Способ выращивания дрожжей


 


Владельцы патента RU 2522006:

Чернуха Борис Александрович (RU)
Козликин Александр Тимофеевич (RU)
Фисинин Владимир Иванович (RU)
Кошелев Юрий Антонович (RU)
Синицын Аркадий Пантелеймонович (RU)
Бодажков Игорь Николаевич (RU)
Панфилов Виктор Иванович (RU)
Елькин Илья Николаевич (RU)

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при выращивании дрожжей. Для приготовления питательной среды используют целые зерна злаковых и/или бобовых, которые увлажняют до 15-20%, выдерживают в течение 15-30 мин и подвергают тепловому воздействию в инфракрасном поле в течение 40-80 с, поддерживая температуру на поверхности зерна в пределах 115-130°С. Горячее зерно выдерживают в течение 15-30 мин, охлаждают до температуры 24-27°С, измельчают до частиц размером 70-90 микрон и готовят суспензию измельченного зерна в воде. Проводят ферментативный гидролиз измельченного сырья воздействием препаратов термостабильной альфа-амилазы и бета-глюканазы в течение 55-60 мин при рН 5,5-6,0 и температуре 65-95°С, а затем воздействием препаратов целлюлазы и целлобиазы при температуре 55-60°С до достижения концентрации редуцирующих веществ 7,5-9,5%. В ферментированную суспензию вносят раствор минеральных солей, нагревают до 78-80°С, выдерживают в течение 10-12 мин и охлаждают до 32-33°С. В полученную питательную среду вносят культуру дрожжей Saccharomyces cerevisiae и проводят выращивание дрожжей в условиях интенсивной аэрации до снижения концентрации редуцирующих веществ 0,3% и менее. Изобретение позволяет повысить выход биомассы дрожжей и содержание белка в готовом продукте. 3 пр.

 

Изобретение относится к биотехнологии, к сельскому хозяйству и может быть использовано для производства кормов для животных, включая кур, рыб, свиней, крупный рогатый скот, других животных, и получения биологических добавок.

Известен способ получения питательной среды для выращивания дрожжей смешиванием крахмалсодержащего сырья с водой, нагреванием полученной смеси, последовательным гидролизом амилосубтилином, глюкаваморином и целлюлолитическим ферментом. Гидролизат нагревают, отделяют жидкую фракцию гидролизата декантацией, вносят источники минерального азота, фосфора, ростовых веществ и микроэлементов. При этом после гидролиза крахмалсодержащего сырья амилосубтилином в полученном гидролизате устанавливают рН в пределах 4,5-4,8 и вводят целлюлазу. Выдерживают смесь 0,8-1,2 ч и вводят глюкаваморин. Изобретение обеспечивает улучшение качества питательной среды за счет обогащения ее усвояемыми моно- и дисахаридами (RU 2205870 C1, C12N 1/16, 10.06.2003).

Известен способ получения белково-витаминного корма, при котором для приготовления питательной среды измельченное зерно, мукомольные и/или крахмальные отходы подкисляют и увлажняют до 20-25% жидкой фракцией культуральной жидкости с содержанием растворимых веществ и органических кислот до 2,5%, подвергают горячему экструдированию в течение 1 мин до температуры 180-190°С при давлении 0,4-0,5 МПа с получением экструдата. Полученный экструдат подкисляют и разжижают жидкой фракцией культуральной жидкости до соотношения экструдат: жидкая фракция культуральной жидкости 1:(2,5-3,0) с получением замеса. Полученный замес выдерживают в течение 10-15 мин при температуре 55-60°С до получения 5-15% редуцирующих веществ с получением гидролизата. Из полученного гидролизата готовят питательную среду путем добавления к нему соли кобальта и проводят инкубацию на приготовленной питательной среде штаммов культур Lactobacillus plantarum 578/26 и Propionibacterium Aeudenreichii subsp.shennanii 103/27. Целевой продукт представляет собой культуральную жидкость. Для получения корма культуральная жидкость разделяется на две фазы - твердую и жидкую, при этом твердая фаза направляется на высушивание до влажности 10-12%, а затем используется как корм. Жидкая фракция также может использоваться как жидкий корм (RU 2391859 С2, А23К 1/14, 27.06.2009).

Известен способ получения биомассы путем выращивания дрожжевых культур в условиях аэрации на питательной среде, содержащей отруби и/или муку злаковых культур, подвергнутых предварительно ферментативной обработке, а также минеральные соли и микроэлементы, с последующим выделением целевого продукта. Ферментативную обработку проводят амилолитическими или протеолитическими ферментами, взятыми в количестве 0,5-1,0% на АВС (абсолютно сухие вещества) сырья, при 50-70°С, рН 7,0-7,4 в течение 1-1,5 ч, а выращивание дрожжей рода Candida осуществляют в условиях избытка ионов железа и фосфата (RU 2041946, кл. С12N 1/16, 1995). Недостатком способа является то, что ферментативная предобработка субстрата не обеспечивает достаточным количеством углеводных и других доступных для микроорганизмов соединений, что ограничивает их размножение и приводит к низкому содержанию белка в готовом продукте.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ производства кормового продукта, обогащенного микробным белком, в котором для приготовления питательной среды зерновое сырье используют с размером частиц 120-160 мкм. Из него готовят водную суспензию с концентрацией сухих веществ 15-25%. В полученную суспензию вносят источники азота и фосфора, после чего проводят осахаривание зернового сырья с помощью ферментов до достижения содержания глюкозы 6-10% и последующее непрерывное выращивание дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВСБ-193, обладающих амилазной активностью. Концентрирование полученной суспензии проводят на вакуум-выпарке и сушку суспензии в сушильном аппарате с получением готового продукта. Влагу, высвобождающуюся на стадиях вакуум-выпарки и сушки, используют для приготовления водной суспензии зернового сырья (RU 2011109853 А, А23J 3/00, 27.09.2012).

Технический результат от реализации заявленного изобретения заключается в повышении содержания истинного белка при высоком содержании сырого протеина в целевом продукте.

Технический результат предлагаемого способа выращивания дрожжей достигается тем, что для приготовления питательной среды для выращивания дрожжей используют целые зерна злаковых, включая пшеницу, рожь, ячмень, овес, гречиху, и/или кукурузу, и/или бобовые культуры, включая горох, сою. Зерно увлажняют водой до 15-20%, выдерживают при комнатной температуре в течение 15-45 мин, преимущественно 30 мин, и подвергают инфракрасному излучению с интенсивностью теплового воздействия, достаточной для перехода жидкости, внесенной при увлажнении зерна в течение 40-80 с, преимущественно 50 с.

Пар разрушает оболочку зерна с образованием микротрещин. Температуру на поверхности зерна, выходящего из зоны нагрева, устанавливают в пределах 105-130°С, определенную для каждого вида зерна, толщины и прочности оболочки, путем изменения времени воздействия ИК-излучения. Тепло инфракрасного излучения и пар убивают постороннюю микрофлору. Внутри зерна крахмал под воздействием тепла и в присутствии влаги образует декстрины. Горячее зерно после прогрева в инфракрасном поле выдерживают в теплоизолированной емкости в течение 15-30 мин, преимущественно 15 мин, для продолжения биохимических процессов при так называемом «разваривании» зерна. После тепловой обработки зерно охлаждают до температуры 24-27°С, а затем измельчают в мельнице, где в процессе соударения частицы измельчаются. Для проведения ферментативного гидролиза при приготовлении суспензии зерна используют фракцию с размером частиц 70-90 микрон, амилолитические ферменты, преимущественно термостабильную альфа-амилазу и бета-глюканазу, и целлюлолитические ферменты - целлюлазу и целлобиазу. В реактор последовательно подают воду, подогревают до оптимальной для данного фермента температуры, преимущественно 60-95°С, вносят раствор фермента альфа-амилазы, а затем при перемешивании измельченную фракцию зерна. Получают суспензию измельченного зерна в воде при концентрациях, достигающих 12-25% сухих веществ. Затем вносят целлюлолитические ферментные препараты: целлюлазу и целлобиазу. Общая продолжительность ферментативной обработки составляет 2-8 ч, преимущественно 3 ч. Под воздействием ферментов крахмал практически полностью, а клетчатка частично гидролизуются до простых сахаров. Подготовленную суспензию переводят в аппарат для выращивания микроорганизмов, включают перемешивающее устройство, добавляют питательные соли в виде макро- и микроэлементов в виде: (NH4)2 HPO4; KH2PO4; MgSO4, FeSO4, ZnSO4, MnSO4, устанавливают кислотность среды в пределах 4,5 рН, обеспечивают поддержание температуры в пределах 32-33°С, вносят маточную культуру дрожжей Saccharomyces cerevisiae в количестве 10% объемных. Процесс роста дрожжей контролируют по интенсивности потребления сахаров и содержанию растворенного кислорода в среде. Накопительный процесс прекращают одновременно со снижением содержания редуцирующих сахаров в среде до 0,3% и менее. Полученную дрожжевую суспензию разделяют на фракции, например, в роторной центрифуге. В случае когда для биосинтеза используют ферментативный гидролизат с остатками зерна, в результате центрифугирования образуется три фазы. Первая, легкая фракция, представляет собой культуральную жидкость, из которой удалены дрожжевые клетки; вторая фракция состоит из биомассы дрожжевых клеток; третья фаза содержит в основном остатки измельченного зерна. Культуральную жидкость либо повторно используют в процессе биосинтеза, либо используют в кормах животных, либо используют в качестве органических удобрений. В культуральной жидкости содержатся биологически активные водорастворимые белки и другие продукты жизнедеятельности дрожжей. Концентрат биомассы дрожжей является высокопитательным кормовым продуктом для всех видов животных, из-за высокого содержания белка, в котором присутствует практически полный набор незаменимых аминокислот, витаминов, органических кислот и др. Как известно, в оболочке зерна сосредоточен набор микроэлементов в органической форме, который в процессе обработки по данной технологии переходит в конечный продукт. Оболочка зерна в результате биохимических превращений приобретает сорбционные свойства и рассматривается в качестве эффективного фитосорбента по отношению к слизям, маслам, солям, в том числе тяжелых металлов, и радионуклидам. На сушку направляют концентрат биомассы дрожжей и остатки зерна. В результате содержание сырого протеина в готовом продукте составляет от 32 до 40%.

При необходимости, когда конечный продукт должен содержать минимальное количество клетчатки, например белковой составляющей в кормах личинок рыб, цыплят на первой стадии развития, поросят-отъемышей с еще не сформировавшимся желудком, питательную среду для выращивания дрожжей готовят следующим образом. Суспензию измельченного зерна после ферментативного гидролиза разделяют декантацией на две фазы: жидкую и твердую. В жидкой фазе находятся растворенные сахара, в твердой фазе - остатки измельченного зерна. Жидкую фазу, содержащую раствор сахаров ферментативного гидролиза, направляют в аппарат для выращивания микроорганизмов, добавляют питательные соли азота, фосфора, калия, магния и микроэлементы, засевают маточную культуру дрожжей и проводят процесс выращивания дрожжей. При разделении полученной дрожжевой суспензии, например центрифугированием, получают только две фазы: культуральную жидкость и концентрат биомассы дрожжей. В высушенных дрожжах содержание сырого протеина значительно больше и составляет 50% и более.

Изобретение поясняется примерами.

Пример №1. К 10 кг зерна пшеницы с влажностью 10,5% при температуре 20°С добавляют воду в количестве 0,7 л при перемешивании. Зерно с влажностью 18% выдерживают в герметичной емкости в течение 20 мин и подвергают инфракрасному излучению с интенсивностью теплового воздействия, достаточной для перехода жидкости, внесенной при увлажнении, в пар. При этом зерна распределяют на непрерывно движущейся сетке в один слой. Сетку предварительно нагревают до 160°С. Зерно в течение 50 с проходит три зоны нагрева и три зоны выдержки. Температуру на поверхности зерна на выходе с сетки контролируют с помощью пирометра и поддерживают в пределах 120°С. Горячее зерно после обработки в инфракрасном поле помещают на 10 мин в теплоизолированную емкость, где под воздействием аккумулированного тепла продолжаются биохимические процессы. Механическая прочность оболочки снижается, зерно увеличивается в объеме. Затем зерно охлаждают до комнатной температуры, избегая контакта с окружающей средой. Образовавшиеся на поверхности зерна микротрещины облегчают последующий помол и позволяют получать фракции измельченного зерна заданного размера. Прогретое зерно измельчают в мельнице, в которой для истирания частиц использован принцип сдвига. Отбирают измельченную фракцию, преимущественно содержащую частицы размером 70-90 микрон, добавляют 49 литров воды и получают суспензию, содержащую 17% сухих веществ. Проводят ферментативную обработку внесением раствора термостабильной альфа-амилазы «Амилад» из расчета 2 ед./г крахмала (активность 939 ед./мл, ЗАО «Энзим», Украина). Процесс проводят в течение 25 мин при рН 5,5 и температуре 90°С. Затем вносят глюкоамилазу «Глюколад» из расчета 12 ед./г крахмала (активность 6000 ед./мл, ЗАО «Энзим», Украина) и продолжают гидролиз крахмала еще 30 мин. Затем вносят целлюлазу из расчета 39 мг/кг зерна (активность сухого препарата 2565 ед./г, ЗАО «Энзим», Украина) и ферментный препарат ксиланазу из расчета 53 мг/кг зерна (активность сухого препарата 2220 ед./г, ЗАО «Энзим», Украина). Гидролиз целлюлазами проводят при температуре 65°С в течение двух часов. Количество редуцирующих веществ в суспензии после ферментативного гидролиза составило 9,5%. Полученную суспензию охлаждают до 33°С, добавляют минеральные соли в количестве, г/л: (NH4)2 HPO4 - 40, КН2РO4 - 40, MgSO4 - 5,6, FeSO4 - 0,20, ZnSO4 - 0,15, MnS04 -0,15, вносят маточную культуру дрожжей Saccharomyces serevisiae ВКПМ -Y-365 в количестве 10% объемных и проводят выращивание дрожжей. Условия перемешивания и аэрации обеспечивают мешалкой при 300 об/мин и подачей воздуха из расчета 1 л воздуха на 1 л жидкости в мин. Продолжительность процесса накопления биомассы составляет 23 ч, время активного потребления субстрата 19 ч, температура среды 32°С, рН 4,2. Накопление биомассы прекращают при снижении концентрации редуцирующих веществ до 0,4%. Суспензия, включающая биомассу дрожжей и остатки измельченного зерна, является конечным продуктом предлагаемого способа выращивания дрожжей. Суспензию концентрируют и высушивают. Содержание сырого протеина в сухом продукте составляет 56%, содержание истинного белка, по методу Бертрана, составляет 52%.

Пример №2. Аналогично примеру №1, 10 кг зерна кукурузы увлажняют до 18%, подвергают инфракрасному излучению в условиях примера1. Продолжительность воздействия составляет 80 с, температура на поверхности зерна не превышает 130°С. После охлаждения зерно измельчают, подвергают ферментативному гидролизу, по окончанию которого из полученной суспензии центрифугированием отделяют, в основном, остатки зерна, от раствора сахаров. Осветленный ферментолизат зерна переводят в аппарат для выращивания микроорганизмов, добавляют питательные соли азота, фосфора, калия, магния и микроэлементы и засевают маточной культурой дрожжей Saccharomyces serevisiae ВКПМ Y-722 в количестве 10% объемных. Аналогично, в условиях аэрации и перемешивания в течение 22 ч проводят выращивание дрожжей. Процесс прекращают при снижении концентрации редуцирующих веществ до 0,3%. Полученная суспензия включает биомассу дрожжей и практически не содержит остатки кукурузы. Суспензию концентрируют и высушивают. Содержание сырого протеина в сухом продукте составляет 52%, содержание истинного белка, определенного по методу Бертрана, составляет 50,4%.

Пример №3. Питательный субстрат для биосинтеза готовят из смеси 5 кг зерна пшеницы и 5 кг зерна сои. Раздельно увлажняют зерно пшеницы до 15%, выдерживают в течение 30 мин, подергают инфракрасному излучению с интенсивностью теплового воздействия, достаточной для перехода жидкости, внесенной при увлажнении, в пар. Зерно охлаждают и измельчают в мельнице до частиц размером 70-90 микрон. Измельченное зерно пшеницы и измельченное зерно сои смешивают, готовят суспензию с содержанием сухих веществ 18% и подают в реактор для проведения ферментативного гидролиза, аналогично примеру №1, последовательным воздействием амилолитических и целлюлолитических ферментов. Полученную суспензию гидролизованного зерна переводят в аппарат для выращивания микроорганизмов, подают питательные соли, кратковременно в течение 15 мин пастеризуют при температуре 85°С, включают мешалку, устанавливают температуру и рН среды, подают воздух, вносят маточную культуру дрожжей Saccharomyces serevisiae (diastaticus) ВКПМ -Y -1218 в количестве 10% объемных. Выращивание дрожжей проводят в течение 24 часов. Суспензию, состоящую из биомассы дрожжей и остатков зерна, концентрируют и высушивают. Содержание сырого протеина в сухом продукте составляет 51%, истинного белка, определенного по методу Бертрана, составляет 49,5%.

Способ выращивания дрожжей, предусматривающий приготовление питательной среды путем ферментативной обработки суспензии измельченного зернового сырья, с использованием минеральных солей, внесением в полученную питательную среду дрожжей Saccharomyces cerevisiae и накоплением биомассы, отличающийся тем, что для приготовления питательной среды используют целые зерна злаковых и/или бобовых, которые увлажняют до 15-20 %, выдерживают при комнатной температуре в течение 15-30 мин и подвергают тепловому воздействию в инфракрасном поле в течение 40-80 с, поддерживая температуру на поверхности зерна в пределах 115-130°С, выдерживают зерно в течение 15-30 мин, охлаждают до температуры 24-27°С, измельчают до частиц размером 70-90 микрон, проводят ферментативную обработку суспензии измельченного сырья последовательно, сначала внесением раствора ферментных препаратов амилаз и выдержкой в течение 55-60 мин при рН 5,5-6,0 и температуре 65-90°С, затем внесением растворов ферментных препаратов целлюлаз при температуре 55-60°С и выдержкой в течение 2 часов до достижения концентрации редуцирующих веществ 7,5-9,5 %, вносят минеральные соли, нагревают ее до температуры 78-80°С, выдерживают в течение 10-12 мин и охлаждают до температуры 32-33°С, в полученную питательную среду вносят культуру дрожжей Saccharomyces cerevisiae и проводят накопление биомассы в условиях перемешивания и аэрации до снижения концентрации редуцирующих веществ 0,3% и менее.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в медицинской, химической и микробиологической промышленности. Способ защиты дрожжей Saccharomyces cerevisiae от окислительного стресса в результате воздействия перекиси водорода включает выращивание культуры дрожжей в стандартных условиях до конца логарифмической или начала стационарной фазы роста, инкубацию с защитным агентом, воздействие пероксидом водорода с последующим определением числа выживших клеток.

Изобретение относится к области молекулярной биологии и клеточных технологий. .

Изобретение относится к экспериментальной медицине и биотехнологии и может быть использовано при определении эффективных мер лечения хронических инфекционных заболеваний человека в условиях моделирования в доклинических экспериментах.

Изобретение относится к области микробиологии. .

Изобретение относится к области экспериментальной медицины и онкологии. .

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу озон/NО-ультразвуковой дезинтеграции суспензий опухолевых клеток и их агрегатов. .
Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к биофизическим методам воздействия на биологические объекты. .

Изобретение относится к пищевой промышленности. .

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при получении питательных сред для выращивания дрожжей. Способ предусматривает измельчение соломы и отрубей.
Изобретение относится к пищевому продукту с длительным сроком хранения и к применению пробиотических спор и/или покоящихся клеток в качестве пробиотического ингредиента в указанном продукте.
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в медицинской, химической и микробиологической промышленности. Способ защиты дрожжей Saccharomyces cerevisiae от окислительного стресса в результате воздействия перекиси водорода включает выращивание культуры дрожжей в стандартных условиях до конца логарифмической или начала стационарной фазы роста, инкубацию с защитным агентом, воздействие пероксидом водорода с последующим определением числа выживших клеток.

Изобретение относится к биотехнологии. .
Изобретение относится к микробиологической промышленности. .
Изобретение относится к хлебопекарному производству. .
Изобретение относится к композиции для использования в качестве добавки к корму для коров, включающей сухие дрожжи, полученные из Saccharomyces cerevisiae М207177 в количестве 10 весовых частей и носитель в количестве 75,1-90 весовых частей.

Изобретение относится к биотехнологии, молочной промышленности. .

Изобретение относится к области биотехнологии. .

Изобретение относится к области биотехнологии и касается применения штамма дрожжей Komagataella pastoris ВКПМ Y-727. Охарактеризовано применение штамма дрожжей Komagataella pastoris ВКПМ Y-727 в качестве реципиента для конструирования продуцентов целевого белка, необязательно включающее введение в него мутаций, обеспечивающих использование ауксотрофных селективных маркеров. Представленное решение может быть применимо при получении рекомбинантных белков без использования метанола в качестве индуктора экспрессии генов. 8 ил., 4 табл., 10 пр.
Наверх