способ получения полимера 
-оксимасляной кислоты
| Классы МПК: | C12P1/04 бактерий C12N1/32 способы, использующие или содержащие в питательных средах низшие алифатические спирты, те от C1 до C6 |
| Автор(ы): | Волова Т.Г., Калачева Г.С. |
| Патентообладатель(и): | Волова Татьяна Григорьевна |
| Приоритеты: |
подача заявки:
1992-01-08 публикация патента:
10.01.1996 |
Использование: микробиологическая промышленность. Сущность изобретения: способ предназначен для получения гомополимера b-оксимасляной кислоты, являющейся разрушаемым экологически чистым термопластичным полимерным материалом. Способ позволяет повысить содержание полиоксибутирата в клетках штамма - продуцента, сократить сроки ферментации и расширить сырьевую базу для данной биотехнологии. Культуру штамма - продуцента засевают в жидкую солевую среду; процесс ферментации осуществляют в одну или две стадии при непрерывном перемешивании и аэрации культуры при 30oС и pH 7,0. В качестве основных ростовых субстратов используют водород и углекислоту или ацетат. В качестве штамма - продуцента используют бактерии Alcaligenes eutrophus SVB - 5786, что позволило повысить выход полимера, сократить время ферментации при использовании непищевых субстратов.
Формула изобретения
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРАОписание изобретения к патенту
Изобретение относится к микробиологической промышленности и предназначено для получения гомополимераНедостаток способа высокие затраты пищевых субстратов, длительная ферментация. Известен способ получения полиоксибутирата, реализованный в промышленности и считающийся одним из лучших на основе мутантного штамма Alcaligenes eutrophus NClD 11599 при использовании в качестве основного ростового субстрата глюкозы. Ферментация проходит в два этапа: на первом при лимите фосфатов в среде в течение 60 ч осуществляют наращивание биомассы, на втором, не менее 48 ч в режиме с подпиткой глюкозой происходит максимизация накопления полимера в клетках. Общее время ферментации 110-120 ч конечная концентрация полимера в клетках 75% при затратах 3 т глюкозы/т полимера (8). Данный способ является прототипом изобретения. Недостатками прототипа являются: высокие затраты пищевого сырья, длительная ферментация, не очень высокие выходы полимера. Цель изобретения замена пищевого сырья и расширение сырьевой базы, сокращение длительности ферментации, повышение выхода полиоксибутирата. Цель достигается в результате использования в качестве штамма продуцента бактерий Alcaligenes eutrophus ВКПМ В-5786, способного давать высокие выходы полиоксибутирата и использовать различные непищевые субстраты. Существо способа заключается в культивировании штамма-продуцента при непрерывной аэрации и перемешивании на жидкой солевой среде при лимите азота в одну или две стадии в периодическом режиме при рН 7,0 и 30оС с использованием в качестве основного ростового субстрата смеси водорода с двуокисью углерода или солей уксусной кислоты, или глицерина. П р и м е р 1. Основная солевая среда содержит, г/л:
Na2HPO4
KH2PO4 1,5
MgSO4 0,2, а также 5 мл раствора железа лимоннокислого (5 г/л) и 3 мл стандартного раствора микроэлементов, содержащего, г/л:
H3BO3 0,228
CoCl2
CuSO4
MnCl2
ZnSO4
NaMoO4
NiCl2 0,008
В качестве источника азота принята мочевина, которая готовится отдельно и с помощью перистальтического насоса-дозатора подается в ферментер в составе подпитывающего раствора. В качестве основного ростового субстрата используют газы: водород источник энергии, двуокись углерода источник углерода. Газовую смесь, содержащую (об.) водорода 70,0; кислорода 20,0 и двуокиси углерода 10,0 готовят в 50-литровом газгольдере. В ферментер объемом 50 л, заполненный основной питательной средой (8-10 л) вносят инокулят штамма-продуцента и начинают ферментацию при непрерывном перемешивании, рН, равным 7,0 и 30оС. Газовую смесь с помощью компрессора со скоростью 6 л/мин на 1 л непрерывно прокачивают через культуру. Культивирование проводят в периодическом режиме в две стадии. На первой стадии в течение 45 ч осуществляют режим с подпиткой субстратом. Подпитывающий раствор содержит мочевину в концентрации 8 г/л и сульфат магния 2 г/л. С помощью насоса-дозатора раствор непрерывно подается в ферментер. Скорость подачи компонентов составляет для мочевины и сульфата магния 400 и 100 мг/ч соответственно. На этой стадии происходит наращивание биомассы, концентрация полиоксибутирата в клетках не превышает 50% Вторая стадия продолжается в течение 30 ч при тех же параметрах ферментации, что и на первой стадии, но без подпитки. Конечная концентрация полиоксибутирата в клетках составляет 86% общее время ферментации 75 ч, затраты водорода и двуокиси углерода, соответственно, 1,0 и 1,8 г/г полимера. П р и м е р 2. Культивирование штамма-продуцента проводят в ферментере объемом 50 л, состав газовой смеси, солевой среды и параметры процесса аналогичны примера 1. Объем культуры составляет 10 л, процесс реализуют в одну стадию в периодическом режиме с подпиткой субстратом. Подпитывающий раствор содержит (г/л) 4 мочевины и 1 сульфата магния; скорость поступления составляет 50,0 и 10,0 мг/ч для мочевины и сульфата магния соответственно. Время ферментации составляет 80 ч, конечная концентрация полимера 82% затраты водорода и двуокиси углерода, соответственно, 1,0 и 1,8 г/г. П р и м е р 3. Культивирование штамма-продуцента осуществляют в два этапа: в проточном режиме и в периодическом с подпиткой субстратом. Состав газовой смеси, рН и температура среды, скорость подачи газов и перемешивание так как в примере 1. В основную солевую среду, аналогичную по содержанию фосфатов, сульфата магния и микроэлементов примеру 1, на первом этапе дополнительно вносят мочевину в концентрации 3, г/л и осуществляют проточно плотностатное культивирование при скорости протока среды 0,42 ч-1 в течение 10 ч. На втором этапе проток среды прекращают и продолжают ферментацию в периодическом режиме с подпиткой, скорость поступления в ферментер мочевины и сульфата магния аналогична примеру 2. Время ферментации составляет 32 ч, конечная концентрация полиоксибутирата в клетках 80%
П р и м е р 4. Процесс ферментации штамма-продуцента осуществляют в 10-литровом ферментере на солевой основной среде, состав которой аналогичен примеру 1. В качестве основного ростового субстрата принят ацетат натрия, который дополнительно вносят в основную солевую среду в концентрации 3 г/л. В ферментер, содержащий 2 л среды, вносят инокулят штамма-продуцента. Культивирование проводят в периодическом режиме при непрерывном перемешивании, рН 7,0; 30оС и непрерывной аэрации культуры воздухом с помощью компрессора со скоростью 6 л/мин на 1 л. В ферментер подается подпитывающий раствор, содержащий (в г/л) ацетат натрия 25, мочевину 5 и сульфат магния 1. Процесс проводится с использованием системы рН-статирования (для коррекции рН используют 0,7 М раствор уксусной кислоты) в течение 40 ч. Скорость поступления компонентов составляет для ацетата натрия, мочевины и сульфата магния, соответственно, 500, 100 и 20 мг/ч. Затем из подпитывающего раствора исключают мочевину и сульфат магния; процесс продолжают при сохранении параметров среды на прежнем уровне еще 35 ч. Общее время ферментации составляет 75 ч, концентрация полимера в клетках 78% затраты ацетата 3,0 г/г полимера. П р и м е р 5. Ферментацию штамма-продуцента осуществляют в 10-литровом ферментере, заполненном 2 л среды, в две стадии. Исходная солевая среда аналогична примеру 1, но дополнительно в качестве основного ростового субстрата содержит глицерин в концентрации 2,0 г/л. Ферментацию проводят при 30оС, рН 7,0, и аэрации воздухом (скорость прокачки через культуру составляет 6 л/мин л) в периодическом режиме в две стадии. На первой стадии подпитывающий раствор, содержащий глицерин, мочевину и сульфат магния в концентрации, равной 10,0, 5,0 и 1,0 г/л непрерывно подают в ферментер со скоростью, соответственно, для компонентов, 200,0, 100,0 и 20,0 мг/ч в течение 35 ч. На второй стадии подпитывающий раствор содержит только глицерин, его концентрация и скорость подачи аналогично первой стадии. Процесс продолжают 35 ч. Общее время ферментации составляет 70 ч, содержание полиоксибутирата в клетках 90% затраты глицерина 2,1 г/г полимера. Предложенный способ позволяет при использовании различного непищевого сырья сократить время ферментации до 70-80 ч и получить высокие выходы полиоксибутирата (до 80-90%).
Класс C12N1/32 способы, использующие или содержащие в питательных средах низшие алифатические спирты, те от C1 до C6
| способ получения белка - патент 2470996 (27.12.2012) |