167418. lajstromszámú szabadalom • Eljárás metán átalakítására fehérjetartalmú anyaggá methylococcus capsulatus tenyésztésével

3 167418 4 mentesítő eljárást ismertet többek között az 1017 584 számú nagy-britanniai szabadalmi leírás. A keletkezett élesztőtömeg és a visszamaradt olaj elválasztása a tárgya a 152 495 számú magyar szabadalmi leírásnak. Eszerint a fermentlevet egy felületaktív szer jelenlétében centrifugálják, hogy elválasszák a főképp normál paraffinokból álló olajtól. Az élesztőt azután oldószerrel, például izopropanollal mossák a visszamaradt olaj eltávolítására. Előnyösen úgy járnak el, hogy az élesztőfrakciót vizes táptalaj és oxigén jelenlétében inkubálják, hogy csökkentsék a maradékot olaj tartalmát az oldószeres extrahálás előtt (152 819 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás). A fermentációt előnyösen két lépésben hajtják végre, az első lépésben kapott fermentlevet a második lépésben vízzel hígítják (159 853 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás). Gáznemű szénhidrogén, nevezetesen metán szénforrásként kőolaj helyett való használatának inkább gazdasági előnyei vannak. Kisebb a beruházási és az üzemi költség. Azonkívül lehetőség nyílik a szénhidrogénből élesztőt termelő üzemek változatosabb földrajzi elhelyezésére. Részletesebben ezek az előnyök a következők: a) Egyszerűbb a termék elkülönítése, mert csak egy vizes fázis van, vagyis nincs olaj a fermentlében. Ez jelentős megtakarítást jelent az üzemi és a beruházási költségekben. b) Számos vidéken a földgáz, a fő metánforrás, költsége lényegesen kisebb a kőolajénál. Főképp a Közel-Keleten a földgázt a kőolajtermelés értéktelen melléktermékének tekintik, és az olajkútnál lefáklyázzák. c) Nem kell ügyelni az eljárás aszeptikus körülmények között való végrehajtására, mert kevesebb mikroorganizmus képes a metánt hasznosítani, mint a kőolajat, ennélfogva kisebb a tenyészet fertőződésének esélye. A metánt élesztővé feldolgozó ipari eljárás megvalósítása során azt találtuk, hogy ha a folytonos üzemben nitrogénforrásként ammóniumionokat használunk, akkor a metánt hasznosító mikroorganizmusok lassabban szaporodnak, majd a mikroorganizmus ki is merül, hacsak nem alkalmazzuk az általunk kidolgozott, alább ismertetett rendszabályokat. Lényegében a találmány az első folyamatos ipari eljárás élő szerves tömeg („biomass") előállítására metánnak szénforrásként és ammóniumionoknak nitrogénforrásként való felhasználására. A találmány szerinti eljárással járó műszaki haladás abban áll, hogy szerves tömeget sikerül előállítani iparilag elfogadható hozammal, óránként és literenként 0,18 g száraz súlyban azáltal, hogy az ammóniumion-koncentrációt 2 és 100 mg között és a pH-t 4,5 és 8,0 között tartjuk. Eszerint a találmány tárgya folytonos üzemű eljárás metán átalakítása fehérjékké, olyan módon, hogy a metánt hasznosító mikroorganizmust legalább óránként 0,81 g (száraz súly) mikroorganizmus/liter kitermeléssel tápsókat és ammóniumionokat tartalmazó vizes táptalajban metán és szabad oxigént tartalmazó gáz jelenlétében állandósult körülmények között tenyésztjük, miközben a fermentlé pH-ját 4,5 és 8,0 között és az ammónium-koncentrációt 2 és 100 mg/liter között tartjuk. A találmány szerinti eljárás azon a felismerésen alapszik, hogy nagy teljesítményű folytonos tenyésztés esetén, például óránként 0,81 és 5,0 g (száraz súly) mikroorganizmus/liter közötti termeléskor a íermentlének a metánt fogyasztó mikroorganizmus által még elviselhető maximális ammóniumkoncentrációja mintegy 100 mg/liter. Azt találtuk, hogy metánt hasznosító mikroorganizmusok folytonos üzemű tenyésztésére szolgáló eljárásokban adott hígítási aránynál, ha az ammóniumion-koncentráció a fermentleben meghalad egy bizonyos kritikus szintet, az csökkentőén hat a fajlagos növekedési sebességre és a tenyészet kimerülését eredményezi. Az ammóniumionok mennyiségének előnyösen nem szabad meghaladnia a 80 mg/liter értéket, és előnyösen 2 és 50 mg/liter érték között kell lennie. A 2 mg/liter érték alatt a növekedést korlátozhatja az ammónia nitrogénjének hiánya, de ezt a ' határértéket még nem határoztuk meg pontosan és ez az ammóniumion meghatározására általunk használt módszerek érzékenységének határa. Az eljárás során a vizes fermentléhez előnyösen ammónia vagy ammóniumhidroxid formájában adott ammóniumionok legnagyobb részét a mikroorganizmusok azonnal felhasználják. A fennmaradó ammóniumionokat ezután a kívánt határokon belül szabályozzuk. A gyakorlatban az eljárást általában 10—30 mg/liter ammóniumkoncentrációnál végezzük. Az ammóniumion-koncentráció meghatározására a fermentléből időnként mintát veszünk, és abban kémiai módszerrel meghatározzuk az ammóniumionok mennyiségét. Alkalmas kolorimetriás módszereket ismertetnek például J. Paul [The Analyst 83, 37-42 (1958)] és G. G. Meynell és E. Meynell („Theory and Practice in Experimental Bacteriology", Cambridge University Press, 1965). Egy másik módszer szerint egy szondát, előnyösen egy „ammónia szondát" használhatunk pH mérővel kombinálva a fermentlé ammóniumion-koncentrációjának folytonos vagy időszakos meghatározására. (Ilyen szondát és pH mérőt gyárt például az Electronic Instruments Ltd. Angliában.) Az ammóniumionokról előnyösen úgy gondoskodunk, hogy ammóniát vagy ammóniumhidroxidot adunk a fermentléhez. Célszerűen az eljárás a következő módszerek egyike szerint végezhető: a) A fermentléhez adott vizes táptalaj pH-ját korlátozzuk, és a fermentlé pH-ját a fermentleben végbemenő pH változásnak megfelelően hozzáadott ammóniumionokkal szabályozzuk. A fermentléhez .. adott vizes táptalaj pH-ja olyan legyen, hogy a fermentleben beálló hidrogénion-koncentráció ne igényeljen 100 mg/liter ammóniumionnál többet a pH szabályozására. b) A fermentlé ammóniakoncentrációjának méréi5 sere használt műszer jelének megfelelően az ammónium-koncentrációt a fermentleben 2 és 2