Способ приготовления мелассосодержащих питательных сред для выращивания продуцентов l - лизина

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается приготовления питательных сред, содержащих мелассу, для выращивания бактерий-продуцентов L-лизина, который может быть использован в животноводстве для балансирования кормов. Целью изобретения является улучшение технологических свойств среды. Способ заключается в смешивании компонентов ферментационной питательной среды и ее стирилизации путем обработки модулированными локальными пульсациями давления, рассредоточенными по всему объему среды, с частотой пульсаций 200-300 кГц при 40-80°С. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (И) .

;! Е063И( Г! " ;(ац д

-,, :бьат

Е, 1(.()Я ; 1, л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4480748/30-13 (22) 23.06.88 (46) 07. 10,90, Ьюл. № 37 (71) Шебекинский биохимический завод и Всесоюзный научно-исследовательский биотехнический институт (72) В.С. Молочков, В,В. Гостев, E.À, Мандрыка, А.Н. Цетович и В.Д. Гусаковский (53) 663.1 5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 765277, кл. С 12 N 13/00,t978.

Авторское свидетельство СССР № 378411, кл, С 12 P 13/08, t971. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МЕЛАССОСОДЕРЖАЩИХ ПИТАТЕЛЬНЫХ РЕД ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОДУЦЕНТОВ 1.-ЛИЗИНА

Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается приготовления питательных сред, содержащих мелассу, для выращивания бактерий — продуцентов -лизина, который . может быть использован в животноводстве для балансирования кормов.

Целью изобретения является улучшение технологических свойств среды.

При приготовлении мелассосодержащих питательных сред для культивирования продуцентов лизина смешивание компонентов среды и ее стерилизацию ведутодновременно путем обработки компонентов модулированными .локальными пульсациями давления, рассредоточенными по всему объему с частотой пульсаций

200-300 кГц при 40-80 С.

Стерилизация обрабатываемой среды осуществляется одновременно со смешиванием компонентов за счет возникаю(51)5 С 12 P 13/08, C 12 N 1/00, 13/00

2 (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается приготовления питательных сред, содержащих мелассу, для выращивания бактерий-продуцентов L-лизина, который может быть использован в животноводстве для балансирования кормов, Целью изобретения является улучшение технологических свойств среды, Способ заключается в смешивании компонентов . ферментационной питательной среды и ее стирилизации путем обработки модулированными локальными пульсациями давления, рассредоточенными по всему объему среды, с частотой пульсаций 200-,300 кГц при 40-80 С. 2 табл.! щих от глубокой модуляции потока кавитационных явлений, сопровождающихся локальными (в пределах кавитационного пузырька) кратковременными (доли се-. кунды) повышениями температуры до со- (Д тен градусов и давлений до сотен атмо- Я,",) сфер, т.е. знакопеременное воздействие ) давления на содержащиеся в обрабатываемой среде клеточные оболочки микро=;с флоры таково, что они разрываются.

Так как кавитационные пузырьки при таких режимах обработки возникают

Ф . на границе раздела фаз, то центрами кавитации становятся стенки клеток.

При схлопывании пузырька на стенке клетки.возникает интенсивное ультрафи- 1 олетовое чзлучение, губительно действующее на живые микроорганизмы.

Указанный интервал температур снижает вязкость среды, значительно повышает реакционную способность смешива3 159 7403 емых компонентов, что позволяет в результате описанной обработки получить стерильную высокогомогенную нерасслаивающуюся питательную среду с равно5 мерно распределенными по всему объему среды компонентами.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет за счет активного гидродинамического режима обработки полу10 чить стерильную питательную среду с улучшенными технологическими свойствами. Мягкие нетермические режимы стерилизации позволяют значительно повысить качественные показатели питательной среды, что положительно влияет на процесс культивирования микроорганизмов — продуцентов лизина. Увеличивается выход лизина на 18-30Х при сокращении времени ферментации на 30-35Х.20 ,Кроме того, полученная культуральная жидкость за счет более полного исполь,зования микроорганизмами всех содержащихся в ней питательных веществ приобретает свойства, позволяющие при 25 концентрировании .(выпаривании) и сушке значительно уменьшить механические и термические потери лизина.

Для осуществления способа исходные компоненты в необходимых количествах загружают в емкость с рубашкой. После предварительного грубого распределения компонентов питательную среду пропускают через устройство, например гидродинамический струйный пульсатор, в котором осуществляется модуляция потока жидкости, т.е. обрабатываемый объем среды подвергают воздействию следующими друг эа другом фазами давления и разрежения с частотой 200-300 кГц. Температуру. среды во время проведения совмещенных процессов смешивания, гомогенизации и стерилизации (60 мин) поддерживают в

О, интервале 40-80 С. 45

В табл. 1 пр едст авл ены различные параметры обработки мелассосодержащей питательной среды и данные по фермен-" тации L-лизина при использовании в качестве продуцента штамма Brevibacterium sp. Е-531, а в табл, 2 — штамма Corynebacterium glutamicum 5.

Как видно из табл. 1 и 2, уменьшение частоты пульсаций ниже 200 кГц не обеспечивает стерильности среды, а увеличение частоты выше 300 кГц приводит к значительным знергоэатратам без улучшения качества срецы, При этом е, интервал температур 40-80 С обуславливает снижение вязкости среды и лучшее распределение воздействия пульсаций.

Пример 1.Посевной материал штамма Brevibacterium sp, Е-531 выращивают в 34-х литровом ферменте в среде следующего состава, X: меласса 1О (по РВ); кислотный гидролиэат БВК

6 (по объему); хлористый аммоний 2; фосфат калия двухзамещенный 0,2; мел

1, прирН 7 О, Выращивание ведут 18-24 ч при следующих параметрах: температура 30+1 С; рН 6,8-7 5; подача воздуха 0 51,0 об/об среды в 1 мин.

Для ферментации L-лизина готовят питательную среду следующего состава, кг (Х: меласса (12 по PB) 6500 (25); кислотный гидролизат БВК

1040 (4); аммоний хлористый 130 (0,5); калий фосфорно-кислый однозамещенный 13 (0,05); калий фосфорнокислый двухзамещенный 30 (0,11); пропинол 30 (0,11); вода остальное.

Приготовление и стерилизацию среды осуществляют следующим образом.

В стерильную емкость с рубашкой загружают указанные компоненты. После предварительного грубого распределения компонентов друг в друге укаэанную смесь подают циркуляционным насосом в роторно-пульсационный аппарат с модуляцией потока, а из него — во вто" рую стерильную емкость. В течение

60 мин питательная среда циркулирует в замкнутом контуре. Во время обработо ки температуру среды доводят до 80 С.

Частота пульсаций составляет 250 кГц.

После установления стерильности полученной питательнои среды путем отбора пробы поток направляют в подготовленный простерилизованный ферментатор емKocTbIo 50 м, в KOTopoM проводят биосинтез лизина. Процесс биосинтеза ведут при давлении в аппарате 0,2—

0,3 ати, температуре поступающего воздуха 60-70 С и температуре среды

30+1 С при рН 7,0-7,2 н течение первых 8 ч, а далее при рН 7,2-7,6 и подаче воздуха 1,0-1,5 об/об среды в ап-, парате в 1 мин. При снижении содержания сахаров в Ферментаторе до 2,5 7 в аппарат подают стерильную подпитку, увеличивающую соцержание сахара в культуральной жидкости на 1,5-2,0Х, по 1-2 м через посевной аппарат, Длительность биосинтеза составляет 52 ч, выход лизина 57,8 г/л.

Таблица 1

Наблюдения

Выход лиэина, Х

ДлительСредняя температура при подготовке среды, С

Частота пульсаций при подготовке среды, кгц ность ферментации, ч

6о

52 57,8

250

Среда без признаков расслаивання, стерильна

То ке

52

2ОО зоо

180

55,3

58,1

Среда не стерильна

Среда беэ признаков рассланвания, стерильна

То ве

Цветность темнее, имеются агломезго

61 54,9

40 во

54 55,1

52 . 57 1

250 раты взвешенных частиц

В среде появились вэве56 49,1

250 шенные частицы-продукты карамериэацип

Среда не стерильна зо

250

П р и м е ч а и и е. Общее количество питательной среды

30 000 кг. B контрольном варианте (приготовление среды по известному способу) выход лизина составляет

35 г/л.

5 15974

В контрольном варианте (приготовление ферментационной среды известным способом) выход лизина после

60 ч составляет 35 г/л.

Пример 2. Посевной материал

5 штамма Corynebacterium glutamicum 95 выращивают на среде следующего состава, Х: агар-агар 1,5; глюкоза 0,5; хлористый натрий 0,5. Остальные условия приготовления ферментационной среды и проведения ферментации аналогичны примеру 1.

lIoee 5б ч ферментации выход лизина составляет 48,4 г/л. 15

В контрольном варианте (приготовление ферментационной среды известным способом) после 72 ч ферментации выход лизина составляет 31 г/л.

Предлагаемый способ приготовления 20 мелассосодержащих питательных сред для выращивания продуцентов лизина позволяет получать среды с гарантированными качественными показателями (вязкость, плотность, поверхностное 25

03 6 натяжение), что позволяет значительно повысить экономические показатели лйзиновых производств. Средний уровень выхода лизина после ферментации повышается на 15-20Х, Формула из обр ет ения

Способ приготовления мелассосодержащнх питательных сред для выращивания продуцентов L-лизина, предусматривающий смешивание мелассы, источников азота, фосфора, минеральных солей, ростовых факторов и стерилизацию полученной многокомпонентной смеси, отличающийся тем, что, с целью улучшения технологических свойств среды, смешивание компонентов среды и ее стерилизацию осуществляют в процессе воздействия на смесь модулированными локальными пульсациями давления, рассредоточенными по всему объему среды, с частотой пульсаций

200-300 кГц при температуре 40-80 С в течение 1 ч.

1597403

Таблица 2

Среди) я температура при подготовке срео ды, С

Частота пульсации при подготов ке среды, кГц

Длительность ферментации, ч

Наблюдения

Выход лизи на, г/л

48,4 Среда без признаков расслаивания, стерильна

45,1 То же

49,9

Среда не стерильна, ферментация не завершена

41,2 Среда без признаков расслаивания, стерильна

46,0

47,9 Цветность изменилась в сторону потемнения, имеются единичные агломераты взвешенных частиц

39,8 В среде присутствуют в значительных коли60

250

58

180

65

250

59

56,3

250

90 чествах взвешенные частицы и агломераты— продукты карамелизации

Среда не стерильна, процесс ферментации не проведен

250

П р и м е ч а н и е. Общее количество питательной среды

30 000 кг. В контрольном варианте выход лизина составляет 31 г/л.

Составитель Л. Минеева

ТехреД Л.Олийнык Корректор М. Пожо

Редактор И. Дербак

Заказ 3033 Тираж 487 Подписное

РЧИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, П оизводственно-издательскии комбинат Патент, г.ужгород, ул. и it

Гага ина 101

P р >