EA036192B1 - Штамм гетеротрофных бактерий cupriavidus gilardii gbs-15-1 - ассоциант для получения микробной белковой массы - Google Patents
Штамм гетеротрофных бактерий cupriavidus gilardii gbs-15-1 - ассоциант для получения микробной белковой массы Download PDFInfo
- Publication number
- EA036192B1 EA036192B1 EA201900121A EA201900121A EA036192B1 EA 036192 B1 EA036192 B1 EA 036192B1 EA 201900121 A EA201900121 A EA 201900121A EA 201900121 A EA201900121 A EA 201900121A EA 036192 B1 EA036192 B1 EA 036192B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- methane
- gbs
- strain
- bacteria
- associate
- Prior art date
Links
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 title claims abstract description 38
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims abstract description 22
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 title claims abstract description 22
- 241001634906 Cupriavidus gilardii Species 0.000 title claims abstract description 18
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 10
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 claims abstract description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 92
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract description 19
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 abstract description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 241000589220 Acetobacter Species 0.000 description 7
- 241000589346 Methylococcus capsulatus Species 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 5
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 5
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000007003 mineral medium Substances 0.000 description 5
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 4
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 239000006916 nutrient agar Substances 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 4
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 4
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 3
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 3
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 3
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 3
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 3
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N Butyraldehyde Chemical compound CCCC=O ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N Propionic aldehyde Chemical compound CCC=O NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000013630 prepared media Substances 0.000 description 2
- 239000003531 protein hydrolysate Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 2
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- 241001528480 Cupriavidus Species 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 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 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 229910004619 Na2MoO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019764 Soybean Meal Nutrition 0.000 description 1
- PPWHTZKZQNXVAE-UHFFFAOYSA-N Tetracaine hydrochloride Chemical compound Cl.CCCCNC1=CC=C(C(=O)OCCN(C)C)C=C1 PPWHTZKZQNXVAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 231100000676 disease causative agent Toxicity 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000021393 food security Nutrition 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- PEYVWSJAZONVQK-UHFFFAOYSA-N hydroperoxy(oxo)borane Chemical compound OOB=O PEYVWSJAZONVQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 108010009977 methane monooxygenase Proteins 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 230000001450 methanotrophic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- -1 or 3-butyric acid Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007918 pathogenicity Effects 0.000 description 1
- 239000005014 poly(hydroxyalkanoate) Substances 0.000 description 1
- 229920000903 polyhydroxyalkanoate Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000011684 sodium molybdate Substances 0.000 description 1
- 235000015393 sodium molybdate Nutrition 0.000 description 1
- TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N sodium molybdate (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004455 soybean meal Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000033 toxigenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000001551 toxigenic effect Effects 0.000 description 1
- HGBOYTHUEUWSSQ-UHFFFAOYSA-N valeric aldehyde Natural products CCCCC=O HGBOYTHUEUWSSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001018 virulence Effects 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 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
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к штамму гетеротрофных бактерий Cupriavidus gilardii GBS-15-1 для получения белковой биомассы ассоциативной культурой, включающей метанокисляющие бактерии и бактерии-гетеротрофы. Микробная белковая масса может быть использована в сельском хозяйстве для кормления животных, а также в качестве сырья для глубокой переработки. Техническим результатом изобретения является выявление нового штамма, который является ассоциантом метанокисляющих бактерий и способен использовать продукты соокисления гомологов метана, присутствующие в природном газе. Технический результат достигнут при использовании штамма гетеротрофных бактерий Cupriavidus gilardii GBS-15-1, депонированного во Всероссийской коллекции микроорганизмов при Институте биохимии и физиологии микроорганизмов Г.К Скрябина РАН под регистрационным номером VKM B-3265D, в качестве компонента ассоциативной культуры метанокисляющих бактерий для получения микробной белковой массы.
Description
Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к штамму гетеротрофных бактерий Cupriavidus gilardii GBS-15-1 для получения белковой биомассы ассоциативной культурой, включающей метанокисляющие бактерии и бактерии-гетеротрофы. Микробная белковая масса может быть использована в сельском хозяйстве для кормления животных, а также в качестве сырья для глубокой переработки.
На сегодняшний день общая картина в России по производству кормовых белков неблагоприятна. Согласно подписанной президентом России доктрины для обеспечения собственным продовольствием на 80-90% дефицит кормовых продуктов может составить не менее 2 млн тонн в год.
Основным источником белкового продукта является соевый шрот. Однако природные условия нашей страны не подходят для выращивания сои в достаточных количествах. Специалистам приходится искать другие способы производства кормового белка.
Среди продуцентов кормовой биомассы известны микроорганизмы, относящиеся к различным таксономическим группам, способные расти на различных субстратах.
Использование бактерий в качестве продуцентов кормового белка является более эффективным, так как бактерии накапливают до 79 мас.% белка, в то время как дрожжи - не более 60 мас.%.
В качестве продуцентов белка и биомассы применяют штаммы бактерий, известные как продуценты белка на основе метанола и относящиеся к роду Acetobacter. Acetobacter methylicum ВСБ-924 ЦМПМ В-2942 (патент РФ № 116363, a2N 15/00, 1984); Acetobacter methylicum ВСБ-867 ЦМПМ В-1947 (патент РФ № 925112, d2N 15/00, 1982); Acetobacter methylovorans ВСБ-914 ЦМПМ В-2479 (патент РФ № 1070916, W2N 15/00, 1983). Все штаммы характеризуются содержанием белка - до 76% к абсолютно сухому веществу (АСВ).
Штаммы различаются чувствительностью к типовым фагам и термоустойчивостью: оптимальный рост у Acetobacter methylicum ВСБ-867 при 28-30°C, у Acetobacter methylicum ВСБ-924 при 30-36°C и Acetobacter methylovorans ВСБ-914 при 36-40°C.
Однако при нестерильном культивировании в ферментере на ферментолизатах отрубей и/или муки в кислой среде при pH ниже 6,0 происходит, как показали опыты, быстрое инфицирование дрожжами и грибами и вытеснение продуцента из процесса на 30-40% и более от общего числа клеток. В результате в получаемом продукте в сильной степени снижается содержание белка.
Одним из перспективных путей получения полноценного белкового кормового продукта является использование метанокисляющих бактерий. Метанотрофные бактерии в подходящих условиях активно перерабатывают метан природного газа, быстро размножаются и наращивают биомассу, богатую ценным белком, витаминами и иными биологически активными соединениями.
Использование метана природного газа для получения белка одноклеточных имеет ряд преимуществ по сравнению с жидкими углеводородами и другими субстратами, а именно большие запасы природного газа, хорошая его транспортабельность, возможность получения кормового продукта без дополнительной очистки от субстрата.
Учитывая, что в России большие газовые запасы недр, по некоторым данным они составляют до 40% мировых, внедрение микробиологического производства белка одноклеточных на российских предприятиях сулит не только экономический эффект, но и способно обеспечить продовольственную безопасность страны.
Облигатные метанокисляющие бактерии содержат фермент метанмонооксигеназу, который не является субстратспецифичным и может окислять не только метан, но и гомологи метана (например, этан, пропан и бутан), содержащиеся в природном газе.
В зависимости от состава природного газа видовых особенностей метанокисляющих бактерий и условий культивирования среди продуктов неполного окисления метана и его гомологов могут присутствовать в разных соотношениях в среде культивирования метанол, формальдегид, формиат, этанол, ацетальдегид, ацетат, пропионовый альдегид, пропионовая кислота, масляный альдегид. Данные продукты при их накоплении в среде культивирования в определенной концентрации оказывают ингибирующее воздействие на метанокисляющую культуру, на окисление метана.
Известен штамм Methylococcus capsulatus ВСБ-874 - продуцент кормовой биомассы. Штамм хранится в коллекции культур института ВНИИГенетика под коллекционным номером ЦМПМ В-1743 (авт. св. СССР № 770200). В качестве источника углерода и энергии штамм использует метан, как чистый, так и в составе природного газа. Недостатком данного штамма является его чувствительность к продуктам, образующимся при соокислении гомологов метана, которые неизменно в большем или меньшем количестве присутствуют в природном газе. Образующиеся продукты ингибируют рост продуцента.
Известен штамм Cupriavidus eutrophus ВКПМ В-10646 - продуцент полигидроксиалканоатов (патент RU 2439143). В качестве ростового субстрата штамм использует глюкозу или фруктозу, или 3-масляную кислоту, или газовую смесь - водород, кислород и двуокись углерода.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является штамм метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus ГБС-15 регистрационный номер ВКПМ В-12549 во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (патент РФ 2613365).
- 1 036192
Целью изобретения является повышение производительности и высокой продуктивности при культивировании метанокисляющих бактерий в присутствии гетеротрофных бактерий в качестве ассоцианта продуцента микробной белковой массы.
Техническим результатом изобретения является выявление нового штамма, который является ассоциантом метанокисляющих бактерий и способен использовать продукты соокисления гомологов метана, присутствующие в природном газе.
Технический результат достигнут при использовании штамма гетеротрофных бактерий Cupriavidus gilardii GBS-15-1, депонированного во Всероссийской коллекции микроорганизмов при Институте биохимии и физиологии микроорганизмов Г.К Скрябина РАН под регистрационным номером VKM B3265D, в качестве компонента ассоциативной культуры метанокисляющих бактерий для получения микробной белковой массы.
Обозначение штамма, присвоенное депозитором GBS-15-1
Штамм Cupriavidus gilardii GBS-15-1 используется в качестве компонента ассоциативной культуры метанокисляющих бактерий для промышленного получения на основе природного газа кормовой биомассы для кормления животных, а также в качестве сырья для глубокой переработки.
Заявляемый гетеротрофный штамм Cupriavidus gilardii GBS-15-1 выделен из ассоциации, включающей метанокисляющие бактерии Methylococcus capsulatus ГБС-15. Для селекции быстрорастущей смешанной культуры бактерий была использована смесь активных накопительных культур, выделенных из подземных вод ряда газо- и нефтеносных районов Российской Федерации. В результате проведенной селекции получен штамм, который при культивировании метанокисляющих бактерий в промышленных условиях на природном газе может быть использован как индивидуально, так в составе различных ассоциаций.
При ферментации штамм растет как ассоциант основного продуцента метанокисляющих бактерий на минеральной среде и при физико-химических условиях оптимальных для продуцента потребляет продукты соокисления гомологов метана, присутствующие в природном газе, а также продукты метаболизма основного продуцента.
Штамм не является генетически модифицированным.
Вид Cupriavidus gilardii не значится в списках 1-4 групп патогенности (Приложение 1 Классификация микроорганизмов - возбудителей инфекционных заболеваний... к Санитарно-эпидемиологическим правилам СП 1.3.2322-08 Безопасность работы с микроорганизмами, в ред. Дополнений и изменений № 2, утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 29.06.2011 № 86).
Штамм Cupriavidus gilardii GBS-15-1 является авирулентным, не токсигенным, не токсичным и безвредным.
Полученный гетеротрофный штамм Cupriavidus gilardii GBS-15-1 характеризуется следующими признаками:
Культурально-морфологические: грамотрицательный; на питательном агаре (pH 7,0-7,2) формирует непрозрачные округлые колонии, светло-кремовые, с ровным краем, 0 2-4 мм, консистенция мягкая, легко снимаются с агара; по форме клетки представляют собой палочки размером 0,3-0,5x0,9-1,2 мкм, неспорообразующие.
Физиолого-биохимические: штамм растет в диапазоне температур 30-47°C, оптимальная температура роста 32-35°C; границы физиологического действия pH в диапазоне 5,0-7,2; оптимальный диапазон pH 6,8-7,0; облигатный аэроб; стабильно сохраняет свои характеристики при варьировании условий культивирования и сред - замена источника углерода, низкие или высокие значения активной реакции среды, повышение температуры, изменение скорости протока (0,15-0,42 ч-1); обладает широким потенциалом; использует в качестве источника углерода сахара, аминокислоты, органические кислоты, спирты; в качестве источника азота использует нитраты, соли аммония, аминокислоты; специфических факторов роста не требует.
Среда и условия культивирования.
Вариант 1. Минеральная среда.
Состав минеральной среды (г/л): (NH4)2SO4 - 0,52; MgSO4 - 0,02; K2SO4 - 0,06; NH4H2PO4 - 1,53. Раствор микроэлементов (готовится отдельно) (г/л): ZnSO4 - 0,43; MnSO4 - 0,88; CuSO4 - 0,78; H3BO3 - 0,4; Na2MoO4x2H2O - 0,25; CoSO4x7H2O - 0,25; FeSO4x7H2O - 4,97. 1 мл приготовленного раствора микроэлементов добавить на 1000 мл минеральной среды.
Стерилизовать при температуре 121°C в течение 15 мин. pH доводят до 6.0-6,2. В качестве субстрата (источника углерода и энергии) могут быть использованы метанол, пропанол или этанол (0,5-1,0%). Температура культивирования 32-35°C; аэробные условия.
Вариант 2. Питательный бульон или питательный агар.
Питательный агар, состав (в пересчете на 1 л готовой среды): гидролизат ферментативный белковый, сухой - 10,5 г; пептон ферментативный, сухой - 10,5 г; экстракт автолизированных дрожжей осветленный - 2,0 г; натрий хлористый - 5,0 г; агар микробиологический -12,0 г. Стерилизовать при температуре 121°C в течение 15 мин.
- 2 036192
Питательный бульон, состав (в пересчете на 1 л готовой среды): гидролизат фермативный белковый, сухой - 9,1 г; пептон ферментативный сухой - 9,9 г; экстракт автолизированных дрожжей осветленный - 4,7 г; натрия хлористый - 5,0 г; натрий углекислый - 0,3 г.
Штамм хранят на питательном агаре при температуре 4±2°C, пересевы осуществляются 1 раз в 3 месяца, возможно хранение штамма в лиофильно высушенном состоянии, а также в жидком азоте.
Для заявляемого штамма характерны:
устойчивый продуктивный рост на средах различного состава;
способность длительно сохранять активность в лиофилизированном состоянии;
отсутствие вирулентности, токсигенности, токсичности и безвредность.
Область применения штамма - производство белково-витаминных концентратов на основе метанокисляющих бактерий, растущих на природном газе.
Гетеротрофные бактерии Cupriavidus gilardii GBS-15-1 выращивают совместно с метанокисляющими бактериями Methylococcus capsulatus ГБС-15 на минеральной питательной среде с метаном природного газа, при этом метанокисляющие бактерии используют метан природного газа в качестве единственного источника углерода и энергии. Одновременно метанокисляющие бактерии осуществляют соокисление гомологов метана (C2, C3, C4) с образованием продуктов, ингибирующих рост метанотрофа. Гетеротрофные бактерии Cupriavidus gilardii GBS-15-1 используют образующиеся продукты (метанол, этанол, пропанол) в качестве источника углерода, тем самым снимая ингибирующее действие на основной продуцент. Кроме того, гетеротроф может использовать белки, аминокислоты и полисахариды, выделяющиеся в процессе лизиса основного продуцента.
Выращивание осуществляют преимущественно непрерывным способом при аэрировании среды смесью природного газа и кислородсодержащего газа, оптимальных значениях pH 5,6-5,8 и температуре 42-45°C. В среду для выращивания вводят гетеротрофные бактерии Cupriavidus gilardii GBS-15-1 в количестве 0,1-15% от общего числа клеток. Содержание метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus ГБС-15 в ассоциативной культуре составляет 85-99,9% при постоянной концентрации биомассы до 32 г/л. Метанокисляющие бактерии развиваются за счет метана природного газа, а другой компонент ассоциативной культуры - за счет продуктов соокисления гомологов метана в природном газе и за счет продуктов жизнедеятельности метанотрофа.
Метанокисляющие бактерии и гетеротрофные бактерии, не использующие метан, предварительно полученные раздельно обычными способами, предусмотренными для выращивания засевного материала, вносят в питательную среду одновременно. При этом количество засеваемых гетеротрофов, не окисляющих метан, может варьировать в пределах 0,1-15% от общего числа клеток. В процессе совместного выращивания их содержание независимо от величины засева находится на уровне, определяемом количеством используемых продуктов, образующихся в результате соокисления газообразных гомологов метана, находящихся в природном газе, так как на минеральной среде эти продукты являются единственным доступным источником углерода для не использующего метан компонента ассоциативной культуры. В результате такой саморегуляции культур в процессе выращивания начальное соотношение клеток культур в засевном материале не имеет существенного значения, но рекомендуется вносить не окисляющих метан микроорганизмов не менее 0,1% и не более 15% от общего числа клеток. Отклонение от этих значений в ту или иную сторону может привести в первом случае к задержке развития метанокисляющих бактерий, а во втором - к задержке роста гетеротрофных бактерий. В смеси с подобранными не использующими метан бактериями выход биомассы увеличивается в 3-5 раз по сравнению с чистой культурой метанокисляющих бактерий. Таким образом, добавление к метанокисляющим бактериям подобранных не использующих метан гетеротрофов, растущих за счет продуктов соокисления гомологов метана, может повысить выход биомассы на метане. Добавление не окисляющих метан гетеротрофных бактерий не влияет на качество биомассы, так как даже при введении в высокой концентрации гетеротрофов, не использующих метан, их содержание в растущей культуре ограничивается количеством доступного источника углерода, которым являются продукты соокисления гомологов метана, и обычно не превышает 115% от общего числа клеток.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Штамм Cupriavidus gilardii GBS-15-1 (VKM-3265D) выращивают на жидкой минеральной среде, содержащей (г/л): (NH4)2SO4 - 0,52; MgSO4 - 0,02; K2SO4 -0,06; NH4H2PO4-1,53.
Среду стерилизуют при температуре 121°C в течение 15 мин.
Раствор микроэлементов (готовят и стерилизуют отдельно) (г/л): ZnSO4 - 0,43; MnSO4 - 0,88; CuSO4 - 0,78; HBO3 - 0,4; Na2MoO4*2H2O - 0,25; CoSO4x7H2O - 0,25; FeSO4x7H2O - 4,97. 1 мл приготовленного раствора микроэлементов добавляют на 1000 мл минеральной среды. pH доводят до 6.0-6,2. В качестве субстрата (источника углерода и энергии) используют метанол - 0,5%.
Культивирование штамма проводят в периодическом режиме в колбах из термостойкого стекла объемом 1 л при коэффициенте заполнения 0,3-0,4 в термостатируемой качалке. Культивирование проводят в течение 48 ч при 35°C и pH 6,8. По окончании культивирования концентрация сухих веществ 22,5 г АСВ/л. Полученную культуру используют в качестве инокулята для последующего выращивания
- 3 036192 бактерий в автоматизированном ферментационном комплексе объемом 10 л (рабочий объем 7 л) или в ферментере эжекционного типа объемом 40 л (рабочий объем 28 л).
Пример 2. Культивирование штамма Cupriavidus gilardii GBS-15-1 проводят аналогично примеру 1, но в качестве источника углерода и энергии используют этанол - 0,8%, а в качестве питательной среды бульон состава (в пересчете на 1 л готовой среды): гидролизат ферментативный белковый сухой - 9,1 г; пептон ферментативный сухой - 9,9 г; экстракт автолизированных дрожжей осветленный - 4,7 г; натрий хлористый - 5,0 г; натрий углекислый - 0,3 г. Физико-химические условия и время культивирования те же, концентрация сухих веществ - 4 г АСВ/л.
Пример 3. Штамм Cupriavidus gilardii GBS-15-1 выращивают на питательном бульоне, в который добавляют пропанол в концентрации 0,5 об.%. Культивирование штамма проводят в периодическом режиме в колбах из термостойкого стекла объемом 1 л при коэффициенте заполнения 0,3-0,4 в термостатируемой качалке. Культивирование проводят в течение 48 ч при 35°C и pH 6,8. По окончании культивирования концентрация сухих веществ 2,5-3,0 г АСВ/л. Полученную суспензию центрифугируют 7 мин при 8000 g. Затем осадок ресуспендируют в небольшом количестве физиологического раствора и используют в качестве инокулята для последующего выращивания бактерий в автоматизированном ферментационном комплексе объемом 10 л (рабочий объем 7 л) или в ферментере эжекционного типа объемом 40 л (рабочий объем 28 л).
Пример 4. Ассоциативную культуру, состоящую из метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus ГБС-15 и гетеротрофных бактерий Cupriavidus gilardii GBS-15-1 выращивают в автоматизированном ферментационном комплексе объемом 10 л (рабочий объем 7 л) на минеральной среде следующего состава (г/л): H3PO4(80%) - 17,2; K2SO4 - 5,0; MgSO4x7H2O - 4,0; FeSO4x7H2O - 0,21; CuSO4 - 0,78; MnSO4x4H2O - 0,38; ZnSO4x7H2O - 0,06; H3BO3 - 0,25; Na2MoO4x2H2O - 0,009; CoSO4x7H2O - 0,0095.
В качестве источника азота и титрующего агента подают аммиачную воду. Процесс ведут при температуре 40-45°C, pH 5,0-6,0 и непрерывной подаче газовой смеси, содержащей метан и кислород. При достижении концентрации биомассы 10 г АСВ/л переходят на непрерывный процесс культивирования с коэффициентом разбавления среды D=0,25 ч-1. Доминирование метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus ГБС-15 составляло 90% при концентрации биомассы 15 г АСВ/л.
Claims (1)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯШтамм гетеротрофных бактерий Cupriavidus gilardii, депонированный во Всероссийской коллекции микроорганизмов при Институте биохимии и физиологии микроорганизмов Г.К Скрябина РАН под регистрационным номером VKM B-3265D, в качестве компонента ассоциативной культуры метанокисляющих бактерий для получения микробной белковой массы.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134469A RU2687135C1 (ru) | 2018-10-02 | 2018-10-02 | Штамм гетеротрофных бактерий Cupriavidus gilardii - ассоциант для получения микробной белковой массы |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201900121A1 EA201900121A1 (ru) | 2020-04-30 |
| EA036192B1 true EA036192B1 (ru) | 2020-10-13 |
Family
ID=66430605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201900121A EA036192B1 (ru) | 2018-10-02 | 2019-03-22 | Штамм гетеротрофных бактерий cupriavidus gilardii gbs-15-1 - ассоциант для получения микробной белковой массы |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6966096B2 (ru) |
| EA (1) | EA036192B1 (ru) |
| RU (1) | RU2687135C1 (ru) |
| WO (1) | WO2020071967A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717991C1 (ru) * | 2019-07-22 | 2020-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИПРОБИОСИНТЕЗ"ООО " ГИПРОБИОСИНТЕЗ" | Белковая кормовая добавка для сельскохозяйственных животных и рыб |
| KR102251757B1 (ko) * | 2020-09-03 | 2021-05-13 | 주식회사 본초호미 | 진세노사이드 Rg3 함량이 강화된 인삼 추출물의 제조방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU908085A1 (ru) * | 1979-12-24 | 1983-08-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ | Способ получени биомассы |
| WO2018144965A1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | Kiverdi, Inc. | Microbial conversion of co2 and other c1 substrates to vegan nutrients, fertilizers, biostimulants, and systems for accelerated soil carbon sequestration |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5221591B2 (ru) * | 1973-12-26 | 1977-06-11 | ||
| SU770200A1 (ru) * | 1979-05-15 | 1987-03-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ | Штамм @ @ ВСБ-874-продуцент биомассы |
| GB0209007D0 (en) * | 2002-04-19 | 2002-05-29 | Norferm Da | Product |
| US20150017694A1 (en) * | 2008-11-06 | 2015-01-15 | Kiverdi, Inc. | Engineered CO2-Fixing Chemotrophic Microorganisms Producing Carbon-Based Products and Methods of Using the Same |
| GB2487866A (en) * | 2009-09-27 | 2012-08-08 | Opx Biotechnologies Inc | Method for producing 3-Hydroxypropionic acid and other products |
| CZ304183B6 (cs) * | 2012-08-27 | 2013-12-11 | Vysoké ucení technické v Brne | Zpusob produkce polyhydroxyalkanoátu (PHA) na olejovém substrátu |
| CN104099274B (zh) * | 2014-07-15 | 2016-12-07 | 大连理工大学 | 一株好氧降解吲哚的贪铜菌及其应用 |
| CN104774792B (zh) * | 2015-04-13 | 2017-12-19 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 一株耐受高浓度甲醇的甲基单胞菌及其应用 |
| CA3017799A1 (en) * | 2016-03-19 | 2017-09-28 | Kiverdi, Inc. | Microorganisms and artificial ecosystems for the production of protein, food, and useful co-products from c1 substrates |
-
2018
- 2018-10-02 RU RU2018134469A patent/RU2687135C1/ru active IP Right Revival
-
2019
- 2019-03-22 EA EA201900121A patent/EA036192B1/ru active IP Right Revival
- 2019-06-21 JP JP2019115161A patent/JP6966096B2/ja active Active
- 2019-10-01 WO PCT/RU2019/050161 patent/WO2020071967A1/ru not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU908085A1 (ru) * | 1979-12-24 | 1983-08-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ | Способ получени биомассы |
| WO2018144965A1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | Kiverdi, Inc. | Microbial conversion of co2 and other c1 substrates to vegan nutrients, fertilizers, biostimulants, and systems for accelerated soil carbon sequestration |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| XIAOYU WANG et al., Genome Sequence Analysis of the Naphthenic Acid Degrading and Metal Resistant Bacterium Cupriavidus gilardi CR3, PLOS ONE, 24.08.2015, <DOI:10.1371/journal.pone.0132881> * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6966096B2 (ja) | 2021-11-10 |
| RU2687135C1 (ru) | 2019-05-07 |
| JP2020054334A (ja) | 2020-04-09 |
| WO2020071967A1 (ru) | 2020-04-09 |
| EA201900121A1 (ru) | 2020-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2613365C1 (ru) | Штамм метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus ГБС-15 для получения микробной белковой массы | |
| CN112226373B (zh) | 一株产蛋白的菌株及其应用 | |
| RU2687136C1 (ru) | Штамм гетеротрофных бактерий Stenotrophomonas acidaminiphila GBS-15-2 - ассоциант для получения микробной белковой массы | |
| US3981774A (en) | Fermentation of oxygenated hydrocarbon compounds with thermophilic microorganisms | |
| RU2706074C1 (ru) | Штамм бактерий Methylococcus capsulatus CONCEPT-8 - продуцент белковой биомассы | |
| RU2687135C1 (ru) | Штамм гетеротрофных бактерий Cupriavidus gilardii - ассоциант для получения микробной белковой массы | |
| RU2687137C1 (ru) | Штамм гетеротрофных бактерий Klebsiella pneumonia - ассоциант для получения микробной белковой массы | |
| CN115927091A (zh) | 一株拮抗多种植物病原菌的伯克霍尔德菌bwt1.3及其应用 | |
| CN104894026B (zh) | 纳豆芽孢杆菌的培养方法及其应用 | |
| RU2745093C1 (ru) | Штамм метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus BF19-07 - продуцент для получения микробной белковой массы | |
| CN108004154B (zh) | 腥掷孢酵母菌17wy1、其微生物制剂及其在小麦白粉病防治中的应用 | |
| CN101608209A (zh) | 核糖体抗性诱变选育万古霉素生产菌株及其应用 | |
| CN111411053B (zh) | 一株协同产三种抗细菌代谢产物枯草芽孢杆菌jcl16及其筛选和应用 | |
| KR101715120B1 (ko) | 스트렙토마이세스 스코풀리리디스 kr-001 균주 대량생산용 배지 조성물 | |
| CN109554321B (zh) | 一种高产脂肽的基因工程菌及其应用 | |
| SU908092A1 (ru) | Способ получени рибофлавина | |
| RU2773502C1 (ru) | Штамм метанолокисляющих бактерий Acidomonas methanolica BF 21-05М - продуцент для получения микробной белковой массы | |
| USRE30965E (en) | Fermentation of oxygenated hydrocarbon compounds with thermophilic microorganisms and microorganisms therefor | |
| RU2842963C1 (ru) | Штамм метанокисляющих бактерий Methylotuvimicrobium sp. - продуцент микробного белка из природного газа с использованием морской воды | |
| CN117165471B (zh) | 一种产广谱抗菌肽的肠膜明串珠菌及其应用 | |
| CN116121085B (zh) | 一株适用于低温水产养殖的耐冷酵母及其生防应用 | |
| RU2765994C1 (ru) | Штамм метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus VKM B-3482D для биосинтеза белковой биомассы | |
| Rafique et al. | Optimization of fermentation parameters for enhanced APHE production from Streptomyces griseocarneus through submerged fermentation | |
| WO2025094167A1 (en) | Protease enzyme production process using molasses-urea media enriched with yeast extract | |
| Tsymbal et al. | Study of the scaling possibility of the process of obtaining feed protein from natural gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |
|
| NF4A | Restoration of lapsed right to a eurasian patent |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |