Способ получения биомассы кормовых дрожжей

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности. Цель изобретения - обогащение питательной среды биологически активными веществами, увеличение выхода биомасы и обеспечение экологической чистоты технологического процесса. Способ заключается в том, что готовят питательную среду для выращивания дрожжей, вводят в нее ферментный препарат, осуществляют гидролиз растительного сырья, .входящего вереду, выращивают на гиролизате дрожжи. В качестве ферментного препарата используют/3-глюкрзидазу в количестве 16-24 мг/л, полученную из сладкого миндаля с удельной активностью 8,3 мкмоль/мин мг или из соцветий полыни однолетней с удельной активностью 1,9 мкмоль/мин мг. 1 з.п.флы, 2 табл. СО с ч со о со ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

1 (л)

О

Cd

О (21) 4858860/13 (22) 20.08.90 (46) 30.04.92, Бюл. N. 16 (71) Научно-производственное обьединение

"Алмазы" и Институт молекулярной биологии и биохимии им. М.А.Айтхожина (72) Б.М.Калтаева. Л.И,Бекетаева, P,Ì.Êóíàева, К.Р,Балтабаева и Н.С.Кудабаева (53) 663,14(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1036741, кл, С 12 N 1/22, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1218927, кл. С 12 N 1/22. 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹ 699014, кл. С 12 К 1/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 902462,,кл. Н 05 К 13/02, 1982.

Романовская Т.Н., Романовский Н.А„

Кац А.М. и Носенко В,Е, Усовершенствование технологических процессов производства новых видов пищевых продуктов и добавок. Тезисы докл. молодых ученых и специалистов, Киев. 1989.

Авторское свидетельство СССР N 795024, кл. Н 03 Н 9/00. 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1117317, кл. С 12 N 1/22, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 782381, кл. С 12 N 1/16. 1979.

Изобретение относится к микробиологической промышленности.

Известны различные способы интенсификации процесса дрожжегенерации. такие как химические стимуляторы (кислотный или щелочной гидролиз). физические (обработка ультразвуком. лазером и т,д.) и биохимические (добавление органических кислот и различных поверхностных наполнителей), БЫ 1730139 А 1 (я) С 12 N 1/16, (С 12 N 1/16, С 12 R 1:72) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ

КОРМОВЫХ ДРОЖЖЕЙ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности. Цель изобретения — обогащение питательной среды биологически активными веществами, увеличение выхода биомасы и обеспечение экологической чистоты технологического процесса, Способ заключается в том, что готовят питательную среду для выращивания дрожжей, вводят в нее ферментный препарат, осуществляют гидролиз растительного сырья. входящего всреду, выращивают на гиролизате дрожжи, В качестве ферментного препарата используют/3-глюкозидазу в количестве 16 — 24 мг/л, полученную из сладкого миндаля с удельной активностью 8,3 мкмоль/мин . мг или из соцветий полыни однолетней с удельной активностью 1,9 мкмоль/мин мг. 1 з.п.флы. 2 табл.

Известен способ приготовления питательной среды для выращивания кормовых дрожжей, предусматривающий обработку гиролизата перекисью водорода в концентрации 0.01 — 0,03%.

Известен способ выращивания дрожжей путем воздействия на сырье 0,5 — 10%ным раствором кислоты или щелочи.

1730139

Указанные способы повышают выход биомассы дрожжей, но являются экологически вредными для окружающей среды, Известен способ выращивания дрожжей, предусматривающий обработку сырья и питательной среды физическими методами воздействия, Известен способ выращивания дрожжей, предусматривающий облучение азотным лазером суспензии с длиной волны

3370 А интенсивность 1,5-10 эрг/см в течение 8 10 с.

Известен способ выращивания дрожжей путем обработки гелиево-неоновыми, гBllNBBQ-кадмиевыми лазерами различной интенсивности.

Методами физических воздействий добиваются повышения синтеза дрожжевых клеток, но сам технологический процесс может быть осуществлен после реконструкции существующих технологических схем путем введения новых приборов и узлов для осуществления обработки. Приборы и автоматы, осуществляющие способ обработки, как правило, остродефицитны и дорогостоящи.

Известен простой способ введения различных добавок растительного происхождения с целью обогащения питательной среды ростовыми компонентами и питательными элементами, способствующими образованию биомассы, Известен способ выращивания дрожжей путем введения коричневого сока зеленых растений в количестве 40-50% от обьема среды.

Известен способ выращивания дрожжей, в котором предгидролиз осуществляют разбавлением сырья водной вытяжкой активного ила с естественной кислотностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технологической сущности и достигаемому эффекту является способ выращиваний кормовых дрожжей на послеспиртовой барде. предусматривающий введение комплексных цитолитических препаратов в барду, гидролиз ее и выращивание на гидролизате дрожжей в присутствии минеральных солей, Из гемицеллюлозных ферментных препаратов по этому способу используют целлокандин ГЗХ, из культуры Geotrichum

candidum и целловидин ГЗх из культуры

Тпсйобегша viride в количествах соответственно 10 — 12 ед. С и 52 — 62 ед. С на 100 г барды. Эти ферменты оказывают влияние на гидролиз трудноусвояемой целлюлозы и не влияют на содержание редуцирующих форм сахаров, т.е, на сумму моно- и дисахаридов. Кроме того, питательная среда приготовлена из дорогостоящего сырья— послеспиртовой бражки.

Цель изобретения — обогащение питательной среды биологически активными веществами, увеличение выхода биомассы и обеспечение экологической чистоты технологического процесса, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выращивания кормовых дрожжей из растительного сырья, включающему введение ферментных препаратов и необходимых минеральных солей в питательную среду, гиролиз и выращивание на гидролизате дрожжей, в качестве ферментного препарата используют/3-глюкозидазу, полученную из сладкого миндаля с удельной активностью 8,8 мкмоль/мин мг или из соцветий полыни однолетней с удельной активностью 1.9 мкмоль/мин мг, /3 -Глюкозидаза из сладкого миндаля является глюкопротеином с мол. массой

130 кД и проявляет наибольшую активность в пределах рН 5,0 — 5,5. Этот фермент обладает широкой специфичностью по отношению к углеводной части молекулы субстрата, гидролизуя как/3-галактозиды, так и/3-глюкоэиды. П роцесс получения/3 -глюкозидазы из зерен сладкого миндаля является многоэтапным и включает ионообменную хроматографию (ИОХ) на КМ-52, ДЕ32-целлюлозе, гель-фильтрацию на сефадексе G 100 и два этапа ульфтрафильтрэции через мембраны Амикон ХМ-5.

Имеется коммерческий препарат этого фермента, выпускаемый фирмой "Serva" (Ш веция).

Более дешевым источником/3-глюкозидазы могут быть соцветия полыни однолетней (Artemisia annua.L). Процесс выделения

/3-глюкозидазы из этого сырья достаточно прост и включает высаливание сернокислым аммонием ИОХ и гель-хроматографии.

В ысокоочищенн ые препараты /3-гл юкозидэзы могут быть получены после ИОХ на

KM-целлюлозе. Фермент имеет мол, массу

100 — 120 кД и проявляет наибольшую активность в пределах рН 4,4 — 4,8./3-Глюкозидаза из полыни, полученная по приведенной схеме. способна гидролизовать как/3-глюкозиды, так и /3-галактозиды, Близость физико-химических свойств ферментов из сладкого миндаля и полыни делает их взаимозаменяемыми в процессе ферментации растительного сырья, но в целях удешевления тенологического процесса необходимо учесть большую доступность полыни как сырья для получения/З-глюкозидазы.

Сущность способа заключается в следующем, Готовят питательную среду из растительного сырья, например яблочных выжи1730139

10 мок. Предгидролиз проводят в гидромодуле

10, при 95 — 100 С в течение 45 мин. Если дрожжевание осуществляют на жидкой фазе, субстрат отжимают.

Питательную среду остужают до 28—

32 С и вносят P глюкозидазу, полученную из сладкого миндаля с удельной активностью 8,6 мкмоль/мин мг, или P глюкози- . дазу, полученную из соцветий полыни однолетней с удельной активностью

1,9 мкмоль/мин мг, Оптимальная доза внесения ферментного препарата установлена экспериментальным путем и составляет 20 мг на 1 л питательной среды.

Р -Глюкозидаза способствует расщеплению дисахарида мальтозы на две Мопехулы мальтозы и дисахарида сахарозы на глюкозу и фруктозу. Введение ферментного препарата активизирует этот процесс.

После внесения ферментного препарата определяют содержание редуцирующих сахаров.

Недостаток солей азота и фосфора восполняется внесением минеральных солей: аммофоса, диаммонийфосфата, сернокислого аммония, кэрбомида и др. Расчет необходимого количества питательных солей ведут по количеству сахара в среде.

После внесения расчетного количества минеральных солей питательную среду тщательно перемешивают и разливают в качалочные колбы по 100 мл. Предварительно готовят засевную культуру дрожжей на синтетической среде Ридера по общепринятой методике, Для приготовления засевной культуры на синтетической среде Ридера готовят 1 л

2 — 3%-ного водного раствора автолизата дрожжей, добавляют, r: глюкоза 10; (МН4)2$04 2,1; КН2РО4 1; МП$04 0,2; KS04

0,2. Полученный раствор разливают в стерильные качалочные колбы. кипятят до хорошо видимого прохождения пара через ватно-марлевую пробку, остужают до 28—

32 С и засевают в стерильных условиях чистую культуру дрожжей Candida tropicalis N.

36. Культивирование ведут на качалках при

90 об/мин при 32 С в течение 18 ч без продувания воздухом. B засевной культуре должно быть не менее 5 . 10 кл.

В качалочные колбы вносят засевную культуру дрожжей до концентрации 0.5—

1 млн. клеток в 1 мл питательной среды.

Счет клеток ведут в счетной камере Горяева, После 16 ч культивирования определяют концентрацию дрожжевых клеток в биомассе методом центрифугирования. и влажность их высушивания до постоянного веса по общепринятым методикам, 20

Пример, Для выращивания кормовых дрожжей готовят питательную среду следующим образом. Сухую яблочную выжимку (влажность 8%) заливают водопроводной холодной водой в гидромодуле 10, Предгидролиз проводят при 95 С в течение 45 мин.

Содержание PB при этом 2,5%. После введения расчетного количества минеральных солей питательную среду охлаждают до

28 С и вводят /3 -глюкозидазу в количестве

16 мг/л, полученную из сладкого миндаля с удельной активностью 13 мк моль/мин . мг.

Тщательно перемешивают и вносят засевную кул ьтуру дрожжей. 3 асевная кул ьтура должна готовиться на культуре Candida

tropicalis N 36 из расчета 10% к общему объему питательной среды (5 10 кл), в

Дрожжи культивируют в качалочных колбах на качалках при 32 С и 90 об,/мин без продувания воздуха втечение18 ч, На питательной среде, содержащей глюкозидазу в количестве 16 мг/л, вес сырой биомассы составляет 68 г/л, на контрольной среде—

62,97 г/л, т.е. прирост биомассы составляет

7,4% (табл,1).

Пример 2. Для выращивания кормовых дрожжей готовят питательную среду следующим образом. Сухую:яблочную выжимку (влажность 8%) заливают холодной водой в гидромодуле 10. Предгидролиз проводят при 100 С в течение 45 мин, Содержание PB при этом 2,5%. После введения расчетного количества минеральных солей питательную среду охлаждают до 32 С и вводят Р -глюкозидазу в количестве

20 мг/л, полученную из соцветий полыни однолетней с удельной активностью

1,9 мк моль/мин мг, тщательно перемешивают и вводят засевную культуру дрожжей Candida tropicalis.М 36 из расчета 10% к объему питательнй среды (5 10 кл). Кульв тивирование дрожжей проводят по примеру

1 при 32 С. На питательной среде, содержащей /3-глюкозидазу в количестве 20 мг/л, вес сырой биомассы составляет 76,6 г/л, на контрольной среде — 63,1 г/л, т.е. прирост биомассы составляет 17,6% (табл.1).

Пример 3. Выращивание дрожжей проводят в условиях примера 2, но в опытные колбы вносят фермент в количестве

24 мг/л. Вес биомасы при этом не превышает уровень по примеру 2 и составляет

76,5 г/л, т.е. увеличение количества внесенного фермента свыше 20 мг/л не влияет на накопление биомассы (табл.1), Таким образом, предлагаемый способ выращивания кормовых дрожжей из растительного сырья с использованием Р-глюкозидазы в концентрации 20 мг/л (табл.2) 1730139

Таблица 1

П р и м е ч а н и е. К-контрольный вариант — дрожжи. культивируемый без фермента:

Of1- опытный вариант — дрожжи, культивируемые в присутствии фермента.

Содержание в полученных дрожжах общего белка составляет 42-59 $. истинного — З6,9-51,81 .

Таблица 2 является наиболее оптимальным, увеличивает выход биомассы на 17.6%, а увеличение выхода в процентах к контролю по абсолютно сухому весу — 18,5.

В табл.2 показано влияние Р-глюкозидазы на количественный и качественный состав биомассы.

Культивирование дрожжей в присутствии ферментного и репарата Р-глюкозидазы обеспечивает расщепление полисахаридов на простые легко усвояемые моно- и дисахариды (пентоз, гексоз и т.д,). Способ позволяет упростить процесс и исключить глубокий термический предгидролиз (табл.2), а также щелочной или кислотный гидролиз, что обеспечивает экологическую чистоту технологического процесса. Сырьем для приготовления питательной среды является яблочная выжимка — отходы сокового производства. Это дешевый продукт переработки, обогащенный минеральными веществами и углеводами, Формула изобретения

1. Способ получения биомассы кормо5 вых дрожжей из растительного сырья, включающий введение ферментного препарата в питательную среду, гидролиз и выращивание на гидролизате дрожжей, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью обогащения

10 питательной среды биологически активными веществами, увеличения выхода биомассы и обеспечения экологической чистоты технологического процесса, в качестве ферментного препарата используют Р-глюко15 зидазу в количестве 16 — 24 мг/л, 2. Способ по п.1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что используют Р -глюкозидазу, полученную из сладкого миндаля с удельной активностью 8,3 мк моль/мин . мг или из

20 соцветий полыни однолетней с удельной активностью 1,9 мк моль/мин мг.