Способ антибактериальной обработки дрожжей



Способ антибактериальной обработки дрожжей
Способ антибактериальной обработки дрожжей
Способ антибактериальной обработки дрожжей

 


Владельцы патента RU 2584603:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования и науки Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к способу контроля бактериального заражения (микробной контаминации) в процессе дрожжегенерации и хранения дрожжей при производстве спирта, пива, кваса, хлебобулочных изделий, хлебопекарных и кормовых дрожжей. Способ предусматривает на стадии культивирования S. cerevisiae внесение в суспензию коллоидного раствора наночастиц серебра, стабилизированных гуараном до концентрации частиц в среде 0,001-0,002 г/дм3. После накопления достаточного количества биомассы дрожжи подают в бродильное отделение, где происходит сбраживание крахмалсодержащего сырья. При необходимости очистки инфицированных дрожжей для повторного использования в дрожжевую суспензию вносят препарат наносеребра до концентрации частиц в среде 0,003-0,004 г/дм3. Причем обработку проводят в течение 3-6 часов при температуре 5-15°C, а обработанные дрожжи можно повторно вводить в технологический процесс. Изобретение позволяет предотвратить развитие бактериальных инфекций дрожжей S. сerevisiae в процессе культивирования и сбраживания сырья при получении продукции на основе этилового спирта. 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.

 

СПОСОБ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ДРОЖЖЕЙ

Изобретение относится к контролю микробной контаминации в процессе размножения и хранения дрожжей рода Saccharomyces в бродильных производствах (спирта, пива, кваса, дрожжей). Предложен способ применения противомикробной композиции, включающей коллоидный раствор наночастиц серебра с размером частиц 10-15 нм, синтезированного путем химического восстановления водорастворимой соли серебра в водной среде аскорбатом или цитратом натрия, с дальнейшим добавлением стабилизатора гуарана или смеси стабилизаторов гуарана и глицина в соотношении 12:1 соответственно, в количестве 0,001-0,004 г/дм3 к дрожжевой суспензии.

Указанная композиция предназначена для контроля контаминации дрожжей бактериями Escherichia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas fluoresces, Sarcina flava, Lactobacillus brevis и другими, заражающими культурные дрожжи рода Saccharomyces, что приводит к конкуренции микрооганизмов за сбраживаемые сахара в сбраживаемой среде. Способ контроля микробной контаминации в процессе дрожжегенерации и хранения дрожжей предусматривает добавление к ним указанной композиции. Изобретение обеспечивает эффективное уменьшение количества микробиоты контаминантов без воздействия на ферментирующие дрожжи.

Несмотря на совершенствование технологических приемов, направленных на улучшение качества дрожжей и снижение микробиологического их заражения, пока отсутствует удовлетворительное решение по контролю за контаминацией дрожжей, как при их генерации, хранении и использовании, из-за трудоемкости и высоких затрат, связанных с контролем уровня контаминации исходного сырья, которое поступает на ферментацию, и оборудования, в котором осуществляется технологический процесс.

В настоящее время условия переработки сырья в процессе сбраживания дрожжами, как правило, приводят к появлению бактериальной микробиоты, которая обычно превышает 104 клеток/см3 в сбраживаемой среде или в дрожжевой разводке при ее хранении. Кроме того, сусло, в котором размножают дрожжи или которое дрожжи сбраживают, будучи средой, благоприятной для бактериального роста, содержит помимо сбраживающих дрожжей Saccharomyces cerevisiae разновидности контаминантных бактерий, таких как Escherichia coli, Erwinia herbicola, Pseudomonas fluoresces, Micrococcus varians, Bacillus cereus, Pediococcus claussenii, Lactobacillus brevis.

Присутствие контаминантов может вызывать снижение продуктивности дрожжегенерации и брожения и другие производственные проблемы, например снижение продуктивности этих процессов и ослабление дрожжей. Например, бактерии могут конкурировать с культурными дрожжами, поглощая сахар в сусле без его превращения в спирт и снижая продуктивность при дрожжегенерации.

Кроме того, существенное повышение содержания органических кислот в сбраживаемой среде ухудшает вкус и аромат готового продукта (пива, спирта, кваса) и снижает продуктивность дрожжей за счет снижения их размножения, что может уменьшить производительность дрожжегенераторов (пропагаторов) на 10-20%.

Известен способ антибактериальной обработки дрожжей путем внесения хмелевых кислот в сочетании с фосфорной кислотой [US 6,326,185 В1]. В суспензию инфицированных дрожжей добавляют тетрагидро-изо-альфа хмелевую кислоту до концентрации 0,004% в среде. Далее смесь выдерживают не менее 5 мин и подкисляют фосфорной кислотой в таком количестве, чтобы получить значение рН 2,0-2,6. Для получения приемлемых результатов кислотная обработка дрожжей проводится не менее 3 ч. Данный способ позволяет эффективно уничтожать грамположительные бактериальные микроорганизмы, в том числе рода Pediococcus.

Из недостатков данного метода можно выделить негативное влияние фосфорной кислоты на жизнедеятельность и рост дрожжевых микроорганизмов. Кроме того, в известном способе не приведены данные по влиянию предложенной обработки на грамотрицательные бактерии, также являющиеся причиной микробиологического инфицирования дрожжей.

Известен способ антибактериальной обработки дрожжей, основанный на применении противомикробной композиции, включающей противомикробное вещество семейства гуанидиновых, антибиотик (Kamoran) и поверхностно-активное вещество (Genapol) [RU 2539792]. Данная композиция позволяет осуществлять деконтаминацию дрожжей S. cerevisiae от дрожжей дикого типа и бактериальной микробиоты.

Недостатком данного метода является применение антибиотиков, к которым, как известно, бактериальные микроорганизмы способны со временем вырабатывать резистентность. Необходимо также отметить, что снижение концентрации контаминирующих микроорганизмов должно приводить к усиленному накоплению биомассы S. cerevisiae. Согласно представленным данным наибольшее число клеток сахаромицетов накоплено в образцах, содержащих контаминирующие агенты, но не подвергшихся обработке в соответствии с известным способом. Что свидетельствует о негативном влиянии описанной композиции на ферментирующие дрожжи.

Используемый нами препарат наночастиц серебра обладает широким спектром действия в отношении грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов и не оказывает отрицательного влияния на S. cerevisiae в рамках заданных концентраций.

Наиболее близким аналогом является способ антибактериальной обработки дрожжей с использованием комплекса коллоидных частиц серебра CSC [Colloidal silver complex as an alternative to sulphur dioxide in winemaking P.M. Izquierdo-et al./Food Control 23 (2012) 73e81]. Используемый препарат представляет собой серый порошок, состоящий из наночастиц серебра размером 10 нм, стабилизированных неорганическим инертным материалом. Коллоидный комплекс применяется при сбраживании виноградного сырья дрожжами рода Saccharomyces. Средство вносится в виноградное сусло перед подачей дрожжей. Затем проводится процесс брожения без добавления дополнительных консервантов, вроде SO2. Технология позволяет сдерживать развитие лактобактерий и уксуснокислых бактерий, не оказывая явного негативного влияния на жизнедеятельность дрожжей.

В наиболее близком аналоге показано, что применяемый препарат наносеребра позволяет добиться результатов, аналогичных обработке диоксидом серы. Что ставит вопрос об экономической целесообразности замены более дешевых и простых в изготовлении препаратов на более комплексные и дорогостоящие. Также не указаны минимальные ингибирующие концентрации для используемого средства, позволяющие определить оптимальное количество препарата, необходимое для внесения в сусло. В наиболее близком аналоге отсутствуют данные относительно действия коллоидного комплекса наночастиц на спорообразующие бактерии, проявляющие высокую устойчивость к различным биоцидным средствам.

Изучение доступных источников информации показало, что коллоидные растворы серебра с размером частиц менее 15 нм, стабилизированные полисахаридами, ранее не применялись для обеспечения микробиологической чистоты дрожжей. В данном исследовании впервые было рассмотрено селективное влияние коллоидных растворов наночастиц серебра на дрожжевые и бактериальные микроорганизмы в зависимости от концентрации частиц в среде, агрегатного состояния среды и рН.

Задачей изобретения является предотвращение развития бактериальных инфекций дрожжей S. cerevisiae в процессе культивирования и сбраживания сырья при получении продукции на основе этилового спирта.

Поставленная задача решается тем, что в ходе культивирования S. cerevisiae в суспензию вносят коллоидный раствор наночастиц серебра, стабилизированных гуараном до концентрации частиц в среде 0,001-0,002 г/дм3. После накопления достаточного количества биомассы дрожжи подают в бродильное отделение, где происходит сбраживание крахмалсодержащего сырья. При необходимости очистки инфицированных дрожжей для повторного использования в дрожжевую суспензию вносят препарат наносеребра до концентрации частиц в среде 0,003-0,004 г/дм3. После выдержки в течение 3-6 часов при температуре 5-15°С обработанные дрожжи можно повторно вводить в технологический процесс.

Техническим результатом заявленного изобретения является отсутствие контаминантных бактерий в биомассе дрожжей, накопленной при разведении чистой культуры; а в случае обработки инфицированных дрожжей - снижение количества КОЕ бактерий на 98,9%.

Во основу изобретения поставлено применение коллоидного раствора наночастиц серебра с размером частиц 10-15 нм, синтезированного путем химического восстановления водорастворимой соли серебра в водной среде аскорбатом или цитратом натрия, с дальнейшим добавлением стабилизирующего агента - гуарана, или смеси стабилизирующих агентов - гуарана и глицина в соотношении 12:1 соответственно. Препарат обладает выраженными бактерицидными свойствами благодаря малому размеру частиц и уникальным характеристикам серебра. Используемые стабилизаторы являются веществами, разрешенными для применения в пищевой промышленности в качестве пищевых добавок.

Антибактериальное действие препаратов наночастиц изучали на основе выявления минимальных ингибирующих концентраций (МИК) для ряда грамотрицательных и грамположительных микрорганизмов. Исследование для твердых сред проводили луночно-диффузионным методом, а для жидких - путем контрольного посева на мясопептонный агар после культивирования в неохмеленном солодовом сусле. Результаты представлены в таблице 1. Таким образом, МИК в твердых питательных средах составляет 0,002 г/дм3, а в жидких - 0,001 г/дм3.

Эффективность обработки наносеребром проверяли в процессе культивирования дрожжей S. cerevisiae в присутствии М. varians (шаровидные неспорообразующие грамположительные бактерии), В. cereus (спорообразующие палочковидные грамположительные бактерии), Е. coli (палочковидные грамотрицательные бактерии). В течение 48 ч контролировали накопление биомассы дрожжевых клеток (табл. 2). В контрольные образцы не вносили наносеребро и клетки бактерий. В образцах А концентрация наночастиц серебра 0 г/дм3, в образцах В - 0,001 г/дм3, в образцах С - 0,002 г/дм3.

По окончании культивирования замеряли концентрацию мертвых клеток S. cerevisiae, наличие бактериальной инфекции проверяли путем контрольного посева на мясопептонный агар (табл. 3).

Как видно из представленных данных, внесение наночастиц серебра в питательную среду не оказывает негативного влияния на процессы роста и накопления биомассы дрожжей в рамках заданных концентраций. Кроме того, очевидна разница между инфицированными образцами, подвергшимися обработке наносеребром, и образцами, не прошедшими обработку.

Необходимо также отметить, что при обработке дрожжей наночастицами серебра до концентрации 0,004 г/дм3, в соответствии с традиционной технологией получения пива, для брожения в сусло вносится 0,8-1,2% дрожжей от общего объема сусла. Таким образом, сброженное сусло будет содержать не более 0,00005 г/дм3 коллоидного серебра, что допускается санитарными правилами и нормами РФ.

Примеры конкретного выполнения способа

Пример 1. На стадии накопления чистой культуры S. cerevisiae в сусло-дрожжевую суспензию вносится коллоидный раствор наночастиц серебра, стабилизированных гуараном в таком количестве, чтобы концентрация частиц составила 0,001-0,003 г/дм3. Дальнейшее дрожжегенерирование проводят в соответствии с применяемой на производстве технологией. В случае отбора части накопленной биомассы и повторного добавления сусла концентрацию наночастиц в объеме среды доводят до 0,001 г/дм3. Данная обработка позволит избежать возникновения инфекции в случае попадания контаминирующих бактерий в процесс накопления чистой культуры по технологии, подразумевающей использование нестерильного сусла или основанной на применении открытых систем, характерных для небольших предприятий.

Пример 2. Инфицированные дрожжи S. cerevisiae второй и более генерации в процессе очистки для дальнейшего введения в технологический процесс обрабатываются коллоидным раствором наночастиц серебра, стабилизированных гуараном. Препарат вносится в таком количестве, чтобы концентрация наночастиц составила 0,002 г/дм3. Далее дрожжевую суспензию выдерживают 4-6 часов, а затем направляют на хранение под слоем воды или пива.

Примеры 3 и 4 осуществляют аналогично примерам 1 и 2, однако в качестве антимикробного агента вносят раствор наночастиц серебра, стабилизированных смесью гуарана и глицина в соотношении 12:1 соответственно.

1. Способ антибактериальной обработки дрожжей в процессе размножения, хранения дрожжей и спиртового брожения, включающий введение дрожжей в питательное сусло, размножение дрожжей для накопления биомассы или для сбраживания сусла, содержащего источник углерода, минеральные соли и микроэлементы, с или без последующего выделения дрожжевой биомассы, отличающийся тем, что в питательное сусло вводят антимикробную композицию, включающую наночастицы серебра с размером частиц 10-15 нм, в количестве 0,001-0,004 г в 1 дм3 питательной среды, причем обработку проводят 3-6 часов при температуре 5-15°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что антимикробную композицию, включающую наночастицы серебра, получают путем химического восстановления водорастворимой соли серебра в водной среде аскорбатом или цитратом натрия, с добавлением стабилизатора гуарана.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в питательное сусло вводят антимикробную композицию, включающую наночастицы серебра, полученные путем химического восстановления водорастворимой соли серебра в водной среде аскорбатом или цитратом натрия, стабилизированные смесью гуарана и глицина в соотношении 12:1 соответственно, а обработку питательной среды с дрожжами проводят в течение 4-6 часов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для рекомбинантного получения α5-интерферона. Клетку E.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложено применение соли угольной кислоты в качестве стабилизатора цвета в бактериальной композиции, содержащей бактериальные клетки, относящиеся к роду Bifidobacterium, и аскорбат.
Изобретение относится к биотехнологии, а именно к области культивирования микроорганизмов для получения кормовых продуктов, и может быть использовано в промышленности для получения биомассы каротинсинтезирующих дрожжей как источника каротиноидов.
Группа изобретений относится к контролю микробной контаминации в процессе спиртовой ферментации. Предложена противомикробная композиция, включающая от 1% до 5% по массе противомикробного агента семейства гуанидиновых, представляющего собой поли(гексаметилбигуанид); от 0,05% до 0,5% по массе антибиотика; и от примерно 94,5% до примерно 98,95% по массе поверхностно-активного вещества.
Изобретение относится к биотехнологии. Способ получения стимулятора роста Listeria monocytogenes предусматривает инкубацию яйца птицы с последующим охлаждением в течение 6-7 суток при температуре 2-4°C, гомогенизацию, фильтрацию, центрифугирование, фильтрацию, тиндализацию в течение 5-6 суток, фасовку.

Изобретение относится к области биохимии и клинической микробиологии. Проводят выращивание золотистого стафилококка Staphylococcus aureus на питательной среде, содержащей желточно-солевой агар.
Изобретение относится к биотехнологии. Способ получения спорового материала бактерий рода Clostridium предусматривает получение инокулята бактерий в полноценной синтетической питательной среде, засев инокулята и культивирования в подходящих условиях в питательной среде, включающей картофель, глюкозу, сернокислый аммоний и мел.
Изобретение относится к области микробиологии, а именно к применению экзометаболитов морской микроводоросли Phaeodactylum tricornutum. Экзометаболиты, выделенные из морской микроводоросли Phaeodactylum tricornutum путем экстракции этилацетатом культуральной жидкости, получаемой в процессе выращивания морской микроводоросли Phaeodactylum tricornutum с последующим удалением растворителя из этилацетатного экстракта и сушкой этилацетатного экстракта до постоянного веса, применяются в качестве стимулятора роста Yersinia pseudotuberculosis.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ контроля получения биогаза из биомассы в биогазовом реакторе.
Изобретение относится к микробиологии и может быть использовано для получения изотопно-меченых клеток микроорганизмов. Способ обогащения клеток E.coli изотопами магния предусматривает культивирование клеток E.coli в течение 10-16 ч при температуре 37°C в водном растворе, обогащенном изотопом магния 24Mg или 25Mg, или 26Mg.
Изобретение относится к области биотехнологии. Способ выращивания и разведения чайного гриба предусматривает культивирование чайного гриба в условиях аэрации при температуре 23-25°C в слабом растворе чая с растворенным в нем сахаром, выдержку в течение 5-6 дней, процеживание и слив готового напитка чайного гриба в банку-приемник в количестве 450-500 мл.
Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены композиция для использования в качестве физиологически активного соединения, содержащая высушенные дрожжи Saccharomyces, включающие S-аденозил-L-метионин, и загуститель, и способ ее получения.
Изобретение относится к биотехнологии. Штамм дрожжей Candida parapsilosis M10, обладающий высокой липолитической активностью, депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов под регистрационным номером Y-4055 и может быть использован для получения ферментного препарата липазы.

Изобретение относится к получению биологически активных веществ, содержащих свободные аминокислоты, витамины, микроэлементы. Предложен способ получения автолизатов дрожжей.
Группа изобретений относится к биотехнологии, в частности к способу получения препарата интерлейкина-2, препарату интерлейкина-2, полученному указанным способом, и фармацевтическому препарату, содержащему указанный препарат интерлейкина-2.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен способ получения хитин-глюканового комплекса и полимеров, содержащих глюкозу, маннозу и/или галактозу.

Способ получения двуспиральной рибонуклеиновой кислоты (дсРНК) из клеток штамма Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-448 включает разрушение клеток дрожжей в буфере с pH 7,4, содержащем 10 мМ Трис, 20 мМ ЭДТА и 0,5 М NaCl, обработку додецилсульфатом натрия в концентрации от 0,5 до 1,0% 20-25 мин при 20°C и хлороформом в концентрации до 25% 20-25 мин при 20°C.

Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой способ получения дрожжей, имеющих повышенное клеточное содержание серосодержащего соединения, выбранного из группы, состоящей из цистеина, γ-глутамилцистеина, глутатиона и цистеинилглицина, по сравнению с родительским штаммом дрожжей который демонстрирует ауксотрофию по аденину и имеет модификацию для усиления экспрессии гена МЕТ25, включающий подвергание родительского штамма обработке агентом для мутагенеза, распределение модифицированных дрожжей по питательной среде, имеющей содержание аденина 25 мг/л или менее, для образования колоний дрожжей, отбор колонии дрожжей, которая краснее по сравнению с родительским штаммом до модификации, и отбор дрожжей, имеющих повышенное клеточное содержание указанного серосодержащего соединения по сравнению с родительским штаммом.
Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ получения белкового ингредиента.

Изобретение относится к способу получения настоя чайного гриба. Способ предусматривает культивирование микроорганизма Medusomyces Gisevii Lindau в условиях аэрации при 23-25°C в углеводсодержащей среде, при этом в качестве источника углеводов и стимулятора роста используют высушенный гомогенат подмора пчел из расчета 8-10 г на 1 л питательной среды.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Описаны продукты, например продукты в виде напитка, содержащие по меньшей мере одну водную жидкость и капсулы, содержащие желатинированную смесь альгината и денатурированного белка и пробиотические бактерии, захваченные в этой желатинированной смеси.
Наверх