[go: up one dir, main page]

DK142879B - Process for producing single cell protein by aerobically culturing a culture of thermophilic bacteria. - Google Patents

Process for producing single cell protein by aerobically culturing a culture of thermophilic bacteria. Download PDF

Info

Publication number
DK142879B
DK142879B DK525977A DK525977A DK142879B DK 142879 B DK142879 B DK 142879B DK 525977 A DK525977 A DK 525977A DK 525977 A DK525977 A DK 525977A DK 142879 B DK142879 B DK 142879B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
culture
fermentation
methanol
medium
liter
Prior art date
Application number
DK525977A
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK142879C (en
DK525977A (en
Inventor
Donald Oliver Hitzman
Original Assignee
Phillips Petroleum Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phillips Petroleum Co filed Critical Phillips Petroleum Co
Priority to DK525977A priority Critical patent/DK142879B/en
Publication of DK525977A publication Critical patent/DK525977A/da
Publication of DK142879B publication Critical patent/DK142879B/en
Application granted granted Critical
Publication of DK142879C publication Critical patent/DK142879C/da

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

i 142879 oin 142879 o

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af enkeltcelle protein ved aerob dyrkning af enThe present invention relates to a method for producing single cell protein by aerobically culturing one

OISLAND

kultur af thermophile bakterier ved en temperatur mellem 45 C og 65°C i et vandigt medium indeholdende en eller flere alko-5 holer med 1-7 carbonatomer som carbon- og energikilde, en nitrogenkilde og et mineralnæringsstof.culture of thermophilic bacteria at a temperature between 45 ° C and 65 ° C in an aqueous medium containing one or more alcohols having 1-7 carbon atoms as a carbon and energy source, a nitrogen source and a mineral nutrient.

Forsøg på at afhjælpe mangel på protein har omfattet biosyntese dvs. biologisk fremstilling af enkeltcelle protein (SCP) ved dyrkning af mikroorganismer på carbonholdige sub-10 strater.Attempts to remedy protein deficiency have included biosynthesis ie. biological production of single cell protein (SCP) by culturing microorganisms on carbonaceous substrates.

Carbon- og energikilderne, der anvendes som substrater, skal være tilgængelige i vid udstrækning, forholdsvis billige, ensartede, og det skal være sikkert, at de ikke efterlader skadelige remanenser i proteinproduktet, der fås ved mikrobielle 15 omdannelser, Jordoliecarbonhydrider er blevet anvendt som carbon-og energikilde, men har mødt praktiske vanskeligheder på grund af ringe vandopløselighed, højt oxygenbehov og påståede spor af potentielt kræftfremkaldende stoffer hidrørende fra jordolierå-materialet, der kommer ind i eller klæber til proteinproduktet.The carbon and energy sources used as substrates should be widely available, relatively inexpensive, uniform, and be sure not to leave harmful residues in the protein product obtained by microbial conversions. Petroleum hydrocarbons have been used as carbon. -and energy source, but has encountered practical difficulties due to poor water solubility, high oxygen demand and alleged traces of potentially carcinogenic substances from the petroleum raw material entering or adhering to the protein product.

20 Ved andre fremgangsmåder har man anvendt oxygenerede carbonhydridderivater som råmateriale, da de er vandopløselige og følgelig lette at håndtere, fordi de mikrobielle omdannelsesprocesser hovedsageligt udføres under vandige betingelser.In other methods, oxygenated hydrocarbon derivatives have been used as feedstock as they are water soluble and thus easy to handle because the microbial conversion processes are mainly carried out under aqueous conditions.

Sådanne råmaterialer er let tilgængelige ud fra jordolie, natur-25 gas, forskellige affaldsomdannelser og omsætning af methan, fermentering af forskellige kornarter og destruktiv destillering af træ. Sådanne oxygenerede carbonhydrider er tilgængelige i vid udstrækning og udgør forholdsvis billige råmaterialer til fermentering. Det er fordelagtigt, at oxygenbehovet herved er 30 ret lille.Such raw materials are readily available from petroleum, natural gas, various waste conversions and methane conversion, fermentation of various grains and destructive distillation of wood. Such oxygenated hydrocarbons are widely available and constitute relatively inexpensive raw materials for fermentation. It is advantageous that the oxygen demand is thus quite small.

En anden vanskelig og begrænsende faktor ved kommerciel fremstilling af enkeltcelle-protein har været nødvendigheden af at gennemføre fermenteringen ved lav temperatur dvs. fra 20 til 50°C, men fortrinsvis ikke over 35°C. Sådanne oxidative mikrobi-35 elle omdannelser er eksoterme og giver store mængder varme, der skal fjernes kontinuerligt og fuldstændigt fra fermenterings- 142879Another difficult and limiting factor in commercial production of single cell protein has been the necessity to carry out the fermentation at low temperature, ie. from 20 to 50 ° C, but preferably not above 35 ° C. Such oxidative microbial conversions are exothermic and provide large amounts of heat to be removed continuously and completely from fermentation.

OISLAND

2 blandingen, tryis man ikke skal risikere overophedning af systemet, så mikroorganismerne dør eller deres vækst begrænses alvorligt ved temperaturstigningen med deraf følgende tab i ydeevne.2 in the mixture, one should not risk overheating the system so that the microorganisms die or their growth is severely constrained by the rise in temperature with consequent loss in performance.

Mange har især koncentreret sig om anvendelsen af gærar-5 ter som mikroorganisme, navnlig da gærceller generelt er lidt større end bakterieceller og lettere at fraskille fra fermenteringsmediet.In particular, many have concentrated on the use of yeast species as a microorganism, especially since yeast cells are generally slightly larger than bacterial cells and easier to separate from the fermentation medium.

' Bakterier har dog den fordel, at deres råproteinindhold i cellen er større end hos gær i almindelighed, idet gær har 10 højere indhold af proteinfrit strukturmateriale i cellen. Hertil kommer, at bakterier sædvanligvis har et betydeligt højere ægte proteinindhold, navnlig af de ernæringsmæssigt vigtige svovlholdige aminosyrer og lysin.However, bacteria have the advantage that their crude protein content in the cell is greater than that of yeast in general, since yeast has a higher content of protein-free structural material in the cell. In addition, bacteria usually have a significantly higher true protein content, particularly of the nutritionally important sulfur-containing amino acids and lysine.

Anvendelse af bakterier med evne til hurtig vækst og høj 15 produktivitet ved forholdsvis høj temperatur til en sådan fermentering ville være klart fordelagtig. Høj væksttemperatur betyder, at der skal fjernes mindre varme, dvs. benyttes mindre afkølingsapparatur, og bagefter kræves forholdsvis mindre mængder varme for at hæve temperaturen i mediet til sterilisering, 20 koagulering og fraskillelse. I øvrigt vil faren for inficering med andre mikroorganismer formindskes betydeligt, når der anvendes fermentering ved høj temperatur. Brugen af thermofile bakterier er således en nødvendig forudsætning for kommerciel forsvarlig biosyntese af enkeltcelle protein.Use of bacteria with the ability of rapid growth and high productivity at relatively high temperature for such fermentation would be clearly advantageous. High growth temperature means that less heat needs to be removed, ie. less cooling apparatus is used and afterwards relatively smaller amounts of heat are required to raise the temperature of the medium for sterilization, coagulation and separation. Furthermore, the risk of infection with other microorganisms will be significantly reduced when high temperature fermentation is used. The use of thermophilic bacteria is thus a necessary prerequisite for commercially viable single cell protein biosynthesis.

25 Det har nu vist sig, at en hidtil ukendt blandingskultur af bakterier lader sig anvende med stort held til ovenstående formål.25 It has now been found that a novel mixture culture of bacteria can be used with great success for the above purposes.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at bakteriekulturen er en blandingskultur med deponeringsbe-30 tegneisen NRRL B-8158. Denne blandingskultur af thermofile bakterier udviser netop disse meget ønskelige egenskaber, dvs. forbedret vækst ved højere temperaturer end de hertil konventionelt benyttede temperaturer, idet den giver højere celleudbytter med formindsket opskumning under fermentering, hvilket be-35 tinger fremgangsmådens rationelle udførelse. Blandingskulturen er thermofil, gror effektivt under høj produktion på lavereThe process according to the invention is characterized in that the bacterial culture is a mixture culture with deposit designation NRRL B-8158. This mixture culture of thermophilic bacteria exhibits precisely these very desirable properties, viz. improved growth at higher temperatures than the conventionally used temperatures, providing higher cell yields with diminished foaming during fermentation, affecting the rational performance of the process. The blend culture is thermophilic, effectively grows under high production at lower

OISLAND

3 142879 alkoholer, især methanol eller ethanol, ved temperaturer, hvor andre kendte bakteriearter enten er forholdsvis uproduktive eller simpelt hen ikke kan overleve på eller tolerere dette substrat, 5 Denne særlige blandingskultur betegnes som følger:Alcohols, especially methanol or ethanol, at temperatures where other known bacterial species are either relatively unproductive or simply unable to survive or tolerate this substrate. 5 This particular blend culture is referred to as:

Kulturnavn Stammebetegnelse DeponerinqsbetegnelseCulture name Tribe designation Deposit designation

Me HTB-53 NRRL B-8158Me HTB-53 NRRL B-8158

Betegnelsen NRRL B-8158 viser, at den thermofile blandingskultur er deponeret i officielt depot hos United States 10 Department of Agriculture, Agricultural Research Service, North Central Region, Northern Regional Research Center, 1815 North University Street, Peoria, Illinois 61604, nemlig i form af 30 lyophiliserede præparater, som fra depotet har modtaget NRRL-betegnelsen B-8158. Denne blandingskultur med deponerings-15 betegnelsen NRRL B-8158 omfatter A) en aerob, grampositiv, motil, sporedannende, krum stavformet, kædedannende bakterie af klassen Schizomycetes, orden Eubac-teriales, B) en aerob, gramnegativ, motil, sporedannende, lang stavformet 20 bakterie af slægten Bacillus og C) en aerob gramnegativ, motil, ikke-sporedannende, kort stavformet, delings-bakterie af klassen Schizomycetes.The designation NRRL B-8158 shows that the thermophilic blend culture is deposited in official depository at United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service, North Central Region, Northern Regional Research Center, 1815 North University Street, Peoria, Illinois 61604, namely in form of 30 lyophilized preparations which received from the depot the NRRL designation B-8158. This mixture culture, with the deposit designation NRRL B-8158, comprises A) an aerobic, gram positive, motile, spore-forming, curved rod-shaped, chain-forming bacterium of the class Schizomycetes, order Eubacteriales, B) an aerobic, gram-negative, motile, spore-forming, long rod-shaped 20 bacterium of the genus Bacillus and C) an aerobic gram-negative, motile, non-spore forming, short rod-shaped, dividing bacterium of the Schizomycetes class.

Denne thermofile blandingskultur er kompositionelt stabil og fås efter isolering fra en fermentering og lyophilise-25 ring under sædvanlige betingelser, scan omfatter hurtig afkøling af de mikrobielle celler ved meget lav temperatur, efterfulgt af hurtig dehydratisering under højt vakuum og oplagring ved - stuetemperatur. Til bestemmelse af levedygtighed reakt^Lveres nogle af de lyophiliserede prøver derefter og underkastes vækst 30 af den herved tilvejebragte blandingskultur under samme betingelser som anvendt tidligere. Sådanne fermenteringer under anvendelse af reaktiveret Mc~kultur giver i det væsentlige samme resultater angående højt celleudbytte osv. og tilsyneladende sammensætning af fermenteringskulturen, som de oprindelige kul-35 turer har givet før lyophilisering. Mikroskopisk undersøgelse af den reaktiverede Mc~kultur viser de samme tre organismer i 142879This thermophilic blend culture is compositively stable and obtained after isolation from a fermentation and lyophilization under usual conditions, scan includes rapid cooling of the microbial cells at very low temperature, followed by rapid dehydration under high vacuum and room temperature storage. To determine viability, some of the lyophilized samples are then reacted and subjected to growth of the resulting blend culture under the same conditions as used previously. Such fermentations using reactivated Mc culture give essentially the same results regarding high cell yield, etc., and apparent composition of the fermentation culture given by the original cultures prior to lyophilization. Microscopic examination of the reactivated Mc ~ culture shows the same three organisms in 142879

OISLAND

4 samme form og sammenhæng i den rekonstruerede kultur som i den oprindelige kultur.4 the same form and context in the reconstructed culture as in the original culture.

Som lavere alkohol anvendes især methanol eller ethanol, idet for tiden methanol eller et hovedsageligt methanol-holdigt 5 substrat foretrækkes som billigst og effektivt.In particular, as lower alcohol is used methanol or ethanol, with methanol or a substantially methanol-containing substrate presently being preferred as the cheapest and most effective.

Der er tydelige fordele ved anvendelse af den thermofile blandingskultur M i sammenligning med anvendelsen af en ren kul-tur af thermofile bakterier ved fermenteringen af methanol eller ethanol. Først og fremmest opnås et højere celleudbytte under an-10 vendelse af blandingskulturen. Celleudbytte som her beskrevet defineres som gram celler fremstillet pr. 100 gram anvendt carbon-og energikildemateriale, f.eks. methanol. Det højere celleudbytte er en vigtig praktisk, kommerciel, økonomisk fordel.There are clear advantages in using the thermophilic blend culture M in comparison with the use of a pure culture of thermophilic bacteria in the fermentation of methanol or ethanol. First of all, a higher cell yield is obtained using the blend culture. Cell yield as described herein is defined as grams of cells produced per 100 grams of used carbon and energy source material, e.g. methanol. The higher cell yield is an important practical, commercial, economic benefit.

En anden fordel ved blandingskulturen i sammenligning med 15 en renkultur af en thermofil bakterie er, at skumudviklingen er væsentligt mindre end hos de undersøgte renkulturer, som almindeligvis har en tendens til at udvikle store mængder skum i løbet af fermenteringen. Medens skum kan være ønskeligt i visse apparater som hjælpemiddel ved varmeoverførsel og ved 2o tilvejebringelse af de ønskede mængder molekylært oxygen til den aerobe fermentering, er mange typer fermenteringsapparater ikke udformet eller udstyret til at rumme eller behandle de store mængder skum, der udvikles ved nogle ren-stamme mikroorganismer. Derfor er de moderate mængder skum, der udvikles ved den 25 her omhandlede blandingskulturs brug, en tydelig fordel.Another advantage of the blend culture in comparison to a pure culture of a thermophilic bacterium is that foam development is substantially smaller than that of the pure cultures studied, which tend to develop large amounts of foam during the fermentation. While foams may be desirable in certain apparatus as auxiliary in heat transfer and in providing the desired amounts of molecular oxygen for the aerobic fermentation, many types of fermenters are not designed or equipped to accommodate or process the large amounts of foam developed by some pure strain microorganisms. Therefore, the moderate amounts of foam developed by the use of the 25 culture culture in question is a distinct advantage.

En anden fordel ved blandingskulturen er, at den naturligt producerer enkeltcelle protein som en blanding af flere slags celler, og derfor vil sammensætningen af aminosyrer i disse mikrobielle celler udvundet fra M blandingskulturen være mere stabil 30 end den sammensætning, der fås ved dyrkning af hver enkelt som ren-kultur, i den forstand, at der er mindre sandsynlighed for mangel på en eller flere bestemte, essentielle aminosyrer.Another advantage of the blend culture is that it naturally produces single-cell protein as a blend of several kinds of cells, and therefore the composition of amino acids in these microbial cells derived from the M blend culture will be more stable than the composition obtained by growing each one. as pure culture, in the sense that there is less likelihood of a lack of one or more specific, essential amino acids.

Den thermofile blandingskultur blev fundet ved arbejdet med at finde og udvikle en art kultur, der er egnet til sådanne 35 mikrobielle omdannelser. En jordprøve er udtaget 61 cm under jordens overflade over en dampledning ved Bartlesville, Oklahoma,The thermophilic blend culture was found in the work of finding and developing a species of culture suitable for such 35 microbial transformations. A soil sample is sampled 61 cm below the earth's surface over a steam pipe at Bartlesville, Oklahoma,

OISLAND

5 1428795 142879

Research Center of Phillips Petroleum Company. Konventionel berigelsesteknik i nærværelse af methanol blev anvendt for at isolere separate kulturer fra de mange oprindelige organismer.Research Center of Phillips Petroleum Company. Conventional enrichment technique in the presence of methanol was used to isolate separate cultures from the many native organisms.

I løbet af arbejdet, hvor adskillige rene thermofile kulturer 5 isoleredes, blev det klart, at en af kulturerne udgjorde en i sammensætning usædvanlig stabil blandingskultur af thermofile organismer.In the course of the work in which several pure thermophilic cultures were isolated, it became clear that one of the cultures constituted an unusually stable mixture culture of thermophilic organisms.

Blandingskulturen er sammensat af tre særegne thermofile mikroorganismer, der kan beskrives taxonomisk som nedenfor an-10 ført under A, B og C.The blend culture is composed of three distinctive thermophilic microorganisms which can be described taxonomically as listed below under A, B and C.

6 142879 NKRL B-8158 q Taxonomisk beskrivelse6 142879 NKRL B-8158 q Taxonomic description

Kulturegenskab/ prøveresultat_A B_C_Cultural property / test result_A B_C_

Kultur Bacillus Bacillus Ukendt (sandsynligvis __pseudomonas)_Culture Bacillus Bacillus Unknown (probably __pseudomonas) _

Sporedannelse ja ja nej 5 Aerob ja ja jaTrack formation yes yes no 5 Aerobic yes yes yes

Gennemsnitsstørrelse (ji) 0,5xl-2,5 O,6x1-5 0,5x1Average size (ji) 0.5xl-2.50, 6x1-5 0.5x1

Motilitet ja ja jaMotility yes yes yes

Optimum temp. 55°C 55°C 55°COptimum temp. 55 ° C 55 ° C 55 ° C

Foretrukket temp. 50-65°C 50-65°C 45-60°CPreferred temp. 50-65 ° C 50-65 ° C 45-60 ° C

10 pH interval 5-9 5-9 5-910 pH range 5-9 5-9 5-9

Optimum pH 6,2-6,8 6,2-6,5 6-7 Vækst faktorer ingen ingen - (Kultur C synes at kræve de to andre organismers tilstedeværelse, når vækst skal ske på methanol-substrat)Optimum pH 6.2-6.8 6.2-6.5 6-7 Growth factors none none - (Culture C seems to require the presence of the other two organisms when growth is to take place on methanol substrate)

Pigmenter i IM2 lysbrun H^O opl. gul H^O opl. lyserød H_0 opl.Pigments in IM2 light brown H ^ O educate yellow H ^ O educate pink H_0 educate.

medium + 1,5% CH^OH uopl. i organi- uopl. i orga- ske oplm. niske oplm.medium + 1.5% CH 2 OH unopl. in Organizational Training. in organic atlm. niche rev.

Celleudseende store krumme stave store stave små stave til lange kæder ingen kæderCell appearance large curved rods large rods small rods for long chains no chains

Kolonindseende i cirkulær hævet cirkulær hævet lille, nålespids 20 IM2 medium + 1,5% svagt brunlig brækket hvidColon appearance in circular raised circular raised small, needle tip 20 IM2 medium + 1.5% slightly brownish fractured white

CHjOHCHjOH

o Vækst ved 55 C pa; næringsbouillon - - + næringsbouillon + 1,5% CH OH - + 25 _ + IM„+0,5% CH OH + + + IM +1,5% CH.jOH + + 1 J + IM2+1,5% glucose - - IM2+1,5% CH3CH2OH + + - IM2+1,5% HCHO + + NR* 30 BiM+1,5% CH OH +o Growth at 55 C pa; nutritional broth - - + broth + 1.5% CH OH - + 25 _ + IM + + 0.5% CH OH + + + IM + 1.5% CH.jOH + + 1 J + IM 2 + 1.5% glucose - - IM2 + 1.5% CH3CH2OH + + - IM2 + 1.5% HCHO + + NR * BiM + 1.5% CH OH +

0,1% NaCl 6 + + NR0.1% NaCl 6 ++ NR

BHM+5% CH3OH + + NRBHM + 5% CH 3 OH + + NR

Pladetælling +1,5% CH30H translucent translucent udspilede kanter glinsende små 35 IM2~medium se eksempel 2 BHM-medium: KH2P04: 2,0 g/1, K2HP04: 3,0 g/1, MgSO^^O: 0,4 g/1,Plate count + 1.5% CH30H translucent translucently spilled edges shining small 35 IM2 medium see Example 2 BHM medium: KH2PO4: 2.0 g / l, K2HPO4: 3.0 g / l, MgSO4 O: 0.4 g / 1,

CaCl2’2H20: 0,04 g/1, (NH4)2S04: 2 g/1, spormineralopløsning: 10 ml/1 indeholdende FeS04*7H20: 0,11 g/1, ZnS04*7H20: 0,03 g/1, CuS04'5H20: 0,02 g/1, MnS04-H20: 0,02 g/1, H2S04 (kone.): 1 ml/1.CaCl2'2H2O: 0.04 g / l, (NH4) 2SO4: 2 g / l, trace mineral solution: 10 ml / l containing FeSO4 * 7H2O: 0.11 g / l, ZnSO4 * 7H2O: 0.03 g / l, CuSO4'5H2O: 0.02 g / l, MnSO4-H2O: 0.02 g / l, H2SO4 (conc.): 1 ml / l.

OISLAND

7 1428797 142879

Gentagne forsøg på adskillelse er blevet udført på denne blandingskultur for at isolere disse mikroorganismer for sig og rendyrke hver enkelt. F.eks. resulterede stregkultur på et mineralagarmedium indeholdende methanol i dannelsen af isole-5 rede kolonier af alle tre organismer. Når de isolerede kolonier overførtes til vandigt medium til yderligere dyrkning med methanol som carbon- og energikilde, sker der imidlertid overraskende nok ikke nogen vækst, heller ikke efter gentagne forsøg.Repeated separation attempts have been made on this blend culture to isolate these microorganisms individually and purify each one. Eg. resulting culture on a mineral agar medium containing methanol resulted in the formation of isolated colonies of all three organisms. However, when the isolated colonies were transferred to aqueous medium for further cultivation with methanol as a carbon and energy source, surprisingly, no growth occurs, even after repeated experiments.

]_q Denne blandingskulturs samvækst angiver et symbiotisk forhold mellem de tre mikroorganismer. Det synes muligt, at et eller flere stofskifteprodukter fra mindst en af mikroorganismerne tjener som nødvendigt substrat for den ene eller anden af de andre mikroorganismers vaskst. Skønt en sådan metabolits -L5 nøjagtige natur ikke kendes, synes det muligt, at den kan være toksisk over for mikroorganismen, som producerer den, hvorved der fås en forklaring på, at den ene eller begge de øvrige mikroorganismer skal være til stede for at tilintetgøre en sådan toksisk metabolit, for at den første mikroorganisme kan fort-20 sætte med at vokse tilstrækkeligt.] _q The coexistence of this mixture culture indicates a symbiotic relationship between the three microorganisms. It seems possible that one or more metabolic products of at least one of the microorganisms serve as the necessary substrate for the washing of one or the other microorganisms. Although the exact nature of such a metabolite-L5 is unknown, it seems possible that it may be toxic to the microorganism producing it, thereby providing an explanation that one or both of the other microorganisms must be present to destroy such a toxic metabolite so that the first microorganism can continue to grow sufficiently.

En yderligere antydning af denne symbiotiske sammenhæng er, at ved fermenteringer under anvendelse af M frembringesA further hint of this symbiotic relationship is that fermentations using M are produced

CC

betydeligt mindre skum under typisk aerobe betingelser end normalt konstateret under tilsvarende typiske aerobe betingelser 25 under anvendelse af en rendyrket thermofil bakterie af slægten Bacillus. Da blandingskulturen Mc således ikke producerer den sædvanlige store mængde skum, antages det, at der konsumeres et ekstracellulær produkt, sandsynligvis proteinholdigt, af mindst en af de symbiotiske mikroorganismer, idet mængden af 2Q et sådant produkt herved kontinuerligt holdes lav og derved tillige skumfremkaldelsen i fermenteringsblandingen.significantly less foam under typical aerobic conditions than normally found under similar typical aerobic conditions 25 using a purified thermophilic bacterium of the genus Bacillus. Thus, since the blend culture Mc does not produce the usual large amount of foam, it is believed that an extracellular product, probably proteinaceous, is consumed by at least one of the symbiotic microorganisms, the amount of 2 .

Carbon- og energikilden er en eller flere alkoholer med 1-7 carbonatomer pr. molekyle. Sådanne alkoholer omfatter både lineære og forgrenede alkoholer, primære, sekundære og terti-25 ære monohydroxy og polyhydroxy.The carbon and energy source are one or more alcohols with 1-7 carbon atoms per liter. molecule. Such alcohols include both linear and branched alcohols, primary, secondary and tertiary monohydroxy and polyhydroxy.

142879142879

OISLAND

88

Eksempler på alkoholer er methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, 1,7-heptandiol, 2-heptanol, 2-methyl-4-pentanol, 2-pentanol, 2-methanol-4-butanol, 2-methy1-3-butanol, 2-butanol, 2-methyl-l-propanol, 2-methyl-5 -2-propanol, 2-propanol, glyceral, ethylenglycol, propylengly- col, omfattende blandinger af to eller flere.Examples of alcohols are methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, 1,7-heptanediol, 2-heptanol, 2-methyl-4-pentanol, 2-pentanol, 2-methanol-4-butanol, 2-methyl 3-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-methyl-5 -2-propanol, 2-propanol, glyceral, ethylene glycol, propylene glycol, comprising mixtures of two or more.

De mest foretrukne alkoholer er de alkoholer, der indeholder 1-4 carbonatomer pr. molekyle, især monohydroxyalkoho-ler, på grund af let tilgængelighed, vandopløselighed og lav 10 pris.The most preferred alcohols are those alcohols containing 1-4 carbon atoms per liter. molecule, especially monohydroxy alcohols, due to easy availability, water solubility and low price.

Methanol er særlig foretrukken på grund af relativt lav pris, let tilgængelighed og total vandopløselighed.Methanol is particularly preferred due to relatively low cost, ease of access and total water solubility.

Et kommercielt tilgængeligt materiale betegnet "Methyl Fuel" (C&EN, September 17, 1973, side 23] er et eksempel på 15 en kommercielt tilgængelig blanding af methanol og nogle få procent højere alkoholer indeholdende indtil ca. 4 carbonatomer pr. molekyle, der kan anvendes som et hensigtsmæssigt substrat,A commercially available material termed "Methyl Fuel" (C&EN, September 17, 1973, page 23] is an example of a commercially available mixture of methanol and a few percent higher alcohols containing up to about 4 carbon atoms per molecule that can be used. as an appropriate substrate,

Aerob formentation er velkendt inden for teknikken, og 20 midler til at sætte oxygen til fermentationsblandinger er også velkendte. Almindeligvis kan tilsætningen af molekylært oxygen til den vandige fermentationsreaktionsblanding gennemføres ved at lede passende mængder luft eller oxygenmættet luft og eventuelt yderligere ren oxygen gennem fermentations-2g beholderen. Affaldsgasser kan genvindes, om ønsket recirkule-• res, til maksimal udnyttelse af oxygen, f.eks. ved at fjerne carbondioxid fra affalds- og recirkulationsgassen. Almindeligvis skal der tilføres 0,1 til 10 eller mere almindeligt 0,7 til 2,5, rumfang luft pr. minut til fermentationsblandingen 20 pr. rumfang væske i fermentoren, eller 0,02 til 2,1 og især 0,14 til 0,55 rumfang oxygen pr. rumfang væske pr. minut.Aerobic fermentation is well known in the art, and 20 means for adding oxygen to fermentation mixtures are also well known. In general, the addition of molecular oxygen to the aqueous fermentation reaction mixture can be accomplished by passing appropriate amounts of air or oxygen-saturated air and optionally additional pure oxygen through the fermentation-2g container. Waste gases can be recycled, if desired, for maximum utilization of oxygen, e.g. by removing carbon dioxide from the waste and recycle gas. Generally, 0.1 to 10 or more generally 0.7 to 2.5, volume of air per unit of air, must be supplied. per minute to the fermentation mixture 20 volume of liquid in the fermentor, or 0.02 to 2.1, and in particular 0.14 to 0.55 volume of oxygen per liter. volume of liquid per minute.

De anvendte tryk kan varieres bredt, for eksempel fra 0,1 til 100 atmosfærer (10,33-10,132 kPa), mere almindeligt fra 1 til 30 atmosfærer (101,3-3.3039 kPa), men helst 1-5 at-35 mosfærer (101,3-506,5 kPa]. Tryk større end atmosfærisk tryk forøger det opløste oxygenindhold i det vandige fermentations-The pressures used can be widely varied, for example from 0.1 to 100 atmospheres (10.33-10.132 kPa), more commonly from 1 to 30 atmospheres (101.3-3.3039 kPa), but most preferably 1-5 at-35 atmospheres Pressure greater than atmospheric pressure increases the dissolved oxygen content of the aqueous fermentation medium.

OISLAND

9 142879 medium og dermed hurtigere mikrobiel vækst. Overatmosfærisk tryk anvendes især, fordi de højere temperaturer (thermofil fermentation) nedsætter oxygenopløseligheden i det vandige fermenteringsmiddel.9 142879 medium and thus faster microbial growth. In particular, over-atmospheric pressure is used because the higher temperatures (thermophilic fermentation) decrease the oxygen solubility in the aqueous fermentant.

5 Dyrkning af M -blandingskulturen gennemføres ved 45-65°C, men især til optimal vækst mellem 50 og 60°C. Lavere temperaturer har en tendens til at hindre væksten.Cultivation of the M blend culture is carried out at 45-65 ° C, but especially for optimal growth between 50 and 60 ° C. Lower temperatures tend to hinder growth.

Høje koncentrationer af nogle af de beskrevne carbon-og energikildesubstrater, f.eks. methanol, kan være hæmmende 10 for en tilfredsstillende mikrobiel vækst eller endog virke toksisk over for mikroorganismerne ved fermentation af blandingskulturen og bør undgås.High concentrations of some of the described carbon and energy source substrates, e.g. methanol may be inhibitory to satisfactory microbial growth or even toxic to the microorganisms by fermentation of the blend culture and should be avoided.

Fermentationsprocessen kan gennemføres portionsvis eller kontinuerligt. En kontinuerlig fremgangsmåde er især eg-15 net, når carbon- og energikilden er en af de lavere alkoholer methanol eller ethanol, som let egner sig til kontrollabel tilførsel ved høj effektivitet. Når fermentoren er inokuleret med blandingskulturarten, tilføres alkoholen som en særskilt strøm eller blandet med vand som en vandig strøm til sterilisation 20 af denne, eller med et mineralsk middel til sterilisation af dette eller et hvilket som helst af disse. Sædvanligvis tilføres alkohol separat til let kontrol af koncentrationen deraf i fødestrømmen til fermentoren i området 2,5 til 35 vægtprocent, mere hyppigt og hensigtsmæssigt 10-15 vægtprocent.The fermentation process can be carried out portionwise or continuously. A continuous process is particularly suitable when the carbon and energy source is one of the lower alcohols of methanol or ethanol, which is readily suitable for high efficiency controlled supply. When the fermentor is inoculated with the blend culture, the alcohol is supplied as a separate stream or mixed with water as an aqueous stream for sterilization thereof, or with a mineral agent for sterilization thereof or any of them. Usually, alcohol is added separately for light control of its concentration in the feed stream to the fermentor in the range of 2.5 to 35% by weight, more frequently and conveniently 10-15% by weight.

25 Dyrkning gennemføres i et vandigt vækstmedium omfattende et vandigt mineralsaltmiddel, carbon- og energikildematerialet, molekylært oxygen og et begyndelses-podestof af Mc~blandings-kulturen.Cultivation is carried out in an aqueous growth medium comprising an aqueous mineral salt agent, the carbon and energy source material, molecular oxygen and an initial inoculum of the Mc mixture culture.

Fermentationsvækstraterne kan indstilles ved fødemateria-30 let, hvis tilførselshastighed styres, så de mængder, der føres til fermentoren, i det væsentlige er de samme som organismens forbrug. Herved undgås ophobning i fermentoren, især af toksiske materialer. En tilfredsstillende kontrol kan også opnås ved at holde indholdet af fødemateriale i fermentorafløbet på O 35 til 0,2 vægtprocent.The fermentation growth rates can be adjusted by the feed material, whose feed rate is controlled so that the amounts fed to the fermentor are substantially the same as the consumption of the organism. This avoids accumulation in the fermentor, especially of toxic materials. A satisfactory control can also be obtained by keeping the feed material content in the fermentor effluent of 0 35 to 0.2% by weight.

10 U2879 o10 U2879 o

Almindeligvis er mikrobielle cellers opholdstid i fermentoren ved en kontinuerlig proces af en størrelsesorden på 2 til 4 timer under sådanne betingelser, skønt dette ikke er kritisk.Usually, the residence time of microbial cells in the fermenter is in a continuous process of the order of 2 to 4 hours under such conditions, although this is not critical.

5 Kulturen Mc kraver mineralnæringsstoffer og en kilde for assimilerbart nitrogen, foruden molekylært oxygen og de beskrevne carbon- og energikilder. Nitrogenkilden kan være en hvilken som helst nitrogenholdig forbindelse, der er i stand til at frigøre nitrogen i en form, der er egnet til metabolisk 10 anvendelse af organismen. Medens en varietet af organiske ni-trogenkildeforbindelser, f.eks. andre proteiner, urinstof eller lignende, kan anvendes, er uorganiske nitrogenkildematerialer sædvanligvis mere økonomiske og praktiske. Sådanne uorganiske nitrogenholdige forbindelser skal typisk omfatte det 15 for tiden foretrukne ammoniak eller ammoniumhydroxid, såvel som forskellige andre ammoniumsalte, f.eks. ammoniumcarbonat, ammoniumertrat, ammoniumphosphat, ammoniumsulfat og ammonium-pyrophosphat. Ammoniakgas er hensigtsmæssig og kan anvendes ved simpelt hen at boble den gennem det vandige fermentations-20 medium i passende mængder.5 The culture Mc requires mineral nutrients and a source of assimilable nitrogen, in addition to molecular oxygen and the described carbon and energy sources. The nitrogen source may be any nitrogen-containing compound capable of releasing nitrogen in a form suitable for metabolic use of the organism. While a variety of organic nitrogen source compounds, e.g. other proteins, urea or the like, may be used, inorganic nitrogen source materials are usually more economical and practical. Such inorganic nitrogen-containing compounds should typically comprise the currently preferred ammonia or ammonium hydroxide, as well as various other ammonium salts, e.g. ammonium carbonate, ammonium nitrate, ammonium phosphate, ammonium sulfate and ammonium pyrophosphate. Ammonia gas is convenient and can be used by simply bubbling it through the aqueous fermentation medium in appropriate amounts.

Den vandige mikrobielle formenteringsblandings pH-vær-di skal ligge fra 5,5 til 7,5, fortrinsvis fra 6 til 7. Tilsætningen af ammoniak hjælper med til at overholde den ønskede pH-v®rdi, fordi det vandige medium ellers har en tilbøje-25 lighed til at blive let surt. Naturligvis er de foretrukne pH-værdiområder for mikroorganismer i almindelighed i nogen grad afhængige af det anvendte medium, og således kan det foretrukne pH-område skifte i det mindste lidt, hvis mineralmediet forandres.The pH of the aqueous microbial fermentation mixture should be from 5.5 to 7.5, preferably from 6 to 7. The addition of ammonia helps to maintain the desired pH because otherwise the aqueous medium has an added -25 similarity to becoming slightly acidic. Of course, the preferred pH ranges for microorganisms are generally somewhat dependent on the medium used, and thus the preferred pH range may change at least slightly if the mineral medium changes.

30 Foruden oxygen, nitrogen og carbon og energikilden er det nødvendigt at sætte udvalgte mineralnæringsstoffer i nød-yendige mængder og forhold til fødematerialet for at sikre passende mikroorganismevækst og for at gøre cellernes assimilation af alkohol maksimal ved fremgangsmåden.In addition to oxygen, nitrogen and carbon and the energy source, it is necessary to add selected mineral nutrients in necessary amounts and ratios to the feed material to ensure appropriate microorganism growth and to maximize cell assimilation of alcohol by the process.

35 En kilde til phosphat eller andre phosphor-, magnesium-, calcium-, natrium-, mangan-, molybden- og kobberioner har vist 142879 11 o sig at tilvejebringe de nødvendige mineraler. Et sådant mine-ralnaaringsmedium betegnet "FM-12" er anført nedenfor sammen med spormineralopløsningen, som udgør en del af FM-12-nærings-mediet: 5 Medium FM-1235 A source of phosphate or other phosphorus, magnesium, calcium, sodium, manganese, molybdenum and copper ions has been found to provide the necessary minerals. One such mineral nutrient medium designated "FM-12" is listed below along with the trace mineral solution which forms part of the FM-12 nutrient medium: 5 Medium FM-12

Komponent Mængde H3P04 (85%) 2 ml KC1 1 gComponent Amount of H3PO4 (85%) 2 ml KC1 1 g

MgS04-7H20 1,5 g 10 CaCl2-2H20 0,2 gMgSO4-7H2O 1.5 g CaCl2-2H2O 0.2 g

NaCl 0,1 gNaCl 0.1 g

Spormineralopløsning 5 mlTrace mineral solution 5 ml

Destilleret vand op til 1 liter 15 SpormineralopløsningDistilled water up to 1 liter 15 Trace mineral solution

CuS04*5H20 0,06 gCuSO 4 * 5H 2 O 0.06 g

Kl 0,08 gAt 0.08 g

FeCl-j·6Η20 4,80 gFeCl-j · 6Η20 4.80 g

MnS04-H20 0,30 g 20 Na2Mo04*2H20 0,20 gMnSO 4 -H 2 O 0.30 g Na 2 Mo 2 O 4 * 2H 2 O 0.20 g

ZnS04*7H20 2,00 g H3B03 0,02 g H2S04 (kone.) 3 mlZnSO4 * 7H2O 2.00 g H3B03 0.02 g H2SO4 (wife) 3 ml

Destilleret vand op til 1 liter 25 Andre mineralmediumkoncentrationer kan også anvendes, jfr. eksemplerne nedenfor.Distilled water up to 1 liter 25 Other mineral medium concentrations can also be used, cf. the examples below.

Ved portionsvis eller kontinuerlig drift steriliseres alt udstyr, reaktor eller fermenteringsorganer, kedel eller beholder, rør, medfølgende cirkulerings- eller afkølingsorga-20 ner og lignende sædvanligvis ved anvendelse af damp med en temperatur på ca. 121°C i adskillige minutter, f.eks. ca.In portion or continuous operation, all equipment, reactor or fermentation means, boiler or vessel, pipes, accompanying circulating or cooling means, and the like are usually sterilized using steam having a temperature of approx. 121 ° C for several minutes, e.g. ca.

15 minutter. Den steriliserede reaktor podes med en kultur af den angivne mikroorganisme i nærværelse af alle de nødvendige næringsstoffer omfattende oxygen og alkohol.15 minutes. The sterilized reactor is seeded with a culture of the indicated microorganism in the presence of all the necessary nutrients including oxygen and alcohol.

35 Der skal opretholdes instrumentering til at måle celle- tætheden, pH-værdien, indhold af opløst oxygen, alkoholkoncen- 14287935 Instrumentation to measure cell density, pH, dissolved oxygen content, alcohol concentration must be maintained.

OISLAND

12 tration i fermenteringsblandingen, temperatur, fødemateriale-hastighed og lignende. Det foretrækkes, at de materialer, der sættes til fermenteringsbeholderen, først steriliseres ved, at f.eks. ethanol eller methanol sættes til de andre strømme, 5 f.eks. mineralmediet, i steriliserende mængder, således at særskilt varmesterilisering undgås.12 fermentation mixture, temperature, feed rate and the like. It is preferred that the materials added to the fermentation vessel are first sterilized by e.g. ethanol or methanol is added to the other streams, e.g. the mineral medium, in sterilizing amounts, so that separate heat sterilization is avoided.

Tilsætning af antiskummiddel til fermenteringsblandingen skal undgås, fordi antiskummidler, f.eks. siliconer, kan være skadelige for det opløste oxygenindhold ved de anbefalede høje 10 fermenteringstemperaturer, og kan bevirke, at organismerne vokser langsommere og endog dræbes. Skum udviklet af I! -kulturen er ikke skadelig over for væksten og er afgørende fordelagtig ved opretholdelse af organismerne i et system med højt indhold af opløst oxygen. Skum hjælper med til at tilvejebringe rela-15 tivt store arealer af gas/væske-kontakt-grænseflader. Således kan fermentering forbedres, og varmeoverførsel kan forbedres til bedre styring, større ensartethed og undgåelse af lokal overhedning.Addition of antifoam to the fermentation mixture must be avoided because antifoam agents, e.g. silicones, can be detrimental to the dissolved oxygen content at the recommended high fermentation temperatures, and can cause the organisms to grow slower and even kill. Foam developed by I! The culture is not detrimental to growth and is crucially beneficial in maintaining the organisms in a high dissolved oxygen content system. Foam helps to provide relatively large areas of gas / liquid contact interfaces. Thus, fermentation can be improved and heat transfer can be improved for better control, greater uniformity and avoidance of local superheat.

Naturligvis kan man om ønsket anvende et skum-fremkal-20 dende stof, f.eks. med visse detergenter, fortrinsvis ikke-io-niske, til hjælp ved yderligere skumdannelse, skønt dette normalt ikke er nødvendigt eller ønskeligt.Of course, if desired, a foaming agent, e.g. with certain detergents, preferably non-ionic, to aid in further foaming, although this is usually not necessary or desirable.

Genvinding af mikrobielle celler kan gennemføres ved sædvanlig teknik, f.eks. syrning af fermenteringsafløb til en 25 pH-værdi på ca. 4, og opvarmning af det syrnede afløb til en temperatur, der er i stand til at dræbe mikroorganismerne, f.eks. ca. 80°C, men er lav nok til ikke at beskadige proteinproduktet. Afløbet kan derpå centrifugeres, vaskes og gencentrifugeres til genvinding af de mikrobielle celler fra fermenterings-30 afløbet. Cellerne kan behandles til celleopløsning til genvinding af protein og andre materialer fra cellen. Fermenteringen giver også et antal ønskelige biprodukter, der kan udvindes fra fermenteringsafløbet. Disse ekstracellulære produkter kan forbedre fremgangsmådens økonomi som helhed, da de om-35 fatter værdifulde stoffer, f.eks. polysaccharider, aminosyrer, f.eks, glutaminsyre, enzymer, vitaminer og lignende.Recovery of microbial cells can be accomplished by conventional techniques, e.g. acidification of fermentation effluent to a pH of approx. 4, and heating the acidified effluent to a temperature capable of killing the microorganisms, e.g. ca. 80 ° C, but is low enough not to damage the protein product. The effluent can then be centrifuged, washed and centrifuged to recover the microbial cells from the fermentation effluent. The cells can be processed for cell solution to recover protein and other materials from the cell. The fermentation also provides a number of desirable by-products that can be recovered from the fermentation effluent. These extracellular products can improve the economy of the process as a whole, as they include valuable substances, e.g. polysaccharides, amino acids, eg, glutamic acid, enzymes, vitamins and the like.

OISLAND

13 14287913 142879

Enkeltcelleproteinproduktet er en værdifuld proteinkilde til brug som foder for dyr, navnlig i kraft af dets høje nucleinsyreindhold. Nærværende patent omfatter ikke fremgangsmådens anvendelse ved tilvirkning af næringsmidler.The single cell protein product is a valuable source of protein for use as animal feed, in particular due to its high nucleic acid content. The present patent does not cover the use of the process in the manufacture of foodstuffs.

55

Eksempel 1Example 1

Et kontinuerligt fermenteringsforsøg gennemføres under anvendelse af den thermofile blandingskultur NRRL B-8158. En 7-liters fermenteringsbeholder udstyret med en aerator, omrø-10 rer, opløst oxygenkontrolanordning og udstyr til at måle og styre temperatur og pH-værdi for fermenteringsblandingen, påfyldes ca. 500 ml af en fermenteringsreaktionsblanding fra et tidligere fermenteringsforsøg under anvendelse af den thermofile blandingskultur og 10 ml methanol aom podestof. Reakto-15 ren chargeres også med 2 liter fermenteringsmineralmiddel FM-12.A continuous fermentation experiment is carried out using the thermophilic blend culture NRRL B-8158. A 7-liter fermentation vessel equipped with an aerator, stirrer, dissolved oxygen control device and equipment for measuring and controlling the temperature and pH of the fermentation mixture is charged approx. 500 ml of a fermentation reaction mixture from a previous fermentation test using the thermophilic blend culture and 10 ml of methanol on inoculation. The reactor is also charged with 2 liters of fermentation mineral FM-12.

Omrøringshastigheden holdes ved 1.000 opm i løbet af forsøget, og pH-værdien holdes på 6,2 til 6,35 ved tilsætning af ammoniumhydroxidopløsning. Luft føres ind i fermenteringsbeholderen med en hastighed på 2 liter pr. minut under fremgangsmå-20 dens drift. Efter 6 timers forløb indføres også i det væsentlige rent oxygen i fermenteringsbeholderen ved en tilsætning på 0,5 liter pr. minut, derpå forøges til 0,75 liter pr. minut efter 118 timer, til 1,5 liter pr. minut efter 174 timer og 2 liter pr. minut efter 190 timer.The stirring rate is maintained at 1,000 rpm during the experiment and the pH is kept at 6.2 to 6.35 by the addition of ammonium hydroxide solution. Air is introduced into the fermentation vessel at a rate of 2 liters per liter. per minute during operation of the process. After 6 hours, substantially pure oxygen is also introduced into the fermentation vessel at an addition of 0.5 liters per liter. per minute, then increased to 0.75 liters per minute. per minute after 118 hours, to 1.5 liters per minute. after 174 hours and 2 liters per minute. minute after 190 hours.

25 Efter 22 timer ændres mineralmidlet til en vandig blan ding indeholdende 7,5 volumen% methanol foruden medium FM-12 plus 0,75 gram kaliumchlorid, to gange det normale spormineral-indhold, tre gange det normale mangankomponentindhold (alt pr. liter basis) og med udelukkelse af natriumchlorid. Efter 166 ti-30 mer ændres fødematerialet til en vandig blanding indeholdende 10 volumenprocent methanol, 2,5 ml phosphorsyre (85%) pr. liter, 2 gram pr. liter kaliumchlorid, 1,75 gram pr. liter magnesium-sulfat*7H20, 0,25 gram pr. liter calciumchiorid · 2^0, 20 ml pr. liter af en vandig opløsning af mangansulfat · H20 (0,3 g/-35 liter), og 35 ml pr. liter spormineralopløsning som tidligere beskrevet.After 22 hours, the mineral agent is changed to an aqueous mixture containing 7.5% by volume of methanol in addition to medium FM-12 plus 0.75 grams of potassium chloride, twice the normal trace mineral content, three times the normal manganese component content (all per liter basis) and excluding sodium chloride. After 166 hours, the feed material is changed to an aqueous mixture containing 10% by volume of methanol, 2.5 ml of phosphoric acid (85%) per ml. liter, 2 grams per liter. liter of potassium chloride, 1.75 grams per liter. 0.25 grams per liter of magnesium sulfate * 7H 2 O liter of calcium chloride · 20 µl, 20 ml. liters of an aqueous solution of manganese sulphate · H2 O (0.3 g / -35 liters), and 35 ml per liter. liter of trace mineral solution as previously described.

142879142879

OISLAND

1414

Tilsætningshastigheden af mediet er i området fra 700 ml pr. time efter 22 timer til 817 ml pr. time efter 118 timer, 781 ml pr., time efter 166 timer og 763 ml pr. time efter 382 timer.The rate of addition of the medium ranges from 700 ml per ml. to 817 ml per hour after 22 hours. hour after 118 hours, 781 ml per hour, after 166 hours and 763 ml per hour. hour after 382 hours.

5 Prøver fra fermenteringsafløbet udtages fra time til ti me til udvinding af celler derfra. Værdier opnået for celleindholdet betegnet som tørvægt celler i gram pr. liter og de beregnede udbytter er angivet i tabel I. I tabellen er også angivet værdier beregnet for produktivitet betegnet som gram cel-]_0 ler pr. liter pr. time.5 Samples from the fermentation effluent are taken from hour to ten minutes to recover cells therefrom. Values obtained for the cell content denoted as dry weight cells in grams per gram. Table I and the calculated yields are given in Table I. The table also lists values calculated for productivity designated as grams of cell -] 0 clay per liter. liter per liter. hour.

Ved ca. 126 timer udtages prøver fra fermenteringsblandingen og forberedes til lyophilisation af de mikrobielle celler ifølge kendte fremgangsmåder. Disse lyophiliserede prøver opbevares derpå til efterfølgende anvendelse ved senere fermen-15 tering og til tilvejebringelse af prøver af HTB-53 til et depot for mikroorganismer, der betjenes af the United States Department of Agriculture, Northern Regional Research Laboratory i Peoria, Illinois.At about. 126 hours, samples are taken from the fermentation mixture and prepared for lyophilization of the microbial cells according to known methods. These lyophilized samples are then stored for subsequent use in subsequent fermentation and to provide samples of HTB-53 to a microorganism repository operated by the United States Department of Agriculture, Northern Regional Research Laboratory in Peoria, Illinois.

Periodiske prøver udtages også fra fermenteringsreak-20 tionsblandingen til mikroskopisk undersøgelse af mikrobielle celler med hensyn til deres brutto-morfologi. En sådan mikroskopisk undersøgelse viser, at M -kulturen er sammensat af en stor grampositiv krummet stav, en stor gramnegativ stav og en lille gramnegativ stav. Undertiden konstateres også en stor 25 grampositiv stav (ikke krummet), men denne antages for at være en kortvarig variant af den store krummede grampositive stav, jfr, i øvrigt den ovenfor anførte taxonomiske beskrivelse.Periodic samples are also taken from the fermentation reaction mixture for microscopic examination of microbial cells for their gross morphology. Such a microscopic study shows that the M culture is composed of a large gram-positive curved rod, a large gram-negative rod, and a small gram-negative rod. Sometimes a large 25 gram-positive rod (not curved) is also found, but this is assumed to be a short-term variant of the large curved gram-positive rod, cf. the taxonomic description mentioned above.

OISLAND

15 U2ST915 U2ST9

Tabel ITable I

Tid, timer 46 118 166 190 286 358Time, hours 46 118 166 190 286 358

Opholdstid, timer 2,36 2,27 2,38 2,83 2,33 2,43 5 Celler (a) g/liter 26,86 27,13 27,04 35,21 35,53 35,57Residence time, hours 2.36 2.27 2.38 2.83 2.33 2.43 5 Cells (a) g / liter 26.86 27.13 27.04 35.21 35.53 35.57

Faststoffer ^ g/liter 26,82 27,66 27,87 35,5 35,66 36,76Solids ^ g / liter 26.82 27.66 27.87 35.5 35.66 36.76

Celleud- 10 bytte (c] % 44,7 46,1 46,47 44,4 45,8 45,9Cell yield (c)% 44.7 46.1 46.47 44.4 45.8 45.9

Produktivitet (d> g/liter/timer 11,4 12,2 11,7 12,5 15,7 15,1 (al Værdi bestemt ved at inddampe en 10 ml prøve af fermen-15 teringsafløb natten over ved 100°C og fratrækning af vægten af mineralfaststoffer indeholdt i 10 ml medium.Productivity (d> g / liter / h 11.4 12.2 11.7 12.5 15.7 15.1 (all Value determined by evaporating a 10 ml sample of fermentation effluent overnight at 100 ° C and subtracting the weight of mineral solids contained in 10 ml of medium.

(bl Værdi bestemt ved at centrifugere 100 ml prøve af fermenteringsafløb, gensuspendere faststoffer i destilleret vand og ved igen at centrifugere til gen-20 vinding af faststoffer, som tørres natten over ved 100°C.(bl Value determined by centrifuging 100 ml sample of fermentation effluent, resuspending solids in distilled water, and again centrifuging to recover solids which are dried overnight at 100 ° C.

(cl Værdi bestemt som udvundne faststoffer (g/liter} divideret med tilført methanol (g/liter} x 100.(cl Value determined as recovered solids (g / liter} divided by methanol added (g / liter) x 100).

(dl Værdi bestemt som udvundne faststoffer (g/liter) di-25 videret med opholdstid (timer).(dl Value determined as recovered solids (g / liter) divided by residence time (hours).

Eksempel 2Example 2

Efter ca, 1 måned åbnes et enkelt praparatglas med lyo-philiseret HTB-53 mikrobiel kultur fra fermenteringsforsøget i 3q eksempel 1 aseptisk på sædvanlig måde og sættes til 100 ml fermenteringsmedium betegnet scan IM2, scan også indeholder 5% methanol. Sammensætningen af medium IM2 er vist nedenfor.After about 1 month, a single preparation glass with lyophilized HTB-53 microbial culture is opened from the fermentation experiment in 3q Example 1 aseptically in the usual manner and added to 100 ml of fermentation medium designated scan IM2, scan also contains 5% methanol. The composition of medium IM2 is shown below.

142879142879

; 16 O; 16 O

Medium IM2Medium IM2

Komponent Mængde, g KH2P04 2,0 K2HP04 3,0 5 MgS04*7H20 0,4Component Amount, g KH2PO4 2.0 K2HPO4 3.0 5 MgSO4 * 7H20 0.4

CaCl2*2H20 0,04CaCl 2 * 2H 2 O 0.04

NaCl 0,1 (NH4)2S04 '2,0NaCl 0.1 (NH 4) 2 SO 4 2.0

Spormineralopløsning 0,5 ml 10 Destilleret vand op til 1 literTrace mineral solution 0.5 ml 10 Distilled water up to 1 liter

Kolben med den genaktiverede kultur inkuberes under rystning ved 55°C. Efter 24 timers forløb viser kulturen god vaskst, og 5 ml af blandingen overføres til 100 ml medium IM2, der også indeholder 1,5 volumenprocent methanol. God vækst ud-15 vikles i løbet af 24 timer, og en tredje overførsel gennemføres til samme medium i to kolber, der hver indeholder 500 ml medium IM2 plus 1,5 volumenprocent methanol. Denne tredje overførsel medfører, at 100 ml af kulturen sættes til hver af de to kolber. Kulturen får lov til at vokse i 32 timer og an-20 vendes derpå som podestof for en kontinuerlig fermentering i apparatet beskrevet ovenfor i eksempel 1. Fermenteringsbeholderen påfyldes 1.000 ml medium FM-12 og 1.000 ml podestof, hvortil der sættes 10 ml methanol. Temperaturen holdes ved 55°C, og pH-værdien indstilles på 6,25 til 6,4 ved kontinuer-25 lig tilsætning af ammoniumhydroxidopløsning som før nævnt. I begyndelsen arbejder opirøreren ved 300 opm, og luft tilføres med en hastighed på 0,5 liter pr. minut, medens kulturen får lov lov til at rodfæste sig i fermenteringsbeholderen. Efter 7 timers forløb indføres kontinuerligt fødemateriale med sammen 30 sammensætning som det sidstnævnte fødemateriale i eksempel 1.The flask with the reactivated culture is incubated with shaking at 55 ° C. After 24 hours, the culture shows good washing, and 5 ml of the mixture is transferred to 100 ml of medium IM2, which also contains 1.5% by volume of methanol. Good growth is developed over 24 hours and a third transfer is made to the same medium in two flasks, each containing 500 ml of medium IM2 plus 1.5% by volume of methanol. This third transfer causes 100 ml of the culture to be added to each of the two flasks. The culture is allowed to grow for 32 hours and then used as a graft for continuous fermentation in the apparatus described above in Example 1. The fermentation vessel is charged with 1,000 ml of medium FM-12 and 1,000 ml of graft to which 10 ml of methanol is added. The temperature is maintained at 55 ° C and the pH is adjusted to 6.25 to 6.4 by continuous addition of ammonium hydroxide solution as previously mentioned. Initially, the stirrer operates at 300 rpm and air is supplied at a rate of 0.5 liters per minute. per minute, while the culture is allowed to take root in the fermentation vessel. After 7 hours, continuous feed with 30 compositions together as the latter feed material is introduced in Example 1.

Yderligere forøges lufthastigheden til 2 liter pr. minut, medens omrøreren sættes til 1.000 opm. Efter 30 minutters forløb nedsættes lufthastigheden til 1,75 liter pr. minut, medens oxygen indføres med 0,75 liter pr. minut, senere med 1 liter pr. mi-35 nut ved 54 timer, og 1,5 liter pr. minut ved 198 timer. Fermenter ingsaf løbet afprøves atter fra tid til anden for celleindhold « 142879Further, the air speed is increased to 2 liters per hour. while stirring is set to 1,000 rpm. After 30 minutes, the airspeed is reduced to 1.75 liters per minute. per minute, while oxygen is introduced at 0.75 liters per minute. per minute, later at 1 liter per minute. per minute at 54 hours, and 1.5 liters per minute. minute at 198 hours. Ferments are tested from time to time for cell contents' 142879

OISLAND

17 udtrykt i gram pr. liter baseret på tørvagt og for fermenteringsudbytte og produktivitet. De data, der opnås i løbet af forsøget, er angivet i nedenstående tabel II.17 expressed in grams per gram. liters based on dry watch and for fermentation yield and productivity. The data obtained during the trial are given in Table II below.

5 Tabel II 15 Table II 1

Tid, timer 70 166 190 214Time, hours 70 166 190 214

Opholdstid, timer 2,60 2,70 2,63 2,64Stay time, hours 2.60 2.70 2.63 2.64

Celler 10 g/liter 34,33 33,56 33,87 34,84Cells 10 g / liter 34.33 33.56 33.87 34.84

Faststoffer g/liter 34,44 35,4 34,55 35,52Solids g / liter 34.44 35.4 34.55 35.52

Celleudbytte, % 43,6 44,2 43,2 44,2Cell yield,% 43.6 44.2 43.2 44.2

Produktivitet 15 g/liter/timer 13,2 13,1 13,1 13,5 (a) se fodnoter til tabel I.Productivity 15 g / liter / hour 13.2 13.1 13.1 13.5 (a) see footnotes to Table I.

Prøver af kulturen udtages i løbet af fermenteringen til mikroskopisk undersøgelse som beskrevet i eksempel 1. I dette tilfælde konstateres der også store grampositive kfummede sta-20 ve og store og små gramnegative farvende stave. Efter at forsøget har kørt i 238 timer, ødelægges kulturen ved at fødematerialets alkoholkoncentration forsøges hævet.Samples of the culture are taken during the fermentation for microscopic examination as described in Example 1. In this case, too, large gram-positive granular sticks and large and small gram-negative staining rods are found. After running the test for 238 hours, the culture is destroyed by attempting to raise the feed's alcohol concentration.

Nedenfor i tabel III er angiver analytiske data, scan er karakteristiske for den mikrobielle kultur, der benyttes i ek-25 sempel 1, og viser kemisk analyse af de mikrobielle celler. I tabel IV er også angivet en analyse af aminosyreindholdet i mikrobielle celler udvundet fra et andet fermenteringsforsøg under anvendelse af den thermofile blandingskultur. Til sammenligning angives i tabel IV også en aminosyreanalyse af en ther-3q mofil mikroorganismerenkultur frembragt ved isolering fra samme jordprøver som ovenfor beskrevet, *Below Table III provides analytical data, scan is characteristic of the microbial culture used in Example 1, and shows chemical analysis of the microbial cells. Table IV also lists an analysis of the amino acid content of microbial cells extracted from another fermentation experiment using the thermophilic blend culture. For comparison, Table IV also gives an amino acid analysis of a ther-3q mofil microorganism culture generated by isolation from the same soil samples as described above, *

OISLAND

18 16287918 162879

Tabel IIITable III

Kemisk analyse af mikrobielle celler opnået i et forsøg med HTB-53 Bestanddel Vægtprocent 5 Rå protein ^ 83,63Chemical Analysis of Microbial Cells Obtained in an HTB-53 Experiment Ingredient Weight Percent 5 Crude Protein ^ 83.63

Aske 9,19Ash 9,19

Aminonitrogen 13,4Aminonitrogen 13.4

Carbon 44,7Carbon 44.7

Hydrogen 6,79 10 Nitrogen 13,7Hydrogen 6.79 10 Nitrogen 13.7

Phosphor 1,71Phosphorus 1.71

Kalium 0,91Potassium 0.91

Magnesium 0,26Magnesium 0.26

Calcium 0,1 15 Natrium \ 0,01Calcium 0.1 Sodium \ 0.01

Sporstof ppmTrace element ppm

Jern 1300Iron 1300

Zink 55,8 20 Mangan 126Zinc 55.8 20 Manganese 126

Kobber 20 1Copper 20 1

Nitrogenindhold (13,7) x 6,25Nitrogen content (13.7) x 6.25

OISLAND

19 14287919 142879

Tabel IVTable IV

Aminosyreindhold af thermofile kulturer dyrket på methanol: gram pr. 100 gram produkt: 5 Kem. Kem.Amino acid content of thermophilic cultures grown on methanol: grams per 100 grams of product: 5 Kem. Kem.

måle.-W <2> måle- ^measure.-W <2> measure- ^

Essentielle aminosyrer Rene værdier Blandede værdier (HTB-7) (HTB-42) leucin 5,37 75 5,76 104 10 isoleucin 4,56 83 4,90 118 lysin 5,54 96 5,67 141Essential amino acids Pure values Mixed values (HTB-7) (HTB-42) leucine 5.37 75 5.76 104 10 isoleucine 4.56 83 4.90 118 lysine 5.54 96 5.67 141

methionin 1,50 f 1,22 Cmethionine 1.50 to 1.22 C

cystin x "|_34 x (_,36 threonin 2,95 90 2,79 88 15 phenylalanin 2,68 J80 2,78 J gg tyrosin 2,55 L 2,72 tryptophan 0,60 43 0,89 90 valin 5,13 91 5,46 121 20 (» = ikke påvist) 0 142879 20cystine x "x34 x (_, 36 threonine 2.95 90 2.79 88 phenylalanine 2.68 J80 2.78 Jg tyrosine 2.55 L 2.72 tryptophan 0.60 43 0.89 90 valine 5, 13 91 5.46 121 20 (»= not detected) 0 142879 20

Tabel IV (forts.)Table IV (cont.)

Aminosyreindhold af thermofile kulturer dyrket på methanol: gram pr. 100 gram produkt_ 5 Ikke-essentielle aminosyrer_ Rene Blandede (HTB-7) (HTB-42) alanin 5,65 6,19 arginin 3,39 3,01 10 asparaginsyrer 6,50 6,26 glycin 3,71 4,19 glutaminsyre 10,47 10,69 histidin 1,26 1,22 prolin 2,32 2,38 15 serin 2,09 1,75Amino acid content of thermophilic cultures grown on methanol: grams per 100 grams of product_ 5 Non-essential amino acids_ Pure Mixed (HTB-7) (HTB-42) alanine 5.65 6.19 arginine 3.39 3.01 10 aspartic acids 6.50 6.26 glycine 3.71 4.19 glutamic acid 10.47 10.69 histidine 1.26 1.22 proline 2.32 2.38 serine 2.09 1.75

Totale essentielle aminosyrer 30,88 32,19Total essential amino acids 30.88 32.19

Totale aminosyrer 66,27 67,88 20 Rå protein 85,63 84,4 (11 Kemiske måleværdier: baseret på essentiel amino-syreindhold af æg som 100 for samme vægt protein.Total amino acids 66.27 67.88 20 Crude protein 85.63 84.4 (11 Chemical measurement values: based on essential amino acid content of eggs as 100 for the same weight of protein.

(2) Baseret på gennemsnit fra fem forsøg med thermo-25 file renkulturer.(2) Based on the average of five experiments with thermo-25 file pure cultures.

Det skal bemærkes, at procentdelen af totale aminosyrer, som er essentielle, er lidt højere for blandingskulturen (47%) end for renkulturen (46%). Hvis de essentielle svovlholdige aminosyrer bestemmes ved tilsætning af syn-30 tetisk methionin, viser de kemiske måleværdier, at den her dyrkede blandingskultur er dobbelt så god set fra et ernæringsmæssigt standpunkt som den dyrkede renkultur baseret på den næstlaveste kemiske måleværdi for essentielle aminosyrer.It should be noted that the percentage of total amino acids which are essential is slightly higher for the blend culture (47%) than for the pure culture (46%). If the essential sulfur-containing amino acids are determined by the addition of synthetic methionine, the chemical measurement values show that the mixture culture grown here is twice as good from a nutritional standpoint as the cultured pure culture based on the second lowest chemical measurement value for essential amino acids.

DK525977A 1977-11-28 1977-11-28 Process for producing single cell protein by aerobically culturing a culture of thermophilic bacteria. DK142879B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK525977A DK142879B (en) 1977-11-28 1977-11-28 Process for producing single cell protein by aerobically culturing a culture of thermophilic bacteria.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK525977A DK142879B (en) 1977-11-28 1977-11-28 Process for producing single cell protein by aerobically culturing a culture of thermophilic bacteria.
DK525977 1977-11-28

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK525977A DK525977A (en) 1979-05-29
DK142879B true DK142879B (en) 1981-02-16
DK142879C DK142879C (en) 1981-09-21

Family

ID=8140918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK525977A DK142879B (en) 1977-11-28 1977-11-28 Process for producing single cell protein by aerobically culturing a culture of thermophilic bacteria.

Country Status (1)

Country Link
DK (1) DK142879B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
DK142879C (en) 1981-09-21
DK525977A (en) 1979-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1168999A (en) Method for preparing 2,5-diketo-d-gluconic acid
US3981774A (en) Fermentation of oxygenated hydrocarbon compounds with thermophilic microorganisms
RU2687136C1 (en) Heterotrophic bacteria strain stenotrophomonas acidaminiphila gbs-15-2 as associate for producing microbial protein mass
CA1208579A (en) Microorganisms of the genus hyphomicrobium and process for degrading compounds which contain methyl groups in aqueous solutions
NO168370B (en) CONTINUOUS PROCEDURE FOR MANUFACTURE OF SINGLE PROTEIN MATERIALS
US4302542A (en) Fermentation with thermophilic mixed cultures
RU2687135C1 (en) Strain of heterotrophic bacteria cupriavidus gilardii - associate for producing microbial protein mass
Omori et al. Studies on the Utilization of Hydrocarbons by Microorganisms: Part X. Screening of Aromatic Hydrocarbon-Assimilating Microorganisms and p-Toluic Acid Formation from p-Xylene
US4048013A (en) Process for producing single-cell protein from methanol using methylomonas sp. DSM 580
DK142879B (en) Process for producing single cell protein by aerobically culturing a culture of thermophilic bacteria.
JPS59227294A (en) Pseudomonas microorganism and use thereof
US3622465A (en) Protein from normal hydrocarbons
USRE30965E (en) Fermentation of oxygenated hydrocarbon compounds with thermophilic microorganisms and microorganisms therefor
Boa et al. Acidophilic fungus Scp from peat hydrolyzate
CA1096228A (en) Fermentation with thermophilic mixed cultures
NO774054L (en) PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF SINGLE PROTEIN
US4707449A (en) Pichia pastoris yeast strains of enhanced tryptophan content
Vuori et al. Fermentation of poultry manure for poultry diets
GB1560060A (en) Process for the production of single cell protein
SU837329A3 (en) Method of preparing protein
KR790001475B1 (en) Method for producing single cell protein
US3888736A (en) Method of recovering microbial cells containing protein
US3525671A (en) Anaerobic photosynthetic fermentation of hydrocarbons
Abou-Zeid et al. Methanol as the carbon source of production of single-cell proteins (SCP-s)
US4795708A (en) Novel backteria and single cell protein production therewith