автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.10, диссертация на тему:РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ПРОДУЦЕНТОВ ЛИЗИНА



ьиігіИОТЕРСТЗО ШОііЕГО И СРЕДНЕГО С! ЩИ АЛИ I ОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

МОСКОВСКИЕ ОРДВНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАКОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ШСТЛТУТ ПЩЕВОЛ ПРСМШШІНОСМ

На правах рукописи

Для служебного пользования

Экз. „ ^

і1 . ^ і -

ЛУЖКОВ АШССАНДР МИХАЙЛОВИЧ

■1ГДС 663.18:547.466 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ШЕНОЙЙКАЦШ ПРОЩЕСООВ .

КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ПРОДУЦЕНТОВ лизшд

Специальность 05,18.10,

Технология витаминных, ферментных и белковых препаратов

Автореферат

диссертации,- представленной'на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, г»£з

Работа выполнена ьо Всесоюзном научно-исследовательском биотехническом институте» на Ливанском и Шебекинском бнохими -

ческих завод«/.

Научные руководители ;

доктор технических науц, про'^ссор Калунянц К.А. доктор биологических наук, профессор Грачева И.ь1.

Официальные оппоненты :

доктор технических наук, профессор Лападич Л.А, кандидат технических наук,ст.н.с. Минина B.C.

Ведущая организация: Всесоюзное промышленное

^объединение "Союзбакпрепарат"

Автореферат разослан " ЛлЖ&^Ж- I9&3 г.

Защита диссертации состоится

Optipaj 1933 г. / •

на заседании специализированного Совета $ K-Q63.5I.04 Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института , пищевой промышленности по защите диссертаций и присужден«» учено-! степени кандидата технических наук» 125060, Москва А-80, Волоколамское шоссе IX, Совет № K-063.5X.Q4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеку института. ..

Ученый секретарь Совета , "

к.т.н. доцент Б.В, Агапова

.Общая характеристика|работы

Актуальность работы.' Одним из важнейших условий решения Продовольственной программы является повшенио качества используемых кормов путем обогащения их незаменимыми аминокислотами, белками, ферментами и витаминами»

В связи с этим решениями майского Пленума ЦК КПСС перед микробиологической ггромшшенностью поставлена задача довести в 1985 году общий объем производства лизина - до 18 тыс.т., а в 1990 году до 35 - 36 тыс, т.

Во многих корках лизин является наиболее лимитированной из незаменимых аминокислот. Потребность в лизине только для нужд животноводства в нашей стране составляет 70-100 тис.тДБекер , 1974; „Котов, 1979 ). ■■' ' „

. ' Дня обеспечения потребности животноводства в лизина,нар.': -ду со строительством'новых кругоотонн.гяных предприятий,целесообразно осуществлять мероприятия по интенсификации технологии на деЯствущих предприятиях с доведением биосинтеза лизина с 25-30 г/л до 40-60 г/л к увеличением коэффициента загрузки фор -ыонтационяого оборудования с 0,45 - 0,5 до 0,6 * О,а.

■ Эти задачи могут бать' решены путем внедрения новых высокопродуктивных штаммов,подбора новых питательных сред,путеН внедрения новых технологических приемов культивирования Продуцентов лмзииа, усовершенствования способов концентрирования и ацделекия лизина. , ,

Промышленная технология лиэккл,раз работа; :!?ая в нашеЗ стра кр .предусматривает использование кукурузного эг;стрлсг» в качест-

, ве основного исго-ткнка ооптоеяу в<г>;еста.______

" РГАУ-МСХА |

: имени К.А. Тимиряз«»« | I ЦНБ имени Н.И. Желемсом | 1 Фона научный литер«уоы £

Однако В сряэи с дефицитностью кукурузного экстракта актуальном вопросом является наиболее аффективное его использование в Процессе производства лизина, частичная или полная замена его другими источниками ростовмх факторов.

^ль^^аст^к^е^паботы явилась' разработка способов им - ■ тенси^акации процессов культивирования продуцентов лизина. Для достижение этой цели были поставлены следующие конкретные задачи : разработать способу подготовки отдельных компонентов питательной среды - ИСТОЧНИКОВ ростових веществ ; изучить влияние некоторых источников ростовьк веществ на биосинтез лизина ¡подобрать состав питательной средыгс пе чи ващиЯ высокий уровень биосинтеза лизина ; разработать с;юсоб подготовки посевного материала на лгбораторноа стадии и в промышленные аппаратах ; разработать способ интенсификации процесса биосинтеза лизина.

а 3 _*"2 ЕЙ 5 • Установлено преимущество штамма -11родуцо::ти ^Ъг&т 22ВД, перед другими, используемы-

ми з гфокш!ленкости, продуцентами,в способности синтезировать лизин на средах с различными источниками росто вих фа к торо в-заме-натслзЗ кукурэного экстракта, Разработан способ получения.ли-■' зила с использованием питательной среда с новыми источниками^ росток;.« веществ : фермсктолкзчтом В ЭК, феоментативмым и кислотном гядро¡шзатои кукурузного экстракта, молочной сывороткой, Ы* -гоыосерином. Подобраны условия и аппаратура для интбнсифи-клци» процесса получения физиологически активного посевного каг.'риада,продуцента лизина.Разработан способ интенсификации

♦ г

г.т^расъ биосинтеза лизина на шлвсслой срэде, основанный нз дракой подаче комг.ож»итов питательной среда з процессе культи-г-¿'Он.«оо;;^до?аяа_з лвлеимо ст ь длительности использования

ионообменной смолы ЮГ 2 X 8 от применяемого источника ростовых веществ.

- Практическая значимость работы,На основании проведенных исследований внесены изменения в деЙствущиГ^ регламент промышленного получения лизина,касающиеся подготовки компонентов питательной среды, состава 1|итательноЯ среди, технологических режимов подготовки посевного материала к процесса биосинтеза лиэина.Использование разработанных способов интенсификации производства лизина'в уеловиях Шебекинского к Ливанского заводов, дало экономический эффект болееХмдн. руб.

работы_и_публикации,Рвзультаты работы доклады. вались: на конференции "Микробиологический биосинтез лизина", Рига» 19?4г.; н на симпозиуме "Биотехнология и биоинженерия", Рига,: ЮТЗг. Основные разработки го интенсификации процесса производства лизина проверены и внедрены на Ливанском опытном биохимическом и Йэбекинском биохимическом заводах.На "Способ производства; Ь-лизина" по а.с. * 502019 продана лицензия в Югославии.По материалам диссертации опубликовано 7 работ и вы -дано 4 авторских свидетельства.

: : : Ргруугураи объем работы. Диссертационная работа изложена' на 187 страницах,состоит иэ введения, обзора литературы, экспериментальное части,включающей 12 разделов,выводов, списка литературы и приложения; содержит 25 таблиц'и 25 рисунков.Список литературы включает 322 источника,в том числе 99 зарубежных авторов.' ■

Иаудриалч и методы исс ледованн^.Исходную культуру продуцента лизина поддерживали в пробирках на агарчзовахюй среде. .

Посевной материал выращивали ,в колбах емкостью 750 «я С с объемом питательна среда 50 мл) на жидкой питательной среде, в инокуллторе емкостью 34 л отъеино-доливным способом и посевном аппарате епкостыз 10 «3 периодическим способом.

Состав питательной среды,аэрация и технологи» культивирования изменяли в зависимости от цели эксперимента. Результаты лабораторных исследований биосинтеза лизина воспроизводили в . промышленных условиях» в ферментерах емкость» ІООмЗ.

Для приготовления ферментативного гидролиза?а кормовых дрожжей (БВК) брали 20&-ную водную суспензию дрогисеЯ,нагревали до 80° и вц*ч*-р«ивали I час .После охлаждения добавляли ферментный препарат. Длительность гидролиза, рН, температуру и концентрацию фермента меняли в зависимости от цели эксперимента,Аналогично.' . готовили ферментативный гидролиза? кукурузного экстракта. Использовали опытные партии ферментных препаратов:дрожжелитина ГЗХ, и лизосубтилина ГЗХ, а также коммерческий препарат протосубтилин ГЗХ. ''

Кислотчий гидролиз кукурузного экстракта проводили 1Ь%-нын раствором серной кислоти при кипячении в течение 8 часов в соот-иоиении соответственно 1:2. .. . .

Содержание аминного азрта определяли медным методом по Иопу и Стивенсону (Филиппович и др.,1575).

¡Інтексивность массообменна характеризовали сульфитным чмслом ( Счоры е/«¿,1944).

Определенно концентрации лизина проводили методом электрот фореза на бумаге (Куцева и др.1965). АмииокислотныЯ состав компонентов лйтчтєльцо.і среди определяли на аминокислотном анализаторе ^крчы ЧЗС? - К 1200 Е (Рябчук. 1этт1. -

Экспериментальные данные, представленные в' работе являются средний» арифметическими результатами полученными в 3-5 повторностях:.

При разработке оптимального режима ферментативного гидролиза БВК были использованы метода статистической обработки и ««тематического планирования (Максимов, Федоров, 1969 Грачев, 1979).

ЭКСШРЛЛЕНТАЯЬНАЯ ЧАСТЬ.

¿1Шй^ДЛИЯЯИЯ. ^даеек^^ на

биосинтез и выделение лизина, В качестве заменителя кукурузного экстракта использовали ферментативный гидролизат БЕК, При этом оптимальными условиями получения ферментолизата являлись : содержание дрожжей а инкубационной смеси 2056,концентрация фер -мента 0,45 ед ПС на грамм дрожгеЗ.длителрНОСТь гидролиза 8 часов, а в производственных условиях в присутствии антисептика - 24чаоа. Такой режим ферментолиза позволял получать содержание ашшюго азота в ферментолиэате до 0,6 %,

Установлено,что. ферме^ттолизаг БВК, внесенный в штательну *

среду вместо кукурузного экстракта, должен обеспечить концентрацию аминного азота О,06%.В этих условиях уровень биосинтеза лизина на 60$ вше,чем на среде с кукурузным экстрактом.Фермсито-лизаты ВВК, полученные с помощью ферментов дрожелитияа ГЗХ,лиэо-субтилиаа ГЗХ и протосубтилина ГЗХ оказали следующее.. влияние на накопление лизина и на расход БВК: 30,0 ; 34,3 ; 33,6 г/л и 0,67 | 1,25 ; 0,71 гна г лизина соответственно.

Для дальнейших исследований выбран фермеитолизат БВК, полученная с покощьо препарата протосубтилина ГЗХ,, т.к.при использовании его достигнуто высокое накопление лизина при сравнится то

низком расходе,БВК. > - .

Для увеличения количества свободных аминокислот в кукурузном экстракте и снижения его расхода при приготовлении пи -тательных сред бш проведен его ферментативный и кислотная гидролиз* .

В ферментативном щдролизате содержание треонина увели-) чивалось в 1,37 раза, а содержание метионина в 1,57 раза. В кислотном гидролизате содержание треонина увеличилось в 4,Зраза, а метионина в 4,7 раза«Использование кислотного гидролиэата в среде . в концентрации 0,04 и 0,06 % по аминновд азоту, приводи- • ло к увелпченлп выхода продукта на 37 и 53 %, соответственно к сокоащало расход его в 2,0-2,7 раза. Использование фермент-втия^-

ного гцдролизата кучуруэного экстракта в концентрации 0,05 ;

ч » /

0,09 ; 0,12^10 акинноыу азоту увеличивало накопление лизина на 20,30,52$, соответственно.

Цолочная сыворотка может служить также хорошим источником органического азота и витаминов при биосинтезе биологически активных соединений СЗалашко П., Залашю Л.,1976). Для биосинтеза лизина использовалась натквная творожная сыворотка/с показателями .: рН-4,0 ; редуцирующие вещества - 2,5% ; с. в/- ; ;

" £ *' упаренная творожная сыворотка с показателями : . рН -3,9 ; редуцирущие вещества - 10,8 *Н2-0,23$ сух» вещества-25$.. Дрэировка натввнсй сыворотки составила-0,04 % по / акинному азоту в питательной среде, а.упаренной - 0,05 %,

Локазано, что замена кукурузного экстракта в питательной ' среде натаеноЯ сывороткой (77,85) обеспечивала выход лизина на 10 £ ¿олыое , чем в контроле. Использование упаренной; молочной схроротки <.205) Вместо кукурузного , экстракта повышало' накопление

лизина на 67% по сравнению с контролем, пои этом сокращался расход мелассы эа счет молочного сахара, содержащегося в сиво-ротке.

В качестве даменителл кукурузного экстракта испытавалея жидкий концентрат 2>Ь, -гомосерина,„ технология которого разработана в институте биохимия Аіі СССР. Установлено,что концентрация рі, -гомосерина в питательной среде 0,06-0,08^. обеспечивает наибольшее накопление лизина - 25 г/л. Дня создания в пи -тательной среде оптимального содержания биотина и тиамина в нее вводили кукурузный экстракт и ферментолиэат БВК. Это позволило повысить накопление лизина на по сравнению со срсдоЯ, содеряащеЯ кукуруэнн.1 экстракт и на 14,0 % в сравнении со средой содержащей только -гомосерин.

Дія дальнейшей работы были выбраны следующие питательные среды : № I (контроль) - меласса (по РВ) - 10$, кукурузный экстракт - 5 соли (хлористый аммоний 2,0 %, калий фосфорнокислий одноэамеценааа - 0,05;?, - двузамещекный - ; Ї 2 -меласса (по РВ)- - фермент о лизат БЗК (по в питательной среде) - 0,05 соли (ач а логично среде ) ; Р 3 - меласса (по РЗ) - 10$, кукурузный экстракт - 0,5 %, РЬ - гомосерин. ( по основному в&деству) - 0,085?, соли (аналогично среде З I ). Далее наш била проведена сравнительная оценка способности микроорганизмов, продуцентов лизина, применяемая в настопче время в промышленности, накапливать лизин на средах с раэлишцг:л источникам» рОСТОЬЫХ ВЄІЦЄСТВ. НуЛЬТИВИрОЗЗДИВ ПрОГіО.Г^ІЛИ пп-д интенсивности аэрации 2,6 г / л . ч.

На средах с ферментолизатон Б-Н.І биосинтез лизина культуре;*

с /е г/иъ шж&вт «родунткиюсть ита'З'.ов Л ^¿И' '

35 И г-3 не 23 и , 30 %, на среде с 2>А-гомосе-рином на 15 и 30&,соответственно.

При изучении динамики биосинтеза лизина на питательных средах с кукурузным экстрактом, -гоыосерином и ферментоли-

затом БВК установлено, что наиболее быстрое потребление Р.В. .; культурой £-<- п'Зае. 2?/}7> на людалосъ на среде с ферментоли-зьгом БВК, к 36-40 часу роста уровень накопления лизина бал на 4 грамма визе» чем на других средах. Биомасса на этой среде являлась самой продуктивной (1,4 г лизина на г биомасс«), зыход лизина от Р.В. составлял 3056. Производственные испытания выбранных сред в ГООмЗ ферментерах подтвердила результаты лаборатории исследований.

Питательные среды полученные с использованием ферментоли-зата БЕК и ЪЬ -гомосерина имели различную оптическую плотность. Проведенные исследования показали,. чг о при использовании культур ально.Ч жидкости с ферментолизатом БВК при геннообменноы про -цессе, снижение сорбционной способности смолы КУ Я х 8 к 20циклу достигает 28%. При использовании культуральной жидкости с ЯЬ -гоиосерином снижение сорбциокньос свойств смолы к 30 циклу составляет 13^. Поэтому для ионнообменного выделения лизина рекомендуется в промышленности использовать гультурадьную жидкость -гомосерином.

2. Разработка способов интенсификации процесса получения посевного материала продуцента.

Известно, что условия приготовления посевного материала ? значата-ьно.! степени влиявт на скорость образования лизина -процессе ферментации Шегиня, 1970 ; Аслану, 1978). Ка основа-

Длительность куль'тизировагі'лр, ч Рис.I Рис.2 Рлс.З

Риз.1 Влияйте интенсивности аэрации на воет кучьтуш:1,2 - чаколлечие биомяесы и удельная скорость роста в колбах 12,6 г 02/ л.ч) ; 3,4 - іо же ппи культивяоопаїгаи в илокулч-торах (6,о г 02/ л.ч.)

Рис.2 Ь'^солление биойассьп X - до огьэиа посевной суспензии ; 2,3- после отъема посевной сусіеь'зия и ввода питательно?, среди

Ркс.З Еінамияа накопления биомассы в ІОмЗ ферментере: I- степень аэрация 6,3 Оо/л.ч.) ; й - степень аорэцях 2,9 г С^/л.ч.

;ми проведеттюс исследований подобрана питательная среда для получения посевного материала следущего состава^ мелас-са-5 , кукурузнчД экстракт 6-7, жидкиЛ концентрат PL -гомосе-рина - 0,02 -0,04. На это Л среде 1в колбах» процесс накопляя биогассы продуцента идет в 2 puna интенсивнее, чем на среде, используемой в промышленности.

Сравнивая динамику накопления биомассы Brtvibeclwiu/n 22ДД (рис.1)в колбе с интенсивностью аэра'^и 2,6 г 0^ / л.ч. и в аппарате объемом 34 литра с интенсивностью аэрации 6,5 г Og/л.ч., на подобранной среде установили, что в аппарате за 12 часов накопилось биомассы 12 г/л, а в колбе за 24 часа только 6 г/л. Наряду с фактором интенсивного аг^чрования на накопление биомасса, существенную роль оказывало обогащение среды ростовыми факто рами.Показано,что риращивание продуцента на среде содержащей 12 % кукурузного экстракта увеличиваю выход биомассы я 1,Ь раза и к 12 часам роста достигало IB г/л (рис.2, кривая I ). С целко увеличения съема биомассы посевного материала с аппарата в 34-литроАом инокуляторе был использован отъамяо-до л и вно 3 способ культивирования на питательной среде следующего состав?! С^): «йлягса-З, кукупузнча экстракт-ШРис.2, кривде 2,3) .Применение отнгыно-долаьного способа получения посевного материала н про из» иоцсявеннкх условиях Шебекинакого завода позволило увеличить производительность аппарата объемом 34 литра в 2 panа,искпочить лз эксплуатации 3 качалок на 600 колб и сократить оборот кнча-Л0чн:з колб в 40 раз.

.На рисунке 3 показана динамика накопления баоклссы кулъ-

dz-'^iSac-fcr/um 22ДД в 10 мЗ ферментере со степень?) аэр» Г«и::яя г Ол/л.ч. и в анало г и чн о к »-JepM опте ре с

гтневмоаэрируоце'1 системой, со степень» аэрации 6,3 г О^/л.ч. продуктивность ^зрментера со степенью аэрации 6,3 г О^/л.ч. по биомассе увеличена на 70$.

Таким образом,увеличение степени аэрации растущей культуры позволяет обогатить питательную среду источником ростовых веществ и одновременно* сократить процесс выравнивания посевного материала и увеличить, накопление биомассы.

3.Разработка способов интенсификации процесса биосинтеза лизина

Известно,что с повышением'концентрации сахара в питательной среде скорость растворения кислорода снижается.Б ферментере объемом ХООмЗ с интенсивностью аэрации 4,0-5,0 гО^/л.ч.провели культивирование' продуцента на питательной среде с ферментолиэа-том БВК, содержащей 10; 12,5; и 15,7? Р.В. Наибольший выход лизина г/л) наблюдался на среде с содержанием'Р.В. 15,7%, что на 40 % выше по сравнение с уровнем накопления лизина на контрольноЛ среце с содержанием Р.В. 10$, Однако выход продукта от потребленного сахара в этом случае снижался до 27%. При концентрации сахара 12,5 % урсзет. биосинтеза достиг Збг/л, что на выше контроля. Выход продукта составил 30% от Р.В.

Дел увеличенич выхода лизина выше 30 г/л на меяассной среде необходимо' содержание Р.В. в питательной среде увеличить до-15-20%. Однако концентрация Сахаров выше 12-16% приводит к инги-бированию продуктов метаболизма чере- цикл трикарбоновых кислот, к значительному уменьшении) лизин-синтезируедий активности (Сел-га и др., 1979). Поэтому для увеличения выхода лягина был исполь-совад периодический способ культивирования с добавлением источ-

кика питания во время феркентации, Дня определения наиболее благоприятного периода введения дополнительного питания(подпитки) нами рассмотрены показатели физиологической активности культуры продуцента в периодическом процессе нъ питательно* среде с ферментолизатом БВК (Таблица I). 1 .

4. •.»'.'

Показатели физиологической активности культурч ъ периодическом процессе на питательной среде с ферментолизатом БВК, при-культивировании на установке * з

Таблица 1

1 ip изм 0 10 20 зо' 40 ЪО 60 7ö

X Р S V, ßt

й

г/л г/л г/л г/л.ч

0,8 4,2 11,3 15,4 18,6 20,6 22,0

0 3 6,5 II 15,5 20,0 26,0

100 90 77 64 52 35 19

- 0,53 0,53 ' 0,37 0,27 0,17 0,00

0,110 0,050 0,020 ' 0,020 0,010 0,003

0,33 0,40 0,45 0,45 0,53. ,0,50.-

22,0

4-,

А

0,024 0,025 0,023 1.5 1.7 1,6 0,3 0,3i' 0,31

ч

г/л,ч

г/ч,г. биомассы

г/л.ч

г/л.ч

где X -время,

сахара,

скорость роста,

-удельнаяскорость образования лизина,,„ У^ = "СК0Р°СТЬ потребления сахара, ~

мический коэффициент образования лизина из сахара.

0,070 0,040 0,030 - 1,2 1,3 1,3 0,28 0,31 0,35 Х-биомасса, Р-накощгение лизина, S -потребление -скорость роста, J^x- -удельная скорость г -скорость образования лизина,

эконо-

Исходя из данных таблицы I для введения подпитки (40^ раствор кечассы) был выбран период с 30 по 50 час культивирования, который характеризуется высокими физиологическими показа-

90

80 70

60

50

40

30

го

ч

3 • *

Б о Л

й

* 50

3 о 40

Д

0.8- 30

0,6" 20

0,4- ■г

10

0,2

Р*с,4.:

12 24 1 36 40 60 Длительность культивировгшкя,ч

Динамика, накопления лизина культурой &иг&2£/г*/'е/>г-22)Щ в процессе культивирования о "подпиткой" а 100*3 ферментере I»! -накопление биомассн ;

2.2 -накопление лияша в культуральной жидкости ;

3.3 -потребление сахаро» ;

II. -ввод мелассной подпитки ;

показатели периодического процесса

теллии продуцента. Ввод мглассной подпитки озу:цестр ".ялся. до концентрации Сахаров, не выэнваицих катаболитическоЧ репрессии у продуцентов лиаша, равной ?,5 % (Руклишн и др.,Í976).Под-питка проводилась в 4 приема. Общее количество Сахаров внесении* »..ферментер составило 14$. Накоппеике лизина увеличилось до 40 г/л, выход от сахара составил z9£t . ■ ' - конйчнуй объем увеличился на IQ&. Аналогичны© показатели были получены при воспроизводстве процесса на ферментере объемом 100 мЗ, (Рис.

Наличие в среде солей приводит к уменьшению растворимости . кислорода (Перт.,19?8). Концентрация аммонийного азота в среде ' в виде солей вше 0,3 3? икгибирует рост продуцента лизина (3.1Яцева,1966) .В то же время при биосинтезе лизина .р тиснение . азота к углероду дотаю быть I ; 3 (Селга и др. .I5791. Дтя сокращения времени накопления биомасса культурой у/¿ас-/eriu^ 22ЛД и повышения выхода лизина в процессе ферментации нкчи.ис -пользован периодический способ культивирования с добавлением раствора аммонийных солей и углеводного питания. Начальная питательная среда содер-кала мелассу, в концентрации 100 по.Р.В.,по-вьгшекную концентрацию фер«ентолизата БЗК-0,06^ по а>-!И иному азоту и пе содержала солей. Раствор солей аммония с ^осфаташ: подавался на 12-13 час роста продуцента, когда накопление биомассы достигло 16 г/л. Подача мелассно-солевого раствора (с концентрацией мелассн 40$ и раствора солей I¿í % осуществлялась б период с 12 ю 45 час- культавирования.Пидачел мелассноП подпитки в пига -гельную среду вводили Сахаров. За 65 часов культивирования ;интезировалось 47 г/л лизина (Ркс.5). Внход лизина от сахара ;о ста в ля л 315;. "

Долучеаиые результаты экспериментальных исследовачи^ по •ультнг-ярованпп продуцента лизина с добавлением и сю «никое ш1тз-

90

т

»l

5

6 І U ■ ]

50

00 ■ S» * ■■

•1' . S! S

: ä A S 40

І A

160

60 10 -30

40 -0,6 ■

20

ЗО - 0,6

20 ■ » :

10

10 >0,2 . ->

12 H 36 48 60 * Длительность культивирования,*!

Рис* } .5.Дшммика накоплениялюнна чтИ'ТТройЛ^^^'^^1^ 22 Щ при культивирования в 1СКЫЗ ферментер» е '-' использованием солеДОи мехаесноЯподпитки •

1 -накопление _ .

2 -накопление лнэжна s культуральной жидкости

3 -пстреблеим сохароя ; " '

' M-гтеод маявоеноЯ подтти■ • ' С-ввод сожеля нодшіт

ния были проверены в производственных условиях Шебекинского биохимического завода. Культивирование проводили на питательной среде, содержащей РВ 10-12% и фериентолизат БВК в концентрации 0,06-0,06 по амииному азоту. Средние результаты трехмесячных испытаний представлены в таблице 2. ''■'.„

Характеристика процесса биосинтеза лизина "

-22ЛД в ферментерах объемом ІООмЗ.

Таблица 2.

/

Ю

па

Процесс культивирования продуцента

й>4ЦЄНТ- Экономи - Съем ли-,

рация чески Я К0-| знка с

низина зіфициенг фермен-

г/л использо- тера

вания Сахаров ^ кг

Сьеи лизина с ІмЗ объема "г-ерменте-

КГ

ТІ

%

I .* Периодический

36,4

2. Периодический с добавлением мехассноя под -питки 41,0

26,5 161? 16,2 100 29,0 1790 17,9 НО

3. Периодический с добавлением СОЛэй и мелассно-

солевой подпитки. 40,0 29,5 / 2199 22,0 136

Таким образом, в*результате производственных испытаний установлено, что разработанные нами способы культивирования продуцента лизина 22ДД с добавлением источников

питания дают возможность увеличить съем лизина с 1 мЗ объема ферментера на 10-36

6. Принципиальная технологическая схема получения лизина с выпуском продукта в различных товарных формах.

I - пробирка с исходной культурой, 2- посевная колба, 3 - кнокулятор объемом 34 л, 4-емкость дея питательной среды, 5 - посевной аппарат объемом 10 мЗ, 6,7 - емности ддя приготовления питательной среды, 8 - емкость для ферментолиэа БВК, 9- емкость дія раствора фермента, 10, II, I¿,13 - приеиныЯ бак, контактная головка, ввдерживателі- и теплообменник установки непрерывной стерилизации, 14 - ферментер объемом 100 мЗ, 15 - фильтр воздуха, ІВД7 - емкости пи-

31 - сушилка в котящем слое (или барабанная ).

ВЫВОДЫ: ; ' ■;..■■<

■ I. Определены оптимальные условия получения ферменто-лизата БВК исследуемыми ферментами и установлено, что концентрация ферментолиэата^в питательной среде 0,06 % по амикному азоту обеспечивает биосинтез лизина свине 30 г/л. * 1

2. Показано,что применение кислотного гидролиза» кукурузного экстракта в концентрацкк 6,0-8,5% по массе увеличивает выход продукта на 37-53% и сокращает расход кукурузного экстракта в 2,0-2,?-раза,.чгфбрквнтатквного гидролиэата кукурузного

-'.экстракта в количестве 6-14% по кассе увеличивает выход .лизина', на 20-50%. .V /'

3. Установлено, что при использовании упаренной молочной сыворотки в количестве 20% выход лаэина повшавтся на 67%. За счет ввода молочного сахара с сывороткой сокращаете^ расход мелиссы. ■ "■-V'.' ■

4. Показано, что при использовании в качестве заменителя -кукурузного экстракта ££ -гоносеркна в'состав питательной среда необходимо; вродить' яухуруэныЯ экстракт :0,5 или., ферментолизат

0.9%. Это повышает накопление лизина в культуральной жидкости на , 43% по сравнению со средой, содеридёй я. на : 14% в сравнении со средой,содержащей только -гомосерин.

5. Выявлено преицупіеетвоі ютаїт' ^^'^^'^ 22 ДД по биосинтезу лизина на питательной среде с ферментолизатом БВК го сравнению с промышленными штаммами И. 95

и Н- ¿¿иїатіси! Т-3 на 38 и 27 %, а на среде с ¿>1* -гомо-серкчом на 30 и 15 %,соответственно.

6. Подобраны оптимальные пктателы;т среды следуа-дего состава (в %):

1. Меласса по содержанию РВ-Ю; ферментолизат БВК ло еканному азоту - 0,0& .

2. Коллеса по содергани» РВ-ХО ; кукурузный экстракт к массе среды-0,Ь ; гомосерии к массе среды - 0,03; соли:хлористый аммония -2,0 ; ¡СуЧ^ -0,06 ^Р04-0,05 - для обеих сред одинакова. Применение этих сред повидает выход лизина в производственных условиях по сравнении с регламентной средой, содрржацеЯ'кукурузный экстракт, на 43 и 29 ^соответственно.

7. Показано, что при использовании -Р& -гомосерина в питагельноЯ среде емкость смоля КУ 2 х 8 при ионообменной выделении лизина выше, чем при использовании ферментолиэата БВК.Снижение емкости смолы в первом случае к 30 циклу составляет 1356, а

во втором к 20 циклу На этом основании рекомендовано при получении кристаллического лизина использовать в питательной среде (ОЛ -гомосерин с 0,5 % кукурузного экстракта.

8. Подобрана оптимальная питательная среда для посевной культуры следующего состава (в %): меласса-5, кукурузный экстракт 7-6, жидкий концентрат Рй -гомосерина 0,02-0,04. Применение этой среды позволяет в 2 раза повысить уровень накопления биомассы продуцента в колбах по сравнению с регламентной средой.

9. Установлено«что увеличение степени аэрации с 2,6г О^/л.ч в колбе до 6,5 г О^/л.ч. а инокуляторе и с 2,9 до 6,3 г 0^/л.ч. в посевном аппарате объемом 10 мЗ дало юзможность повысить уровень накопления биомассы в инокуляторе по сравнению с колбой в 2 раза

с сокращением времени, культивирования и в посевном аппарате на 7056.

10. Применение питательно! среды с содержанием кукурузного экстракта 12^ при степени аэрации 6,5 г 0^/ л.ч, позволяло достичь уроамя накопления биомассы в среде на Х2 часоз 18 г/л.

Использование этой средь и стъемно-доливного способа получения ннокудята на Шсбекинском биохимическом заводе .цало увеличение производительности одного 34- литрового аппарата в 2 раза и сокращение оборота качалочньге колб в 40 раз.

11. Показано,что увеличение интенсивности аэрации в .. ICO u3 ферментере с 2,6 до 4 г Og/л.ч дало возможность повысить содержание редуцирупцих веществ в питательной среде с 10 до 12,5 % и за счет этого повысить уровень биосинтеза лизина на 20$, не снижая экономического коэффициента.

12. Интенсифицируя процесс биосинтеза лизина с добавлением источников-:питания (минерального - по достижение уровня накопления биомассы 18-20 г/л У углеводного; - в период наибольшей скорости лнзинообразования), увеличиваем ^ъем проекта с мЗ объема ферментера,на 36$. . *

сшссйс| РАБОТ, ОПУБЯИКОВАШЫХ ДО - \

' диссертации : V

1. А.С1442699/СССР/ Способ производства /-лизик.. /О.В.Кислухина, К Д. Калунянц, Г.А. УдровскиЯ, А.Ы. Лучков» С.Ю.Кпявиня - не подлежит опубликованию э открытой печати*

2. A.C. * 498940 /СССР/ Способ получения Z -лизина / /А.К.Седвалд,А.М. Лужков, А.А.Лацарв, У.Э.Виестур, И.Я.Калваде, А.Я.0эал^-0золинь,Ю.Б.Эуценс-оцуба. в Б.И.,1976, 9 2.

3. A.C. » 502019 /СССР/ Штамм BrtrifaAt/t'«*» 22ДД /В.Н.Букин, М.Е.Бекер, Л.С.Куцева, Н.М.Баэдырава,. А.А.Лаца-ро, И.Я.Калване, А,И. Седвалд, М.П.Руклиш, B.íi. Боквр,У.Э.В;юс-тур,Г.К.Лиеникьи, А.Р.ВальлмиьЗ.А.Зиестуре.А.М. Л Л.Я.Атюк'кииа - опубл. в Б.И. I976¿ S S.

4. а:С. 7(СССР) Способ получишя / -лизина /В.З.Стеркии, A.fi. Музыченко, U.K. Черемухи.1!, D.H. Валуев, З.М. Зайцева, А.К. Соколов, Д.М. Иткин, A.M. ЛуїкоБ, В.С.Рого-вер, Н.Б. Олыи^ьская, В.іІ. Ручной, Левончук» Н.Л.Попов, А.С.Чистяков - не ііодлл.кит опубликованию р от критої печати,

Ь. Бадоусов В.В., Лужков A.M., Краева Ii,К. Получение посевного материала на пнопмореактивных аппаратах - Майробиологическая г.ромичдеккпсть, 1901, If 2 (176), с 19 - 20.

6. Вкеетур У.Э., Свлга С.Э,, Л*-дар A,ft., Щербак В.Э. ЛуАКОВ A.M., Болрз Я.А., Стурмакис И.А. , Руклшіа М. [L Изучений уелоаи3 аэра:^и для микробиологического получения лизина и про-мймлениых уелjвиях - ВКН : Ферментация, Рига, "Зинатне", 197.4, СЛ02-ІІ6...

^^ 7. A.J.;. Усовершенствование технологично кол ос-

настки ферментеров. Тез.докл.симпозиума "Биотехно'іолія и бш-мняенери.ч", Рига "Зянатне", I97Ö, т.Э, с.73-74.

8. Лужков A,id., Е.И.Зольгер, А.Н.Босенко, Н.Н.Якимопич.

Новый метод определения лизина в продуктах микробного синтеза. t

Микробиологическая промышленность. 1981, З (Х77) с. 1-2.

9. Лужков A.M., Кольвах Л.В., Краева Н.К. Зависимость длительности исаользования катионита КУ 2 х 8 от ростового фактора,. применяемого при биосинтеза лизина. Микробиологическая промышленность, 1981, З (І77Ї с.4-5. ■

І0. Удровский Г.А..Далка Р.Б..Шкагале Л.Б.,Лужков A.M. Изменчивость ~.:J8rev/£acferiUt* 22£ и динамика биосинтеза л и син з: Гез.докл.конференции микробиологический биосинтез лизина, Рига, 1974, с. 17 - 18.

II. Яковлев Лужков А.М., Краева Н.К. Методы

контроля ко^ичсгтпа лизина при 'промчтленйом производстве. Тез. докт. симпозиума "Ецотогно.погкя и , биоинженерия", Рига "Зинат-не" 1978, т. 2, с. 186-187.

• «

з*к.оа.тирлоо.вч Вкииксллэазг.