Способ получения аммиака

 

Изобретение относится к области Виотехнологии и представляет собой процесс получения связанного азота в виде ионов NH при инкубации иммобилизованных клеток мутантного штамма дианобактерии Anabaena variabilis KB ИФР 106 в аэробных условиях на минеральной безазотистой среде и при освещении. Целью изобретения является повышение продуктивности процесса . Указанная цель достигается тем, что клетки мутанта, собранные перед началом экспоненциальной фазы роста, иммобилизуют путем адсорбции на алюмоборосиликатное волокно и инкубируют их в минеральной безазотистой среде при рН 7,0-8,0 и освещенности 5000-10000 лк. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1И

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4284399/31-13 (22) 15.07.87 (46) 15.03,89. Бюл. У 10 (71) МГУ им. М.В. Ломоносова (72) Е.Е. Карякина, В.Б. Орозгожоева, Т.И. Стручалина, О.А. Кокшарова, Л.Е. Михеева, С.В. Шестаков и С.Д. Варфоломеев (53) 663 ° 15 (088.8)

-(56) Полухина Л.Е., Сахуриева Г.Н., Шестаков С.В., Устойчивые к этилендиамину мутанты Anabaena variabilis.Микробиология, !982, т. 51, Ф с. 90-95.

Kerby N.W., Nugrave S.Ñ., Коъте11 P., Shestakov S.U. Stewart W.B.P.

Production of ammonia by immobili red cyanobacteria, Appl. Microbiol.

Techaol, 1986, v. 24, У 1, р. 42-46.

Изобретение относится к биотехно- логии и представляет собой процесс получения связанного азота в виде: ионов МН при инкубации иммобилизованных клеток мутантного штамма цианобактерии АпаЬапа variabilis в аэробных условиях на минеральной. питательной среде и при освещении.Процесс получения аммиака, образующегося в результате биоконверсии солнечной энергии, фотолиза воды и азотфиксации, может быть использован в биотехнологии и в сельском хозяйстве.

Целью изобретения является повышение продуктивности процесса.

Продуктивность обеспечивается эа счет увеличения скорости и продол(50 4 С 12 P 3/00//С 12 N 11/14 (С 12 Р 3/00, С 12 R 1:01) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АММИАКА (57) Изобретение относится к области оиотехнологии и представляет собой процесс получения связанного азота в виде ионов NH4 при инкубации иммо+ билизованных клеток мутантного штамма цианобактерии Anabaena variabilis

КВ ИФР 106 в аэробных условиях на минеральной безазотистой среде и при освещении. Целью изобретения является повышение продуктивности процесса. Указанная цель достигается тем, что клетки мутанта, собранные перед началом экспоненциальной фазы роста, иммобилизуют путем адсорбции на алюмоборосиликатное волокно и инкубируют их s минеральной безазотистой среде при рН 7,0-8,0 и освещенности

5000-10000 лк. жительности выделения NH+ при значительйом уменьшении интенсивности используемого освещения.

Сущность способа заключается в следующем.

Для осуществления процесса фотообразования NH используют клетки мутантного штамма Anabaena variabilis КВ ИФР 106 (ЕД 92 м).

Клетки мутанта собирают перед началом экспоненциальной фазы роста культуры, иммобилизацию клеток проводят путем адсорбции на алюмоборосиликатное стекловолокно, иммобилизованные клетки инкубируют на безазотистой минеральной среде при рН 7,0-8,0 аэробно при освещении

3 1465457 !

500-10000 лк. Фотообразование аммиака осуществляют следующим образом, Для иммобилизации используют клетки. мутанта, не достигшие экспоненциальной фазы роста (оптическая плотность суспенэии цианобактерии при 680 нм не превышает 0,25 ед/мп), и обладающие максимальной активностью по скорости вьделения ионов NH в среду (40-300 мк/моль NH (мг хлорофилла в сутки).

Клетки мутанта отделяют от среды роста, например центрифугированием (8000 g «.200 мин), суспендируют в ми- 15 неральной безазотистой среде и инкубируют в течение 24 ч с алюмоборосиликатным волокном в виде мршей при освещенности 5000 лк. За это время практически 1007. клеток сорбируется 20 на стекловолокно. Затем носитель с иммобилиэованными клетками промывают питательной средой и помещают в реак| тор периодического или непрерывного действия. Процесс фотовыделения NH> 25 проводят при инкубации иммобилизованных клеток в аэробных условиях, на минеральной безазотистой среде при рН /,0-8,0 освещенности:5000-10000 лк и температуре 30 С. Б реакторе иммо- 30 билизованные клетки цианобактерии осуществляют фотоноситель и азотфиксацию, вылеляя образующийся кислород и ионы NH+ в среду. Замену среды в реакторе периодического действия производят каждые 2-12 ч. .В проточный реактор питательная среда подается непрерывно со скоростью 20-540 мл/ч.

Максимальная скорость фотовьделения NH< в периодическом реакторе сос- 40 тавляет 300 мг/моль МН /мг хлорофилла в 1 ч, в непрерывном 165 мк/моль

NH+/ìã хлорофилла в 1 ч. Иммобилизованные клетки сохраняют стабильность более 3 мес. непрерывной работы при освещении 5000-10000 лк.

Пример 1. Для иммобилизации клеток мутанта А. variabilis ЕД92 м ерш из алюмоборосиликатного волокна (3, 5 г.) предварительно обрабатывают 50 ацетоном в течение 1 ч, затем промывают дистиллированной водой. Стеклоерш вносят в стеклянную колбу, содержащую 150 мл культуры мутанта с оптич е с к ой пл от иост ью при 680 нм ра в ной 5

0,2 ед/мп (0,012 мг хлорофилла/мп) и инкубируют без перемешивания при 30 С и освещенности 5000 лк в течение

24 ч. По окончании адсорбцни иммобилизованные клетки промывают минеральной средой Аллена-Ариона. За

24 ч 98Х клеток цианобактерии сорбируется на носителе. Рост культуры мутанта продолжается в иммобилизованном состоянии. Количество биомассы клеток, определенное по содержанию хлорофилла, возрастает в,20 раэ на 9 недель инкубации в питательной среде при освещенности 10000 лк.

Пример 2. Стеклоерш с иммобилизованными клетками (0,10 мг хлорофилла/г носителя) помещают в стеклянную коническую колбу объемом

300 мл с питательной минеральной безазотистой средой Аллена-Ариона (110 мл, рН 7,0). Иммобилиэованные клетки инкубируют аэробно при освещении люминесцентными лампами (5000 лк) и температуре 30 С. Скорость вьделения ионов аммония составляет 166 мк/моль/мг хлорофилла в 1 ч. За 2 ч в реакторе накапливается 0,47 мМ NH<

Пример 3. Процесс проводят аналогично примеру 2, но лишь с тем отличием, что в инкубационную среду дополнительно вносят 0,05 М фосфатный буфер, рН 8,0. За 2 ч в реакторе

+ накапливается 0,82 мМ NHq. Замену среды производят каждые 2 ч. После

3 сут непрерывной инкубации скорость вьделения. ИН,+, иммобилизованными клетками составляет 297 мк/моль/мг хлорофилла в 1 ч.

Пример 4. Стеклоерш с иммобилизованными клетками (вес стекловолокна 7,3 г, длина 20 см), содержащий 0,045 мг хлорофилла (г носи"теля), помещают в. стеклянную колонку К26"40 (Pharmacia). Освещенность

5000 лк достигается люминесцентнымн лампами, расположенными вокруг колонки, температура поддерживается на уровне 30 С. Минеральная беэазотистая среда Аллена-Ариона, содержащая

0,05 И фосфатный буфер, рН 8,0 подается в нижнюю часть. колонки со скоростью 90 мл/ч. Подача воздуха осуществляется компрессором вместе с током среды. На выходе иэ колонки раствор аммиака собирается коллектором фракций и анализируется на содержа+ ние ионов ЖН методом Несслера или с помощью электрода. Скорость образования аммиака достигает значения.

12,5 мк/моль/мг хлорофилла в 1 ч..

57 6

Формула и э о брет е ния

14654

Пример 7. Способ осуществляют аналогично примеру 4, но с тем отличием, что освещенность клеток составляет 10000 лк, скорость протока среды поддерживается на уровне 400 мп/ч. Достигается максимальная скорость фотообраэования аммиака в непрерывном режиме, равная

165 мк/моль/мг хлорофилла в 1 ч.

25

Составитель А. Семенов

Редактор 10. Середа Техред И.Ходанич Корректор M Лемчнк

Заказ 910/28 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 °

Пример 5. Способ осуществляют согласно примеру 4, но освещенность клеток равна 8000 лк, скорость протока среды через колонку составляет 60 мп(ч. Скорость фотообразования аммиака достигает

40,7 мк/моль/мг хлорофилла в 1 ч.

Пример 6. Все операции осуществляют аналогично примеру 4, но освещенность равна 10000 лк, скорость протока среды — 360 мл/ч. Выделение аммиака происходит со скоростью 114,6 мк/моль/мг хлорофилла в 1 ч.

1. Способ получения аммиака,предусматривающий иммобилиэацию клеток продуцирующего мутантного штамма цианобактерии Anabaena variabilis на твердом носителе и последующую их инкубацию,в аэробных условиях на минеральной безазотистой среде с исходным рН 7,0 при освещении, а т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения продуктивности процесса, в качестве продуцента используют клетки штамма Anabaena variabilis

КВ ИФР 106, взятые в предзкспоненциальной фазе. роста культуры, иммобилизацию проводят методОм адсорбции на алюмоборосиликатном стеклово. локне, а инкубацию ведут при освещенности 5000-10000 лк.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что иммобилизовйнные клетки инкубируют в присутствии

0,05 M фосфатного буфера с рН 8,0.