DD158178A3

DD158178A3 - Verfahren zur kultivierung von mikroorganismen

Info

Publication number: DD158178A3
Application number: DD22363480A
Authority: DD
Inventors: Wolf Hadeball; Mirko Jechorek; Manfred Ringpfeil; Joerg Schneider
Original assignee: Wolf Hadeball; Mirko Jechorek; Manfred Ringpfeil; Joerg Schneider
Priority date: 1980-09-01
Filing date: 1980-09-01
Publication date: 1983-01-05

Abstract

Das Verfahren zur Kultivierung von Hefen auf Methanol betrifft das Gebiet der technischen Mikrobiologie. Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch die Zugabe landwirtschaftlicher und industrieller Abprodukte die Wachstumsgeschwindigkeit und die Ausbeute der Hefen zu erhoehen sowie die Oekonomie dieser Verfahren zu verbessern, dass die Kultivierung unter ungeschuetzten Bedingungen und ohne Zusatz von Wuchsstoffen durchgefuehrt werden kann. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass Methanol utilisierende Hefen unter Zusatz landwirtschaftlicher u. industrieller Abprodukte, vorzugsweise Melasse, Molke, Guelle, Schlempe und Sulfitablauge allein oder in Kombination derselben in einem Konzentrationsbereich von 2 bis 98 Vol-% kultiviert werden. Gleichzeitig wird durch die Fermentationsbedingungen gewaehrleistet, dass die Zuechtung unter ungeschuetzten Bedingungen durchgefuehrt werden kann. Die Erfindung betrifft das Anwendungsgebiet der Zellsubstanzsynthese.

Description

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.,,-Titel

Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung gehört in das Gebiet der mikrobiologischen Eiweißgewinnung und Produktgewinnung, in die IPK C 12 B· Die Erfindung kann eingesetzt werden in Anlagen, in denen Futterhefe (aus Methanol) hergestellt wird·

Bekannte technische Lösungen

Verfahren zur Kultivierung von Hefen auf Methanol sind in großer Zahl bekannt. Charakteristisch für diese Verfahren ist, daß Wuchsstoffe zum Fermentationsprozeß zugesetzt werden müssen und dieser unter sterilen Bedingungen durchgeführt werden muß· Außerdem weisen Methanol utilisierende Hefen meist relativ geringe Wachstumsgeschwindigkeiten und einen hohen spezifischen Methanolbedarf auf· So wird nach der GB - PS 1 342 744 eine Hefe der Gattung Candida mit Methanol bei einem pH-Wert von 4,0 bis 5,0 und einer Temperatur von 30 bis 40° C unter Zusatz von Hefeextrakt oder Thiamin-Hydrochlorid und Biotin kultiviert. Nach der GB - PS 1 423 642 wird eine Hefe der Art Candida alcomigas mit Methanol bei 30° C und pH = 4,7 unter sterilen Bedingungen unter Zusatz von Biotin und Thiamin-Hydrochlorid diskontinuierlich kultiviert. In verschiedenen japanischen Patentschriften (JA-PS 76 009 031, JA-PS 76 019 029, JA-PS 76 019 030, JA-PS 76 009 834, JA-PS 77 017 114) wird die diskontinuierliche Züchtung verschiedener Spezies der Gattungen Torulopsis_sPicchia, Hansenula, Saccharomyces und

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Candida mit Methanol als einziger Kohlenstoffquelle unter Zusatz von Wuchsstoffen und unter sterilen Bedingungen beschrieben·

Weiterhin ist die Kombination von zwei Hefen bekannt (DD-PS 211 271), wobei eine nicht Methanol utilisierende Hefe, die auf einem zweiten Kohlenstoffsubstrat wächst, die Wuchsstoffe für die Methanol utilisierende Hefe bildet· In allen beschriebenen Züchtungsverfahren ist außerdem die Zugabe von Nähr- und Spurensalzen für das Wachs-, 10' turn der Methanol utilisierenden Hefen notwendig·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nähr- und Spurensalze und/oder die Wuchsstoffe, die für die Methanol utilisierenden Hefen essentiell sind, während der Kultivierung durch die Zugabe anderer billiger Stoffe teilweise oder vollständig zu ersetzen und gleichzeitig einen stabilen Fermentationsprozeß unter nichtsterilen Bedingungen zu gewährleisten und die Wachstumsgeschwindigkeit und Ausbeute der Methanol utilisierenden Mikroorganismen zu erhöhen.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anstelle von Wuchsstoffen, Nähr- und Spurensalzen, die für das Wachstum Methanol utilisierender Hefen essentiell sind, billige Abprodukte der Industrie und Landwirtschaft, die diese Wuchsstoffe, Nähr- und Spurensalze enthalten, zu verwenden· Gleichzeitig soll der Fermentationsprozeß so gestaltet werden, daß bei der Fermentation von Methanol mittels Hefen bei Zusatz dieser Abprodukte ein Wachstumsvorteil der Hefen gegenüber unerwünschten Infektionen besteht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Züchtung von Methanol utilisierenden Hefen wäßrige landwirtschaftliche Abprodukte gegeben werden, die utilisierbare Kohlenstoffverbindungen, Wuchsstoffe sowie Nähr- und Spurensalze enthalten. Zu den landwirtschaftlichen Abprodukten, die das Wachstum und die Ausbeute der Methanol

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utilisierenden Hefen erhöhen, gehören Melasse, Molke, Gülle, Sulfitablauge und Schlempe (Melasse-, Getreide-, Mais- und Kartoffelschlempe)· Durch die Anwesenheit utilisierbarer Kohlenstoffverbindungen und der Wuchsstoffe wird die WachstumsgeBchv/indigkeit der Methanol utilisierenden Hefen in Abhängigkeit von der Menge des Abproduktes bis zu 70 % und die Ausbeute an Biomasse bis zu 30 % erhöht. Ein Zusatz von Wirk- und Wuchsstoffen, die für das Hefewachstum notwendig sind, ist dabei nicht erforderlich. Der An-10-' teil der Abprodukte im Fermentationsmedium beträgt zwischen 2 und 98 Volumen-Prozent* Darüber hinaus wurde überraschen-j der Weise gefunden, daß im ungeschützten Fermentationsprozeß praktisch keine Infektionen von Bakterien auftreten.

Als Methanol utilisierende Hefen eignen sich die Gattungen* Candida, Torulopsis, Hansenula, Saccharomyces, Picchia und ^ Klöckera

Nachfolgende Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern:

Beispiel 1

a) Der Methanol utilisierende Hefeßtarmn Hansenula polymorpha sp» wurde im ungeschützten kontinuierlichen Prozeß unter folgenden Bedingungen kultiviert:

Temperatur: 40° C

pH-Wert: 3,4

In 1 1 Getreideschlempe wurden 40 ml CH^OH gelöst.

Die Fermentation erfolgte in einem 12 1-Rührfermentor. Der Stickstoff wurde über die pH-Regelung als Ammoniak zugeführt; eine Zugabe weiterer essentieller Elemente war nicht erforderlich. Die Restkonzentration an Methanol im Fermentor betrug weniger als 1,0 g/l. Als Ergebnis wurde eine spezifische Wachstumsrate von 0,168 h und eine Biomassekonzentration von 14,5 g/l erzielt. Das entspricht einem spezifischen Methanolverbrauch von 2,20 g CH^OH/g TS oder einer Biomasseausbeute von 45 %· Der Anteil von Bakterien im Fermentor war äußerst gering; auf ca. 50 Hefezellen wurde eine Bakterienzelle beobachtet.

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b) Wird hingegen der Hefestamm Hansenula polymorpha sp. unter Verwendung von 0,5 g Hefeextrakt/l und der für diesen Stamm essentiellen Nähr- und Spuren salze anstelle der Getreide schlempe kultiviert, so werden maximal 5 erreicht:

Spezifische Wachstumsrate: 0,114 h Hefekonzentration: 11 g/l Spezifischer Methanolverbrauch: 3,2 g Methanol/g HTS

10 c) Unter gleichen Bedingungen wie b), jedoch ohne Zusatz von Hefeextrakt findet kein Wachstum statt·

Beispiel 2

Der Methanol utilisierende Hefestamm Hansenula polymorpha sp« wurde im kontinuierlichen Irozeß unter folgenden Be-15 dingungen kultiviert:

Temperatur: 40° C

pH-Wert: 3,4

Die Nährlösung enthält pro 11:

K₂SO₄	HgO	3000	mg
MgSO₄	HgO	1000	mg
H₃PO₄	HgO	4	ml
ZnSO₄ , 7	HgO	75	mg
PeSO₄ ♦ 7	2 HgO	175	mg
CuSO₄ , 5	7 H₂O	25	mg
MnSO₄ . 5		60	mg
ITa₂MoO₄ ·		20	mg
CoSO₄		23	mg
H₃BO₃	Ge tre ide schlempe	50	mg
NaCl	200	mg
Methanol	40	ml
	150	ml

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Die pH-Regelung erfolgte mit 5 %iger NH,OH-Lb'sung· Die Fermentation wurde in einem 12 1-Rührfermentor durchgeführt· Die Restkonzentration an Methanol im Permentor betrug weniger als 1,0 g/l. Es wurden folgende Ergebnisse erreicht:

Spezifische Wachstumsrate » 0,127 h"** Hefekonzentration « 13 g/l

Das entspricht einem spezifischen Methanolverbrauch von 2,50 g CHoOH/g HTS oder einer Ausbeute von 40 %,

Beispiel 3

Der Methanol utilisierende Hefestamm Hansenula polymorpha sp» wurde im kontinuierlichen Prozeß unter folgenden Bedingungen kultiviert:

Temperatur: 40° C

pH-Wert: 3,4

In 1 1 Sulfitablauge wurden 40 ml CH₃OH gelöst. Die Fermentation erfolgte in einem 12 1-Rührfermentor. Die pH-Regelung erfolgte mit Ammoniak. Die essentiellen Kahr- und Spurensalze für das Biomassewachstum wurden in gleichen Mengenverhältnissen wie im Beispiel 2 zugegeben. Die Restkonzentration an Methanol im Fermentor betrug weniger als 0,5 g/l.

Es wurden folgende Ergebnisse erreicht:

Spezifische Wachstumsrate: 0,157 h""¹ Hefekonzentration: 14 g/l

Spezifischer Methanolverbrauch: 2,3 g Methanol/

g HTS

Beispiel 4

a) Der Methanol utilisierende Hefestaram Pichia ambrosiae MH 26 ZIMET H 43667 wurde im kontinuierlichen Erozeß unter folgenden Bedingungen kultiviert:

. Temperatur: 40° C

pH-Wert: 4,2

In 1 1 Getreide schlempe wurden 40 ml CH-OH gelöst. Die Fermentation erfolgte in einem 12 1-Rührfermentor. Der Stickstoff wurde über die pH-Regelung als Ammoniak zugeführt; eine Zugabe weiterer essentieller Elemente oder Wuchsstoffe war nicht erforderlich· Die Restkonzentration an Methanol im Permentor betrug zwischen 0 und 0,5 g/l· Als Ergebnis wurde eine spezifische Wachstumsrate von 0,270 h und eine Biomassekonzentration von - 19,6 g/l erzielt· Das entspricht einem spezifischen Methanolverbrauch von 2,2 g CH~0H/g HTS oder einer Biomasseausbeute von 45,5 %·

b) Wird hingegen der Hefestamm Pichia ambrosiae MH 26 ZIMET H 43667 unter Verwendung der im Beispiel 2 aufgeführten Fährlösung und einer Zugabe von 0,5 g Hefeextrakt/l zu dieser nährlösung kultiviert, so werden erreicht:

Spezifische Wachstumsrate: 0,250 h Hefekonzentration: 15 g HTS/1

Spezifischer Methanolverbrauch: 2,6 g CH-OH/

g HTS

Claims

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Erfindungsanspruch

1_# Verfahren zur Kultivierung einer methylotrophen Hefe' auf Methanol dadurch gekennzeichnet, daß landwirtschaftliche und/oder industrielle Abprodukte, welche essentielle Wirkstoffe, Fähr- und Spurensalze sowie utilisierbare Kohlenstoff- und Energiequellen enthalten, vorzugsweise Melasse, Molke, Gülle, Schlempe und Sulfitablauge allein oder in Kombination derselben, in einem Konzentrationsbereich von 2 bis 98 Volumenprozent, in der Fermentation zugesetzt werden*