Способ получения аминокислот

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности. Способ получения аминокислот основан на культивировании продуцента в питательной среде, содержащей измельченную массу и/или сок сахарной свеклы. Сырье из сахарной свеклы может быть использовано в частично или полностью обезвоженном виде. Способ позволяет интенсифицировать производство аминокислот, упростить технологию их получения, расширить сырьевую базу. На средах, содержащих сырье из сахарной свеклы, выход такой аминокислоты, как лизин, увеличивается в 1,5 раза. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в производстве аминокислот.

Известен способ получения аминокислот, в частности лизина, в виде кормового концентрата, включающий культивирование продуцента в питательной среде, содержащей продукт переработки свеклы. Указанным продуктом является сок столовой свеклы, используемый в качестве одного из видов овощного сырья. При осуществлении известного способа питательную среду готовят из сока некондиционного овоща с 6,9% редуцирующих веществ, кукурузного экстракта и необходимых минеральных солей. Полученную среду стерилизуют, охлаждают до 30^oC и после доведения pH щелочью до 8,0 засевают Brevibacterium sp22L в количестве 6%. Через 72 часа глубинного культивирования в аэрируемой среде накапливается 2,54% лизина и в пересчете на сухое вещество 26,8% сырого протеина. При этом величина последнего показателя, в основном, представляет собой отражение количества именно накопленного лизина. На жоме, оставшемся после отделения сока, выращивают в течение 48 часов гриб Aspergillus oryzae, после чего полученную массу вводят в лизинсодержащую жидкость в количестве 20%. Смесь продуктов глубинного и твердофазного культивирования содержит 2,44% лизина и в пересчете на сухое вещество 30,7% сырого протеина (А.С.СССР N 1665693, кл. C 12 P 13/08, 1988).

Описанный способ позволяет использовать для получения аминокислот малоценные отходы плодоовощных баз и снижать загрязнение внешней среды. Получаемый концентрат лизина обогащается биомассой продуцента белковых веществ.

Вместе с тем, описанный способ имеет ряд существенных недостатков, малопригоден для промышленного производства. Так, обеспечение производства аминокислот овощными отходами в достаточно больших объемах возможно только в случаях нарушений технологии получения и хранения овощей, что надлежит предотвращать. Кроме того, в этих отходах наряду с повышенной микробной обсемененностью могут встречаться вредные продукты распада, наличие которых затрудняет стерилизацию питательных сред и получение качественной продукции. Рассредоточенность по овощным базам и удаленность отходов от мест производства аминокислот резко увеличивает транспортные затраты. В то же время замена отходов бездефектными овощами приводит к уменьшению ресурсов сырья пищевого назначения и требует дополнительных средств. В составе столовой свеклы и ее сока мало веществ, особенно сахаров, используемых для биосинтеза лизина и других аминокислот, вследствие чего интенсивность процессов их получения невысока. Многостадийность способа, в частности наличие в нем операций как глубинного, так и твердофазного культивирования очень разных продуцентов - бактерий и грибов - обуславливает его большую сложность и энергоемкость. Выход аминокислот, например лизина, при таком способе культивирования на указанном сырье является недостаточно высоким. Наличие перечисленных недостатков, согласно проведенным расчетам, в конечном счете, резко повышает стоимость аминокислот, в том числе их концентратов с увеличенным содержанием сырого протеина.

Цель изобретения - расширение сырьевой базы и интенсификация процессов производства аминокислот, снижение энергоемкости и упрощение технологии их получения, повышение качества и удешевление продукции, а также повышение выхода аминокислот.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения аминокислот, включающем культивирование продуцента в питательной среде, содержащей продукт переработки свеклы, в качестве указанного продукта используют измельченную массу и/или сок сахарной свеклы, это позволяет повысить выход продуцируемых на данном сырье аминокислот.

Расширение сырьевой базы обусловлено тем, что в процессы производства аминокислот вовлекается новый вид сырья - продукты переработки сахарной свеклы, масштабы выращивания которой достаточно велики. Интенсификация процессов производства аминокислот происходит в связи с высоким содержанием в сахарной свекле и продуктах ее переработки - измельченной массе и соке - веществ, используемых продуцентами, и в культуральной жидкости накапливается больше аминокислот и сырого протеина за более короткое время. Технология производства упрощается, так как для получения эквивалентного и даже большего, чем в известном способе, количества аминокислот и сырого протеина не требуется операция твердофазного культивирования гриба. Снижение энергоемкости производства является следствием более быстрого и в больших количествах биосинтеза аминокислот и исключения операции твердофазного культивирования. Улучшение качества конечного продукта происходит за счет повышенного содержания в нем аминокислот и сырого протеина. Интенсификация и снижение энергоемкости производства аминокислот удешевляют их стоимость. Замена сока столовой свеклы продуктами переработки технической культуры высвобождает ресурсы пищевого сырья.

Сахарную свеклу, содержащую не менее 14% сахаров, перерабатывают на измельченную массу и сок любым известным способом, например резкой, или гомогенизацией с последующим отжатием, или центрифугированием. Целесообразно, чтобы объем частиц измельченной свеклы в питательной среде не превышал 0,5 см³. Более предпочтительным является использование гомогенизата. К полученным продуктам добавляют необходимые источники азота, фосфора, серы, хлора, калия и стимуляторов роста в виде минеральных солей, кукурузного экстракта и дрожжевого гидролизата, а также воду в оптимальных для биосинтеза конкретной аминокилсоты количествах.

Согласно изобретению измельченную массу и/или сок сахарной свеклы можно сочетать с аналогичными продуктами переработки других растений, применяя их, в частности, в качестве стимуляторов роста или для обогащения концентрата аминокислот биологически активными веществами, например каротином. К таким растениям в первую очередь желательно относить кормовые морковь и капусту.

Запасы измельченной массы и сока сахарной свеклы для постоянного, не зависящего от сезонов года обеспечения производства аминокислот этим сырьем создают путем консервирования их частичным или практически полным обезвоживанием. При этом содержание сахаров в законсервированном сырье должно составлять не менее 25%.

Приготовленную среду стерилизуют, охлаждают, засевают подобранным продуцентом и устанавливают оптимальный для него режим биосинтеза аминокислоты. Затем культуральную жидкость с целевым продуктом обезвоживают предпочтительно упариванием и/или высушиванием и в зависимости от степени обезвоживания выпускают в виде жидкого или сухого аминокислотного концентрата. При получении аминокислот в чистом виде культуральную жидкость осветляют и целевой продукт извлекают с помощью ионного обмена или другими способами.

Твердые фазы, получаемые после отделения сока и осветления культуральной жидкости - жом и осадок - используют в качестве компонентов кормовых смесей.

Изобретательский уровень описанного технического решения характеризуется тем, что производство аминокислот методом микронного синтеза осуществляют более 40 лет, но предложений специалистов использовать в качестве сырья измельченную массу и/или сок сахарной свеклы не поступало. Это решение оказалось неочевидным в ситуации, когда, с одной стороны, применяемые в качестве сырья сахара и меласса помимо технического имеют соответственно и пищевое или кормовое назначение и их ресурсы являются ограниченными и, с другой - измельченная масса и сок сахарной свеклы являются сравнительно недорогими и их можно получать в достаточных объемах.

Пример 1. Готовят стерильную питательную среду для биосинтеза триптофана следующего состава, %: гомогенизат сахарной свеклы, содержащий 18,5% сахаров - 55,0; кукурузный экстракт - 3,0; калий фосфорно-кислый однозамещенный - 0,05; калий фосфорно-кислый двузамещенный - 0,2; магний сернокислый - 0,1; натрий хлористый - 0,05; мочевина - 0,5; пропинол Б-400 - 0,1; вода - остальное. В приготовленную среду вносят в виде суспензии 10¹⁰ - 10¹¹ клеток Bacillus subtilis (штамм C-11). Биосинтез ведут при (37±1)^oC, pH 7,0±2 и подаче 1,0±0,2 объема воздуха на объем среды в 1 мин. Через 72 ч глубинного культивирования в среде накапливается 0,71% триптофана.

Пример 2. Готовят стерильную питательную среду для биосинтеза лизина следующего состава, %: сок сахарной свеклы, содержащий 16,7% сахаров - 63,0; кислотный гидролизат дрожжей - 1,6 (по сухому весу исходных дрожжей); кукурузный экстракт - 3,5; аммоний хлористый - 1,8; калий фосфорно-кислый однозамещенный и двузамещенный - по 0,05; пропинол Б-400 - 0,1; вода - остальное. В приготовленную среду вносят 5% посевного материала в виде суспензии Brevibacterium sp. (штамм C-7) с оптической плотностью 0,3. Биосинтез ведут при (30±1)^oC, pH 7,2±0,2 объема воздуха на объем среды в 1 мин. Через 68 ч глубинного культивирования в среде накапливается 3,75% лизина и в пересчете на сухое вещество 40,6% сырого протеина.

Пример 3. Биосинтез лизина осуществляют так же, как в примере 2, но в состав питательной среды вводят высушенный до содержания влаги 8,7% гомогенизат сахарной свеклы с эквивалентным количеством сахаров. Через 68 ч глубинного культивирования в среде накапливается 3,68% лизина.

Пример 4. Биосинтез лизина осуществляют так же, как в примере 2, но в состав питательной среды вводят эквивалентное количество частично обезвоженного сока сахарной свеклы с повышенным до 30,2% содержанием сахаров. Через 68 ч глубинного культивирования в среде накапливается 3,71% лизина.

Пример 5. Готовят стерильную питательную среду для биосинтеза лизина следующего состава, %: измельченная масса с размером частиц 0,3-0,5 см³ и сок сахарной свеклы - по 20,0; гомогенизат кормовой моркови - 35,0; кислотный гидролизат дрожжей - 1,0 (по сухому весу исходных дрожжей); кукурузный экстракт - 2,5; аммоний хлористый - 1,8; калий фосфорно-кислый однозамещенный и двузамещенный - по 0,04; пропинол Б-400 - 0,1; вода - остальное. Режим биосинтеза - как в примере 2. Через 68 ч глубинного культивирования в среде накапливается 3,79% лизина.

Приведенные примеры показывают, что способ получения аминокислот, предусматривающий использование в качестве сырья измельченную массу и/или сок сахарной свеклы, является весьма эффективным. При сравнении с известным способом интенсивность биосинтеза лизина и сырого протеина на новом виде сырья в сопоставимых условиях оказалась в 1,5 раза выше. Для достижения более высокого результата понадобилось меньшее количество операций.

Формула изобретения

1. Способ получения аминокислот, включающий культивирование продуцента в питательной среде, содержащей продукт переработки свеклы, отличающийся тем, что в качестве продукта переработки свеклы используют измельченную массу и/или сок сахарной свеклы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют измельченную массу и/или сок сахарной свеклы в частично или полностью обезвоженном виде.