Спосіб культивування мікроорганізмів

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к получению биомассы микроорганизмов. Целью изобретения является увеличение выхода биомассы Способ культивирования дрожжей рода Candida и бактерий рода Азотобактер включает выращивание этих микроорганизмов в жидкой питательной среде с введением твердой фазы, в качестве которой используют высодисперсную смесь двуокиси кремния с окисью алюминия в концентрации 0,0050,5 мас.% с массовым содержанием окиси алюминия в смеси 6,9% 7 та б л * Изобретение относится к биотехнологии, а именно, к получению биомассы микроорганизмов. Целью изобретения является увеличение выхода биомассы. Способ осуществляют следующим образом. Культивирование микроорганизмов ведут в питательных средах, в которые вводят высокодисперсную смесь двуокиси кремния с окисью алюминия в концентрации 0,0050,5% (мэс.об.). Эту смесь получают в заводских условиях путем совместного гидролиза хлоридов кремния и алюминия в пламени воздушноводородной смеси. Средний размер полученных дисперсных частиц составляет 5-40 нм. Наиболее выраженный стимулирующий эффект на рост исследуемых микроорганиз мов оказала високодисперсная смесь двуокиси кремния с окисью алюминия с массовым содержанием АІгОз 6,9% (табл 1) Наиболее высокий прирост .биомассы дрожжей и бактерий наблюдается при концентрации высокодисперсной смеси АІгОз и SiO2 0,05-0,1 %. (таблица 2 и 3) • П р и м е р 1. Культуру дрожжей Candida tropicalis K-41 выращивают при 37°С в колбах объемов 750 мл на качалках в течение 5 ч, на среде Ридер, следующего состава, г/л: (NH^SO* 3,0; NaCI 0,5. MgSO W H 2 0 0,2, KH2PO4 1,0; K2HPO4'3H2 0,1; глюкоза 20,0 Кроме того, а среду вносили микроэлементы, мг/л. KI 0,2; FeSO4-7H2O 34,2; MnSO4-5H2O 22,2, ZnSO4'7H2O 22,1; NaMoQ, -0,4; CuSO^ 0.2, а также дестиобиотин 20 мкг/л. Объем культуральной среды составляет 50 мл В три опытные колбы вносят 0,1% о ел 1659482 высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия В три контрольные колбы высокодисперсную смесь не вносят. Результат эксперимента учитывают по изменению оптической плотности микроорга- 5 низмов при 590 нм и рН-среды Данные приведены в табл 4. Введение высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия в питательную среду ускоряет рост микроорганизмов и стабилизирует рН- 10 среды. П р и м е р 2. Культуру дрожжей Candida troplcalis K-41 выращивают при 37°С в ферментерах на среде Ридер вышеприведенного состава. Объем среды 1 л. Интен- 15 сивность аэрации 0,5 л/мин. Скорость вращения мешалки для перемешивания среды 400 об/мин. В суспензию микроорганизмов вносят 0,05% высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюми- 20 ния. Для сравнения исследования проводят по той же методике с внесением в дрожжевую суспензию вместо высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюми- 25 ния чистой высокодисперсной двуокиси кремния. В контрольном варианте экспериментов дрожжи культивируют в описанных выше условиях в отсутствие высокодиспер- 30 сных материалов. Во всех вариантах экспериментов культивирование дрожжей осуществляют в 3-5 повторностях при автоматическом поддерживании рН среды на уровне 4,0-4,2 ед. 35 Результаты экспериментов оценивают по приросту биомассы дрожжей и потреблению ими глюкозы. Полученные данные (табл. 5) свидетельствуют о том, что культивирование дрожжей в питательной среде, 40 содержащей высокодисперсную смесь двуокиси кремния с окисью алюминия, приводит к значительному повышению выхода биомассы, более полному использованию субстрата/глюкозы/ и обеспечивает воз- 45 можность сокращения времени процесса культивирования на 25%. П р и м е р 3. Культуру микроорганизмов A3otobacter chroococcum шт,20 выращивают при 30°С в колбах объемом 750 мл на 50 качалках в течение 48 ч на среде Эшби следующего состава, г/л: К2НРО4 0,2; MgSO/ *7НгО 0,2; NaCI 0,2; K2SO4 0,1; мел 5,0; сахароза 20,0; вода до 1000,0; рН среды 5,8 ед. В три опытные колбы вносят 0,05% 55 (мас.об.) высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия, а три другие колбы - такое же количество аэросила А300 В три колбы контроля высокодисперсные материалы не вносят Результаты экспериментов учитывают по количеству клеток в микробной суспензии в конце эксперимента, определяемом путем высева из разведений на поверхность агаризованной среды Эшби в чашки Петри. Полученные данные (табл.6) указывают на то, что культивирование АзоюЬасхег chroococcum в присутствии высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия более, чем в 4 раза увеличивает выход клеток данных микроорганизмов и стабилизирует концентрацию ионов водорода в культуральной среде П р и м е р 4 Культуру микроорганизмов Aaotobacter chroococcum выращивают в условиях, аналогичных примеру 3. В опытные колбы вносят различные концентрации высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия от 0,005% до 0,5% (мас.об.), В контрольные колбы аэросил не вносят. Результаты экспериментов оценивают по количеству клеток в суспензии микроорганизмов, используя методику, приведенную в примере 3. Данные экспериментов (табл.3) свидетельствуют о том, что высокодисперсная смесь двуокиси кремния с окисью алюминия в концентрации 0,0050,5% стимулирует рост микроорганизмов. Таким образом, полученные результаты свидетельствует о том, что культивирование микроорганизмов в жидких питательных средах, содержащих высокодисперсную смесь двуокиси кремния с окисью алюминия в концентрации 0,005-0,500% (мас.об.) позволяет значительно увеличить выход клеток, обеспечивает более экономное и полное использование углеродного субстрата, создает более оптимальные условия для роста микроорганизмов по рН среды и позволяет сократить продолжительность процесса культивирования Формула изобретения Способ культивирования микроорганизмов в жидкой питательной среде с введением твердой фазы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода биомассы, в качестве твердой фазы используют высокодисперсную смесь двуокиси кремния с окисью алюминия с массовым содержанием окиси алюминия в смеси 6,9%, при этом смесь вносят в количестве 0,005-0,5 мас.%. в 1659482 Таблица 1 Влияние отношения диоксида кремния и оксида алюминия в их высокодисперсной смеси на рост дрожжей Candida troplcalls K-41 Показатель ро- КультивироваКультивирование при соотношении АІгОз и ста ние в отсутстSIO2 в смеси вие 0.64% А!2Оз 6.9% А!2Оз 11.4% АІгОз высокодиспер- 99,36% SIO2 93.1% SIO2 88,6% S1O2 сной смеси Прирост биомассы, % 480 220 100 320 П р и м е ч а н и е . Концентрация высокодисперсной смеси 0.05% Таблица 2 Влияние различных концентраций высокодисперсной смеси диоксида кремния с окисью алюминия на рост дрожжей Candida tropicalis K-41 Показа- Культитель рос- вировата ние в отсутствие смеси Прирост биомассы. % 100 0,01 100 Культивирование при концентрации смеси, % 0.4 0.20 0,05 0.10 0,30 142 142 106 113 94,6 Таблица 3 Влияние различных концентраций высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия на рост бактерий Концентрация высокодисперсной смеси, % (мас.об) Содержание микроорганизмов кл/мл % 0 3,2-10' 100.0 0,005 4.7-Ю7 135.5 0,010 176.7 5,6-107 0.025 356,2 11.4-107 0.100 271,9 8,7-107 0,200 419.0 13 4-Ю 7 0,500 410.0 13.1 -107 П р и м е ч а н и е . Концентрация бактерий в суспензии в начале эксперимента составляла 8 • 10 кл/мл 0.5 89,5 1659482 Таблица 4 Влияние высокодисперсной смеси двуокиси кремния с окисью алюминия на рост дрожжей Candida troplcalis Условие культивирования Оптическая плотность суспензии в эксперименте в начале в конце рН суспензии Е эксперименте » в начале в конце Без внесения дисперсных 0,8 материалов 0,34 4,0 2,95 Зысокодис персная смесь двуокиси кремния с окисью алю4,0 3,? миний 0,39 1.1 П р и м е ч а н и е . В начале эксперимента оба варианта содержали одинаковое количество дрожжей. В этом случае различия в оптической плотности были обусловлены внесением высокодисперсной смеси Таблица 5 Особенности роста дрожжей Candida troplcalis при взаимодействии с высокодисперсной смесью двуокиси кремния с окисью алюминия Время роста, ч 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Условие А'льтивированил при внесении в среду высокодисВ отсутствие высокодисперсных материалов (контроль) персных материалов содержание био- концентрация содержание био- концентрация массы, г/л глюкозы, % массы, г/л глюкозы % 0,7±0,04 1,91 ±0,02 0,78 ±0.11 1,92±0.Q1 0,82 ±0,02 1,90±0,01 1,66±0,03 1,36±0.23 2,f4±0,33 1,55 ±0,10 1,56±0,21 1,62 ±0,10 3,60±0,58 1,15±0,08 2,70±0,17 1,42 ±0,10 5,82 ±0,60 1,05 ±0,15 4,02 ±0,44 1,00 ±0,20 0,38+0,31 8,82±1.42 5,24x0,39 0,65±0 27 11 30±0,93 0,11 ±0,08 7,05±0,75 0.28±0,19 11 10 ±0,70 0,0 0.10±0 09 7,95+1,13 0,0 11 35±1.35 8,83 ±1,60 0,0 Таблица 6 Влияние дисперсных материалов на рост микроорганизмов Azotobacterchroococcum Условие культивирования Без внесения ; дисперсных материалов Аэросил А-300 (0,05 мае. %) Высокодисперсная смесь двуокиси кремния с оіисью алюмм1 ния (0,05 мае. %) Примечание 8-Ю5 кл/мл кл/мл Количество клеток рН среды в эксперименте в конце в начале % 3,4-Ю7 100,0 6,8 6,50 5,1-Ю7 150,0 6,8 5,60 15 8-Ю7 467,0 6.8 6 80 Концентрация бактерий в суспензии в начале эксперимента составляла 1659482 Таблица 7 Влияние дисперсных материалов на рост дрожжей Candida tropicalis K-41 Условия культивирования Без внесения дисперсных материалов Аэросил А-300 (0,05 мае. %) Высокодисперсная смесь двуокиси кремния с окисью алюминия (0,05 мас.%) Редактор Л. Герасимова Прирост биомассы г/л % 7,30 100,0 7,26 99.5 11,35 155.5 Составитель Т. Золотарева Техред М.Моргентал Корректор Н.Король Заказ 1821 Тираж 373 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101