[go: up one dir, main page]

NO811824L - Elektrostimulering av mikrobielle reaksjoner. - Google Patents

Elektrostimulering av mikrobielle reaksjoner.

Info

Publication number
NO811824L
NO811824L NO811824A NO811824A NO811824L NO 811824 L NO811824 L NO 811824L NO 811824 A NO811824 A NO 811824A NO 811824 A NO811824 A NO 811824A NO 811824 L NO811824 L NO 811824L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
per
broth
fermentation
yeast
current
Prior art date
Application number
NO811824A
Other languages
English (en)
Inventor
William Worth Carlin
Original Assignee
Ppg Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ppg Industries Inc filed Critical Ppg Industries Inc
Publication of NO811824L publication Critical patent/NO811824L/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N13/00Treatment of microorganisms or enzymes with electrical or wave energy, e.g. magnetism, sonic waves

Landscapes

  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Description

Mikrobielle reaksjoner, f.eks. fermentering, er biologisk omdanning av et råstoff, f.eks. et substrat, til en metabolitt, f.eks. et produkt, ved påvirkning av mikrober. Mikrobereaksjonene karakteriseres ved vekst av mikroben og etterfølgende dannelse av et metabolittprodukt. Dvs. at substratet til å begynne med benyttes for vekst og opprettholdelse av mikrobene og deretter både for vekst og opprettholdelse av mikrobene og for dannelse av produktet. Produkt-dannelsen står i forhold til substratets konsentrasjon, kon-sentrasjonen av mikrobene og utbyttekoeffisientene av produkt og mikrober med henblikk på substratet. Videre er konsentra-sjonen av mikrober en funksjon av den spesifikke veksthastig-het for mikrobene og utbyttekoeffisienten av mikrbber med henblikk på substratet.
Fermenteringsreaksjoner er typisk langsomme reaksjoner. Dvs. at de krever lang oppholdstid, dvs. høye forhold mellom reaksjonsmediumvolumet pr. volumenhet av produk-sjon pr. tidsenhet. De har også en lang initiseringstid.
Dvs. at metabolittproduktet ikke kan dannes i store mengder inntil det er tilstede høye konsentrasjoner av mikroben. Næringsmidlet, dvs. substratet, benyttes til å begynne med primært for vekst og opprettholdelse av mikrobene og deretter benyttes det i en større grad for å danne metabolittproduktet.
Videre er reaksjoner som involverer mikrobiell
vekst og deling komplekse. Når f.eks. mikrobene er bakterier, skjer cellevekst og deling ved sprengning, dvs. at en individuell celle fordobles når det gjelder massen og når det gjelder innholdet av cellebestanddeler, og deretter spal-tes i to identiske datterceller. Som en kontrast til dette er gjær en type mikroorganismer som vokser og deles ved knoppskyting. Dvs. at en knopp vokser på en individuell celle inntil den stemmer overens med den opprinnelige celles størrelse hvoretter disse skilles og det etterlates et knopp-arr. Sopp vokser ved kjedeforlengelse og forgrening, f.eks. ved vekst som starter fra spissen av myceliet ved dannelse av septa mellom de individuelle celler. Celledelingen kan
kreve alt fra 15 minutter til 1 time for bakterievekst, fra 45 minutter til 2 timer for gjærvekst og fra 1-8 timer for sopp- eller mycelievekst.
Den spesielle vei for produktsyntesen, dvs. reak-sjonsveien for dannelsen av metabolittproduktet fra substratet eller næringsmediet, er ikke klart forstått for alle fermenter ingsreaks joner . Imidlertid er den antatt å avhenge av mikrobevekst og konsentrasjon, næringsutnyttelse og metabolske kontroller.
Det er nu funnet at reaksjonshastigheten for fermenter ingsreaksjoner, dvs. utbytte pr. tidsenhet, volumenhet, nær ing srniddelenhe t eller substr atkonsentras jon og mikrobe-konsentrasjonsenhet økes ved å anlegge et alternerende eller pulset høyfrekvent elektrisk feltpå reaksjonsmediet av mikrober, substrat og næringsmedium.
Slik de benyttes heri, omfatter uttrykkene "fermentering", "fermenteringsreaksjoner" og "reaksjoner som benytter fermenteringsteknikker" aerobe og anaerobe metabolske aktivi-teter av en mikrobe eller av mikrober hvori kjemiske forandrin-ger bringes tilveie i et organisk eller uorganisk substrat,
og enhver prosess satt igang ved hjelp av eller også omfattende mikrober eller mikroorganismer og der det oppnås et produk t.
Slik det benyttes heri, omfatter uttrykkene "mikrober", "mikrobe", "mikroorganismer" og "mikroorganisme" prokaryoter og eukaryoter. "Prokaryoter" slik dette uttrykk heri benyttes betyr unicellulære mikroorganismer inkludert bakterier og unicellulære blågrønnalger. "Eukaryoter" slik dette uttrykket brukes her betyr multicellulære mikroorganismer inkludert fungi, gjær og aktinomyceter. Som uttrykket heri benyttes omfatter uttrykkene "mikrober", "mikrobe", "mikroorganismer" og "mikroorganisme" immobiliserte mikrober og systemer og strukturer av immobiliserte mikrober såvel som ikke-immobiliserte mikrober. Som uttrykket heri benyttes inkluderer "mikrober", "mikrobe", "mikroorganismer" og "mikroorganisme" både naturlig forekommende stammer og kunstige rekombinantstammer.
Fermenteringsreaksjoner, dvs. fungus-, gjær-, aktinomycetes- og bakterielle fermenteringsreaksjoner benyttes industrielt. Fermenteringsreaksjoner er istand til mer utstrakt industriell anvendelse basert på råstofftilgjenge-lighet og -omkostninger, biproduktanvendelse og høyere reak-sjon shastigheter.
I henhold til den heri beskrevne oppfinnelse blir noe av eller hele reaksjonshastigheten, innoculumoppbygning-en eller omdanningseffektiviteten øket ved elektrisk stimulering. Elektrisk stimulering kan benyttes for å redusere den tid som er nødvendig for å utføre reaksjonen eller for å øke produktiviteten av en gitt produksjonsenhet, dvs. å øke antallet satser som kan fermenteres i en gitt reaksjonsbehol-der ..
Ved elektrisk stimulering menes anvendelse av et pulset eller alternerende høyfrekvent elektrisk felt over buljongen hvorved det føres en elektrisk strøm gjennom denne, f.eks. ved å nedsenke elektroder i buljongen, under betingelser som øker den mikrobielle reaksjonshastighet mens man samtidig unngår vesentlig ødeleggelse av mikroorganismene, f.eks. fungi, bakterier, gjær eller aktinomycetes, reaktant-ene, f.eks. substratet eller produktet.
Det er funnet at en frekvens fra ca. 1 kHz- ca. 1.000 kHzer spesielt tilfredsstillende ved å gjennomføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.
Den elektriske strøm som benyttes for elektrisk stimulering kan være en vekselstrøm eller en pulset like-strøm. Den bør ha en frekvens på fra ca. 1 - ca. 1.000 kHz, selv om frekvenser under ca. 10 mega-Hz kan benyttes såvel som frekvenser over ca. 0,1 kHz med en viss økning i utbyttet. Imidlertid bør man være forsiktig, f.eks. ved å benytte frekvenser over ca. 0,1 kHz, for å unngå større mengder elektro-lyse i reaksjonsraediet ved lave frekvenser.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan fordelaktig gjennomføres ved forskjellige områder av de elektrolytiske variabler, dvs. elektrodeareal, interelektrodeavstand, interelektrodevolum, strøm, strømtetthet, strøm pr. interelektrode volumenhet, strøm pr. buljongvolumenhet, spenning, spenning pr. interelektrodeavstandsenhet, kraft pr. interelektrodevolumenhet, kraft pr. buljongvolumenhet og frekvens.
F.eks. er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utført ved å benytte Saccharomyces cervisiae til å fermentere glukose ved verdier for strøm pr. interelektrodevolumenhet på -3 3 -3
ca. 1 x 10 milliampére pr. cm til ca. 30 x 10 milliampére pr. cm 3 interelektrodevolum, ved strøm pr. buljongvolumenhet på ca. 1 x 10 -4 milliampére pr. cm 3 til ca. 50 x 10<-4>milliampére pr. cm<3>buljong, strømtettheter på ca. 2 x 10-2 milliampére pr. cm 2 til 5 x 10 -1 milliampére pr. cm 2 elektrodeareal, spenningsflukser fra 0,1 - 3 millivolt pr. cm inter-
_7 elektrodeavstand, interelektrodekraftdissipering på 0,2 x 10
2 -7 3
watt pr. cm til 6 x 10 watt pr. cm interelektrodevolum og buljongkraftdissipering fra 0,2 x 10 — 8 watt pr. cm 3 buljongvolum til 8 x 10 _ g watt pr. cm 3 buljongvolum. Elektrolytiske variabler, dvs. strøm, spenning og kraftdissipering og produkter og kvotienter derav utenfor disse områder kan benyttes så lenge man passer på å unngå destruksjon av mikrobene ved å unngå samtidig å tøy områdene.
I henhold til et eksempel på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal nevnes et reaksjonsmedium av heksose, f.eks. glukose, andre næringsmidler, og en gjær Saccharomyces cerevisiae. Et par elektroder befinner seg ca. 4 - 7 cm fra hverandre i buljongen og en elektrisk strøm med en strømtetthet på ca. 0,1 - ca. 0,3 milliampére pr. cm 2 elektrodeareal føres gjennom reaksjonsmediet ved en frekvens på ca. 100 kHz -
ca. 1.000 kHz. På denne måte økes utbyttet av produkt pr. substratenhet pr. tidsenhet med ca. 15 - 20% sammenlignet med det resultat som oppnås uten elektrisk stimulering.
I henhold til et annet eksempel på en metode ifølge oppfinnelsen prepareres en reaksjonsbuljong av en bakterie slik som Bacillus polymyte eller Bacillus licheniformis, og glukose. Fermenteringsreaksjonen utføres der mens en veksel-strøm med en frekvens på ca. 1 - ca. 1.000 kHz, et pålagt spenningssignal tilstrekkelig til å gi en strøm på 1 x 10_ 3 milliampére pr. cm 3 interelektrodevolum og 1 x 10 -1 - 5 milli ampére pr. liter oppløsning legges på buljongen. Den resul-terende produksjonshastighet for butandiol økes med ca. 20% sammenlignet med resultatet som oppnås uten elektrisk stimulering.
Fremgangsmåten for elektrostimulert fermentering slik den heri beskrives er brukbar når det gjelder enkelt-cellede blågrønne alger, bakterier, gjær og aktinomyceter. Egnede gjærtyper er f.eks. bakegjær og bryggerigjær, f.eks. enkeltcellet gjær av gruppen Saccharomycoidicae, eksemplifi-sert ved Saccharomyces cerevisiae.
Metoden med elektrostimulert fermentering kan brukes på forskjellige råstoffer. Eksempler på slike er forskjellige karbohydratsubstrater. Med karbohydrater menes f.eks. polyhdryoksyaldehyder, polyhydroksyketoner og stoffer som gir polyhydroksyaldehyder og polyhydroksyketoner ved hydrolyse eller sakkarifiser ing. Eksempelvise karbohydrater er sukkere, f.eks. sakkarider. Sakkarider som kan brukes ifølge oppfinnelsen kan være monosakkarider, f.eks. karbohydrater istand til ytterligere hydrolyse, eller polysakka-rider, dvs. karbohydrater som gir monosakkarider ved hydrolyse eller sakkarifiser ing. Naturlig forekommende sakkarider som kan benyttes som substrater ved fremgansmåten ifølge oppfinnelsen omfatter heptoser, heksoser., pentoser, tetroser, triose, homopolysakkarider av disse og heteropolysakkarider av disse. Eksempler på heksoser er glukose, fruktose, mannose, galaktose og fruktose-glukose-disakkarid, sukrose. Eksempelvise pentoser omfatter arabinose, xylose, ribose og apiose. Eksempelvise polysakkar ider er sukrose, som nevnt ovenfor, maltose, laktose, raffinose, stivelse, glykogen, cellulose, pektiner, kitin, inulin, agar, hemicelluloser, plantegummier og mukilager samt immunopolysakkarider. Med karbohydrater menes også sukkeralkoholer, f.eks. sorbitol, mannitol, galaktitol eller inositoler. Industrielle kilder for karbohydrater omfatter som eksempler cellulosisk avfall, molasse, myse, sukker, kornstivelse og biproduktkarbohydrat-er. Egnede kornstivelser eksemplifiseres ved mais, hvete, bygg, halm og bagasse.
Airrinosyrer kan benyttes som substrater for fermen teringsreaksjoner. De kan gjenvinnes som produkter av fermenter ingsreaks joner eller de kan være mellomprodukter, fremstilt i én fermenteringsreaksjon som substrat for en etter-følgende fermenteringsreaksjon. Eksempler på alfa-aminosyrer omfatter glycin, alanin, valin, leucin, isoleucin, serin, threonin, cystein, cystin, metionin, fenylalanin, tyrosin, prolin, tryptofan, lysin, arginin, histidin, aspartinsyre og glutaminsyre. Den ovenfor angitte oppsummering er kun eksemplifiserende.
Andre substrater som kan benyttes er f.eks. hydrokarboner, f.eks. alifatiske, karbocykliske og heterocykliske karboner. Slik uttrykket heri benyttes inkluderer hydrokarboner også substituerte hydrokarboner, f.eks. halogenerte hydrokarboner, og hydrokarboner med én eller flere funksjo-nelle grupper, f.eks. alkohol-, keton-, aldehyd-, syre-, eter-, amin-, amidin-, N-alkylamid-, N,N-dialkylamid-, imid-isk ester-, imid-, aldimin-, ketimin-, tiol-, tioeter-, di-sulfid-, tiosyre-, ditiosyre-, tioaldehyd-, tioketon-, sul-fonium-, sulfoksyd-, sulfinsyre-, sulfon-, sulfonsyre-, fos-fitt-, fosfin-, fosfonat-, fosfat-, ortokarbonat-, karbonat-, klorformat-, karbamat-, karamid-, (inkludert urea), N-alkylurea-, o-alkylurea-, cyanat-, isocyanat-, karbodiimid, xantat-, tiokarbarnat-, tiocyanat-, isotiocyanat-, diazoat- eller di-azocyamidgrupper. I mange tilfeller er substratet et for-tynnet forurensende middel og nedbrytes eller metaboliseres til et ikke-forurensende produkt.
Fremgangsmåten med elektrostimulert fermentering
kan benyttes både når det gjelder aerob og anaerob fermentering .
Elektrostimulert fermentering kan benyttes i industriell målestokk ved fremstilling av ethvert produkt som kan fremstilles ved fermentering, slik som beskrevet ovenfor. Disse produkter inkluderer følgende som kun er illustrerende: antibiotika; organiske oppløsningsmidler, f.eks. alkoholer, dvs. butanol, etanol og amylalkoholer, ketoner, f.eks. aceton; gasser, f.eks. karbondioksyd og hydrogen; drikkevarer, f.eks. vin, øl og sprit; næringsmidler, f.eks. oster, fermentert
melk, pickles, sauerkraut, soyasaur og gjær, vineddik og
sopp; smaksmidler, f.eks. mononatriumglutamat; organiske syrer og hydroksysyrer, f.eks. melkesyre, eddiksyre, sitron-syre, glukonsyre, smørsyre, fumarsyre og itakonsyre; glyserol; aminosyrer, f.eks. L-glutaminsyre og L-lysin; ste-roider; organiske transformasjoner inkludert steroid, alka-loid eller antibiotisk transformasjon; gjær inkludert matgjær og animalsk matgjær; leguminnokulanter; pesticider, f.eks. mikrobielle og bakterielle pesticider; vitaminer og vekststimulerende midler, f.eks. vitamin B-12, vitamin A, riboflavin og gibberalkiner; enzymer inkludert amylaser, proteolytiske enzymer, pektinaser, invernaser og cellulaser som nevnt ovenfor; fett; fettsyrer; alkoholer; brenn-stoffer; og hydrokarboner.
Den heri beskrevne elektrostimuleringsmetode kan
også benyttes for kontroll eller destruksjon av skadelige stoffer, f.eks. forurensende stoffer, og vandige dispersjon-er, suspensjoner og oppløsninger av hydrokarboner eller halo-genkarboner inkludert polymerer derav.
Mens den heri beskrevne elektrostimulerte fermenter ingsmetode er brukbar med forskjellige mikrober i forskjellige fermenteringsreaksjoner, skal fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen eksemplifiseres ved Weizmann-prosessen for bak-teriell fermentering av stivelse for å oppnå n-butylalkohol, etylalkohol og aceton; fremstilling av etylalkohol ved bruk av Rhizopus formosaensis, Saccharomyces cervisae, Saccharomyces uvarum eller Aspergillus foetidus; fremstilling av eddiksyre ved bruk av Acetobactei alcoholophilus, Lactobacillus plantarum eller Polyporus palustris; fremstilling av aceton ved bruk av Clostridiums; fremstilling av butanol ved bruk av Clostridiums; fremstilling av glyserol ved bruk av Bacillus li-cheniformus eller Saccharomyces rouxii; fremstilling av eddiksyre ved bruk av Acetobactei pasteurianus; fremstilling av vin ved bruk av Saccharomyces chevalieri, Saccharomyces cervisiae, Saccharomyces roei, Saccharomyces vafer, Saccharomyces vini, Torulaspora florentina, Saccharomyces aceti eller Saccharomyces oxidans; fremstilling av spiselige proteiner ved elektrostimulert fermentering kan også benyttes ved fermentering av substrater for å oppnå vitaminer, antibiotika og enzymer.
Elektrostimulert fermentering kan også finne anvendelse i mikrobiell cellulosenedbrytning, f.eks. med Poly-angium cellulosum; rensing av metalliske overflater, f.eks. med Thiobacillus ferrooxidans eller Thiobacillus thiooxidans; nedbryting av cellulose; nedbryting av cyanider i avvann,, f.eks. ved hjelp av Bacillus subtilis, Corynebacterium eller Nocardia rubropertincta; nedbryting av etylenglykol med uiden-tifisert bakterie, ATCC 27042; nedbryting av klorerte fenol-fungicider; nedbryting av systemisk fungicider med f.eks.. Rhizopus japonicus; nedbryting av hydrokarboner, f.eks. med - Aspergillus versicolor, Brettanomyces petrophilum, Candida. petrophilum, Candida tropicalis, Claclosporium resinae, Cunninghamella elegans, Eupenicillium zonatum, Saccharomycapo-ris lipulytica ellerTorulopsia petrophilum; nedbryting av jetbrensel, f.eks. med Acremonium strietum, Alternaria alter-nata, Aspergillus jumigatas eller Cladosporium resinae; nedbryting av metanol, f.eks. med Hansenula polymorpha; nedbryting av nitriler i avvann, f.eks. med Alcaligenes visolactis, Nocardia rubroptincta eller Bacillus subtilis; nedbryting,av petroleum med f.eks. Aspergillus aurephasidium, Candida para-psilosis, Candida tropicalis, Candida utilis, Cladosporium cladosporioices, Myrothecium verrucaria, Nocardia corallina, Nocardia globerula, Nocardia opain, Nocardia paraffinae, Nocardia rubra, Penicillium, Prototheca, Rhodotorula, Saccharomyces cervisiae eller Saccharomycopsis lipolytica; nedbryting av fenol, f.eks. med Gloeoporus dichrous eller Rhoduto-rula glutinis; nedbryting av tre; fosfatfjerning i kloakk-behandling, f.eks. med Chrysosporium pannorum, Geotrichum can-didum, Mucar hiemalis og Paecilomyces carneus; vannrensings-kontroll, f.eks. med Rhodotorula glutinis og Trichothecium. roseum; og fremstilling avdakstraner ved fermentering av sukrose, f.eks. med Leuconostoc mesenteroides og Betacoccus arabino sareus; og fremstilling av immunopolysakkarider. ,
De følgende eksempler skal illustrere oppfinnelsen nærmere. Eksempel I
Elektrostimulert og konvensjonell fermentering
ble gjennomført i en satsreaktor.
Reaksjonsbuljongen ble fremstilt ved å anbringe1 1500 ml destillert vann i et sterilisert 3-liters begerglass. Karbohydrater, vann og næringsmidler ble tilsatt til begeret
i følgende mengder:
Deretter ble en 200 ml andel av glukoseoppløsning-en anbragt i en sterilisert beholder hvoretter 14 g Fleisch-mann's bakegjær, Saccharomyces cerevisae, ble tilsatt og omrørt slik at man oppnådde en oppslemming. Gjær-glukoseopp-slemmingen ble oppdelt i to like andeler på 100 ml hver og anbragt i to 1-liters steriliserte harpiksbeholdere. Til hver av de delte gjær-glukoseoppslemminger ble det tilsatt 2,1 g maismel og 700 ml av glukoseoppløsningen.
Utløpene fra begge reaktorer ble forbundet til våtprøvemålere for å måle fremstilt gass. En reaktor ble kjørt uten elektrisk stimulering.
Den andre reaktor hadde et elektrodepar av to ca. 25 cm 2 store rustfrie stålelektroder, 4 cm fra hverandre. ' En signalgenerator ble benyttet for å danne et 300 kHz sinus-bølgespenningssignal. Et 50 millivolt signal forårsaket en strøm på 1,5 milliampére. 8 samtidige forsøk ble kjørt ved siden av hverandre med én reaktor med elektrisk stimulering og den andre uten.
Man oppnådde de resultater som er angitt i
tabell I nedenfor:
Eksempel II
Elektrostimulert fermentering ble gjennomført i en satsreaktor for å bestemme virkningen av strøm og frekvens.
Reaksjonsbuljongen ble fremstilt ved å bringe 1 liter destillert vann i et sterilisert begerglass. Karbohydrater, vann og næringsmidler ble tilsatt til begerglasset i følgende mengder:
1,2 liter av oppløsningen ble anbragt i en 1,5-liters harpikskjeie.
Deretter ble 7,0 g Fleischmann's tørket bakergjær, Saccharomyces cerevisiae, helt på toppen av reaksjonsbuljongen. Reaktoren ble deretter lukket mens gass ble ventilert av gjennom en vannlåsbobler. Blandingen ble tillatt å stå i 18 timer.
Deretter ble med 24 timers intervaller oppslemming-en fjernet fra reaktoren ved utblåsing og filtrert for å gjenvinne gjærkaken. Gjærkaken ble tilsatt til 1,0 liter ny reaksjonsbuljong og ført tilbake til kjelen som deretter via en gassutlufting ble forseglet til en pipette med 1% svovelsyre, og omrørt i 5 minutter.
Etter 2 timer ble 4 gassvolumavlesninger foretatt i en halv times intervaller og benyttet for å beregne en basisgassutviklingshastighet Rg. Deretter ble elektrisk stimulering påbegynt. 4 gassvolumavlesninger ble foretatt ved en halv times intervaller, begynnende 1 time etter den elektriske stimulering og benyttet til å beregne en gass-utviklingshastighet RT. For fermentering med elektrostimulering er RT gassutviklingshastigheten. For fermentering uten elektrostimulering er RT gassutviklingshastigheten målt samtidig med og beregnet på samme måte som med gassutviklingshastigheten for elektrostimuleringsreaksjonen. Etter 3 timers elektrisk stimulering ble strømmen slått av i 19 timer og reaksjonsoppslemmingen fjernet som beskrevet ovenfor .
Hver elektrode var en nikkeltråd med en diameter på 0,63 mm, vundet to ganger rundt en 10 cm lang og 3 mm tykk glasstav. Elektrodene var anbragt 6,5 - 7,0 cm fra hverandre. Spenningen ble oppnådd ved hjelp av en Dynascan 3010 funksjonsgenerator.
Effekten av det pålagte elektriske felt var som vist i tabell II nedenfor:
Effekten av frekvensen var som vist i tabell ; :-III nedenfor:
Eksempel III
Fermentering av S.cervisiae ble gjennomført med og uten elektrisk stimulering.
Dkt ble fremstilt en buljong inneholdende 200 g glukose, 7,5 g S.cervisiae, 10 g NH4Cl, 22 g Na2HP04. 7H20, 12 g KH2P04, 1 g MgS04og 0,04 g CaCl2, samt destillert vann opp til 2 liter.
Denne buljong ble delt i to andeler og anbragt i steriliserte harpikskjeier. Begge disse ble omrørt samtidig ved hjelp av et magnetisk røreverk. En kjele, ment for elek-trostimuler ing , hadde et elektrodepar der hver elektrode var en 0,63 mm tykk nikkeltråd viklet to ganger rundt en 10 cm lang og 3 mm tykk glasstav. Elektrodene var anbragt 6,5 - 7,0 cm fra hverandre.
Fermenteringen ble gjennomført ved 30°C i 23,5 timer. Det ble benyttet en signalgenerator for å oppnå et sinusbølgesignal på 300 kHz og 50 millivolt. De oppnådde resultater er vist nedenfor:
forts. tab. Celletelling pr. 200 kvadrater (3 pipetteprøver pr. kjele)
Studenfs "t"-prøve ble anvendt på celle tellingene. Det ble oppnådd en Qt på 3,79 med sannsynlighet på 0,02. Dvs. at sannsynligheten at tilfeldige feil skulle resulterer i den 26%-ige relative forskjell som ble bemerket var mindre enn 2%.
Eksempel IV
Det ble gjennomført en serie prøver for å sammenlig- ne elektrostimulert fermentering med konvensjonell fermentering. For hver prøve ble det fremstilt en enkelt nærings-oppløsning. En del av næringsoppløsningen ble trukket av for å fremstille gjæroppløsningen. Resten av næringsoppløsning-en ble delt i to like andeler og anbragt i to identiske labratoriefermentere. Begge fermentere hadde et elektrodepar. Fleischmann<1>s bakergjær, Saccharomyces cervisiae, ble oppslemmet i resten av den enkle næringsoppløsning. Nærings-oppløsningen inneholdende gjær ble delt i to deler. Hver halvpart ble anbragt i én av de to identiske laboratoriefer-mentere. Et voltsignal ble lagt på kun over én oppløsning i paret. Oppløsningsprøver ble tatt samtidig fra begge opp-løsninger i paret. Forskjellene mellom de to fermenteringer i et par ble godskrevet elektrostimuleringen mens forskjellene mellom sett av par av fermenteringer ble henført til betingelser for næringsmediet og innokulumoppløsningene før påbegynning av prøvene.
For hver fermentering ble det benyttet en harpiks-kjelefermenter. Harpikskjelefermenteren hadde en indre diameter på 10 cm, en dybde på 15 cm og var lukket på toppen. Hver fermenter hadde en prøvesonde, en pH-sonde, et mekanisk røreverk, et natriumhydroksydinnløp, et gassutløp og et elektrodepar. Elektrodene var et par av 5 cm x 5 cm rustfrie stålplateelektroder anbragt 5 cm fra hverandre.
Det ble fremstilt en glukoseoppløsning ved i rekke-følge å tilsette
Glukoseoppløsningen ble kokt og pH-verdien ble jus-tert til ca. 5 ved hjelp av H^PO^.
Det ble fremstilt en gjæroppløsning ved å trekke av 200 ml av glukoseoppløsningen og å røre om 3,6 g Fleisch- mann's bakergjær, Saccharomyces cervisiae i neeringsmediet.
Hver prøve ble påbegynt ved å dele hæringsoppløs-ningen i to 800 ml andeler og å anbringe én andel av naer-ingsoppløsningen i hver fermenter. Deretter ble oppslem-mingen av gjær og næringsmedium delt i to 100 ml deler. Hver av disse ble tilsatt til hver av fermenterne.
Fermenterne ble holdt ved en temperatur på 30°C ved hjelp av et vannbad. pH-verdien ble holdt mellom pH 4,7 og pH 5,2 ved tilsetning av vandig NaOH. I hvert for-søk ble det lagt på et 300 kHz, 1,5 milliampére og 50 milli-voltsignal over elektrodeparet i en kjele. Det ble ikke lagt på noe strøm i den andre.
De oppnådde resultater er angitt nedenfor.
forts, sett 5
Mens oppfinnelsen er beskrevet med henblikk på visse utførelsesformer og eksempler med henblikk på visse mikrober, f.eks. bakterier, aktinomycetes, fungi og gjær, visse substrater, f.eks. hydrokarboner og karbohydrater, og visse produkter, skal den ikke være begrenset til dette.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for fermentering av et substrat med en mikroorganisme ved å danne en buljong omfattende substratet og mikroorganismen og å fremstille et fermenterings-produkt fra dette, karakterisert ved at et fermenteringsstimulerende elektrisk signal legges på over buljongen.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at mikroorganismen er gjær, actinomycetes, bakteria eller unicellulære blågrønne alger.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at gjæren er en Saccharomyideae eller en Saccharomyces cervisiae.
4.F remgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at substratet er et karbohydrat, et hydrokarbon eller en aminosyre.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at karbohydratet er glukose, fruktose eller mannose.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at karbohydratet er et polysakkarid.
7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at det elektriske signal er et vekselstrømsignal eller et pulset like-strømsignal.
8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at det elektriske signal har en frekvens på 0,1 kHz til 10 mega-Hz.
9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at det elektriske signal har en frekvens på 1 kHz til 1.000 kHz.
10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-9, karakterisert ved at strømmen pr. enhet interelektrodevolum er fra 1 x 10 -3 til 30 x 10 <3> 3 milliampére pr. cm .
11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-10, karakterisert ved at strømmen -4 -4 pr. enhet buljong er fra 1 x 10 til 50 x 10 milliampére 3 pr. cm .
12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 - 11, karakterisert ved at strøm-tettheten er fra 2 x 10 -2 til 50 x 10 -2 milliampére pr. cm 2.
13. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-12, karakterisert ved spenningsfluk-sen er 0,1 - 3 millivolt pr. cm.
14. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 - 13, karakterisert ved at interelek-trodekraftdissipasjonen er fra 0,2 x 10 til 6 x 10 watt 3 pr. cm interelektrodevolum.
15. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-14, karakterisert ved at buljong-kraftdissipasjonen er fra 0,2 x 10 — 8 til 8 x 10 — 8 watt pr. cm buljong.
NO811824A 1980-05-30 1981-05-29 Elektrostimulering av mikrobielle reaksjoner. NO811824L (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15470680A 1980-05-30 1980-05-30
US23547181A 1981-02-24 1981-02-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO811824L true NO811824L (no) 1981-12-01

Family

ID=26851702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO811824A NO811824L (no) 1980-05-30 1981-05-29 Elektrostimulering av mikrobielle reaksjoner.

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0041373A1 (no)
BR (1) BR8103234A (no)
ES (1) ES8203958A1 (no)
IL (1) IL62822A0 (no)
NO (1) NO811824L (no)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT386187B (de) * 1983-07-05 1988-07-11 Voest Alpine Ag Verfahren zur biologischen umsetzung von substraten
JPS60105495A (ja) * 1983-11-11 1985-06-10 Shinryo Air Conditioning Co Ltd 微生物の生反応促進方法
DE3538194A1 (de) * 1985-10-26 1987-06-11 Heinz Doevenspeck Verfahren zur stoffwechsel- und/oder wachstumssteigernden behandlung von mikroorganismen sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
AU6549486A (en) * 1985-10-29 1987-05-19 George William Sweeney Jr. Method for accelerating growth rates
AU5344094A (en) * 1992-10-15 1994-05-09 Richter Gedeon Vegyeszeti Gyar Rt. Process for intensification of fermentations
US6436695B1 (en) * 2001-03-01 2002-08-20 Ultra Biotech Limited Yeast compositions for converting bio-available phosphorus in a culture medium to intracellular phosphorus
US6440713B1 (en) 2001-03-01 2002-08-27 Ultra Biotech Limited Methods and compositions for suppressing growth of pathogenic microbes
US6391617B1 (en) 2001-03-01 2002-05-21 Ultra Biotech Limited Yeast compositions for converting bio-available nitrogen in a culture medium to intracellular nitrogen
US6391619B1 (en) 2001-03-01 2002-05-21 Ultra Biotech Limited Methods and compositions for suppressing growth of algae
US6391618B1 (en) 2001-03-01 2002-05-21 Ultra Biotech Limited Methods and compositions for degrading environmental toxins
US6793933B2 (en) 2002-06-28 2004-09-21 Ultra Biotech Limited Dietary supplements for enhancing the immune system
US6660508B1 (en) 2002-06-28 2003-12-09 Ultra Biotech Limited Dietary supplements for treating hyperlipemia
US6759055B2 (en) 2002-06-28 2004-07-06 Ultra Biotech Limited Dietary supplements for improving kidney function
US6649383B1 (en) 2002-06-28 2003-11-18 Ultra Biotech Limited Dietary supplements beneficial for the gastrointestinal system
US6709849B2 (en) 2002-06-28 2004-03-23 Ultra Biotech Limited Dietary supplements for regulating male hormone
US6753008B2 (en) 2002-06-28 2004-06-22 Ultra Biotech Limited Dietary supplements beneficial for the liver
US6756050B2 (en) 2002-06-28 2004-06-29 Ultra Biotech Limited Dietary supplements for improving memory
US6977168B2 (en) 2003-11-18 2005-12-20 Ultra Biotech Limited Methods and compositions for treating nephrotic syndrome
US6979562B2 (en) 2003-11-18 2005-12-27 Ultra Biotech Limited Methods and compositions for treating gastroparesis
US7078202B2 (en) 2003-11-18 2006-07-18 Ultra Biotech Limited Methods and compositions for treating vascular dementia
US7297522B2 (en) 2003-11-18 2007-11-20 Ultra Biotech Limited Methods and compositions for treating epilepsy
US7259001B2 (en) 2003-11-18 2007-08-21 Ultra Biotech Limited Methods and compositions for treating male sexual dysfunction
US6964864B2 (en) 2003-11-18 2005-11-15 Ultra Biotech Limited Methods and compositions for treating gastritis
US6913914B2 (en) 2003-11-18 2005-07-05 Ultra Biotech Limited Methods and compositions for treating hepatitis B
US6913913B2 (en) 2003-11-18 2005-07-05 Ultra Biotech Limited Methods and compositions for treating renal failure
US8046867B2 (en) 2006-02-10 2011-11-01 Tennant Company Mobile surface cleaner having a sparging device
US8025786B2 (en) 2006-02-10 2011-09-27 Tennant Company Method of generating sparged, electrochemically activated liquid
US8156608B2 (en) 2006-02-10 2012-04-17 Tennant Company Cleaning apparatus having a functional generator for producing electrochemically activated cleaning liquid
US8016996B2 (en) 2006-02-10 2011-09-13 Tennant Company Method of producing a sparged cleaning liquid onboard a mobile surface cleaner
US7836543B2 (en) 2006-02-10 2010-11-23 Tennant Company Method and apparatus for producing humanly-perceptable indicator of electrochemical properties of an output cleaning liquid
US8007654B2 (en) 2006-02-10 2011-08-30 Tennant Company Electrochemically activated anolyte and catholyte liquid
US8012340B2 (en) 2006-02-10 2011-09-06 Tennant Company Method for generating electrochemically activated cleaning liquid
US8025787B2 (en) 2006-02-10 2011-09-27 Tennant Company Method and apparatus for generating, applying and neutralizing an electrochemically activated liquid
BRPI0813674A2 (pt) * 2007-06-18 2015-01-06 Tennant Co Sistema de produção, e, processo para produzir um produto de álcool.
US8337690B2 (en) 2007-10-04 2012-12-25 Tennant Company Method and apparatus for neutralizing electrochemically activated liquids
WO2009149327A2 (en) 2008-06-05 2009-12-10 Global Opportunities Investment Group, Llc Fuel combustion method and system
WO2009155521A1 (en) 2008-06-19 2009-12-23 Tennant Company Tubular electrolysis cell comprising concentric electrodes and corresponding method
MX2010014391A (es) 2008-06-19 2011-03-29 Tennant Co Metodo para eliminar la formación de sarro mediante electrólisis con generación constante.
US8371315B2 (en) 2008-12-17 2013-02-12 Tennant Company Washing systems incorporating charged activated liquids
DE102010007164A1 (de) * 2010-02-08 2011-08-11 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Verfahren zur Züchtung von Mikroorganismen in flüssiger Nährlösung
DE102010007168A1 (de) * 2010-02-08 2011-08-11 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Bioreaktor zur Vermehrung von Mikroorganismen
ES2402494B1 (es) * 2011-10-21 2013-12-13 Normacon 21, S.L. Procedimiento de producción de biomasa y aparato utilizado en dicho procedimiento.
US20140256023A1 (en) * 2011-10-21 2014-09-11 Normacon 21, S.L. Biomass-production method and apparatus used in said method
WO2014015405A1 (pt) * 2012-07-26 2014-01-30 Advel Tecnologia E Comércia Ltda. Processo para a produção de álcool pela fermentação de açúcares
BR112015001644B1 (pt) * 2012-07-26 2017-05-16 Advel Tecnologia E Comércio Ltda processo para a produção de álcool pela fermentação de açúcares
US9382633B2 (en) 2012-12-21 2016-07-05 Colorado Energy Research Technologies, LLC Systems and methods of improved fermentation
US8765452B1 (en) * 2012-12-26 2014-07-01 Colorado Energy Research Technologies, LLC Flow tube reactor
US9279101B2 (en) 2012-12-21 2016-03-08 Colorado Energy Research Technologies, LLC Systems and methods of improved fermentation
US9410258B2 (en) 2012-12-21 2016-08-09 Colorado Energy Research Technologies, LLC Systems and methods of improved fermentation
CN104522798B (zh) * 2014-12-17 2016-03-09 中国海洋大学 一种发酵磷虾饮料及其制作方法
BR102015032175B1 (pt) * 2015-12-22 2023-01-31 Innoferm Tecnologia Ltda Célula eletrolítica geradora de hidrogênio em meio de fermentação alcoólica
US11248222B2 (en) * 2016-02-24 2022-02-15 Amano Enzyme Inc. Method for controlling enzyme productivity of microorganisms
GR20170100328A (el) * 2017-07-14 2019-04-04 Κυριακος Ιωαννη Οικονομιδης Η ασυρματη ηλεκτροδιεγερση αυξανει την αποδοση της παραγωγης τυριου
BR102017022037A2 (pt) * 2017-10-11 2019-05-07 Leonardo Garnica Melhoria em processo de hidrólise do amido na indústria alcooleira
CN114107280B (zh) * 2021-11-22 2024-06-18 江苏科技大学 一种电刺激提高菌株生理生化活性的方法及其应用
CN116941707B (zh) * 2023-07-11 2025-10-24 江苏科技大学 一种基于电刺激细菌的桑叶发酵方法及其产品和应用

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE567194C (de) * 1928-08-01 1933-01-03 Friedrich Schick Dipl Ing Verfahren zur Beschleunigung der Gaertaetigkeit von Hefe
DE572960C (de) * 1931-08-15 1933-03-25 Friedrich Schick Dipl Ing Verfahren zur Beschleunigung der Gaertaetigkeit von Hefe
FR843994A (fr) * 1938-03-25 1939-07-13 Dispositif pour l'activation de la fermentation alcoolique des liquides fermentescibles ou pour la stérilisation de ces liquides
FR1057842A (fr) * 1950-12-12 1954-03-11 Procédé et installation pour l'obtention de substances antibiotiques
DE2052548B1 (de) * 1970-10-27 1972-03-23 Brauß, Friedr. WiIh., Prof. Dr.med.; Varga, Andreas, DipL-Ing.; 6900 Heidelberg Gerät zur Wachstumsbeschleunigung von Mikroorganismen
DE2841933A1 (de) * 1978-09-27 1980-04-17 Kabel Metallwerke Ghh Verfahren zur elektrischen beeinflussung des wachstums von pflanzlichen, tierischen und bakteriellen zellen, geweben und individuen

Also Published As

Publication number Publication date
EP0041373A1 (en) 1981-12-09
ES502601A0 (es) 1982-04-01
IL62822A0 (en) 1981-07-31
ES8203958A1 (es) 1982-04-01
BR8103234A (pt) 1982-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO811824L (no) Elektrostimulering av mikrobielle reaksjoner.
Ballesteros et al. Selection of thermotolerant yeasts for simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of cellulose to ethanol
Adelabu et al. Bioconversion of corn straw to ethanol by cellulolytic yeasts immobilized in Mucuna urens matrix
US3882635A (en) Method of producing cells of algae
Jin et al. Rhizopus arrhizus–a producer for simultaneous saccharification and fermentation of starch waste materials to L (+)-lactic acid
US4701414A (en) Method for producing ethanol from xylose-containing substance
JPS6357039B2 (no)
US4018650A (en) Method of production and recovery of protein from food wastes
CN103695526B (zh) 一种水热预处理提高餐厨垃圾乙醇生产量的方法
Abouzied et al. Fermentation of starch to ethanol by a complementary mixture of an amylolytic yeast and Saccharomyces cerevisiae
DK153410B (da) Fremgangsmaade til fremstilling af et alfa-galactosidase-enzympraeparat og fremgangsmaade til hydrolyse af raffinose under anvendelse af dette enzympraeparat
Gomaa Bioconversion of orange peels for ethanol production using Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa
US3960659A (en) Treatment of proteinaceous material
Liu et al. Cultural conditions and some properties of the lipase of Humicola lanuginosa S-38
AU2012351396B2 (en) Method for producing an enzyme cocktail using the solid residues from a process for biochemically converting of lignocellulosic materials
BR112020011904A2 (pt) métodos &amp; sistemas para propagar micro-organismos em composições de vinhaça
Burgess et al. Alcohol production by yeast in concentrated ultrafiltration permeate from cheddar cheese whey
CN107460223A (zh) 一种用于微生物培养的脱脂蚕蛹水解物及其制备方法和应用
US6015699A (en) Process for the production of alcohol
CN110760549A (zh) 一种高山被孢霉发酵生产花生四烯酸的方法
Kurtzman Fungi—sources of food, fuel, and biochemicals
Ravi et al. Assessment of microbial biomass for production of ecofriendly single-cell protein, bioenergy, and other useful products
Adelabu et al. Consolidated bioprocessing of ethanol from corn straw by Saccharomyces diastaticus and Wikerhamomyces chambardii
Kozhevnikova et al. Prospects for the use of new basidiomycete strains for the direct conversion of lignocellulose into ethanol
US2557078A (en) Enzyme production