WO2011136698A1 - Способ формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов - Google Patents
Способ формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011136698A1 WO2011136698A1 PCT/RU2011/000264 RU2011000264W WO2011136698A1 WO 2011136698 A1 WO2011136698 A1 WO 2011136698A1 RU 2011000264 W RU2011000264 W RU 2011000264W WO 2011136698 A1 WO2011136698 A1 WO 2011136698A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- microorganisms
- consortium
- carrier
- spatial structure
- biomass
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
Definitions
- the invention relates to methods for functionalizing the volume of a carrier of a consortium of microorganisms and can be used in biotechnology to immobilize the microorganisms that make up the consortium on its carrier.
- Known methods of using consortia of microorganisms in biotechnological processes those that include, for example, phased fermentation of raw materials (RU, 2159530), (RU, 2196410), (RU, 2236106), (RU, 2254699), or phased destruction of plant residues (RU, 2213080), or, for example, stepwise directed biosynthesis (RU, 2044773), (RU, 2098485), where the raw materials are sequentially treated with Aspergillus niger strain, and then with Candida Iipolytica yeast) in separate apparatuses or chambers using each apparatus their microorganisms and their own conditions.
- a known method of forming the spatial structure of a consortium of microorganisms which provides for the immobilization of all components of the consortium on several media, in particular, parallel fibrous polymer carriers in the form of vertically arranged bundles of fibrous carriers parallel and freely suspended at their upper ends (RU, patent application ⁇ ° 94005669).
- the disadvantage of this method is that the biotechnological process is carried out by a rather complicated technological chain, which does not reflect the direction of successive food chains of microorganisms that make up the consortium in parts of its volume.
- an increased amount of a carrier of a consortium of microorganisms is spent, and individual components of a population immobilized on a carrier, located in an area that already contains an increased concentration of the target or intermediate product produced, are inefficient and pollute the target product accordingly.
- a known method of forming the spatial structure of a consortium of microorganisms which provide for the immobilization of all components of the consortium on several carriers made in the form of several layers of coaxial helical spirals with the opposite direction of winding, made of a continuous bundle of polymeric fibrous material (UA, 73428).
- the limitation of this method is that the biotechnological process is carried out by a complicated technological chain, which does not reflect in parts of its volume the direction of successive food chains of microorganisms that make up the consortium.
- an increased amount of a carrier of a consortium of microorganisms is spent, and individual components of a population immobilized on a carrier, located in an area that already contains an increased concentration of the target or intermediate product produced, are ineffective and pollute the target product.
- a known method of forming the spatial structure of a consortium of microorganisms which provides for the immobilization of all components of the consortium on a carrier made in the form of an element of a tubular shape with a mesh structured side surface (DE, 4427576).
- the disadvantage of this method is that the biotechnological process is a complicated technological chain, which does not reflect in parts of its volume the direction of successive food chains of microorganisms that make up the consortium. Wherein an increased amount of a carrier of a consortium of microorganisms is spent, and individual components of a population immobilized on a carrier, located in an area that already contains an increased concentration of the target or intermediate product produced, are inefficient and pollute the target product.
- a known method of producing biocompost based on agricultural waste is a method of forming a consortium by mechanically connecting individual microorganisms or groups of microorganisms that make up the consortium on their carriers in one technological volume, combined with further artificial or simple natural mixing or mutual penetration of microorganisms into neighboring layers before the process bioprocessing (RU, patent application N ° 2008105715).
- this method provides for the formation of the spatial structure of a consortium of microorganisms in a random spatial order without taking into account the sequence of food chains of microorganisms making up the consortium. Moreover, this method involves the presence of an additional process of artificial or natural mixing or mutual penetration of microorganisms into neighboring layers and the restructuring of the structure of the consortium under the influence of external factors before starting its work. Therefore, this method is mainly used for destruction processes.
- the basis of the present invention is the task of creating a method for forming the spatial structure of a consortium of microorganisms, in which through the use of a new sequence of actions for forming the spatial structure of a consortium of microorganisms and the use of carriers of microorganisms and the order of the actions, it is possible to obtain products using a new form of a consortium of microorganisms.
- the spatial structure of individual groups of microorganisms of the consortium is formed in the volume of the carrier, while the microorganisms comprising the consortium are placed in spatial structure sequentially, in order of sequence of food chains of microorganisms that make up the consortium.
- a carrier of natural material which includes the nutrient material of a consortium of microorganisms
- a method for forming the spatial structure of a consortium of microorganisms is to immobilize the components of the consortium on a carrier.
- the spatial structure of individual groups of microorganisms of the consortium is formed in the volume of the carrier.
- the microorganisms that make up the consortium are placed in the spatial structure sequentially, in order of sequence of food chains of microorganisms that make up the consortium.
- the formation of the spatial structure of the consortium of microorganisms in an organized spatial order expands the possibilities for the formation of consortia of microorganisms.
- a smaller amount of a carrier of a consortium of microorganisms is spent, and also all the components of a microbial population immobilized on a carrier are located in a zone with a more uniform concentration of the target or intermediate product produced and, as a result, work more efficiently.
- individual groups of microorganisms of the consortium are immobilized on a carrier in the form of a layer, and individual layers of carriers of microorganisms are sequentially stacked in the order of the sequence of food chains of microorganisms making up the consortium.
- a (inert) carrier of artificial material is used.
- a (inert) carrier of natural material is used.
- a carrier of natural material is used, which includes the nutrient material of the consortium of microorganisms.
- a carrier including nutrient material, expands the possibilities for the formation of species of consortia of microorganisms due to inclusion in the formed consortium of microorganisms that receive additional nutrition from the carrier.
- the layers of microorganisms are formed by forcing the supply of raw material from one side of a consortium immobilized on a carrier and selecting the target product from the second side of the consortium.
- the layers of microorganisms are formed by forced selection of the target product from one side of a consortium immobilized on a carrier.
- the supply of raw material from one side of the consortium carrier immobilized on the reservoir and forced selection of the target product from the second side of the reservoir of the consortium carrier similarly to the previous embodiment, also forms the arrangement of microorganisms in the carrier reservoir, based on the sequence of food chains of the microorganisms that make up the consortium, which ensures that it is optimal for the production process consortium structures.
- the proposed method is illustrated by examples.
- citric acid according to which the initial nutrient medium is prepared in advance, which contains 5% sugar, ammonium chloride 1 g / l, monosubstituted potassium phosphate 0.3 g / l, zinc sulfate, aqueous 0.05 g / l.
- the spatial structure of the consortium is formed from microorganisms, the constituent structure of the consortium, namely Aspergillus niger BKMF-228, and Candida lipolytica VKPM Y-2206, with the formation of parallel host layers for each of the microorganisms.
- Each inert biomass carrier of each of the microorganisms used in the example is made in the form of a composite material, which includes non-woven fabric made of synthetic fibers bonded to each other and bonded to a textile frame.
- synthetic fibers it contains polymer-based ion-exchange fibers: polyacrylonitrile, polypropylene copolymer and polypropylene fibers, said fibers having a linear density of 2.8 dtex.
- the specified layer has a thickness of 5-6 mm and is bonded by joint flashing with a textile frame, which has a through pore value in the range of 50-90 microns.
- each biomass carrier of microorganisms is pretreated with a solution that consists of polyvinyl alcohol, a biosurfactant, and a 10% aqueous solution of dimethyl sulfoxide, for 0.1-0.5 hours at 10-30 ° C, with further drying for 6 -48 hours at 20-30 ° C.
- each biomass carrier for each of the microorganisms is carried out in the traditional way, ensuring the application of 10-50 milligrams of the biomass of microorganisms per gram of carrier.
- a pre-prepared initial nutrient medium is fed under the lower layer of the biomass carrier for the biomass of microorganisms, and the final product is taken over the upper carrier of the biomass of microorganisms.
- the process is carried out at a temperature of 32 ° C.
- the selection rate in the example was controlled so that the concentration of citric acid in the solution, which passed through the spatial structure of the solution consortium, was not less than 15% with a sugar concentration of not more than 2%.
- An example of wastewater treatment on a sample of model wastewater of the following medium composition neonol AF9-12 0.3 g / l, industrial oil I-20 0.5 g / l, tap water.
- the spatial structure of the consortium is formed from microorganisms that are components of the structure of the consortium, namely Serratia marcescens PL-1, Pseudomonas fluorescens biovar II 10-1, Acidovorax delafieldii 3-1, with the formation of parallel-placed carrier layers for each of the microorganisms.
- Each inert biomass carrier of each of the microorganisms used in the example is made in the form of a composite material, which includes a non-woven material of synthetic fibers bonded to each other, which is bonded to a textile frame.
- synthetic fibers it contains polymer-based ion-exchange fibers: polyacrylonitripe, polypropylene copolymer and polypropylene fibers, said fibers having a linear density of 2.8 dtex.
- the specified layer has a thickness of 5-6 mm and is bonded by joint flashing with a textile frame, which has a through pore value in the range of 50-90 microns.
- each carrier of microorganism biomass is pretreated with a solution that consists of carboxymethyl cellulose, pectin, and a 10% aqueous solution of dimethyl sulfoxide, for 0.1-0.5 hours at 10-30 ° ⁇ , with further drying for 6- 48 hours at 20-30 ° C.
- each biomass carrier for each of the microorganisms is carried out in the traditional way, ensuring the application of 10-50 milligrams of the biomass of microorganisms per gram of carrier.
- pre-prepared model wastewater of the above composition with a dilution rate of 0.04 h "1 is fed under the lower layer of the biomass carrier for the biomass of microorganisms, and purified water is taken over the upper carrier of the biomass of microorganisms.
- the process is carried out at a temperature of 35 ° C.
- the cleaning efficiency is 96% for neonol and 95% for industrial oil.
- the spatial structure of the consortium is formed of microorganisms, the constituent structures of the consortium, namely Candida tropicalis and Mycococcus lactis, with the formation of parallel-placed layers of media for each of the microorganisms.
- Each inert biomass carrier of each of the microorganisms used in the example is made in the form of a composite material, which includes non-woven material from synthetic fibers bonded to each other and bonded to a textile frame.
- synthetic fibers it contains polymer-based ion-exchange fibers: acrylonitrile copolymer, polypropylene copolymer and polypropylene fibers, said fibers having a linear density of 2.8 dtex.
- the specified layer has a thickness of 5-6 mm and is fastened by joint flashing with a textile frame, which has a through pore value in the range of 50-90 microns.
- Each immobilized biomass carrier of microorganisms is pre-treated with a solution that contains methyl cellulose, gelatin and a 10% aqueous solution of dimethyl sulfoxide, for 0.1-0.5 hours at 10-30 ° C, with further drying for 6-48 hours at 20-30 ° C.
- each biomass carrier for each of the microorganisms is carried out in the traditional way, ensuring the application of 10-50 milligrams of the biomass of microorganisms per gram of carrier.
- pre-prepared model wastewater of the above composition with a dilution rate of 0.04 h "1 is fed under the lower layer of the biomass carrier for the biomass of microorganisms, and purified water is taken over the upper carrier of the biomass of microorganisms.
- the process is carried out at a temperature of 32 ° C.
- the purification efficiency is 90 %
- the spatial structure of the consortium is formed of microorganisms, the constituent structure of the consortium, namely, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum, with the formation of parallel layers of carriers for each of the microorganisms.
- Each biomass carrier of each of the microorganisms is made in the form of a composite material, which is characterized by the presence of a layer (5-6 mm) of wood shavings from broadleaf tree species with linear dimensions that do not exceed 1.5 cm, fastened by joint flashing with a textile frame, which has a through pore value in the range of 50-90 microns.
- Each carrier of biomass of microorganisms before immobilization is pre-treated with a solution that consists of vegetable oil, gelatin and an alcohol solution for 0.1-0.5 hours at 10-30 ° C, with further drying for 6-48 hours at 20-30 ° C.
- each biomass carrier for each of the microorganisms is carried out in the traditional way, ensuring the application of 10-50 milligrams of the biomass of microorganisms per gram of carrier.
- pre-prepared sterilized milk is served under the lower layer of the biomass carrier for the biomass of microorganisms, and the final fermented milk product is taken over the upper carrier of the biomass of microorganisms.
- a drink is obtained with an acidity of 0.35% (calculated as malic acid) and a solids content of 9.5%, amino acids of 0.4%, vitamins C and P in the drink, respectively, 1.1 and 0 , 7%.
- tea infusion is prepared in advance from tea production waste. Tea infusion is mixed with 10% sugar syrup, the mixture is brought to a boil, mixed with the prepared condensate of rose hips, the mixture is infused for 12-14 hours.
- the spatial structure of the consortium is formed from microorganisms that are components of the structure of the consortium, namely Medusomiyces Gisevii Linda, Saccharomyces mandshuricus, and Hauseniaspora sp. with the formation of parallel placed layers of media for each of the microorganisms.
- Each biomass carrier of each of the microorganisms is made in the form of a composite material, which is characterized by the presence of a layer (5-6 mm) of wood shavings from broadleaf tree species with linear dimensions that do not exceed 1.5 cm, fastened by joint flashing with a textile frame, which has a through pore value in the range of 30-60 microns.
- Each carrier of biomass of microorganisms before immobilization is pre-treated with a solution that consists of vegetable oil, gelatin and an alcohol solution for 0.1-0.5 hours at 10-30 ° C, with further drying for 6-48 hours at 20-30 ° C.
- each biomass carrier for each of the microorganisms is carried out in the traditional way, ensuring the application of 10-50 milligrams of the biomass of microorganisms per gram of carrier.
- the prepared infusion of tea is served under the lower layer of the biomass carrier for the biomass of microorganisms, and the final product is taken over the upper carrier of the biomass of microorganisms.
- a drink is obtained with an acidity of 0.35% (calculated as malic acid) and a solids content of 9.5%, amino acids of 0.4%, vitamins C and P in the drink, respectively 1, 1 and 0 , 7%.
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Способ предусматривает иммобилизацию составляющих консорциума на носителе. Пространственную структуру отдельных групп микроорганизмов консорциума формируют в объеме носителя. Микроорганизмы, составляющие консорциум, размещают в пространственной структуре последовательно, в порядке последовательности пищевых цепочек микроорганизмов, которые составляют консорциум.
Description
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ КОНСОРЦИУМА МИКРООРГАНИЗМОВ
Область техники
Изобретение относится к способам функционализации объема носителя консорциума микроорганизмов и может быть использовано в биотехнологии для иммобилизации микроорганизмов, составляющих консорциума на его носителе.
Предшествующий уровень техники
Известны способы применения консорциумов микроорганизмов в биотехнологических процессах, тех, что включают, например, поэтапное брожение сырьевых компонентов (RU, 2159530), (RU, 2196410), (RU, 2236106), (RU, 2254699), или поэтапную деструкцию - растительных остатков (RU, 2213080), или, например, поэтапный направленный биосинтез (RU, 2044773), (RU, 2098485), где сырье последовательно обрабатывают штаммом Aspergillus niger, и потом дрожжами Candida Iipolytica) в отдельных аппаратах или камерах с применением в каждом из аппаратов своих микроорганизмов и соответствующих собственных условий.
Ограничением таких способов является то, что биотехнологический процесс сопровождается значительной технологической цепью реализации, и связан с применением нескольких аппаратов или камер, что обуславливает достаточно сложную аппаратное исполнение биотехнологического процесса и его обслуживание.
Известные способы формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов, которые предусматривают иммобилизацию всех составляющих консорциума во всем объеме носителя выполненного, например, из древесных опилок (RU, 2198747), (RU, 2121459).
Недостатком этих технических решений является то, что биотехнологический процесс происходит в объеме, и целевой продукт образовывается в объеме, который усложняет вывод целевого продукта из этого объема, в котором размещен иммобилизованный на носителе консорциум. Поэтому такие способы применяются преимущественно для процессов деструкции.
Известен способ формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов, которые предусматривает иммобилизацию всех составляющих консорциума на нескольких носителях, в частности, параллельно расположенных волокнистых полимерных носителях в виде вертикально расположенных
параллельных и свободно подвешенных своими верхними концами жгутов из волокнистых носителей (RU, заявка на изобретение Ν° 94005669).
Недостатком этого способа является то, что биотехнологический процесс производится достаточно усложненной технологической цепочкой, которая не отображает в частях своего объема направленность последовательных пищевых цепочек микроорганизмов составляющих консорциума. При этом тратится повышенное количество носителя консорциума микроорганизмов, а отдельные составляющие иммобилизованной на носителе популяции, размещенные в зоне, которая уже содержит повышенную концентрацию произведенного целевого или промежуточного продукта работают неэффективно и соответственно загрязняют целевой продукт.
Известен способ формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов, который предусматривают иммобилизацию всех составляющих консорциума на нескольких носителях, выполненных в форме нескольких пластов соосных винтовых спиралей с противоположным направлением навивки, выполненных из беспрерывного жгута полимерного волокнистого материала (UA, 73428).
Как и в предыдущем случае, ограничением такого способа является то, что биотехнологический процесс производится усложненной технологической цепочкой, которая не отображает в частях своего объема направленность последовательных пищевых цепочек микроорганизмов составляющих консорциума. При этом тратится повышенное количество носителя консорциума микроорганизмов, а отдельные составляющие иммобилизованной на носителе популяции, размещенные в зоне, которая уже содержит повышенную концентрацию произведенного целевого или промежуточного продукта, работают неэффективно и загрязняют целевой продукт.
Известен способ формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов, который предусматривает иммобилизацию всех составляющих консорциума на носителе, выполненном в форме элемента трубчатой формы с сетчатой структурированной боковой поверхностью (DE, 4427576).
Как и в предыдущем случае, недостатком такого способа является то, что биотехнологический процесс является усложненной технологической цепочкой, которая не отображает в частях своего объема направленность последовательных пищевых цепочек микроорганизмов составляющих консорциума. При этом
затрачивается повышенное количество носителя консорциума микроорганизмов, а отдельные составляющие иммобилизованной на носителе популяции, размещенные в зоне, уже содержащей повышенную концентрацию произведенного целевого или промежуточного продукта, работают неэффективно и загрязняют целевой продукт.
Известен способ получения биокомпоста на основе сельскохозяйственных отходов - способ формирования консорциума посредством механического соединения отдельных микроорганизмов или групп микроорганизмов, составляющих консорциума, на своих носителях в одном технологическом объеме, совмещенный с дальнейшим искусственным или простым естественным смешиваниям или взаимным проникновениям микроорганизмов в соседние пласты перед началом процесса биообработки (RU, заявка на изобретение N° 2008105715).
Недостатком такого способа является то, что такой способ предусматривает формирование пространственной структуры консорциума микроорганизмов в случайном пространственном порядке без учета последовательности пищевых цепочек микроорганизмов составляющих консорциума. При этом такой способ предусматривает наличие дополнительного процесса искусственного или естественного смешивания или взаимного проникновения микроорганизмов в соседние пласты и перестройку структуры консорциума под влиянием внешних факторов перед началом его работы. Поэтому такой способ применяется преимущественно для процессов деструкции.
Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания способа формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов, в котором за счет применения новой последовательности действий по формированию пространственной структуры консорциума микроорганизмов и применению носителей микроорганизмов и порядка осуществления действий обеспечивается возможность получения продуктов с применением новой формы консорциума микроорганизмов.
Для решения поставленной задачи в способе формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов, включающем иммобилизацию составляющих консорциума на носителе, согласно изобретению формируют пространственную структуру отдельных групп микроорганизмов консорциума в объеме носителя, при этом микроорганизмы, составляющие консорциум, размещают в
пространственной структуре последовательно, в порядке последовательности пищевых цепочек микроорганизмов, которые составляют консорциум.
Возможны дополнительные варианты осуществления способа, в которых целесообразно, чтобы:
- отдельные группы микроорганизмов консорциума иммобилизировали на носителе в виде пласта, а отдельные пласты носителей микроорганизмов последовательно укладывают в порядке последовательности пищевых цепочек микроорганизмов составляющих консорциума;
- применяли инертный носитель из искусственного материала;
- применяли инертный носитель из природного материала;
- применяли носитель из природного материала, который включает питательный материал консорциума микроорганизмов;
- пласты микроорганизмов формировали посредством принудительной подачи сырьевого материала с одной стороны иммобилизованного на носителе консорциума и отбора целевого продукта со второй стороны консорциума;
- пласты микроорганизмов формировали посредством принудительного отбора целевого продукта с одной стороны иммобилизованного на носителе консорциума.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшими вариантами его выполнения со ссылками на прилагаемые примеры.
Лучшие варианты осуществления изобретения
Способе формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов заключается в иммобилизации составляющих консорциума на носителе. Пространственную структуру отдельных групп микроорганизмов консорциума формируют в объеме носителя. Микроорганизмы, составляющие консорциум, размещают в пространственной структуре последовательно, в порядке последовательности пищевых цепочек микроорганизмов, которые составляют консорциум.
Формирование пространственной структуры консорциума микроорганизмов в организованном пространственном порядке, с учетом последовательности пищевых цепочек составляющих микроорганизмов консорциума, расширяет возможности по формированию консорциумов микроорганизмов. При этом тратится меньшее количество носителя консорциума микроорганизмов, а также при этом все
составляющие иммобилизованной на носителе популяции микроорганизмов размещены в зоне, с более равномерной концентрацией произведенного целевого или промежуточного продукта и вследствие этого работают эффективнее.
В дополнительном варианте осуществления способа пространственной структуры консорциума микроорганизмов отдельные группы микроорганизмов консорциума иммобилизируют на носителе в виде пласта, а отдельные пласты носителей микроорганизмов последовательно укладывают в порядке последовательности пищевых цепочек микроорганизмов составляющих консорциума.
Формирование пространственной структуры консорциума микроорганизмов из отдельных групп микроорганизмов консорциума, иммобилизованных на носителе в виде пласта и последовательное составление пластов создает новый способ формирования консорциума. Вследствие этого тратится меньшее количество носителя консорциума микроорганизмов, а также при этом дополнительно повышается равномерность концентраций произведенного целевого или промежуточного продукта, и вследствие этого микроорганизмы, составляющие консорциума, действуют эффективнее.
В отдельном варианте осуществления способа формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов применяют (инертный) носитель из искусственного материала.
Применение такого типа носителя расширяет возможности по формированию предлагаемой структуры консорциума микроорганизмов.
В другом варианте осуществления способа формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов применяют (инертный) носитель из природного материала.
Применение такого типа носителя упрощает формирование предлагаемой структуры консорциума микроорганизмов.
В дополнительном варианте осуществления способа формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов применяют носитель из природного материала, который включает питательный материал консорциума микроорганизмов .
Применение носителя, включающего питательный материал, расширяет возможности по формированию видов консорциумов микроорганизмов за счет
включения в формированный консорциум микроорганизмов, которые получают дополнительное питание из носителя.
В другом дополнительном варианте осуществления способа пласты микроорганизмов формируют посредством принудительной подачи сырьевого материала с одной стороны иммобилизованного на носителе консорциума и отбора целевого продукта со второй стороны консорциума.
Принудительная подача сырьевого материала, с одной стороны иммобилизованного на пласте носителя консорциума и отбор целевого продукта со второй стороны пласта носителя консорциума формирует расположение микроорганизмов в пласте носителя, исходя из последовательности пищевых цепочек микроорганизмов, составляющих консорциума, что гарантирует сохранение оптимальной для производственного процесса структуры консорциума.
В дополнительном варианте осуществления способа формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов пласты микроорганизмов формируют посредством принудительного отбора целевого продукта с одной стороны иммобилизованного на носителе консорциума.
Подача сырьевого материала с одной стороны иммобилизованного на пласте носителя консорциума и принудительный отбор целевого продукта со второй стороны пласта носителя консорциума подобно предыдущему варианту также формирует расположение микроорганизмов в пласте носителя, исходя из последовательности пищевых цепочек микроорганизмов, составляющих консорциума, что гарантирует сохранение оптимальной для производственного процесса структуры консорциума.
Предлагаемый способ иллюстрируется примерами.
ПРИМЕР 1.
Пример получения лимонной кислоты, согласно которому заранее готовят изначальную питательную среду, которая содержит 5% сахара, хлористый аммоний 1 г/л, однозамещенный фосфат калия 0,3 г/л, сернокислый цинк, водный 0,05 г/л.
Дальше формируют пространственную структуру консорциума из микроорганизмов, составных структуры консорциума, а именно Aspergillus niger BKMF-228, и Candida lipolytica ВКПМ Y-2206, с формированием параллельно размещенных пластов носителей для каждого из микроорганизмов.
Каждый примененный в примере инертный носитель биомассы каждого из микроорганизмов выполнен в виде композитного материала, который включает
нетканый материал из синтетических волокон, скрепленных между собой, и скрепляют с текстильным каркасом. В качестве синтетических волокон он содержит ионообменные волокна на основе полимеров: полиакрилнитрил, сополимер полипропилена и полипропиленовые волокна, причем указанные волокна имеют линейную плотность 2,8 дтекс. Указанный пласт имеет толщину 5-6 мм и скреплен посредством совместной прошивки с текстильным каркасом, который имеет величину сквозной поры в пределах 50-90 мкм.
Каждый носитель биомассы микроорганизмов перед иммобилизацией предварительно обрабатывают раствором, который состоит из поливинилового спирта, биосурфактанта, и 10%-ного водного раствора диметилсульфоксида, на протяжении 0,1-0,5 часа при 10-30°С, с дальнейшей сушкой на протяжении 6-48 часов при 20-30°С.
Иммобилизацию каждого носителя биомассы для каждого из микроорганизмов осуществляют традиционным способом с обеспечением нанесения 10-50 миллиграммов биомассы микроорганизмов на грамм носителя.
В емкости на металлической сетке с ячейками 10 мм накладывают последовательно пласты носителя биомассы с иммобилизованным на нем штаммом микроорганизмов Aspergillus niger и следующий пласт носителя биомассы Candida lipolytica.
Далее заранее подготовленную изначальную питательную среду подают под нижний пласта носителя биомассы для биомассы микроорганизмов, а конечный продукт отбирают над верхним носителем биомассы микроорганизмов. Процесс ведут при температуре 32°С.
Потом начинают отбирать раствор лимонной кислоты над верхним пластом. Скорость отбора в примере регулировали так, чтобы концентрация лимонной кислоты в растворе, который прошел через пространственную структуру консорциума раствора, составляла не меньшего 15% при концентрации сахара не больше 2%.
ПРИМЕР 2.
Пример очищения сточных вод на образце модельной сточной воды следующего состава среды: неонол АФ9-12 0,3 г/л, масло индустриальное И-20 0,5 г/л, водопроводная вода.
Формируют пространственную структуру консорциума из микроорганизмов, составных структуры консорциума, а именно Serratia marcescens PL-1, Pseudomonas
fluorescens biovar II 10-1, Acidovorax delafieldii 3-1, с формированием параллельно размещенных пластов носителей для каждого из микроорганизмов.
Каждый примененный в примере инертный носитель биомассы каждого из микроорганизмов выполнен в виде композитного материала, который включает нетканый материал из синтетических волокон, скрепленных между собой, который скрепляют с текстильным каркасом. В качестве синтетических волокон он содержит ионообменные волокна на основе полимеров: полиакрилнитрип, сополимер полипропилена и полипропиленовые волокна, причем указанные волокна имеют линейную плотность 2,8 дтекс. Указанный пласт имеет толщину 5-6 мм и скреплен посредством совместной прошивки с текстильным каркасом, который имеет величину сквозной поры в пределах 50-90 мкм.
Каждый носитель биомассы микроорганизмов перед иммобилизацией предварительно обрабатывают раствором, который состоит из карбоксиметилцеллюлози, пектина, и 10%-ного водного раствора диметилсульфоксида, на протяжении 0,1-0,5 часа при 10-30°С, с дальнейшей сушкой на протяжении 6-48 часов при 20-30°С.
Иммобилизацию каждого носителя биомассы для каждого из микроорганизмов осуществляют традиционным способом с обеспечением нанесения 10-50 миллиграммов биомассы микроорганизмов на грамм носителя.
В емкости на металлической сетке с ячейками 10 мм накладывают последовательно пласты носителей биомассы для каждого из микроорганизмов.
Далее заранее подготовленную модельную сточную воду указанного выше состава со скоростью разбавления 0,04 ч"1, подают под нижний пласта носителя биомассы для биомассы микроорганизмов, а очищенную воду отбирают над верхним носителем биомассы микроорганизмов. Процесс проводят при температуре 35°С. Эффективность очищения составляет 96% по неонолу и 95% по индустриальному маслу.
ПРИМЕР 3.
Пример очищения водных сред на примере воды, загрязненной мазутом. Для проведения исследований формируют образец модельной воды такой, что содержит 0,9% мазута.
Дальше формируют пространственную структуру консорциума из микроорганизмов, составных структуры консорциума, а именно Candida tropicalis и
Mycococcus lactis, с формированием параллельно размещенных пластов носителей для каждого из микроорганизмов.
Каждый примененный в примере инертный носитель биомассы каждого из микроорганизмов выполнен в виде композитного материала, который включает нетканый материал из синтетических волокон, скрепленных между собой, и скрепляют с текстильным каркасом. В качестве синтетических волокон он содержит ионообменные волокна на основе полимеров: сополимер акрилонитрилу, сополимер полипропилена и полипропиленовые волокна, причем указанные волокна имеют линейную плотность 2,8 дтекс. Указанный пласт имеет толщину 5-6 мм и скрепляется посредством совместной прошивки с текстильным каркасом, который имеет величину сквозной поры в пределах 50-90 мкм.
Каждый носитель биомассы микроорганизмов перед иммобилизацией заранее обрабатывают раствором, который содержит метилцеллюлозу, желатин и 10%-ный водный раствора диметилсульфоксида, на протяжении 0,1-0,5 часа при 10-30°С, с дальнейшей сушкой на протяжении 6-48 часов при 20-30°С.
Иммобилизацию каждого носителя биомассы для каждого из микроорганизмов осуществляют традиционным способом с обеспечением нанесения 10-50 миллиграммов биомассы микроорганизмов на грамм носителя.
В емкости на металлической сетке с ячейками 10 мм накладывают последовательно пласты носителей биомассы для каждого из микроорганизмов.
Далее заранее подготовленную модельную сточную воду указанного выше состава со скоростью разбавления 0,04 ч"1 подают под нижний пласта носителя биомассы для биомассы микроорганизмов, а очищенную воду отбирают над верхним носителем биомассы микроорганизмов. Процесс ведут при температуре 32°С. Эффективность очищения составляет 90%.
ПРИМЕР 4.
Пример получения кисломолочного продукта, согласно которому по известной технологии заранее готовят и стерилизуют молоко.
В дальнейшем формируют пространственную структуру консорциума из микроорганизмов, составных структуры консорциума, а - именно Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum, с формированием параллельно размещенных пластов носителей для каждого из микроорганизмов.
Каждый носитель биомассы каждого из микроорганизмов выполнен в виде композитного материала, который характеризуется наличием пласта (5-6 мм) древесной стружки из широколистных пород деревьев с линейными размерами, которые не превышают 1,5 см., скрепленных посредством совместной прошивки с текстильным каркасом, который имеет величину сквозной поры в пределах 50-90 мкм.
Каждый носитель биомассы микроорганизмов перед иммобилизацией заранее обрабатывают раствором, который состоит из растительного масла, желатина и спиртового раствора на протяжении 0,1-0,5 часа при 10-30°С, с дальнейшей сушкой на протяжении 6-48 часов при 20-30°С.
Иммобилизацию каждого носителя биомассы для каждого из микроорганизмов осуществляют традиционным способом с обеспечением нанесения 10-50 миллиграммов биомассы микроорганизмов на грамм носителя.
В емкости на металлической сетке с ячейками 10 мм накладывают последовательно пласты носителей биомассы для каждого из микроорганизмов.
Далее заранее подготовленное стерилизованное молоко подают под нижний пласта носителя биомассы для биомассы микроорганизмов, а конечный кисломолочный продукт отбирают над верхним носителем биомассы микроорганизмов .
В результате осуществления способа в данном примере получают напиток с кислотностью 0,35% (в перерасчете на яблочную кислоту) и содержимым сухих веществ 9,5%, содержимым аминокислот 0,4%, витаминов С и Р в напитке соответственно 1,1 и 0,7%.
ПРИМЕР 5.
Пример получения слабоалкогольного напитка, согласно которому по известной технологии заранее готовят настой чая из отходов чайного производства. Настой чая смешивают с 10%-им сахарным сиропом, доводят смесь до кипения, смешивают с подготовленным конденсатом плодов шиповника, настаивают смесь 12- 14 часов.
Далее формируют пространственную структуру консорциума из микроорганизмов, составных структуры консорциума, а именно Medusomiyces Gisevii Linda, Saccharomyces mandshuricus, и Hauseniaspora sp. с формированием параллельно размещенных пластов носителей для каждого из микроорганизмов.
И
Каждый носитель биомассы каждого из микроорганизмов выполнен в виде композитного материала, который характеризуется наличием пласта (5-6 мм) древесной стружки из широколистных пород деревьев с линейными размерами, которые не превышают 1,5 см., скрепленных посредством совместной прошивки с текстильным каркасом, который имеет величину сквозной поры в пределах 30-60 мкм.
Каждый носитель биомассы микроорганизмов перед иммобилизацией заранее обрабатывают раствором, который состоит из растительного масла, желатина и спиртового раствора на протяжении 0,1-0,5 часа при 10-30°С, с дальнейшей сушкой на протяжении 6-48 часов при 20-30°С.
Иммобилизацию каждого носителя биомассы для каждого из микроорганизмов осуществляют традиционным способом с обеспечением нанесения 10-50 миллиграммов биомассы микроорганизмов на грамм носителя.
В емкости на металлической сетке с ячейками 10 мм накладывают последовательно пласты носителей биомассы для каждого из микроорганизмов.
Далее подготовленный настой чая подают под нижний пласта носителя биомассы для биомассы микроорганизмов, а конечный продукт отбирают над верхним носителем биомассы микроорганизмов.
В результате осуществления способа в данном примере получают напиток с кислотностью 0,35% (в перерасчете на яблочную кислоту) и содержимым сухих веществ 9,5%, содержимым аминокислот 0,4%, витаминов С и Р в напитке соответственно 1 ,1 и 0,7%.
Промышленная применимость
Наиболее успешно заявленный способ формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов применим в биотехнологии.
Claims
1. Способ формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов, включающий иммобилизацию составляющих консорциума на носителе, отличающийся тем, что формируют пространственную структуру отдельных групп микроорганизмов консорциума в объеме носителя, при этом микроорганизмы, составляющие консорциум, размещают в пространственной структуре последовательно, в порядке последовательности пищевых цепочек микроорганизмов, которые составляют консорциум.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отдельные группы микроорганизмов консорциума иммобилизируют на носителе в виде пласта, а отдельные пласты носителей микроорганизмов последовательно укладывают в порядке последовательности пищевых цепочек микроорганизмов составляющих консорциума.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что применяют инертный носитель из искусственного материала.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что применяют инертный носитель из природного материала.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что применяют носитель из природного материала, который включает питательный материал консорциума микроорганизмов.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пласты микроорганизмов формируют посредством принудительной подачи сырьевого материала с одной стороны иммобилизованного на носителе консорциума и отбора целевого продукта со второй стороны консорциума.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пласты микроорганизмов формируют посредством принудительного отбора целевого продукта с одной стороны иммобилизованного на носителе консорциума.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA201005080 | 2010-04-27 | ||
| UA201005080 | 2010-04-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2011136698A1 true WO2011136698A1 (ru) | 2011-11-03 |
Family
ID=44861761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2011/000264 WO2011136698A1 (ru) | 2010-04-27 | 2011-04-22 | Способ формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2011136698A1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1623981A1 (ru) * | 1988-09-26 | 1991-01-30 | Новочеркасский Политехнический Институт Им.Серго Орджоникидзе | Устройство дл очистки сточных вод от т желых металлов |
| DE4427576A1 (de) * | 1994-08-04 | 1996-02-08 | Norddeutsche Seekabelwerke Ag | Füllmaterial sowie Verfahren zur Herstellung desselben |
| UA73428C2 (en) * | 2003-12-25 | 2005-07-15 | A nozzle for microorganisms immobilization during the biological waste waters purification and a method for manufacturing the same |
-
2011
- 2011-04-22 WO PCT/RU2011/000264 patent/WO2011136698A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1623981A1 (ru) * | 1988-09-26 | 1991-01-30 | Новочеркасский Политехнический Институт Им.Серго Орджоникидзе | Устройство дл очистки сточных вод от т желых металлов |
| DE4427576A1 (de) * | 1994-08-04 | 1996-02-08 | Norddeutsche Seekabelwerke Ag | Füllmaterial sowie Verfahren zur Herstellung desselben |
| UA73428C2 (en) * | 2003-12-25 | 2005-07-15 | A nozzle for microorganisms immobilization during the biological waste waters purification and a method for manufacturing the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Saeed et al. | Loofa (Luffa cylindrica) sponge: Review of development of the biomatrix as a tool for biotechnological applications | |
| Karimi et al. | Mucor indicus: biology and industrial application perspectives: a review | |
| Idris et al. | Effect of sodium alginate concentration, bead diameter, initial pH and temperature on lactic acid production from pineapple waste using immobilized Lactobacillus delbrueckii | |
| US9523103B2 (en) | Apparatus and process for fermentation of biomass hydrolysate | |
| CA3051188A1 (en) | Processing biomass | |
| CN104694587B (zh) | 一种由甘蔗渣生产乳酸的方法 | |
| Martínez-Avila et al. | Valorization of agro-industrial wastes by producing 2-phenylethanol via solid-state fermentation: Influence of substrate selection on the process | |
| CN101984046A (zh) | 一种高产琥珀酸的谷氨酸棒杆菌 | |
| Corujo et al. | Production of bacterial nanocellulose from non-conventional fermentation media | |
| CN104341535B (zh) | 一种浒苔高值化提取方法 | |
| CN103352016B (zh) | 利用Alteromonas colwelliana A321发酵浒苔制备生物肥 | |
| CN102229449A (zh) | 微生物氨基酸肥水素产品及其制备方法 | |
| Azam et al. | Date palm waste: an efficient source for production of glucose and lactic acid | |
| WO2011136698A1 (ru) | Способ формирования пространственной структуры консорциума микроорганизмов | |
| Ranjit et al. | Lactic acid production from free and polyurethane immobilized cells of Rhizopus oryzae MTCC 8784 by direct hydrolysis of starch and agro-industrial waste. | |
| WO2011136697A1 (ru) | Пространственная структура консорциума микроорганизмов | |
| US20230052976A1 (en) | Method for fermenting biomass and producing material sheets and suspensions thereof | |
| KR101544188B1 (ko) | 바이오매스 전처리에 사용된 유기산 촉매 회수 및 재사용 기술 | |
| KR101255090B1 (ko) | 조류 바이오매스의 동시 당화 및 발효공정을 통한 효율적 젖산의 생산방법 | |
| Durairajan et al. | Optimization of solid state fermentation conditions for the production of pectinases by Aspergillus niger | |
| KR101402164B1 (ko) | 조류 바이오매스로부터 고품질 젖산의 생산방법 | |
| CN102277301B (zh) | 一株绿青色拟青霉及其应用 | |
| Pandey et al. | Production and applications of polylactic acid | |
| Gupta et al. | Extraction of xylooligosaccharides by using Aspergillus niger from orange wastes | |
| Chantawongvuti et al. | Immobilization of Lactobacillus salivarius ATCC 11741 on loofa sponge coated with chitosan for lactic acid fermentation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11775358 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11775358 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |