ШТАММ SACCHAROMYCES CEREVISIAE ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПИРТА И БИОМАССЫ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ Российский патент 2001 года по МПК C12N1/18 C12N1/16 C12P7/06 

Изобретение относится к микробиологической, спиртовой и дрожжевой промышленности.

В настоящее время для производства спирта из крахмалсодержащего сырья используется термотолерантный штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae Y1986, обладающий глюкоамилазной активностью. Использование этого штамма дрожжей недостаточно обеспечивает сокращение осахаривающих средств, необходимых для гидролиза растительного крахмала в спиртовом производстве (1).

Недостатком этого штамма является малоэффективная продукция эндогенной глюкоамилазы.

Целью данного изобретения является создание штамма термотолерантных дрожжей с высокой глюкоамилазной активностью, способного проводить осахаривание крахмала в процессе роста и позволяющего исключить внесение глюкоамилазы, необходимой для осахаривания крахмала, используемого при производстве спирта, а также биомассы хлебопекарных дрожжей.

Штамм Saccharomyces cerevisiae Y2283 получен в результате снятия углеродной катаболитной репрессии гена глюкоамилазы. Проведена селекция клонов на максимальную продукцию фермента глюкоамилазы и исключено внесение дорогостоящего компонента - глюкоамилазы для осахаривания крахмала при производстве спирта и биомассы хлебопекарных дрожжей.

Штамм депонирован во Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) под номером Y2283.

Штамм характеризуется следующими культурально-морфологическими и физиолого-биохимическими признаками.

Вегетативные клетки двухсуточной культуры, выращенной на твердой питательной среде с 2% крахмала в качестве единственного источника углерода, имеют вытянутую, реже округлую форму, размер клеток 3,0 х 6,5 мкм, протоплазма гомогенная, размножение почкованием.

При выращивании на твердой среде, содержащей дрожжевой экстракт и пептон, (YEP) при 30^oC через 72 ч роста колонии имеют следующий вид:
1) на среде YEP с глюкозой колонии белого цвета с ровным краем, блестящей поверхностью, конусообразным профилем, сметанообразной консистенцией;
2) на среде YEP с крахмалом колонии белого цвета с ровным краем, матовой поверхностью, линзовидным профилем и крупинчатой консистенцией;
3) на среде YEP с крахмалом и галактозой колонии белого цвета с матовой поверхностью, ровным краем, выпуклым профилем и крупинчатой консистенцией.

Рост в жидкой среде.

На солодовом сусле при 35^oC в течение первых 24 ч культивирования - жидкость мутная, осадок белый, не комкуется, пристеночной пленки не образует, запах этанола.

На среде YEP, содержащей 3% крахмала, в течение 20 ч культивирования - жидкость мутная, характерный запах дрожжей.

Факультативный аэроб. Температура роста - 23 - 37^oC (оптимум - 32^oC). Значения pH при культивировании - 3,8 - 6,7 (оптимум - 5,0).

Ассимиляция источников углерода: сбраживает глюкозу, галактозу, фруктозу, мальтозу, сахарозу, декстрины, крахмал.

Ассимиляция источников азота: усваивает аминокислоты, мочевину, сернокислый аммоний, азотнокислый аммоний.

Отличительные особенности: при культивировании на твердой среде YEP с крахмалом (2%) и галактозой (2%) вокруг колоний образуются ясные зоны просветления крахмала после инкубации чашек при +4^oC в течение 24 ч.

Штамм Saccharomyces cerevisiae Y2283 непатогенен.

Штамм хранится на агаризованной богатой среде с крахмалом в течение 4 месяцев при +4^oC.

Примеры использования по назначению.

Пример 1. Питательной средой является нефильтрованное зерновое ржаное сусло с концентрацией сухих веществ 16%, которое готовится из помола ржи с последующим развариванием при 1,5 атм в течение 1,5 ч. Сусло осахаривают при 56^oC в течение 60 мин, добавляя в него фермент амилосубтилин из расчета 0,5 ед. на 1 г условного крахмала. Глюкоамилазу не добавляют. В осахаренное таким образом ржаное сусло засевают клетки штаммов Y1986 и Y2283 в титре 1 · 10⁷ и проводят процесс брожения при 37^oC в течение 72 ч. Во время брожения происходит доосахаривание крахмала ржаного сусла глюкоамилазой, продуцируемой дрожжевыми клетками. Глюкоамилазная активность через 60 часов у штамма Y2283 составляет 1-1,25 ед/мл, в то время как у штамма Y1986 только 0,2-0,25 ед/мл (2). Через 72 часа содержание растворимых несброженных углеводов составляет: у штамма Y1986 - 2,2 г/100 мл, у Y2283 - 0,7 г/100 мл.

Пример 2. Питательной средой является жидкая среда YEP, содержащая 3% крахмала. Ферменты не добавляют. Клетки штаммов Y2283 и Y1986 засевают в титре 5 · 10⁶ и выращивают на ферментере при 30^oC; pH 4,8; pO₂ 40%. Через 20 часов после начала культивирования титр клеток штамма Y2283 составляет 4 · 10⁸, а у штамма Y1986 значительно ниже и составляет 5 · 10⁷ клеток в 1 мл среды. Штамм Y2283 утилизирует до 90% крахмала с коэффициентом конверсии 45%.

Таким образом, предлагаемый штамм Y2283 позволяет исключить использование глюкоамилазы при производстве спирта и биомассы хлебопекарных дрожжей на крахмалсодержащем сырье без снижения их выхода, а при производстве биомассы даже увеличивает его.

Источники информации
1. Патент РФ N 2001097 C1, C 12 N 1/16, 1993.

2. Препараты ферментные. ГОСТ 20264.4-74. Издательство стандартов, 1975.3

Изобретение относится к микробиологической, спиртовой и дрожжевой промышленности. Отселекционирован штамм Saccharomyces cerevisiae Y2283 для производства спирта и биомассы хлебопекарных дрожжей из крахмалсодержащего сырья. Штамм характеризуется высокой глюкоамилазной активностью ( 1-1,25 ед/мл), что позволяет исключить использование глюкоамилазы в процессе осахаривания крахмалсодержащего сырья при производстве спирта и биомассы хлебопекарных дрожжей.

Штамм Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y 2283 для получения спирта и биомассы хлебопекарных дрожжей.