Способ получения смеси аминокислот и нуклеиновых компонентов

 

Область использования: изобретение относится к микробиологической промышленности, точнее к биотехнологии, и может быть использовано при производстве кормовых дрожжей, в хлебопекарной промышленности и т.п. Сущностью изобретения является получение смеси аминокислот и нуклеиновых компонентов из отходов производства белково-витаминных концентратов Башкирского биохимического комбината. Способ заключается в том, что в качестве исходного сырья используются частичные автолизаты дрожжей Candida utilis - штамм ВСБ - 651, в качестве катионита используют Амберлит IR-120 в водородной форме. 1 табл.

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к биотехнологии, и может быть использовано для получения смесей аминокислот из белков дрожжей.

Развитие крупнотоннажного производства как хлебопекарных, так и кормовых дрожжей привело к разработке новых технологических процессов, в которых дрожжи используются в качестве сырья для получения различных продуктов, биологически активных веществ; аминокислот, нуклеиновых компонентов, витаминов и т.д. Получение этих уникальных природных веществ в нашей стране осуществляется как методами микробиологического и химического синтеза, так и извлечением их ферментативным путем из дрожжей, анализом - ферментативным гидролизом собственными ферментами клеток. К числу известных способов переработки дрожжевой биомассы относится автолиз, осуществляемый гидролитическими ферментами самих дрожжей.

Известны способы получения смесей аминокислот путем автолиза дрожжей без отделения углеводов, нуклеиновых компонентов, гуминовых примесей и минеральных компонентов (Патент США N 2272982, кл. 195-37, 1942; Авт.св. СССР N 212935, кл. С 12 Р 13/00, 1968; Патент Англии N 952713, кл. А2В, 1964).

Известен способ получения белково-витаминного обогатителя пищи из биомассы дрожжей путем ферментативного гидролиза смесью ферментных препаратов "Оризин" ПК и "Автомарин" ПК (Авт. св. СССР N 340689, кл. C 12 D 13/02, 1969), а также способ получения аминокислот и полипептидов из пивных дрожжей при их кипячении с сульфокатионитом КУ -2х8 в водородной форме в течение 100 ч с последующей элюцией адсорбированных на катионите аминокислот аммиаком (Авт.св. СССР N 207191, кл. С 12 D 13/06, 1968).

Известен также способ получения смеси аминокислот и низших пептидов, предусматривающий автолиз дрожжей в присутствии толуола с последующим выделением из автолизата смесей аминокислот (Авт.св. СССР N 602543, 1977).

Известен также способ обработки дрожжей, заключающийся в разрушении стенок клеток белков с получением продуктов с повышенной удобоваримостью и усвояемостью (Патент США N 3681195, кл. 195-4, опублик. 1972). При этом дрожжи обрабатывают (t -50^oC) бактериями рода Bacillus или актиномицетами Thermoactiomyces.

Однако этот способ не позволяет получать продукт с полным набором всех незаменимых аминокислот.

Существует также способ получения аминокислот путем автолиза с применением в качестве плазмолизующего агента - формалина вместо толуола с последующим выделением из автолизатов хлебопекарных дрожжей смесей аминокислот (Авт.св. СССР N 843339, опублик. 1980).

Известен способ получения смесей аминокислот для лечебного питания из кислотного гидролизата казеина или крови путем деминерализации гидролизатов анионитом ИА-1p (поликонденсационного типа).

Однако получаемая смесь аминокислот была дефицитна по изолейцину (Авт. св. СССР N 698980, кл. А 61 К 31/195).

Известен способ получения смеси аминокислот и низших пептидов с использованием сильноосновного анионита гелевой структуры Ара-2П. Сущность способа заключается в пропускании дрожжевого автолизата после предварительного центрифугирования получаемого автолизата при 7000 об/мин в течение 10 мин и подщелачивания до значения рН 10-13 с целью препятствовать инфицированию, быстрой флокуляции клеточных стенок дрожжей и мелкодисперсных фрагментов белка через анионит Ара-2П (Авт.св. СССР N 957835, опублик. 1982). Однако обработка автолизата лишь на анионите не позволяла получать чистую смесь аминокислот, получаемый продукт не был свободен от органических кислот, углеводов и минеральных компонентов. Кроме того, гелевая структура анионита Ара-2П препятствует применению его в колонках, при регенерации его смола меняет свои объемы, при многократном использовании - меняет свой цвет от бело-желтого до темно-коричневого, накапливает гуминовые примеси.

Известен способ получения смеси аминокислот и низших пептидов также из автолизатов хлебопекарских дрожжей с использованием в качестве активатора и плазмолизатора процесса деструкции биомассы дрожжей толуола с последующим выделением смесей аминокислот и низших пептидов на сильноосновном анионите Ара-2П в гидроксильной форме и сильнокислотном сульфокатионите КУ-2х8 в водородной форме. Смола Ара-2П производится только в лаборатории завода Олайне, не имеет разрешения на применение в медицине и питании человека (Авт.св. СССР N 1027859, опублик. 1983).

Известно также выделение аминокислотных смесей из кислотных гидролизатов муки, сои на сильнокислотных ионообменниках; сначала на Амберлите IRA-67 в гидроксильной форме, а затем на Амберлите IR-120 в аммонийной или гидроксильной форме с последующей элюцией 4н. Н₃ или кислотой (Патент ДЕ N 3326633, янв. 1985).

Известен способ получения смеси аминокислот и низших пептидов из автолизатов дрожжей, выращенных на этиловом спирте. Автолиз проводится 5-10 ч с использованием в качестве плазмолизующего агента хлороформа и с последующей обработкой получаемого автолизата ультразвуком. Выделение аминокислот осуществляют последовательным пропусканием отделенного от остатков клеточных оболочек автолизата через слабоосновной анионит ИА-1р в гидроксильной форме, а затем катионит КУ-2х8 в гидроксильной форме. Элюцию аминокислот осуществляют 2%-ным раствором аммиака (Авт. св. СССР N 1369300, кл. С 12 Р 12/00, А 23 J 1/18, 09.04.87).

Описан также способ получения кормового препарата аминокислот, предусматривающий выделение аминокислот из культуральной жидкости, перед выделением в культуральную жидкость вводя карбоксильный полимер природного полисахарида, выделение и очистку производят путем ультрафильтрации на мембранах, обладающих задерживающей способностью по отношению к вводимому полимеру (Авт. св. СССР N 1369717, кл. А 23 К 1/22, C 12 P 13/08, опублик. 1988).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения смеси аминокислот и нуклеиновых компонентов [1] из дрожжевой биомассы путем ее автолиза с последующим выделением целевых продуктов на ионообменных смолах, причем в качестве дрожжевой биомассы используют биомассу отработанных осадочных дрожжей расы "Sacchorobyces Carlsbergensis", а автолиз ведут при весовом соотношении дрожжевой биомассы и воды от 1:6 до 1:9 в пересчете на сухой вес дрожжей в течение 10-15 ч.

Предлагаемый способ позволяет эффективно использовать отходы пивного производства, загрязняющие окружающую среду.

Однако в предлагаемом способе цель достигается при условии проведения автолиза в течение 10-15 ч с последующей ионообменной очисткой отделенного от клеточных стенок дрожжей автолизата на двух ионообменных сорбентах, первый - слабоосновной анионит ИА-1р, в гидроксильной форме, второй - сульфокатионит КУ-2х8 с в водородной форме, что позволяет получать смеси аминокислот, пригодные для зондового, орального и перорального питания, а также используемые в качестве питательных сред, т.к. смесь аминокислот, выделенная из "отработанных" пивных дрожжей, способна заменить в составе питательной среды дол 18 индивидуальных аминокислот (Материалы института прикладной биохимии ВНИИБиохиммашпроект от 30.03.82 NN 22-02/1271).

Задачей изобретения является получение смеси аминокислот и нуклеиновых компонентов из отходов производства белково-витаминных концентратов Башкирского биохимического комбината.

Целью изобретения является удешевление и усовершенствование процесса.

Это достигается тем, что через колонну, заполненную сильнокислотным амберлитом IR-120 в гидроксильной форме, пропускается культуральная жидкость, а сама биомасса, остающаяся от сепарации, сушится и превращается в белково-витаминный концентрат. По степени заполнения емкости смолы прокачку культуральной жидкости прекращают, амберлит промывают дистиллированной водой, не менее 7 объемов от объема амберлита, аминокислоты и нуклеиновые компоненты элюируют 1,5-2,0, % -ным раствором аммиака, после удаления из раствора аммиака аминокислотную смесь высушивают любым из известных способов, но при температуре, не превышающей 120-140^оС.

Полученный продукт представляет собой мелкокристаллический порошок от светло-коричневого до темно-коричневого цвета с Т.пл. 260^оС - это смесь аминокислот, пептидов и нуклеиновых компонентов. Характеристика полученного продукта представлена в таблице.

В таблице также приведен аминокислотный состав получаемого продукта.

П р и м е р 1. Через стеклянную колонку с пористым фильтром, заполненную смолой - Амберлит IR-120 в водородной форме (1 л), пропускали со скоростью 150 мл/ч 5 л остаточной культуральной жидкости II группы горячей сепарации дрожжей "Candida Utilis" (бражки). Характеристика исходного сырья: содержание α-аминного азота 99 мг.%, содержание сухих веществ АСВ 1,29%. После окончания пропускания ОКЖ II группы сепарации катионит промывали дистиллированной водой, отмывая от остатков дрожжей, анионов кислот, углеводов, органических кислот. (7 объемов по отношению к объему смолы).

Элюцию аминокислот осуществляли 2% NH₄OH, собирая аминокислоты фракционно по 100 мл со скоростью вытеснения 150 мл/ч, вытеснение осуществляли по рефрактометру или по окраске нингидрином фракций.

Отдельно собирали кислонейтральные фракции до значения рН 4,5, после чего фракции, содержащие аммиак, кислые и нейтральные фракции, упаривали отдельно от аммиачных фракций, после концентрирования аммиачных фракций для удаления аммиака добавляли воду и вновь упаривали, после чего фракции объединяли и высушивали любым из известных способов. Получали 19,4 г и 5 л ОКЖ II группы сепарации.

П р и м е р 2. Выделение аминокислотного препарата из ОКЖ II группы горячей сепарации осуществляли аналогично примеру 1. Состав исходного сырья: α-аминный азот 89 мг %, АСВ 1,24 мг %. Скорость подачи ОКЖ 200 мл/ч. Выход а.к. смеси 22,4 г.

П р и м е р 3. Аналогичен примеру 1. Состав исходного сырья: α-аминный азот 116 мг%, абсолютно сухие вещества - АСВ 1,5%. Скорость подачи ОКЖ 100 мл/ч.

Выход а.к. смеси 29,0 г.

Предлагаемый способ получения смеси аминокислот из отходов производства БВК позволяет извлечь из к.ж. после второй группы сепарации из 1 м³ 4 кг аминокислот.

Поток культуральной жидкости со II группы сепарации составляет 200 м³/ч, и если переработать лишь 5 м³/сут., то можно получить 20 кг аминокислот, а в год - 4500 кг (расчет 20 кг х 45 недель х 5 дней).

Использование этого способа позволяет получить ценный продукт - смесь природных аминокислот; улучшить экологию окружающей среды; использовать аминокислоты в составе питательных сред для выращивания культуры ткани клеток и приготовления питательных сред для выращивания штаммов, микроорганизмов; использовать этот продукт для подкорма пчел; использовать данный продукт в косметологии для приготовления кремов, шампуней, бальзамов.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСИ АМИНОКИСЛОТ И НУКЛЕИНОВЫХ КОМПОНЕНТОВ из автолизатов дрожжей с выделением целевого продукта на ионообменной смоле с элюцией разбавленным раствором аммиака, отличающийся тем, что , с целью удешевления и упрощения процесса, в качестве автолизатов используют отходы производства белково-витаминного концентрата на основе штамма Candida utilis ВСБ-651-жидкую фракцию, полученную после отделения биомассы дрожжей, а в качестве ионнообменной смолы используют катионит Амберлит IR-120 в водородной форме.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2