита без их сплавлени .

П р и м е р 6, Дл  получени  носител  берут 10% сплава титана, 5% морденита и. 85% пенопласта.

Пример, Дл  получени  носител  берут 5% сплава титана, 5% бой- делита и 85% пеноплена.

П р и м е р 8. Сбраживание провод с помощью носител  из титана, обработанного дым щей азотной кислотой и четереххлористым титаном в присут- ствии воды.

Пример 9. Дл  получени  носител  испольЭуют 10% титана, 10% моденита и 80% пенопласта, остальное - аналогично примеру 1.

П р и м е р 10. Дл  получени  носител  используют 5% титана, 5% морденита и 90% полиэтилена, остальное аналогично примеру 1.

П р и м е р 11. Дл  получени  но- сител  используют 5% морденита и 95% полиэтилена, остальное - анаЛогнч- | но примеру 1.

П р и м е р 12. Дл  получени  носител  используют 10% титана и 90% полиэтилена.

В табл. 2 приведены сведени  об эффективности использовани  носител , полученного по примеру 1, дл  иммобилизации различных типов микроорганизмов , обладающих бродильной активностью , в табл. 3 - информаци  о вли нии соотношени  компонентов на свойства носител .

Из табл. 3 следует, что оптимальным  вл етс  соотношение цеолита титана и синтетического материала; равное (5-10):(5-10): (80-90)%. При этом наблюдаетс  наибольша  активность дрожжей и степень их иммобилизации на поверхности насадки, кроме того, насадка при оптимальных соотношени х компонентов находитс  в плавающем состо нии, что поддерживает скорость массообмена на высоком уровне .

Повьшхение концентрации полиэтилена приводит к Тому, что насадка подерживаетс  во в.звешенном состо нии, однако, при этом необходимо снижать концентрацию клиноптилолита и титаа , что приводит к ут желению насадки (выпадению на дно емкости). ри этом плотность насадки превьш1ает 80-95% от плотности среды, и насадка пускаетс  на дно бродильного резервуара , тер   активное свойство регуировани  жизнеде тельности клеток и качества процесса.

В качестве пористого металла используют титан природного цеолита - клиноптилолит, морденит и минералы с нерасшир ющейс  кристаллической решеткой , синтетического материала - полиэтилен, плексиглаз и пенопласт.

В предлагаемом носителе перечис- ленные материалы в комплексе друг с другом про вл ют свойство, суть ко- торого заключаетс  в следующем. Особенность химической св зи клинопти- лолита и титана через полимер веро тно св зана с раскрытием определенньпс сетчатых структур, вли ющих на белко- во-ферментативный комплекс дрожжей, но, по-видимому, без св зывани  энзима , поэтому с предлагаемым носителем взаимодействуют только жизнеде

 гельные клетки, мертвые клетки, не содержащие ферментов (активных), не удерживаютс  носителем и вьтадают в осадок. Благодар  этому осуществл етс  регулирование попул ции дрожжей , их физиологической и бродильно активности.

Природный цеолит, фиксированный полиэтилене, совместно с титаном выполн ет функцгео насоса, откачивающего углекислый газ, вырабатьшаемый дрожжами при брожении, и, тем самым уменьшает концентрацгео COj на поверности клеток, интенсифициру  их мас сообменные процессы. В то же врем  поступаклций в клиноптилолит СО, способствует вымыванию из его структуры катионов кальци , магни , кали  микроэлементов, необходимых дл  жиз де тельности клеток микроорганизмов тем самым ускор ютс  процессы клеточного метаболизма.

При совместном использовании титана , природного цеолита и синтетического материала про вл етс  синер- гетический эффект, заключающийс  в том, что адсорбци  адгезирующих фер- ментов-мостидсов (катехолоксидаза, манназа) возрастает в несколько раз в сравнении с каждым в отдельности материалом, вход щим в носитель. В то же врем  известно, что полиэтй- .лен и ему подобные полимеры и вовсе

не сорбируют ферментов, а природные цеолиты сорбируют слабо. I Применение предлагаемого способа позвол ет рсущес твить саморегулирование процесса брожени . Сущность этого  влени  состоит в том, что но- |СИтель взаимодействует только с жиз неде тельными клетками, а угнетенные и мертвые отдел ют от носител  и выпадают в осадок. Таким образом, на

30-45%.

поверхности носител  сохран ютс  и возобновл ютс  только активные жизнеде тельные дрожжи, за счет чего обеспечиваетс  поддержание интенсивности брожени  и саморегул ци  процесса.

Предлагаемый способ позвол ет получить достаточно осветленный продукт (вино, пиво и т.п.), так как жизнеде тельные клет и остаютс  на носителе, а мертвые - в осадке, что позвол ет легко отделить прозрачную жидкость.

Таким образом, использование предлагаемого способа позвол ет увеличить бродильную активность иммобилизованных клеток от 3,6 до 6,8-8,6 мл целевого продукта, а выход иммобилизованных клеток возрастает от 9 до

30-45%.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   0

   Способ получени  иммобилизованных 5 клеток, обладающих бродильной активностью , включающий адсорбцию клеток на носителе, содержащем пористый титан , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  бродильной активности целевого продукта и повышени  выхода иммобилизованных клеток, в носитель дополнительно ввод т природный цеолит и синтетический мате-, риал при следующем соотношении компонентов , мас.%:

   Пористый титан 5-10 Природный цеолит 5-10 Синтетический материалОстальное , а компоненты носител  подвергают сплавлению так, что  дром носител   вл етс  синтетический материал, по поверхности которого распределены пористый титан и природный цеолит.

   Т а б л и ц а 1

   5

   0

   715942168

   Продолжение табл. I

   Пример Бродильна  актив- Адсорбци  ность дро сжей, катехолок- мл сидазы, %

   к исходному

   83,68

   97,430

   106,831

   114,89,0

   124,411

   Таблиц а2

   - .

   Микроорганизм Прирост биомассы, %, за Количество колоний

   2 сут по способу на твердой среде, шт,

   дл  способа

   известному предлагаемому известного предлагаемого

   Винные дрожжи, штаммы:

   ркацители36 4268 . 216

   кахури24 3636 78

   Пленчатые дрожжи s

   ганзенула аномала 6 248 34

   пнхи  , 16 2621 . 52

   |Кормовые дрожжи:.

   кандида Тропшсалис 24 4654 121

   Уксуснокислые бактерии 8 .148 15

   Бактерии  блочно- молочного брожени  17 2622 40

   Разбавление в 10 тыс.раз.

   Содержание компонентов в носителе, мас.%

   Титан

   Клиноптилолит

   Шэлимер

   ТаблицаЗ

   Плотность к среде, %

   Примечание,