Способ получения липидов

 

(19)SU(11)1040797(13)A1(51)  МПК ⁶    _C12P7/64(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 27.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИПИДОВ

Изобретение относится к микробиологической промышленности, к способам получения липидов с высоким содержанием пальмитиновой и пальмитолеиновой жирных кислот. Пальмитиновая и пальмитолеиновая жирные кислоты представляют ценное сырье для получения различных продуктов, имеющих большое народнохозяйственное значение, например, для химического синтеза полового феромона озимой совки, опасного вредителя сельскохозяйственных культур. Известны способы получения липидов заданного состава путем культивирования дрожжей на минеральных питательных средах, предусматривающие регулирование концентраций источников питания. Известен также способ получения липидов путем выращивания микроорганизмов при аэрации на водной минеральной питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, микроэлементы и углеводороды в качестве источника углерода, предусматривающий регулирование соотношения компонентов питания в процессе выращивания. В известном способе в процессе выращивания дрожжей на н-парафинах регулируют соотношение концентраций углерода н-алканов и кислорода, поступающего с аэрирующим газом. Недостатком способа является то, что выделенные из липидов жирные кислоты содержат незначительное количество пальмитиновой и пальмитолеиновой жирных кислот (не более 30%). Цель изобретения состоит в повышении содержания пальмитиновой и пальмитолеиновой жирных кислот. Указанная цель достигается тем, что в способе получения липидов путем выращивания микроорганизмов при аэрации на водной минеральной питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, микроэлементы и углеводороды в качестве источника углерода, предложено из микроорганизмов использовать метанокисляющие бактерии родов Methylococcus или Methylomonas, при этом осуществлять регулирование соотношения концентраций азота и фосфора к растворенному кислороду в интервале 20-100:1 и 10:120:1 соответственно. Способ осуществляют следующим образом. Выращивание микроорганизмов ведут в условиях аэрации на водной минеральной питательной среде, содержащей в качестве источника углерода метан или метановый природный газ. Для культивирования используют метанокисляющие бактерии, относящиеся к родам Methylococcus или Methylomonas, имеющие I тип внутрицитоплазматических мембран. Процесс культивирования ведут как в периодическом, так и в непрерывном режимах при температуре 30-45^оС и величине рН 4,5-7,0 как при атмосферном, так и при повышенном давлении (1-12 атм). В качестве питательных элементов используют азот, фосфор, калий, магний, медь, железо, марганец, цинк и другие необходимые для роста клеток элементы в виде соответствующих солей. В качестве источника азота чаще вcего иcпользуют аммиачную воду, которая одновременно служит регулятором величины рН в процессе культивирования микроорганизмов. В качестве источника фосфора в основном используют фосфорную кислоту или ее соли, а также аммофос. В процессе культивирования метанокисляющих микроорганизмов поддерживают указанное соотношение концентраций азота и растворенного кислорода. После процесса биосинтеза суспензию микроорганизмов сгущают, сушат и экстрагируют из биомассы липиды. Биомасса накапливает 14-16% липидов, содержащих в своем жирнокислотном составе 85-95% пальмитиновой и пальмитолеиновой жирных кислот, причем содержание каждой из этих кислот в жирнокислотном составе липидов биомассы составляет 40-50%
П р и м е р 1. Метанокисляющую культуру Methylococcus capsulatus (штамм ВСБ-874) выращивали в ферментерах рабочим объемом 6 л. Исходная концентрация биомассы 1 г АСВ/л. В аппарат заливали исходную питательную среду следующего состава (на 1 г биомассы в литре): H₃PO₄ (88%), мл 0,05 KCl, г 0,025 MgSO₄, г 0,02
Микроэлементы, мг: FeSO₄ 0,1 ZnSO₄ 0,3 MnSO₄ 0,8 CuSO₄ 0,5 H₃BO₃ 0,3 Na₂MoO₄ 0,045 СoSO₄ 0,048
Процесс культивирования осуществляли при скорости протока 0,25 ч^-1, температуре 37-38^оС, рН 5,6±0,1, подаче 10 л/л˙ ч природного газа и 30 л/л ч воздуха. В качестве источника азота и регулятора рН применяли раствор аммиачной воды. После увеличения концентрации биомассы до 2 г/л ACВ начинали непрерывную подачу питательной среды. В процессе культивирования поддерживали отношение остаточной концентрации азота в культуральной среде к растворенному кислороду 100: 1, концентрации фосфора к растворенному кислороду 120:1. При этом была получена концентрация биомассы 10 г/л АСВ при скорости протока 0,25 ч^-1. Полученную биомассу сепарировали, высушивали и экстрагировали липидную часть биомассы экстракционным бензином. Выход липидов 14,0% Липиды содержали 52,78% свободных жирных кислот, 26,4% фосфолипидов и остальную часть составляли глицериды. Жирнокислотный состав на 92% представлен пальмитиновой и пальмитолеиновой кислотами (45 и 47% соответственно). П р и м е р 2. Метанокисляющую культуру Methylococcus minimus выращивали в ферментере объемом 40 л. Исходная концентрация биомассы 1 г/л ACВ. Питательную среду использовали аналогичную примеру 1. Процесс культивирования проводили при температуре 42^оС, рН 5,5-5,6, скорости протока 0,27 ч^-1 и расходе газов 10 л/л˙ч природного газа и 30 л/л˙ ч воздуха. В качестве источника азота и регулятора рН применяли раствор аммиачной воды. В процессе культивирования поддерживали соотношение азота и растворенного кислорода 20: 1, а фосфора и растворенного кислорода 80:1. Постепенно увеличивали давление в ферментере до 7 ата и в дальнейшем вели процесс под давлением. При этом концентрация биомассы при скорости протока 0,27 ч^-1 была 20 г/л. Биомассу выделяли сепарацией, высушивали и экстракцией петролейным эфиром выделяли из биомассы липиды. Выход липидов составлял 15,1% от количества биомассы. Жирнокислотный состав липидов на 90% представлен пальмитиновой и пальмитолеиновой кислотами (42 и 46% соответственно). П р и м е р 3. Метанокисляющую культуру Methylococcus sp. ЧМ-9 выращивали в ферментере объемом 200 л. Исходная концентрация биомассы составляла 1 г/л ACВ. Питательная среда была аналогичной примеру 1. Процесс культивирования проводили при температуре 43-45^оС, рН 5,4-5,5, скорости протока 0,25 ч^-1. В качестве источника азота и регулятора рН применяли раствор аммиачной воды. В процессе культивирования поддерживали отношение остаточной концентрации азота в культуральной среде к растворенному кислороду 80:1 и фосфора к растворенному кислороду 70:1. Постепенно давление в ферментере увеличивали до 12 ата и в дальнейшем процесс вели при таком давлении. При этих условиях были получены следующие показатели процесса: скорость протока 0,25 ч^-1, концентрация биомассы 40 г/л ACВ. Биомассу сепарировали, сушили и экстрагировали липиды системой растворителей хлороформ-метанол. Выход липидов из биомассы 15,9% Жирнокислотный состав липидов включал в себя 45% пальмитиновой и 50% пальмитолеиновой жирных кислот. П р и м е р 4. Метанокисляющую культуру Methylomonas rubra ВСБ-901 выращивали в ферментере объемом 40 л. Непрерывный процесс вели при температуре 32^оС, рН 6,5, скорости протока среды 0,18 ч^-1, подаче 10 л/л˙ ч природного газа и 30 л/л˙ ч воздуха. В качестве источника азота и регулятора рН применяли раствор аммиачной воды. В процессе культивирования поддерживали отношение остаточной концентрации азота в культуральной среде к растворенному кислороду 30:1, концентрации фосфора к растворенному кислороду 20:1. При этом получена концентрация биомассы 10 г/л ACВ, продуктивность 1,8 г/л˙ ч. Липидную часть биомассы экстрагировали бензином. При этом было извлечено 12,5% липидов. Извлеченные липиды содержали 22,5% фосфолипидов, 3,5% неомыляемых веществ и остальную часть составляли фракции свободных жирных кислот и глицеридов. Жирнокислотный состав на 89,5% представлен пальмитиновой и пальмитолеиновой кислотами (15 и 74,5% соответственно). П р и м е р 5. Метанокисляющую культуру Methylomonas methanica выращивали в ферментере объемом 40 л при тех же условиях культивирования, что и в примере 4. При этом отношение остаточной концентрации азота в культуральной среде к растворенному кислороду поддерживали 90:1, концентрации фосфора к растворенному кислороду 100:1. Получена концентрация клеток в среде 9 г/л АСВ при скорости протока 0,2 ч^-1, продуктивность при этом составляла 1,8 г/л ˙ч. Из полученной сухой биомассы извлечено 13% липидов. Суммарные липиды содержали 21,6% фосфолипидов, 3,8% неомыляемых веществ и остальную часть ( ≈75%) cоставляли фракции свободных жирных кислот и глицеридов. Жирнокислотный состав на 88,7% представлен пальмитиновой и пальмитолеиновой кислотами (14,3 и 74,4% соответственно). П р и м е р 6. Метанокисляющую культуру Меthylomonas agile выращивали в ферментере объемом 40 л при условиях, указанных в примере 4. При этом отношение остаточной концентрации азота в культуральной среде к растворенному кислороду составляло 50: 1, концентрации фосфора к растворенному кислороду 60:1. Получена концентрация клеток в среде 9 г/л АСВ при скорости протока 0,2 ч^-1. Из полученной сухой биомассы извлечено 14% липидов. Суммарные липиды содержали 22% фосфолипидов, 3,7% неомыляемых веществ и остальную часть составляли фракции свободных жирных кислот и глицеридов. Жирнокислотный состав на 90% представлен пальмитиновой и пальмитолеиновой кислотами (15,5 и 74,5% соответственно). Таким образом, описанный способ позволяет получать липиды с высоким содержанием пальмитиновой и пальмитолеиновой кислот.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИПИДОВ путем выращивания микроорганизмов при аэрации сред на водной минеральной питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, микроэлементы и углеводороды в качестве источника углерода, предусматривающий регулирование соотношения компонентов питания в процессе выращивания, отличающийся тем, что, с целью повышения содержания в липидах пальмитиновой и пальмитолеиновой кислот, из микроорганизмов используют метаноокисляющие бактерии родов Methylococcus или Methylomonas, при этом осуществляют регулирование отношения концентраций азота и фосфора к растворенному кислороду в интервале 20 100 1 и 10 120 1 соответственно.