RU2712703C1 - Способ получения молочной кислоты - Google Patents
Способ получения молочной кислоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2712703C1 RU2712703C1 RU2019111498A RU2019111498A RU2712703C1 RU 2712703 C1 RU2712703 C1 RU 2712703C1 RU 2019111498 A RU2019111498 A RU 2019111498A RU 2019111498 A RU2019111498 A RU 2019111498A RU 2712703 C1 RU2712703 C1 RU 2712703C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lactic acid
- cultivation
- fermentation
- medium
- producing lactic
- Prior art date
Links
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 69
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 claims abstract description 8
- 241000186605 Lactobacillus paracasei Species 0.000 claims abstract description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 14
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 14
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 7
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 6
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 4
- 244000199866 Lactobacillus casei Species 0.000 description 4
- 235000013958 Lactobacillus casei Nutrition 0.000 description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 4
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 4
- 229940017800 lactobacillus casei Drugs 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 244000057717 Streptococcus lactis Species 0.000 description 2
- 235000014897 Streptococcus lactis Nutrition 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 2
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 2
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 2
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 1
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 1
- 102000000428 Lactate Dehydrogenases Human genes 0.000 description 1
- 108010080864 Lactate Dehydrogenases Proteins 0.000 description 1
- 240000001929 Lactobacillus brevis Species 0.000 description 1
- 235000013957 Lactobacillus brevis Nutrition 0.000 description 1
- 244000199885 Lactobacillus bulgaricus Species 0.000 description 1
- 235000013960 Lactobacillus bulgaricus Nutrition 0.000 description 1
- 240000006024 Lactobacillus plantarum Species 0.000 description 1
- 235000013965 Lactobacillus plantarum Nutrition 0.000 description 1
- 241000218588 Lactobacillus rhamnosus Species 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 description 1
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 1
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 1
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 1
- 108010026552 Proteome Proteins 0.000 description 1
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002180 anti-stress Effects 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001822 immobilized cell Anatomy 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940004208 lactobacillus bulgaricus Drugs 0.000 description 1
- 229940072205 lactobacillus plantarum Drugs 0.000 description 1
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 1
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000010482 polyoxyethylene sorbitan monooleate Nutrition 0.000 description 1
- 229920000053 polysorbate 80 Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000007065 protein hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010907 stover Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021119 whey protein Nutrition 0.000 description 1
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
- C12N1/205—Bacterial isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N13/00—Treatment of microorganisms or enzymes with electrical or wave energy, e.g. magnetism, sonic waves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
- C12P7/56—Lactic acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
- C12R2001/225—Lactobacillus
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен способ получения молочной кислоты. Способ включает культивирование молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei ВКПМ В-4079, адаптированных к агенту оксидативного стресса НО, с использованием источника дополнительного освещения при освещенности 300-3000 лк. Способ обеспечивает повышение выхода молочной кислоты. 2 табл., 3 пр.
Description
Настоящее изобретение относится к области биотехнологии, в частности к способам культивирования молочнокислых бактерий и получения молочной кислоты, которая может быть использована в качестве предшественника для целого ряда продуктов, использующихся в промышленности для изготовления производственных и потребительских товаров, среди которых биоразлагаемые термопласты (полимолочная кислота), «зеленые растворители» (этил-, пропил-, бутилацетаты), окисленные химические вещества (пропиленгликоль) и многие другие.
Эффективность процесса биосинтеза молочной кислоты (МК) главным образом зависит от микроорганизма-продуцента МК и режимов культивирования. МК существует в двух диастереоизомерических формах: L(+) - и D(-). Микроорганизмы могут синтезировать оба стереоизомера как одновременно, так и по отдельности. Синтез зависит от наличия соответствующих лактатдегидрогеназ.
Известен способ получения МК путем сбраживания различных углеродсодержащих субстратов, в том числе отходов предприятий пищевой промышленности, с использованием различных микроорганизмов: бактерий, грибов, дрожжей, (Abdel-Rahman М. A., Tashiro Y. and Sonomoto К. Recent advances in lactic acid production by microbal fermentation processes // Biotechnol. Adv. - 2013. - Vol. 31. 877-902 pp.; Kleerebezem, R. Mixed culture biotechnology for bioenergy production / R. Kleerebezem, M.C.M. van Loosdrecht // Curr. Opin. Biotechnol. - 2007. Vol. 18. 207-212 pp.; Патент США №7300787), а также смешанных культур (Cui, F. Lactic acid production from corn stover using mixed cultures of Lactobacillus rhamnosus and Lactobacillus brevis / F. Cui, Y. Li, C. Wan // Bioresour. Technol. - 2011. - Vol. 102. 831-1836 pp.; Nancib, A. Production of lactic acid from date juice extract with free cells of single and mixed cultures of Lactobacillus casei and Lactococcus lactis I A. Nancib, N. Nancib, J. Boudrant // World J. Microbiol. Biotechnol. - 2009. -Vol. 25. 1423-1429 pp.).
Недостатками такого способа являются: образование в процессе ферментации нежелательных побочных продуктов, продуцирование смеси органических кислот либо образование молочной кислоты недостаточной степени оптической чистоты.
Известен способ получения молочной кислоты (Патент США №5786185), где в качестве питательного субстрата для молочнокислых бактерий используют сывороточный белок, кроме того добавляют также протеазы (ферменты класса гидролаз, которые расщепляют пептидную связь между аминокислотами в белках), необходимые для гидролиза белка с целью образования аминокислот в процессе ферментации. Жидкая питательная среда содержит также дрожжевой экстракт, K2HPO4, MgSO4*7H2O, MnSO4*2H2O, твин 80, лактозу для обеспечения оптимальной реакционной способности молочнокислых бактерий (Патент США №4749652; Патент США №5503750). В процессе ферментации контролируют рН водной суспензии для поддержания практически нейтральных или слабокислых значения для того, чтобы избежать накопления молочной кислоты в ферментативной среде, которая может ингибировать рост молочнокислых бактерий и их продуктивность. Таким образом, непрерывное добавление оснований, таких как гидроксид кальция, гидроксид натрия или аммиака преобразует молочную кислоту в лактат. Лактат в дальнейшем может быть переведен в молочную кислоту в результате реакции с кислотами.
Как правило, продуктивность простого периодического культивирования с поддержанием рН среды невелика. Наибольшая продуктивность отмечена у штаммов Lactobacillus casei, Lactobacillus bulgaricus, Lactococcus lactis ssp. lactis (Abdel-Rahman M. A., Tashiro Y. and Sonomoto K. Recent advances in lactic acid production by microbal fermentation processes // Biotechnol. Adv. - 2013. - Vol. 31. 877-902 pp.). Для повышения продуктивности процесса применяют различные способы непрерывного культивирования, каскад реакторов, системы с иммобилизованными клетками микроорганизмов, мембранный реактор (Патент США №5503750; Патент США №5635368).
Недостатками вышеуказанных способов следует признать повышенное содержание побочных продуктов биосинтеза и неутилизированных минеральных компонентов.
Одним из способов улучшения технологии является управляемое культивирование, а именно - контролируемый оксидативный стресс (ОС), который представляет собой оптимальное целенаправленное воздействие, при котором развивающаяся устойчивость к стрессорному воздействию ведет к благоприятным изменениям в метаболизме. Контролируемое стрессовое воздействие используется для повышения эффективности процессов культивирования, поскольку при определенных условиях при воздействии стрессовых факторов возможно улучшить отдельные показатели биосинтеза (Davies J. М. S., Lowry С.V. and Davies K. J. A. Transient adaptation to oxidative stress in yeast // Archives of biochemistry and biophysics. - 1995. - Vol. 317, issue 1. 1-6 pp.; De Angelis M., Calasso M., Cavallo J. et al. Fermentation and proteome profiles of Lactobacillus plantarum strains during growth under food-like conditions // Proteomics. - 2016. - Vol. 16. 946-962 pp).
Известен способ (Патент РФ №2394098; Патент РФ №2268924) получения биомассы дрожжей, заключающийся в культивировании дрожжей на углеводсодержащем субстрате в присутствии пероксида водорода, причем предварительно проводят адаптацию клеток дрожжей к пероксиду водорода. Затем осуществляют брожение при использовании подготовленного посевного материала и уровне освещения 40-90 мВт/л. Способ обеспечивает высокий выход биомассы дрожжей (прототип).
Также известно, что механизм фоторепарации присутствует у Lactobacillus casei (Srittmatter С.F. Flavin-linked oxidative enzymes of Lactobacillus casei // J. Biol. Chem. - 1959. - Vol. 234(10). 2794-2800 pp.) Таким образом, было интересно оценить возможность получения посевного материала культур МКБ с улучшенными физиолого-биохимическими характеристиками по аналогии с получением биомассы дрожжей (Патент РФ №2394098; Патент РФ №2268924), что может являться перспективным методом интенсификации биосинтеза молочной кислоты.
Технической задачей настоящего изобретения является получение L-молочной кислоты с высоким выходом (не менее 97%).
Сущность заявленного изобретения заключается в том, что разработан способ получения молочной кислоты, заключающийся в культивировании молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei ВКПМ В-4079, адаптированных к агенту оксидативного стресса Н2О2, с использованием источника дополнительного освещения при освещенности 300-3000 лк.
Технический результат настоящего изобретения заключается в получении L-молочной кислоты с выходом 97-98%.
В настоящем изобретении для культивирования МКБ использовали колбы Эрленмейера и биореактор. Объектом экспериментов являлись МКБ Lactobacillus paracasei ВКПМ В-4079, адаптированные к агенту оксидативного стресса Н2О2 по известной методике (A.S. Derunets. Using of oxidative stress for improvement of lactic acid biosynthesis // 18th interntional multidisciplinary scientific geoconference SGEM 2018. - Vol. 18. - 2018. - P. 315-321). При культивировании оптимальная температура составляла 37°С, рН от 6,5 до 7,0.
Состав среды для культивирования МКБ Lactobacillus paracasei ВКПМ В-4079, г/л: глюкоза - 30 г/л, K2HPO4 - 2,0 г/л, MgSO4 - 0,1 г/л, MnSO4 - 0,05 г/л, источник азота и ростовых факторов (дрожжевой экстракт) - 7,5 г/л, вода - водопроводная. Компоненты питательной среды стерилизовали при 0,5 ати в автоклаве в течение 30 мин.
Сущность изобретения может быть проиллюстрирована следующими примерами:
Пример 1. Подготовка посевного материала (инокулята).
Ведение пассажей (пересевов) в колбах при внесении пероксида 0,3 г/л (типичная сублетальная концентрация) на конец экспоненциальной фазы роста, концентрация биомассы МКБ в ферментационной среде (среде культивирования) на момент внесения пероксида водорода составляет 2,36-2,54 г/л, при культивировании колбы освещаются источником дополнительного освещения (светодиодный источник белого света), освещенность при этом составляет от 300 лк до 3000 лк. Время культивирования составляет 20-24 часа (см. табл. 1, 2).
Пример 2. Подготовка посевного материала (инокулята).
Ведение пассажей (пересевов) в колбах при внесении пероксида 0,3 г/л на конец экспоненциальной фазы роста, концентрация биомассы МКБ в ферментационной среде (среде культивирования) на момент внесения пероксида водорода составляет 2,36-2,54 г/л, при культивировании колбы не освещаются источником дополнительного освещения. Содержимое колб экранируют и от видимого света светонепроницаемым материалом. Время культивирования составляет 20-24 часа (см. табл. 1, 2).
Пассивирование проводят до тех пор, пока не произойдет адаптация МКБ Lactobacillus paracasei к пероксиду водорода, т.е. пока доля мертвых клеток для пассивированной линии не станет равна доле мертвых клеток для контрольной линии (см. табл. 2). Источник дополнительного освещения используется для активации ферментов фоторепарации, что обеспечивает более быструю адаптацию к агенту стрессового воздействия. Кроме того, контролируют выход молочной кислоты, который увеличивается по мере пассивирования.
Контрольные варианты (Контроль) велись для каждого пассажа, результаты идентичны, поэтому в табл.2 контрольный вариант представлен одной строкой.
Видно, что при отсутствии дополнительного освещения, молочнокислые бактерии плохо адаптируются к стрессовому агенту (пероксид водорода),
выход молочной кислоты меньше по сравнению с контролем, в то время как при использовании источника дополнительного освещения молочнокислые бактерии адаптировались к пероксиду водорода, выход молочной кислоты больше, чем у контрольного варианта. Все это может свидетельствовать об активации механизма фоторепарации.
Посевной материал примера 1 после адаптации к пероксиду водорода (после 20-21 пассажа) используют в качестве инокулята для проведения стадии молочнокислого брожения в биореакторе, культивирование проводят в анаэробном режиме.
Пример 3. Проведение стадии молочнокислого брожения в биореакторе.
Стадию брожения проводят с использованием биореактора Minifors (INFORS НТ, Швейцария), общий объем которого составляет 5 л. Данный аппарат снабжен устройствами для измерения и регулирования температуры и рН среды, оборудован датчиком для измерения концентрации растворенного кислорода, сигнализатором уровня пены и приспособлением для пеногашения, а также резервуарами для хранения компонентов питательной среды и насосами для их непрерывной подачи в ферментер. Рабочий объем среды составляет 3 л. Скорость вращения мешалки - 150,0-200,0 об/мин. В ходе процесса осуществляют автоматическую подтитровку 25% раствором аммиака до значений кислотности среды 6,8. Используют питательную среду того же состава, что и в примерах 1,2 за исключением содержания глюкозы. При культивировании с использованием биореактора концентрация глюкозы составляет 110 г/л. В качестве источника дополнительного освещения используют светодиодный источник белого света, освещенность при этом составляет от 300 лк до 3000 лк.
Культивирование проводят в анаэробном режиме с использованием в качестве инокулята посевного материала примера 1 после адаптации к
пероксиду водорода (после 20-21 пассажа). Выход молочной кислоты при этом составляет 97-98%.
Таким образом, показана возможность существенного улучшения показателей роста МКБ и процесса молочнокислого брожения при сочетании воздействия на МКБ доз агента окислительного стресса (пероксида водорода) и антистресс-фактора - дополнительного освещения, что позволяет предложить новый способ получения молочной кислоты с высоким выходом.
Claims (1)
- Способ получения молочной кислоты, заключающийся в культивировании молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei ВКПМ В-4079, адаптированных к агенту оксидативного стресса Н2О2, с использованием источника дополнительного освещения при освещенности 300-3000 лк.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019111498A RU2712703C1 (ru) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | Способ получения молочной кислоты |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019111498A RU2712703C1 (ru) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | Способ получения молочной кислоты |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2712703C1 true RU2712703C1 (ru) | 2020-01-30 |
Family
ID=69624822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019111498A RU2712703C1 (ru) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | Способ получения молочной кислоты |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2712703C1 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2012116235A (ru) * | 2012-04-24 | 2013-10-27 | Дмитрий Михайлович Манаков | Способ получения молочной кислоты |
| JP2014121281A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Snow Brand Milk Products Co Ltd | 酸化ストレス耐性が向上した微生物およびその製造方法 |
-
2019
- 2019-04-17 RU RU2019111498A patent/RU2712703C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2012116235A (ru) * | 2012-04-24 | 2013-10-27 | Дмитрий Михайлович Манаков | Способ получения молочной кислоты |
| JP2014121281A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Snow Brand Milk Products Co Ltd | 酸化ストレス耐性が向上した微生物およびその製造方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| КАЛЕНОВ С.В. "Культивирование дрожжей и галобактерий в условиях контролируемого окислительного стресса" // Автореферат дисс. к.т.н., 2007, с.3, 4,8, 9, 19. * |
| ШЕВЧЕНКО И.А. и др. "Источники азота в составе комплексных сред для микробиологического крупнотоннажного синтеза молочной кислоты" // Успехи в химии и химической технологии, 2016, том ХХХ, N 9, с.30-32. * |
| ШЕВЧЕНКО И.А. и др. "Источники азота в составе комплексных сред для микробиологического крупнотоннажного синтеза молочной кислоты" // Успехи в химии и химической технологии, 2016, том ХХХ, N 9, с.30-32. КАЛЕНОВ С.В. "Культивирование дрожжей и галобактерий в условиях контролируемого окислительного стресса" // Автореферат дисс. к.т.н., 2007, с.3, 4,8, 9, 19. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU754069B2 (en) | Low PH lactic acid fermentation | |
| US8592198B2 (en) | Method for culturing microorganisms on a growth substrate comprising biomass obtained from methanotrophic bacteria | |
| CN101912051A (zh) | 海参配合饲料的发酵工艺 | |
| Miura et al. | Hydrogen production by a green alga, Chlamydomonas reinhardtii, in an alternating light/dark cycle | |
| CN104017853A (zh) | 一种发酵生产γ-氨基丁酸的方法 | |
| CN105543297B (zh) | 产氢菌与真养产碱杆菌联合转化生物质和co2制备聚羟基脂肪酸酯的方法 | |
| RU2712703C1 (ru) | Способ получения молочной кислоты | |
| CN111187794B (zh) | 一种利用大肠杆菌发酵制备l-苯丙氨酸的方法 | |
| KR101414734B1 (ko) | 미세조류를 질소원으로 이용한 숙신산의 생산 방법 | |
| KR100463738B1 (ko) | 아카르보스제조를위한삼투조절된발효방법 | |
| CN109337821B (zh) | 一种产甾醇酯酶的枝孢菌及产酶方法 | |
| CN112852891A (zh) | 一种用于生产mcl-PHA的人工双菌体系及其应用 | |
| AU2021102566A4 (en) | Co-production process of pyruvic acid and Levodopa and use thereof | |
| US9096874B2 (en) | Method for producing lactic acid under pressure that exceeds normal atmospheric pressure | |
| US20230097164A1 (en) | Use of microbial cell lines to maximize organic acid production | |
| JP2011092045A (ja) | 発酵法による安価な乳酸の製法 | |
| Jame et al. | Carbon source utilization and hydrogen production by isolated anaerobic bacteria | |
| CN104611401A (zh) | 一种提高微生物发酵生产2,3-丁二醇的方法 | |
| CN110885774A (zh) | 一种优化谷氨酸发酵的方法 | |
| JP2002085083A (ja) | 微生物を用いた代謝生産物の製造方法 | |
| NL2028307B1 (en) | Co-production process of pyruvic acid and levodopa and use thereof | |
| CA1209073A (en) | Process for the biotechnical production of l-malic acid | |
| CN115216504A (zh) | 红景天苷的发酵转化方法 | |
| JPH01108988A (ja) | 焦性ぶどう酸の製法 | |
| JP2006521801A (ja) | 低濃度の炭素含有養分及び窒素含有養分を用いる発酵方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210418 |