一種大規(guī)模制備甲烷氧化菌的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種制備甲燒氧化菌的方法，屬于酶學(xué)或微生物學(xué)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲燒氧化菌是一種特殊的微生物，它W甲燒為唯一的碳源和能源，甲燒氧化菌 在自然界碳循環(huán)和工業(yè)生物技術(shù)中具有重要的應(yīng)用價值。利用甲燒生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白始于70 年代，1970年英國殼牌公司在英國建立了一個規(guī)模為年產(chǎn)300噸的天然氣蛋白試驗裝置， 1974年，殼牌公司宣布在英國建立一個規(guī)模更大的試驗裝置，并籌備在荷蘭阿姆斯特丹籌 備一個規(guī)模為年產(chǎn)10萬噸裝置的發(fā)展計劃。但在1976年，殼牌公司決定停止該發(fā)展計劃 并無限推遲，當(dāng)時的原因歸結(jié)為：大豆和玉米的價格很低。1999年挪威國家石油公司與英 國NycomedAmer-sham公司聯(lián)合投資建設(shè)了世界上第一套用天然氣生產(chǎn)甲燒氧化菌單細(xì)胞 蛋白的工業(yè)裝置。運套裝置具有年產(chǎn)1萬噸生物蛋白的能力。生產(chǎn)出的單細(xì)胞蛋白含70% 蛋白質(zhì)、12%碳水化合物、10%脂肪和8%礦物質(zhì)，目前在挪威已有農(nóng)業(yè)合作社作為飼料出售。
[0003] 但是由于甲燒在水溶液中的溶解度低，甲燒氧化菌利用甲燒的效率低，導(dǎo)致甲 燒氧化菌生長速率慢，所得細(xì)胞濃度低，因此其成為甲燒氧化菌工業(yè)應(yīng)用的瓶頸.強化 氣液傳質(zhì)是建立甲燒氧化菌高密度快速培養(yǎng)的關(guān)鍵之一.傳統(tǒng)的解決辦法是增加氣速和 攬拌速率，但是增加氣速和攬拌速率，一方面導(dǎo)致大量泡沫產(chǎn)生，降低反應(yīng)器利用效率， 另一方面會消耗大量動力，增加成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種大規(guī)模制備甲燒氧化 菌的方法。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：一種大規(guī)模制備甲燒氧化菌的方 法，執(zhí)行如下步驟： 1) 向反應(yīng)器中添加甲燒氣體、氧氣、甲燒氧化菌及無機鹽； 2) 用所述反應(yīng)器中的細(xì)碎裝置將加入的氣體打碎為微小氣泡，W融入反應(yīng)器的液體 中并隨液體沿反應(yīng)器內(nèi)流動流動，進行發(fā)酵過程； 3) 當(dāng)所述反應(yīng)器的出料口發(fā)酵液質(zhì)量濃度達到2-3%時，認(rèn)定發(fā)酵過程結(jié)束，將反應(yīng)器 內(nèi)的產(chǎn)物進行初步濃縮使產(chǎn)物質(zhì)量濃度達到20-30%，并且經(jīng)過加熱并迅速冷卻干燥為初步 廣品。
[0006] 上述技術(shù)方案的改進是：所述無機鹽包括，氯化錠、丙酬酸鋼、K肥P04、屯水 %S04。
[0007] 上述技術(shù)方案的改進是：所述無機鹽和水配成無機鹽溶液，所述無機鹽溶液中 皿2口〇4濃度為3.91111]1〇1/1，屯水1邑5〇4濃度為〇.151111]1〇1/1,氯化錠濃度為1〇1111]1〇1/1,丙酬酸 鋼濃度為16mmol/L。
[0008] 上述技術(shù)方案的改進是：步驟2)中的反應(yīng)條件為，反應(yīng)器內(nèi)PH維持7. 2反應(yīng)器內(nèi) 溫度為30 ±rc，保證所述反應(yīng)器中的反應(yīng)體系稀釋速率在0.1-0.2A,逐步將反應(yīng)器內(nèi)的 發(fā)酵液質(zhì)量濃度達到2-3%。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：該方法主要為大型反應(yīng)裝置進行甲燒氧化菌的生產(chǎn)做準(zhǔn) 備，通過反應(yīng)器等裝置對甲燒氧化菌進行培養(yǎng)，考慮到甲燒等氣體的水溶性較差，便采用細(xì) 碎氣泡等手段提高甲燒等氣體的水溶性，并添加無機鹽培養(yǎng)基提高反應(yīng)效率，W使該方法 可W適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用，同時采用流動循環(huán)反應(yīng)等方式防止物料過多的浪費，維持反 應(yīng)物在一個穩(wěn)定的稀釋速率上，W使得反應(yīng)過程穩(wěn)定。
【具體實施方式】 實施例
[0010] 本實施例的一種大規(guī)模制備甲燒氧化菌的方法，執(zhí)行如下步驟： 1) 向反應(yīng)器中添加甲燒氣體、氧氣、甲燒氧化菌及無機鹽培養(yǎng)基； 2) 用所述反應(yīng)器中的細(xì)碎裝置將加入的氣體打碎為微小氣泡，W融入反應(yīng)器的液體 中并隨液體沿反應(yīng)器內(nèi)流動流動，進行發(fā)酵過程； 3) 當(dāng)所述反應(yīng)器的出料口發(fā)酵液質(zhì)量濃度達到2-3%時，認(rèn)定發(fā)酵過程結(jié)束，將反應(yīng)器 內(nèi)的產(chǎn)物進行初步濃縮使產(chǎn)物質(zhì)量濃度達到20-30%，并且經(jīng)過加熱并迅速冷卻干燥為初步 產(chǎn)品。
[0011] 本實施例的所述無機鹽培養(yǎng)基包括，氯化錠、水、丙酬酸鋼、KH2P04、屯水MgS04。
[0012] 本實施例的無機鹽和水配成無機鹽溶液，所述無機鹽溶液中KH2PO4濃度為 3. 9mmol/L，屯水MgS〇4濃度為0. 氯化錠濃度為lOmmol/l,丙酬酸鋼濃度為 16mmol/L。
[0013] 本實施例的步驟2)中的反應(yīng)條件為，反應(yīng)器內(nèi)PH維持7. 2反應(yīng)器內(nèi)溫度為 30+rc，保證所述反應(yīng)器中的反應(yīng)體系稀釋速率在0.1-0.2 A，逐步將反應(yīng)器內(nèi)的發(fā)酵液 質(zhì)量濃度達到2-3〇/〇。
[0014]W下是應(yīng)用上述方法在不同的PH條件下經(jīng)過24H甲燒氧化菌的生長狀況顯示，PH 在7. 2時甲燒氧化菌細(xì)胞濃度明顯高于其他情況，
本發(fā)明不局限于上述實施例。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的 保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種大規(guī)模制備甲烷氧化菌的方法，其特征在于執(zhí)行如下步驟： 1) 向反應(yīng)器中甲烷氧化菌以及無機鹽，并向反應(yīng)器中通入甲烷和氧氣，氣體比例為 1:1. 1 ~1:1. 4 ; 2) 用所述反應(yīng)器中的細(xì)碎裝置將加入的氣體打碎為微小氣泡，以融入反應(yīng)器的液體 中并隨液體沿反應(yīng)器內(nèi)流動流動，進行發(fā)酵過程； 3) 當(dāng)所述反應(yīng)器的出料口發(fā)酵液質(zhì)量濃度達到2-3%時，認(rèn)定發(fā)酵過程結(jié)束，將反應(yīng)器 內(nèi)的產(chǎn)物進行初步濃縮使產(chǎn)物質(zhì)量濃度達到20-30%，并且經(jīng)過加熱并迅速冷卻干燥為初 步廣品。2. 如權(quán)利要求1所述的大規(guī)模制備甲烷氧化菌的方法，其特征在于：所述無機鹽包括， 氯化銨、丙酮酸鈉、KH2PO4、七水MgSO4。3. 如權(quán)利要求2所述的大規(guī)模制備甲烷氧化菌的方法，其特征在于：所述無機鹽和水 配成無機鹽溶液，所述無機鹽溶液中KH2PO4濃度為3. 9mmol/L，七水MgSO4濃度為0. 15mmol/ L,氯化銨濃度為10mmol/L，丙酮酸鈉濃度為16mmol/L。4. 如權(quán)利要求1所述的大規(guī)模制備甲烷氧化菌的方法，其特征在于：步驟2)中的反應(yīng) 條件為，反應(yīng)器內(nèi)PH維持7. 2反應(yīng)器內(nèi)溫度為30 ±I°C，保證所述反應(yīng)器中的反應(yīng)體系稀釋 速率在〇. 1-0. 2/h，逐步將反應(yīng)器內(nèi)的發(fā)酵液質(zhì)量濃度達到2-3%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大規(guī)模制備甲烷氧化菌的方法，執(zhí)行如下步驟：1）向反應(yīng)器中甲烷氧化菌以及無機鹽，并向反應(yīng)器中通入甲烷和氧氣；2）用所述反應(yīng)器中的細(xì)碎裝置將加入的氣體打碎為微小氣泡,以融入反應(yīng)器的液體中并隨液體沿反應(yīng)器內(nèi)流動,進行發(fā)酵過程；3）當(dāng)發(fā)酵過程結(jié)束時，認(rèn)定發(fā)酵過程結(jié)束，將反應(yīng)器內(nèi)的產(chǎn)物進行初步濃縮,并且經(jīng)過加熱并迅速冷卻干燥為初步產(chǎn)品。該方法主要為大型反應(yīng)裝置進行甲烷氧化菌的生產(chǎn)做準(zhǔn)備，通過反應(yīng)器等裝置對甲烷氧化菌進行培養(yǎng)，采用細(xì)碎氣泡等手段提高甲烷等氣體的水溶性，添加無機鹽培養(yǎng)基提高反應(yīng)效率，使該方法可以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。
【IPC分類】C12N1/20
【公開號】CN105219672
【申請?zhí)枴緾N201510614627
【發(fā)明人】曹晨, 顧為東
【申請人】曹晨, 顧為東
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月24日