Способ определения концентрации источника углерода при культивировании микроорганизмов

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и направлено на повышение точности определения концентрации источника углерода при культивировании микроорганизмов . Измеряют скорость потребления кислорода микроорганизмами в процессе культивирования и вычисляют концентрацию источнрпса углерода для пет риодического процесса по формуле C(t) С- - jbQo (-OdC, где C(t) текущая концентрация источника углерода , г/Л , С (, начальная концентрация источника углерода, г/л; b - стехиометрический коэффициент биологического окисления, г источника углерода/rOj , Q Oi скорость потребления кислорода, г/л-ч. Для непрерывного процесса C(t) вычисляит по формуле C(t) С0 - -п r fls скорость разбавления. 1 табл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYEiflHH (50 4 С 12 Q 1/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ " .

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г I

1 (l

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4117988/31-13 (22) 29.05.86 (46) 30.06.88, Бюл. № 24 (71) Институт микробиологии им. Августа Кирхенштейна (72) Л.А.Бабурин, Ю.Э.Швинка и У.З.Калнениекс (53) 663 ° 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 114775 1, кл. С 12 Q 1/06, 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ИСТОЧНИКА УГЛЕРОДА ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности и направлено на повышение точности определения концентрации источника углерода при культивировании микрооргаÄÄSUÄÄ 1406164 A1 низмов ° Измеряют скорость потребления кислорода микроорганизмами в процессе культивирования и вычисляют концентрацию источника углерода для пе.. риодического процесса по формуле

C(t) = С р — 3 bQ (с )Й ь, где C(t) о текущая концентрация источника углерода, г/л; С вЂ” начальная концентрация источника углерода, г/л; Ь вЂ” стехиометрический коэффициент биологического окисления, r источника углерода/гО, Q 0 — скорость потребления кислорода, г/л ч. Для непрерывного процесса C(t) вычисляют по формуле

b Яр

0(t) = С 0 — — —, где D — скорость разбавления. 1 табл.

1406164

Со — Ск

t Э

3Qo,("И о — начальная концентрация источника углерода, г/л; — конечная концентрация источника углерода, г/л; — скорость потребления кислорода, г/л. ° ч, 40 продолжительность процесса, ч. где С

Ск

Qo, Способ осуществляют следующим образом.

В периодическом процессе культивирования непрерывно измеряют скорость потребления кислорода микроорганизмами. Используют известные значения начальной концентрации источника углерода и коэффициента биологического окисления и вычисляют концентрацию источника углерода по формуле

C(b) = С, — I b Q ((>(я, (!) 5 о гдЕ C(t) — текущая концентрация источника углерода, г/л;

Изобретение относится к микробиологической промьпцленности и может быть использовано при культивировании микроорганизмов. 5

Цель изобретения — повышение точности определения концентрации источника углерода при культивировании микроорганизмов.

Установлено, что в процессах куль-10 тивирования микроорганизмов существует пропорциональная зависимость между количеством использованного источника углерода и количеством потребленного кислорода. Коэффициент Ь характеризу-15 ет процесс реального биологического. окисления и определяет количество источника углерода, для окисления которого микроорганизмами использован 1 r кислорода. Численное значение коэффи-gp циента Ъ определяется видом микроорганизмов, т.е. зависит от метаболизма, а также видом источника углерода, другие параметры влияют на величину

Ъ незначительно. Для эксперименталь- 25 ного определения величины b используют либо известный способ определения полноты использования субстрата, либо данные, полученные за весь процесс периодического культивирования, при 30 этом b вычисляют по формуле

Со — начальная концентрация источника углерода, г/л

Ъ вЂ” стехиометрический коэффициент биологического окисления, г источника углерода /г 0,. скорость потребления кис02 лорода, г/л, ч.

В условиях непрерывного культивирования расчет концентрации источника углерода проводят по формуле

Ъ ° Oo

c(t) = с

0 р э ( где D — скорость разбавления среды, .-! ч

Для пояснения способа приводятся примеры конкретного использования способа в лабораторной практике.

Пример 1. В периодическом процессе культивирования продуцентов лизина, проводимого в аппарате АНКУМ2М объемом io л, непрерывно измеряли скорость потребления кислорода микроорганизмами газобалансовым методом при помощи газоанализатора кислорода

ГТМК-16, .Стехиометрический коэффициент биологического окисления Ь определяют по данным периодического процесса культивирования. Количество источников углерода, использованное за весь процесс, составило 133,8 r количество кислорода, потребленное на

1 л культуральной жидкости и определенное интегрированием скорости потребления кислорода эа весь процесс, составило 343,9 г/л. Таким образом, величина Ъ для продуцентов лизина

Brevibacterium flavum Е-531 составляет 133,8:343,9 = 0,389 r/ã. !

Во втором периодическом процессе культивирования продуцентов лизина начальная концентрация источников углерода составляла 141,0 г/л. Во время процесса проводили непрерывное измерение скорости потребления кислорода и по выражению .(1) определяли концентрацию источников углерода в культуральной жидкости.

Данные приведены в таблице и сопоставлены с результатами анализов, полученными эбулиостатическим методом.

Расчет концентрации источников углерода в культуральной жидкости согласно прототипу невозможен вследствие того, что в период культивирования рН культуральной жидкости сос141,0

121,7

114,4

141,0

125,0

115, О

19,3

26,6

88,3

52,7

88,5

84,5

56,5

68,5

93,8

47,2

56,0

114,4

125,3

132,6

26,3

24,0

15,7

20,0

8,4

7,7

3 i 4061 тавляло 7,2-7,4 и подкисление аммиачной водой не проводилось.

Пример 2. В лабораторном фер.ментере АНКУМ-2М емкостью 3 л прово«5 дили непрерывное культивирование термоацидофильных бактерий Bacillus acidocoldarius 1Д4 при 60 С и рН 3. Ско рость потребления кислорода определяли непрерывно газобалансовым методом 1ð с помощью пульта газоанализаторов

ПГА-2. Объем культуральной жидкости в в аппарате сохранялся постоянным

1,5 л, скорость разбавления среды

D = 0,053 ч " . Состав исходной среды 15 следующий, г/л: глюкоза 10,0; (NH )yS0q 3,0; КНгРО О,З; СаС1 2Н О

0,25; MgS04 7Н О 0,1. Через 6 ч после установления режима величина скорости потребления кислорода составляла 0,519 г/л ч. Значение стехиометрического коэффициента биологического окисления Ь, полученное известным способом, составило для глюкозы

0,85 r/ã. Концентрация глюкозы в культуральной жидкости, определенная согласно предлагаемому способу, составляет

С = 10 — - — — - — = 1 68 г/л.

О 519 0 85

0 053 30

Величина концентрации источника углерода в культуральной жидкости в данный момент, измеренная эбулиостатическим методом, составила 1,66 г/л.

Использование предлагаемого способа определения концентрации источника углерода при культивировании микроорганизмов обеспечивает следую64

4 щие преимущества по сравнению с известными способами: не требует измерения дополнительных величин, кроме скорости потребления кислорода и стехиометрического коэффициента биологического окисления, возможность использования в любых процессах культивирования микроорганизмов, сокращение времени и трудоемкости определения концентрации источника углерода при культивировании микроорганизмов.

Формул а из о бр ет е ния

Способ определения концентрации источника углерода при культивировании микроорганизмов, предусматривающий измерение скорости потребления кислорода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, концентрацию источника углерода в культуральной жидкости определяют по разности между начальной концентрацией и потребленной частью источника углерода, при этом потребляемую часть источника углерода в периодическом процессе определяют интегрированием произведения скорости потребления кислорода на стехиометрический коэффициент биологического окисления или потребленную часть источника углерода определяют по отношению произведения скорости потребления кислорода на стехиометрический коэффициент биологического окисления и скорости разбавления среды при непрерывном процессе.