Способ получения ферментолизата клеток дрожжей
Владельцы патента RU 2370526:
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии Российской сельскохозяйственной академии (RU)
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в пищевой промышленности при производстве ферментолизатов дрожжей. Способ предусматривает следующее. Готовят водную суспензию клеток дрожжей. Проводят инактивацию эндогенных ферментов клеток дрожжей при температуре 85-95°С в течение 15-20 минут. После чего осуществляют обработку инактивированных клеток дрожжей экзогенным комплексом ферментов, в качестве которого используют культуральную жидкость микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 или концентрированный ферментный препарат, получаемый из культуральной жидкости микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 при температуре 48-52°С и естественном рН в течение 4 часов при постоянном перемешивании. Затем инактивируют экзогенные ферменты при температуре 85-95°С в течение 15-20 минут и сушат полученный ферментолизат на распылительной сушилке. Изобретение позволяет повысить качество ферментолизата дрожжей. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к биотехнологии, пищевой промышленности, к производству ферментолизата клеток дрожжей, обладающего биологической активностью и подлежащего использованию в качестве продукта пищевого, кормового и медицинского назначения.
Известен штамм микромицета Aspergillus oryzae 387, ВКПМ F-683, продуцент комплекса ферментов, используемых для получения ферментолизата клеток дрожжей (Патент РФ №2070921, кл. C12N 1/06, опубл. 1996 г.) /1/.
Однако ферментативная активность комплекса ферментов, продуцируемых данным известным штаммом микромицета, недостаточно высокая.
Известен способ получения ферментолизата клеток дрожжей путем их обработки экзогенным комплексом ферментов, продуцируемым микромицетом Aspergillus oryzae 387, ВКПМ F-683 (Патент РФ 2104300, кл. C12N 1/14, опубл. 1998 г.) /2/.
Данный известный способ является наиболее близким аналогом предлагаемого способа получения ферментолизата клеток дрожжей. Однако биологическая активность ферментолизата, получаемого данным известным способом, недостаточно высокая.
Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение биологической активности ферментолизата клеток дрожжей, расширение спектра биологически активных компонентов в ферментолизате.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения ферментолизата клеток дрожжей путем их обработки экзогенным комплексом ферментов, продуцируемым микромицетом Aspergillus oryzae, используют комплекс ферментов, продуцируемый штаммом микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931. Данный комплекс ферментов не только более богат по сравнению с комплексом аналога, так как содержит, помимо экзо-бета-глюканазы, комплекса протеаз, альфа-амилазы и ксиланазы, еще эндо-бета-глюканазу, маннаназу и хитиназу, но и отличается более высокой активностью ферментов. За счет этого достигается более глубокий гидролиз, повышается степень ферментативного гидролиза с получением более высоких количеств легко усваиваемых веществ - редуцирующих веществ, аминокислот (как заменимых, так и незаменимых), витаминов группы В. Сравнительный анализ ферментативной активности культуральных жидкостей двух штаммов приведен в таблице 1 примера 1.
Способ получения ферментолизата клеток дрожжей с использованием экзогенных ферментов микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 осуществляют следующим образом.
Вначале выращивают посевной материал микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931, который используется для засева ферментационной питательной среды. Максимальное накопление ферментов у штамма наблюдается к 38 часам культивирования.
Далее готовят водную суспензию клеток дрожжей, эндогенные ферменты которых инактивируют при температуре 85-95°С в течение 15-20 мин.
Подготовленную таким образом суспензию клеток дрожжей подвергают обработке экзогенным комплексом ферментов штамма микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931. Ферментацию осуществляют при температуре 48-52°С, при естественном рН и постоянном перемешивании в течение 4 часов. По окончании гидролиза обработанную смесь нагревают до 85-95°С и выдерживают в течение 15-20 минут с целью инактивации вносимых экзогенных ферментов. Полученный ферментолизат делят на две части, одну из которых подвергают сушке на распылительной сушилке, а вторую фильтруют или центрифугируют, а затем высушивают на распылительной сушилке.
Сравнительные данные качества получаемых ферментолизатов при обработке клеток дрожжей ферментными комплексами аналога и предлагаемого штамма микромицета приведены после примеров осуществления способа согласно изобретению.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.
Пример 1. Штамм микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931, используемый в способе согласно изобретению, и штамм Aspergillus oryzae 387 ВКПМ F-683, используемый в известном способе /2/, культивируют на питательной среде следующего состава, %: ячменная мука - 3,0; пшеничные отруби - 3,0; KH2PO4 - 1,5; вода водопроводная - остальное; рН естественный. Ферментационную питательную среду засевают вегетативным посевным материалом в количестве 4%, выращенным при 30°С в течение 18 часов. Культивирование гриба осуществляют в колбах Эрленмейера объемом 750 см3, содержащих 50 см3 питательной среды, на круговой качалке (220-240 об./мин) при температуре 30-32°С в течение 38 часов. Максимальное накопление ферментов у штамма микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 наблюдается к 38 часам культивирования. Сравнительные данные по ферментативной активности культуральных жидкостей двух штаммов приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Штамм | Ферментативная активность культуральной жидкостиx | |||||||||
| МС | ХС | ПС | бета-ГкС | AC | КС | |||||
| ед/см3 | ед/см3 | ед/см3 | % увел. | ед/см3 | % увел. | ед/см3 | % увел. | ед/см3 | % увел. | |
| ВКПМ | 0 | 0 | 9,7 | 0 | 0,5 | 0 | 11,3 | 0 | 3,8 | 0 |
| F-683, | 0 | 0 | 10,1 | 0 | 0,8 | 0 | 12,3 | 0 | 4,2 | 0 |
| известн. | 0 | 0 | 9,8 | 0 | 0,6 | 0 | 10,8 | 0 | 3,4 | 0 |
| /2/ | 0 | 0 | 9,4 | 0 | 0,7 | 0 | 10,2 | 0 | 3,2 | 0 |
| ВКПМ | 0,8 | 0,09 | 30,0 | 210 | 3,8 | 660 | 15,0 | 32 | 6,2 | 63 |
| F-931 | 0,5 | 0,15 | 39,2 | 288 | 4,8 | 500 | 17,0 | 38 | 7,8 | 86 |
| 0,7 | 0,10 | 32,2 | 288 | 4,2 | 600 | 14,3 | 32 | 5,5 | 62 | |
| 1,0 | 0,07 | 31,4 | 234 | 4,3 | 515 | 14,0 | 37 | 5,7 | 78 |
| х/% увел. - % увеличения ферментативной активности (способности). | |
| МС - маннаназная активность | бета-ГкС - бета-глюканазная активность |
| ХС - хитиназная активность | АС - альфа-амилазная активность |
| ПС - протеолитическая активность | КС - ксиланазная активность |
Таким образом, штамм микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 продуцирует комплекс ферментов с повышенной протеолитической, бета-глюканазной, альфа-амилазной и ксиланазной активностью. Этот комплекс содержит также маннаназу и хитиназу, которые отсутствуют в том комплексе ферментов, который продуцирует известный штамм микромицета Aspergillus oryzae 387, ВКПМ F-683, используемый в известном способе /2/. Это позволяет при приготовлении ферментолизата клеток дрожжей способом согласно изобретению обеспечить более глубокую степень гидролиза клеточных полимеров дрожжей, расширить спектр продуктов их ферментативного гидролиза, повысить содержание биологически активных легко усваиваемых компонентов в ферментолизате клеток дрожжей, а также сократить расход ферментного препарата, получаемого из культуральной жидкости микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 (2).
Пример 2. Из культуральной жидкости микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 получают сухой концентрированный ферментный препарат путем осаждения ферментов этанолом при соотношении культуральная жидкость-этанол, равном 1:3. Образовавшийся осадок отделяют фильтрованием и сушат в вакуум-сушилке. Получено 10 образцов сухого препарата со средним содержанием комплекса ферментов: протеазы (1000-1200 ед. ПС/г), бета-глюканазы (45-65 ед. бета-ГкС/г), маннаназу (15-20 ед. МС/г), хитиназу (0,9-1,5 ед. ХС/г), альфа-амилазу (1100-1500 ед. АС/г) и ксиланазу (150-230 ед. КС/г).
Пример 3. Готовят 20%-ную водную суспензию клеток дрожжей из 100 г сухих кормовых дрожжей, 260 мл воды и проводят инактивацию эндогенных ферментов клеток дрожжей путем термической обработки приготовленной водной суспензии при 85°С в течение 20 мин. Затем в суспензию при тщательном перемешивании вносят 65 мл культуральной жидкости штамма микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931, полученной по методике примера 1. Приготовленная смесь имеет рН 6,0 (естественный). Процесс обработки инактивированных клеток дрожжей комплексом ферментов, содержащихся в культуральной жидкости, проводят при естественном рН, при температуре 48-52°С в течение 4 ч при постоянном перемешивании. Об окончании гидролиза судят по нарастанию концентрации аминного азота и растворимых сухих веществ в центрифугате обрабатываемой суспензии клеток дрожжей. По окончании гидролиза обработанную смесь (ферментолизат) нагревают до 85°С в течение 20 мин с целью инактивации вносимых экзогенных ферментов. Затем полученный ферментолизат разделяют на две части. Первую часть сушат на распылительной сушилке. Вторую часть фильтруют или центрифугируют, и полученный фильтрат или центрифугат сушат на распылительной сушилке. В полученной высушенной первой части ферментолизата концентрация аминного азота составляет 6,7%, концентрация протеина в ней - 48,5%, концентрация редуцирующих веществ - 22,5%. Соответственно в полученной высушенной второй части концентрация аминного азота составляет 8,5%, концентрация протеина в ней - 65%, а концентрация редуцирующих веществ - 27,3%, что выше соответствующих показателей, полученных при реализации известного способа получения ферментолизата клеток дрожжей /2/ (сравнительные данные показаны в таблице 2, приведенной после описания примеров реализации изобретения). Кроме того, ферментолизат, полученный способом согласно изобретению, содержит широкий спектр биологически активных ингредиентов: легко усваиваемые продукты гидролиза полисахаридов (глюкозу и маннозу), незаменимые и заменимые аминокислоты в свободной форме, а также витамины группы В (см. данные таблицы 2).
Пример 4. Для осуществления ферментолиза готовят водную суспензию клеток кормовых дрожжей, проводят инактивацию их эндогенных ферментов при температуре 95°С в течение 15 мин. Затем в подготовленную суспензию вносят концентрированный ферментный препарат, полученный по методике примера 2 из культуральной жидкости штамма микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 и высушенный до содержания влаги в нем 10%. Препарат вносят в водную суспензию клеток дрожжей из расчета 10 мг на 1 г сухих дрожжей. По окончании гидролиза обработанную смесь (ферментолизат) нагревают до 85°С в течение 20 мин для инактивации внесенных экзогенных ферментов, а затем разделяют на две части. Первую часть ферментолизата сушат на распылительной сушилке. Вторую часть фильтруют или центрифугируют, и полученный фильтрат или центрифугат сушат на распылительной сушилке. В полученной высушенной первой части концентрация аминного азота составляет 6,7%, концентрация протеина в ней - 48,3%, концентрация редуцирующих веществ - 21,8%. Соответственно в полученной высушенной второй части концентрация аминного азота составляет 8,1%, концентрация протеина в ней - 65,0%, концентрация редуцирующих веществ - 25,5%, что выше соответствующих показателей, полученных при реализации известного способа получения ферментолизата клеток дрожжей /2/. Кроме того, ферментолизат, полученный способом согласно изобретению, дополнительно содержит легко усваиваемые продукты гидролиза полисахаридов (глюкозу и маннозу), незаменимые и заменимые аминокислоты, а также витамины группы В.
Пример 5. По методике примера 4 получают ферментолизат из пекарских дрожжей. При этом в полученной высушенной его первой части концентрация аминного азота составляет 4,1%, концентрация протеина в ней - 44,8%, концентрация редуцирующих веществ - 16,7%. Соответственно в полученной высушенной второй части концентрация аминного азота составляет 5,7%, концентрация протеина в ней - 65,2%, концентрация редуцирующих веществ - 24,7%, что выше соответствующих показателей, полученных при реализации известного способа получения ферментолизата клеток дрожжей /2/. Кроме того, ферментолизат, полученный способом согласно изобретению, дополнительно содержит легко усваиваемые продукты гидролиза полисахаридов (глюкозу и маннозу), незаменимые и заменимые аминокислоты, а также витамины группы В.
Пример 6. По методикам примеров 4 и 5 получают ферментолизаты клеток дрожжей (кормовых и пекарских) с использованием концентрированных ферментных препаратов, полученных разными способами: 1) сухого препарата, полученного путем сушки фильтрата культуральной жидкости штамма микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 в распылительной сушилке; 2) сухого препарата, полученного путем сушки жидкого концентрированного препарата, приготовленного предварительным концентрированием этой культуральной жидкости методом ультрафильтрации; 3) жидкого концентрированного ферментного препарата, полученного из этой культуральной жидкости путем ультрафильтрации. При использовании этих ферментных препаратов получают результаты, аналогичные результатам, описанным в примерах 4 и 5.
| Сводная таблица 2 Сравнительные данные процесса гидролиза клеток дрожжей по известному и предлагаемому способам |
||||
| Показатели процесса гидролиза клеток дрожжей | По известному способу | По предлагаемому способу | ||
| 1 часть | 2 часть | 1 часть | 2 часть | |
| Количество аминного азота, % | 3,1-3,2 | 4,6-4,8 | 6,5-6,7 | 7,8-8,5 |
| Содержание растворимых белков, % | 29-32 | 49-52 | 46,8-48,5 | 65,0-65,2 |
| Содержание редуцирующих веществ (углеводов), % | 12-13,3 | 19,4-21,6 | 22,5-23,0 | 25,0-27,3 |
| x) для обоих способ продолжительность гидролиза составляет 4 часа. |
Таким образом, способ согласно изобретению позволяет повысить качество ферментолизата клеток дрожжей за счет повышения глубины гидролиза их полимеров с повышением выхода биологически активных, легко усваиваемых продуктов гидролиза и расширения спектра таких компонентов в полученном ферментолизате, а также снизить расход ферментного препарата.
1. Способ получения ферментолизата клеток дрожжей, предусматривающий приготовление водной суспензии клеток дрожжей, инактивирование эндогенных ферментов клеток дрожжей при температуре 85-95°С в течение 15-20 мин, обработку инактивированных клеток дрожжей экзогенным комплексом ферментов, продуцируемым штаммом микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931, при температуре 48-52°С при естественном pH в течение 4 ч при постоянном перемешивании, инактивацию вносимых экзогенных ферментов при температуре 85-95°С в течение 15-20 мин.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что экзогенный комплекс ферментов используют в виде культуральной жидкости микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что экзогенный комплекс ферментов используют в виде концентрированного ферментного препарата, получаемого из культуральной жидкости микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931.
