Способ получения глюкозы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 119) (11) РАНОУ С и им изво промь СССР ельс твенное ппленности,Всесоюзй инститинович,в,в;ючается в следую обретени щем,Способ предус ванне в качестве го сырья отход п зы - мелкое водо изводства бумаги атривает целлюлоза оизводств но или от - скоп, Э спольэосодержащеа вискоод прои отход ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт биохими ,А,Н,Баха,Всесоюзное научно-про дсобъединение бумажнойИнститут питания АМН иный научно-исследоват китут биотехнологии(56) Авторское свидетельство СССРУ 432188, кл, С 12 Р 19/02, 1973.Получение и применение продуктовгидролиэа растительного сырья, Обзорная информация, вып,2 лФерментатная переработка целлюлозосодержащихматериалов в сахара и жидкое топливо", ЦБНТИ, Минмедпром, М 1987,с.31-42, подп, в печать 7,02,87.Биотехнология и биоинженерия,т,2, Среды и продукты микробногосинтеза, Тезисы докладов симпозиумаРига, Зинатне, 1978, с.23-24. Изобретение относится к биотехноогии, а именно к способу получения люкозы путем ферментативного гидроиза отходов производства бумаги и искозыЦель изобретения - повышение выхо а глюкозы,(51) 4 С 12 Р 9/02//(С 1.2 С 12 К 1:645)(57) Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способу полученияглюкозы. Цель изобретения - повьппение выхода глюкозы. Проводят ферментативный гидролиз отходов производст.ва вискозы или бумаги культуройСеогсЬцш сапйЫиш ВКПМ Р. Культуру поддерживают на агаризованнойминеральной среде, содержащей 0,5-3 Хбумаги и 0,5-27 пшеничных отрубей, аферментативный гидролиз ведут на среде, содержащей 0,5-3 Ж отхода производства вискозы (мелкое волокно) илиотход производства бумаги (скоп) в ккачестве источника углерода, В результате целлюлозосодержащее сырьеполностью превращается в глюкозу, 1521760накапливаются в местах производствацеллюлозы, вискозы, бумаги в количестве около 100 тыс,т,/ги загрязняютокружающую среду. Отходы не нуждаются в предварительной обработке, ихорганическое вещество легко гидролизуется при совместном действии эндо-,экзо,4глюканаэ и -глюкозидаз.Концентрирования отходов, содержащихдо 80 воды, также не требуется,Установлено, что соотношение указанных ферментов, необходимое для пополного превращения субстрата целлюлозосодержащих отходов в глюкозу,содержится в культуре гриба Сеог 1 сЬцт сапйЫцш ВКПМ Р, выращеннойна питательной среде, содержащей теже отходы в концентрации 0,5-3 вкачестве источника углерода,При концентрации источника углерода ниже 0,5% образуется недостаточное количество ферментов, а концентрация выше 3% экономически нецелесообразна,Культуру необходимо поддерживатьна агаризованной среде, содержащей0,5-3 измельченной фильтровальнойбумаги и 0,5-2% пшеничжпс отрубей,При концентрациях субстратов. меньших,чем указанные, полученный продуцентпроизводит комплекс ферментов неоптимального состава, т.е, при гидролизе.отходов не достигается 100 -ныйвыход глюкозы, а концентрации субстратов больше указанных нецелесообразныеОстальные компоненты питательнойсреды являются известными для культивирования гриба СеоСйсЬпш сапйЫпшВКПМ Р.Используемые в предлагаемом способе источники углерода индуцируют образование культурой гриба СеогсЬишсапйЫща ВКПМ Рсбалансированной ферментной системы, гидролизующей мелкое волокно - отход производства вискозы и скоп без предварительной обработки полностью и до глю.козы, как единственного продукта гидролиза субстрата,Способ осуществляют следующимобразом,Культуру гриба Сео 1 гсЬпш сапЙЫпш ВКПМ Еподдерживают в течение нескольких месяцев на агаризованной среде, содержащей 0,5-3 измельченной бумаги и 0,5-2 пшеничных отрубей и минеральные соли, Культивирование гриба ведут 90-100 ч в .колбах или 60-72 ч в ферментере при аэрации на питательной среде, содержащей 0,5-3 отхода производства вискозы мелкое волокно) или скоп в качестве источника углерода, пшеничные отруби, источники азота, фосфора и магния, Температура культивирования 28 С.о По окончании культивирования биомассу отделяют, а супернатант используют для гидролиза отхода производства вискозы или скопа, Если целлюлолитическая активность супернатанта высока, то его целесообразно разбавить водой таким образом, чтобы целлюлолитическая активность составляла 0,1-15 ед,/мп ферментов, осахаривающих хлопковое волокно, Гидролиз ведут при рН 4-5 и 47 С в течение 8- 18 ч, В результате происходит полный гидролиз целлюлозосодержащего субстрата до глюкозы, содержание которой в конечной смеси 3-6%.П р и м е р 1, Культуру грибаСеосгсЬщд сапйЫщв ВКПМ Рподдерживают на агариэованной среде, содержащей 1 измельченной фильтровальной бумаги, 0,5 . пшеничных отрубейи минеральные соли: (НН)80 0,15 ,ИаИО 0,15 , КНРО 0,5 и МАЗО хх 7 Н 0 0,05 , в течение 6 мес, после чего в пробирку с агаризованнойсредой вносят стерильную воду и суспензию конидий с концентрацией 106конидий в 1 мл вносят в среду длявыращивания в количестве 2 по объеому. Культивирование ведут при 28 Сна среде, содержащей 0,5 мелкого волокна вискозы, 2 пшеничных отрубей,(БН 4.)80 0,15%, НаИО 0,15 ,КНР 04 0)15%, МБО 47 Н О Ор 05%на качалках в 750-миллилитровыхколбах со 150 мп среды при скоростивращения 180 об/мин 4 сут,Целлюлолитическую активность определяют по способности расщеплять до восстанавливающих сахаров хлопковое волокно при 40 С в 0,1 М ацетатном буфере, рН 4,7, эа 1 ч, Восстанавливающие сахара определяют с помощью метода Шомодьи-Нельсона, За единицу активности принимают количество ферментов, катализирующих образование 1 мкмоль глюкозы в 1 мин в условиях .опыта, 1 мл культуральной жидкостисодержит 1 ед,осахаривающих,хлопковое волокно ферментов,По окончании культивирования11,4 л отделенной от культуры культуральной жидкости СеойгсЬиш сапйЫптп ВКПМ Р, содержащих 0,2 ед,ферментов, осахаривающих хлопковоеволокно, добавляют к 3,0 кг мелкого волокна - отхода производства вискозы и инкубируют при рН 4,5 и 47 Св течение 8 ч, За это время субстратполностью гидролизуется до глюкозы.Получен 5%-ный раствор глюкозы,П р и м е р 2. Культуру гриба Сеогс 1 шш сапдЫа ВКПМ Рподдерживают на агаризованной среде, содержащей 0,5 бумаги, 2 пшеничныхотрубей, а также перечисленные вышеминеральные компоненты среды, Суспенцию, содержащую 10 конидий в 1 мл,вносят в количестве 2% в среду дляглубинного культивирования, содержащую Змелкого волокна - отхода производства вискозы и 2% йпеничных отрубей, и перечисленные выше в указанных концентрациях минеральные компоненты в водопроводной воде вносятв количестве 150 мп в 750-миллилитровые колбы и 15-литровые ферментеры на 30 л и культивируют соответственно в течение 60 ч, 1 мл отделенной от культуры культуральнойжидкости содержит О,З ед, Ферментов,осахаривающих хлопковое волокно,11,4 л разведенной в 3 раза культу"ральной жидкости добавляют к 3,0 кгмелкого волокна, в , отхода производства вискозы, инкубируют при рН 4,0и 47 С в течение 18 ч, За это времясубстрат полностью гидролиэовался доглюкозы как единственного продуктагидролиза,П р и м е р 3, Культуру гриба поддерживают на агаризованной среде, содержащей Збумаги и 0,5% пшеничныхотрубей. Культивирование ведут насреде, содержащей Зорганическоговещества скопа-отхода целлюлознобумажной промышленности и 2 пшеничных отрубей, а также перечисленныевыше минеральные компоненты среды,0,2 . по объему посевного материала,содержащего 10 конидий в 1 мп,Культивирование ведут в описанных выше условиях,1 мп культуральной жидкости содержит О,З ед, осахаривающих хлопковоеволокно ферментов,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 7,5 г отхода целлюлозно-бумажнойпромышленности (скопа) инкубируют с32 мл фильтрата культуральной жидкости Сеосгхс 1 шш сапйЫцш ВКПМ Р,разведенными в 3 раза, при рН 4,5 и,48 С в течение 24 ч, За это время органическое вещество отхода целлюлозно-бумажной промьппленности (скоп)полностью гидролизуется до глюкозы,содержание которой как и в другихслучаях было определено методомШомодьи-Нельсона, глюкозидазным методом при применении ферроцианида калия и методом тонкослойной хромато-,графии или хроматографии на бумагеГЖК и ВЭЖХ, Было показано, что глюкоза является единственным продуктомгидролиза субстрата.Полученные растворы глюкозы инкубируют с 0,1 активированного угляов течение 3 ч при 30 С, после чегопроводят ультрафильтрацию через колонку с полиамидными волокнами дляразделения глюкозы и белков, Растворбелков, содержащий эндо-, экзо,4-глюканазы и целлобиазы, снова используют для ферментативного гидролиза отходов после доведения активности после добавления культуральнойжидкости,Раствор глюкозы концентрируютдо 803-ной концентрации и после внесения затравки (кристаллов глюкозы)из раствора в течение 1 сут выпадаюткристаллы глюкозы, которые отделяютфильтрованием, подсушивают промыванием этанолом и сушат на воздухе,Полученная глюкоза может быть использована как добавка в корм животным, может служить источником углерода при выращивании продуцентов органических кислот, в частности аминокислот, антибиотиков, а также кормовыхдрожжей, после дальнейшей очисткиможет быть использована для пищевыхцелей, может быть превращена во фруктозу, сахар, более сладкий, чем сахарозаа.Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать путем ферментативного гидролиза целлюлозосодержащих промышленных отходов один сахар-глюкозу при полном превращениисубстрата,Формула из обр ет ения Способ получения глюкозы, предусматривающий ферментативный гидролиз1521760 Составитель И.ПриваловаРедактор Н.Киштулинец Техред М,Дидык Корректор С,Черни Заказ 744 Тираж 481 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 целлюлоэосодержащего сырья, выбранного из отходов производства вискознойили целлюлозно-бумажной проиппленности культурой гриба СеоСгсЬцш сапйхЙцш при оптимальной температуреи рН среды до максимального осахаривания целлюлозы, о т л и ч а ю щ и й"с я тем, что, с целью повышения выхода глюкозы, в качестве целлюлозасодержащего сырья используют скоп илимелкое волокно вискозы, из грибов СеоСт 1 сЬцш сапйЫиш используют культуру СеоСгдсЬпш сапйЫцш ВКПМ Р,которую поддерживают на агаризованной минеральной среде, содержащей0,5-3,0 мас,% измельченной фильтровальной бумаги и 0,5-2,0 мас,пшеничных отрубей, а культивированиеосуществляют на питательной среде,содержащей 0,5-3,0 мас.% скопа илимелкого волокна целлюлозы в качествеисточника углерода,