Способ получения пищевых дрожжей рода сахаромицетов

 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в производстве пищевых добавок и кормовых белков. Способ предусматривает культивирование пищевых дрожжей рода сахаромицетов на питательной среде, содержащей пентозы и гексозы в виде смеси мелассы и барды в соотношении 1:1-1:3, источник азота и минеральные компоненты, и отделение биомассы. Способ позволяет сократить длительность процесса культивирования. 4 табл.

Изобретение относится к области биотехнологии, точнее к микробиологической промышленности, и может быть использовано в производстве пищевых добавок и кормовых белков, а также при приготовлении питательных сред различного назначения.

Известен способ (1) получения хлебопекарных дрожжей рода сахаромицетов из веществ, содержащих пентозу, например из жидких сульфитсодержащих отходов переработки бука или кубовых остатков, включающий адаптацию дрожжей путем добавления питательных солей к пентозной среде, свободной от гексоз, энергетическую аэрацию пентозной среды, латентный период адаптации к пентозам, причем адаптацию и выращивание дрожжей ведут в течение нескольких часов (от 2 до 10) при интенсивной аэрации, после чего дрожжи приобретают способность усваивать пентозу, другие углеводы, в том числе и гексозу. После адаптации в питательную среду добавляют гексозы и проводят спиртовую ферментацию водных растворов пентоз и гексоз. Полученные дрожжи отмывают и отделяют от пентоз путем центрифугирования. Недостатком указанного способа является дороговизна и усложнение процесса из-за необходимости проведения операций центрифугирования и отмывания дрожжей от пентоз, а также длительная операция адаптации дрожжей к пентозам.

Известен также способ (2) получения биомассы микроорганизмов, преимущественно пищевых дрожжей рода сахаромицетов, включающий адаптацию к пентозной среде (по способу 2), затем добавление пентозно-адаптированных дрожжей в гексозную среду и проведение спиртовой ферментации в течение 2-х часов без размножения дрожжевых клеток. Полученные дрожжи, адаптированные к гексозной среде, отделяют от среды и промывают.

Недостатком данного способа является его многостадийность и введение дополнительной операции - алкогольной ферментации.

Следует также отметить, что пентозы, содержащиеся в отходах гидролизной и спиртовой промышленности, никогда не усваиваются всеми видами Saccharomyces и Schizosaccaromyces (3). Согласно (3) выход биомассы по способам 1 и 2 может увеличиваться не за счет утилизации пентоз, а за счет утилизации рафинозы, мальтозы и декстринов, которые к классу пентоз не относятся.

Предлагаемое изобретение основано на проведении одностадийного процесса, в котором отсутствуют процессы адаптации к гексозам и пентозам, алкогольной ферментации, процессы сепарирования и отмывания биомассы микроорганизмов от указанных выше сахаров.

Техническим результатом является удешевление, упрощение, а также сокращение длительности процесса.

Указанный технический результат достигается тем, что по предлагаемому способу получения биомассы микроорганизмов способ включает в себя культивирование биомассы микроорганизмов, преимущественно пищевых дрожжей рода сахаромицетов, на питательной среде, содержащий в качестве источника углерода смесь углеводов, выбранных из группы гексоз и пентоз, а также источники азота и функционально необходимые минеральные компоненты с последующим выделением пищевой биомассы, причем в качестве гексоз и пентоз используют смесь мелассы и барды в соотношении от 1:1 до 1:3.

Изобретательский уровень предлагаемого способа определяется тем, что ранее в научно-технических и патентных материалах использование пентоз в качестве субстрата для культивирования дрожжей сахаромицетов не предлагалось, так как было известно, что этот углевод дрожжами Saccharomyces и Schizosaccharomyces не усваивается.

Утилизация пентоз может быть объяснена следующим образом: гексоза, преимущественно глюкоза, содержащаяся в мелассе (в нашем случае глюкоза), фосфолируется в клетках микроорганизмов. При этом фосфор от глюкозы через систему УДФГ, по видимому, может переноситься на пентозу, которая в таком фосфорилированном виде может утилизироваться дрожжами-сахаромицетами. Возможность осуществления данного способа подтверждается примером 1 (в случае оптимального решения).

Пример 1.

Дрожжи Saccharomyces cerevisiae раса 14 культивировали на смеси гексоз (меласса) и пентоз (барда) в соотношении 50% и 50%, т.е. 1:1 по углероду. Процесс проводили в аппарате непрерывного культивирования микроорганизмов типа АНКУМ-2М в условиях аэрации при обороте мешалки 600 об/мин, что составляет не ниже 60% от насыщения при температуре 30^oC и pH 4,8.

Процесс культивирования вели в течение 8 часов при V_раб = 8,5 л.

Состав питательной среды, г/л: Аммоний сернокислый - 3,1 Калий фосфорнокислый - 1,2 Калий хлористый - 0,2 Магний сернокислый - 0,7 Витамины, мг/л: Дестиобиотин - 0,1 как видно из табл. 1, гексоза (меласса) и пентоза (барда) утилизируются полностью, что подтверждается количественным накоплением биомассы, в соответствии с ЭК, равным 50%.

Пример 2.

Дрожжи Saccharomyces cerevisiae раса 14 культивировали на смеси гексоз (меласса) 25% и пентоз (барда) 75%, т.е. в соотношении 1:3 по углероду в аппарате АНКУМ-2М в условиях аэрации при обороте мешалки 600 об/мин, температуре 30^oC и pH 4,8. Процесс культивирования вели в течение 8 часов при V_раб = 8,5 л.

Состав питательной среды, г/л: Аммоний сернокислый - 3,1 Калий фосфорнокислый - 1,2
Калий хлористый - 0,2
Магний сернокислый - 0,7
Витамины, мг/л:
Дестиобиотин - 0,1
Табл. 2 иллюстрирует, что при соотношении гексоз (меласса) и пентоз (барда), равном 1:3, также происходит полная утилизация гексоз и пентоз.

Пример 3.

Дрожжи Saccharomyces cerevisiae раса 14 культивировали на такой же питательной среде, как и в случае примера 2, но соотношение гексоз (меласса) 20% и пентоз (барда) 80% составляло 1:4 по углероду.

Данные табл. 3 показывают, что при соотношении гексоза (меласса) и пентоз (барда) 1:4 по углероду с увеличением доли пентоз в применяемой системе (питательной среде) утилизация указанного сахара снижается (в 3 - 4 раза).

Пример 4.

Дрожжи Saccharomyces cerevisiae раса 14 выращивали в тех же условиях, как и в случае примера 1, но в данном случае в качестве углерода использовали только барду (пентозы).

Как видно из табл. 4 дрожжи Srccharomyces cerevisiae не усваивают пентозы.

Таким образом, предложенный способ может быть использован в промышленности для получения пищевых дрожжей на отходах целлюлозно-бумажного и спиртового производства.

Источники информации.

1. Патент США N 2 698 827, кл. 195 - 79, 1950.

2. Патент США N 2 698 828, кл. 195 - 79, 1951 (прототип).

3. К.В.Косиков. Генетические методы селекции дрожжей. -М.: Наука, с. 68 - 93, 1979.

Формула изобретения

Способ получения пищевых дрожжей рода сахаромицетов, включающий их культивирование на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода смесь углеводов, выбранных из группы гексоз и пентоз, а также источники азота и функционально необходимые минеральные компоненты, с последующим выделением пищевой биомассы, отличающийся тем, что в качестве гексоз и пентоз используют смесь мелассы и барды в соотношении 1 : 1 - 1 : 3.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4