DD230259A3 - Verfahren zur gewinnung von hefebiomasse und entparaffiniertem erdoeldestillat - Google Patents
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Abstract
Das Ziel der Erfindung besteht in der Steigerung der Produktivitaet, des Rohproteingehaltes sowie des Entparaffinierungsgrades bei der mikrobiellen Gewinnung von Biomasse. Erfindungsgemaess wird dazu der Hefestamm Candida spec. fp 14/S1 - ZIMET 43680, der mittels genetischer Methoden wie Mutantenerzeugung, Hybridisierung durch Protoplastenfusion, mitotische Rekombination und Selektion unter den Bedingungen der kontinuierlichen Kultur konstruiert wurde, verwendet.
Description
IPK: C 12 Ii
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Biomasse durch kontinuierliche Kultivierung von Hefen unter aeroben Bedingungen auf Medien, die als Kohlenstoff quelle Erdölkohlenwasserstoffe, beispielsweise Erdöldestillate enthalten.
Die Erfindung gehört in das Gebiet der technischen Mikrobiologie und kann in Anlagen genutzt werden, in denen Einzellerprotein oder mikrobielle Biomasse erzeugt wird.
Die Kultivierung von Kohlenwasserstoffe utilisierenden Hefen unter aeroben Bedingungen auf Erdölkohlenwasserstoffen in Gegenwart eines wäßrigen, mineralischen Uährmediums, das Stickstoff-, Phosphor-, Kalium- und Magnesiumverbindungen enthält, bei bleichzeitiger Entparaffinierung des· Ausgangskohlenwasserstoffgemisches ist bekannt.
Hierbei verwendet man den Hefestamm Candida guilliermondii H542, der die Gewinnung von Biomassen mit einem Rohproteingehalt bis 55 % und einem Lipidgehalt bis 20 % bei gleichzeitiger Entparaffinierung der eingesetzten Erdöldestillate gewährleistet. Obwohl dieser Stamm über eine relativ hohe Wachstumsgeschwindigkeit verfügt, sind mit ihm nur Produktivitäten bis 5 kg/t.h möglich. Die optimale Durchflußgeschwindigkeit beträgt bei einer kontinuierlichen Kultivierung dieses Stammes 0,2 h"1.
Gemäß DE-OS 23 17 841 ist ein Verfahren zur Umwandlung von in Kohlenwassersto'ffgemischen enthaltenen geradkettigen Kohlenwasserstoffen in Proteinmaterialien bzw. zu ihrer Entfernung aus den Gemischen bekannt. Vorzugsweise wird dazu ein geradkettige Kohlenwasserstoffe verwertender Mikroorganismus in einem Kulturmedium kontinuierlich und nicht - aseptisch gezüchtet. Das Kulturmedium besteht aus einem wäßrigen Hährmedium, einem geradkettige Kohlenwasserstoffe mit wenigstens 10 C-Atomen im BÄolekül enthaltenden Kohlenwasserstoffgemisch, vorzugsweise Gasöl und einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas« Als Mikroorganismus wird der Stamm Candida tropicalis, CBS Ur. 6373 verwendet. Hach DD-WP 105 825 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Futterhefe bekannt. Unter Verwendung des Stammes Lodderomyces elongisporus, ZIMET H128 entstehen durch. Kultivierung unter aeroben Bedingungen auf Medien, die als Kohlenstoffquelle Erdölkohlenwasserstoffe, beispielsweise Erdöldestillate, enthalten, Futterhefe und entparaffinierter Dieselkraftstoff. Der Stamm ist in der Lage bei einer optimalen Durchflußgeschwindigkeit
—1 von 0,25 h und einer Erdöldestillatkonzentration von 10 - 20 fo im Fermentationsmedium eine Produktivität bis zu 6 kg/t,h zu erreichen.
Die genannten Hefestämme, die bei Fermentationsverfahren auf der Basis von Erdöldestillaten verwendet werden, weisen eine Reihe von Nachteilen auf,die vor allem in einer ungenügend hohen Produktivität,, einer geringen . Biomassekonzentration im Fermentorablauf, durchschnittlich gerigen Rohproteingehalten in der Biomasse und einem unzureichenden Entparaffinierungsgrad bestehen.
Das Ziel der Erfindung besteht in der Steigerung der Produktivität des Rohproteingehaltes sowie des Entparaf-
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finierurtgsgrades bei der mikrobiologischen Gewinnung von Biomasse.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung der prozeßrelevanten Eigenschaften bei der Anwendung eines Mikroorganismen - Hochleistungsstammes für die Gewinnung von Biomasse.
Gegenstand der Erfindung ist ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Biomasse durch Züchtung eines neuen Mikroorganismus in Gegenwart eines als Kohlenstoffquelle dienenden Kohlenwasserstoffes, insbesondere Erdöldestillat. Der neue verfügbare Mikroorganismus ist der Hefestamm Candida spec, fp 14/S1. Dieser Mikroorganismus ist beim Zentralinstitut für Mikrobiologie und experimentelle Therapie der Akademie der Wissenschaften der DDR in Jena hinterlegt worden, wo er unter der Nummer ZIMET 43 680 registriert wurde. Der neue Mikroorganismus wurde mittels genetischer Methoden wie Mutantenerzeugung, Hybrid is i er ung durch Protoplastenfusion, mitotische Rekombination und Selektion unter den Bedingungen der kontinuierlichen Kultur konstruiert.
Er eignet sich besonders für kontinuierliche technische Verfahren zur industriellen Herstellung von Protein unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Erdöldestillaten als Kohlenstoff- und Energiequelle und zeichnet sich durch eine gute Wachstumsgeschwindigkeit und eine hohe Produktivität aus. Die Erfindung umfaßt demgemäß die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Erdöldestillaten in Proteinmaterialien nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der neue Mikroorganismus Candida spec, fp 14/S1 - ZIMET 43 680 In einem
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Kulturmedium, welches ein wäßriges ITährmedium enthält, in Gegenwart eines Erdöldestillates der Siedelage 260 - 380 0C unter aeroben Bedingungen gezüchtet wird.
Das Verfahren kann unter Anwendung beliebiger bekannter Kultivierungstechniken durchgeführt werden· Am zweckmäßigsten wird das Verfahren mit folgenden Prozeßparametern realisiert:
Arbeitstemperatur: 30 - 34 °C pH-Wert: 3,8 - 5,5
Durchflußgeschwindigkeit: 0,2 - 0,25 h"1 Erdöldestillatkonzentration im Fermentationsmedium:
10 - 20 %
Das Verfahren kann wahlweise in einem Permentor (einstufig) oder in mehreren hintereinandergeschalteten Permentoren erfolgen·
Der erfindungsgemäße Stamm ist durch folgende Merkmale charakterisiert:
Die Submerskultur in Würze enthält nach 24 - 36 Stunden überwiegend ovale Zellen· Die normalen ovalen Zellen haben eine Größe von 2 - 6 ρ. χ 3 - 8 ^i. Pseudomycelbildung tritt während einer Kultivierung bis zu 36 h nicht auf; Nach einer Kultivierungszeit von mehr als 48 h treten häufiger langgestreckte Zellen auf. Der Hefestamm Candida spec, fp 14/S1 — ZIMET 43 680 bildet auf Malzextraktagar konvexe, kreisförmige, glatte, glänzende, cremefarbene Kolonien. Nach längerer Kultivierungsdauer von über 72 h treten vereinzelt rauhe, gefaltete Kolonien auf. Der Hefestamm Candida spec, fp 14/S1 - ZIMET 43 680 wächst auf mineralischer nährlösung mit Kohlenwasserstoffen als einziger Kohlenstoff- und Energiequelle ohne Zusatz von Vitaminen bzw. Hefeextrakt. Als Sub-
strat dient ein breites Spektrum an Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise η-Paraffine der Kettenlänge Cq - Cpc·
Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung, den Einsatz des Hefe Stammes Candida spec, fp 14/S-. ZIMET 43 680 werden folgende Vorteile erreicht:
- höhere Produktivität
- höhere Produktquälität
- Steigerung der Hefeproduktion ohne Erhöhung des Substrateinsätzes
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Der Hefestamm Candida spec, fp 14/S1 - ZIMET 43 680 wurde in einem Laborfermentor von 10 1 Nutzvolumen in an sich bekannter Weise mit einem Erdöldestillat als Kohlenstoff- und Energiequelle fermentiert. Die Konzentration des Erdöldestillates im Ansatz betrug 14,5 Ma.-%, der n-Paraffingehalt des Erdöldestillates betrug 15,9 %* Die Siedelage des Erdöldestillates lag zwischen 260 und 380 C. Die Nährlösung enthielt alle erforderlichen Nähr- und Spurenelemente; Vitamine bzw. Hefeextrakt wurden nicht zugegeben. Die Fermentation wurde bei pH 4,2, einer Temperatur von 32 0C und einer Belüftung von 1 1 Luft/1 Fermentorflüssigkeit und Minute durchgeführt. Die Durchflußrate betrug D = 0,25 h"1. Die Ergebnisse dieses Versuches sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt, die auch die Gegenüberstellung zum Vergleichsversuch mit dem Stamm nach DD-WP 105 825, ZIMET H128 enthält. Der Versuch mit dem Stamm ZIMET H128 wurde unter vergleichbaren Bedingungen durchgeführt.
— O —
/. -il <L· ζ) Q ^
fp 14/S-j ZIICET 43680 ZIMET Η128
Biomassekonzentration 16,3 g/kg 12,1 g/kg Produktivität 4,1 g/kg.h 3,0 g/kg.h
Rohproteingehalt 59,9 % 52,3 %
χ nP 1,02 - 0,97
Der Hefestamm Candida spec, fp 14/S1 - ZIMET 43 680 wurde im gleichen Permentor wie in Beispiel 1 bei einer Durchflußrate von D = 0,2 kultiviert.
Alle übrigen Parameter blieben gegenüber Beispiel 1 unverändert. Es wurden auch die gleiche Erdöldestillatcharge und die gleiche Nährlösung verwendet. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Ergebnisse in Gegenüberstellung zum Vergleichsversuch mit dem Hefestamm nach DD-WP 105 825, ZIMET H128.
fp 14/S1 ZIMET 43680 ZIMET H128
Biomassekonzentration 17,2 g/kg 12,8 g/kg
Produktivität 3,4 g/kg.h 2,6 g/kg.h
Rohproteingehalt 58,1 % 52,4 %
χ nP 1,17 1,15
Der Hefestamm Candida spec, fp 14/Si - ZIMET 43680 wurde bei einer Erdöldestillatkonzentration von 9,5 Ma.-% kultiviert. Alle übrigen Parameter blieben gegenüber Beispiel 1 unverändert. Es wurden wiederum die gleiche Erdöldestillat- und Mhrlösüngscharge verwendet. Die .Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle im Vergleich mit dem Hefestamm nach'DD-WP 105 825, ZIMET H128 dargestellt.
fp 14/S1 ZIMET 43680 ZIIvIET H128
Biomassekonzentration 10,8 g/kg 7,9 g/kg
Produktivität 2,7 g/kg.h 2,0 g/kg.h
Rohproteingehalt 57,2 % 49,9 %
Claims (1)
- - δ - L i\ErfindungsanspruchVerfahren zur Gewinnung von Biomasse, wobei vorzugsweise ein Mikroorganismus kontinuierlich unter aeroben Bedingungen in einem Kulturmedium gezüchtet wird, das ein wäßriges Uährmedium und als Kohlenstoff- und Energiequelle Kohlenwasserstoffe, insbesondere Erdöldestillate enthält, gekennzeichnet dadurch, daß als Mikroorganismus der Hefestamm Candida spec, fp 14/S1 - ZIMET 43680, der mittels genetischer Methoden wie Mutantenerzeugung, Hybridisierung durch Protoplastenfusion, mitotische Rekombination und Selektion unter den Bedingungen der kontinuierlichen Kultur konstruiert wurde, verwendet wird.
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