СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО БИОСОРБЕНТА Российский патент 2003 года по МПК B01J20/22 A23L1/23 A23L1/28 C08B37/08 C12N1/14 C12N1/14 C12R1/645 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способам получения биосорбента путем микробиологического синтеза, который может найти применение в качестве активатора пивного брожения.

Известен способ получения хитинсодержащих биосорбентов на основе использования низших грибов Allomyces, Aspergillus Renicillium, Muсor, Phycomyces, Choanophora и др. (1), биомасса которых напрямую не может быть использована в пищу.

Недостатком такого способа является использование в качестве сырьевого источника отходов микробиологических производств (производства лимонной кислоты, антибиотиков), что само по себе значительно усложняет процесс получения экологически чистого продукта. Кроме того, предложенный способ выделения биосорбента связан с применением кислот и щелочей, что с одной стороны определяет данный способ как экологически вредный, а с другой существенно удорожает реализацию такого способа в производстве.

Известен способ получения хитинсодержащего биосорбента из плодовых тел пищевого гриба Pleurotus ostreatus (2).

Данный способ, как и описанный выше, является экологически вредным, т.к. в его основе лежит использование в качестве сырья сухих плодовых тел, которые, как правило, имеют определенный естественный фон радио- и токсинозагрязнения. Использование такого сырья в технологическом производстве создает дополнительные трудности в процессе очистки мицелия от естественных загрязнений.

Данный способ также основан на использовании кислот и щелочи, что удорожает получение конечного продукта.

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения хитинсодержащего биосорбента на основе использования плодовых тел и глубинной культуры высших грибов (3).

Данный способ включает обработку грибной мицелиальной массы щелочью, промывку полученного продукта водой и сушку, отличающийся тем, что в качестве грибной мицелиальной массы используют мицелиальную массу базидиальных грибов, полученный после щелочной обработки и промытый продукт - волокнистую массу - перед сушкой последовательно обрабатывают смешивающимися с водой органическими растворителями в порядке понижения их точек кипения, а после сушки пропитывают растворами солей металлов - ферромагнетиков - с последующим переводом этих солей в нерастворимое ферромагнитное состояние путем восстановления до металла или получения ферромагнитного соединения.

Однако недостатком данного способа является то, что он основан на применении целого ряда органических растворителей, что не только определяет этот способ как экологически вредный, но также значительно удорожает его реализацию в производстве.

Задачей данного изобретения является разработка экологически чистого и дешевого в производстве метода получения хитинсодержащего биосорбента с высокой сорбционной емкостью на основе микробиологического синтеза без применения методов химической обработки. Это достигается описываемым способом получения грибной биомассы, включающим глубинное культивирование гриба Pleurotus ostreatus в условиях аэрации на питательной среде отъемно-доливным методом с последующим отделением биомассы, причем отличительной особенностью способа является то, что используют штамм Pleurotus ostreatus ВКПМ-F-697 и F-720, культивирование ведут при рН 6,0-7,5 в отсутствии дополнительных источников азота, таких как пептон и другие, при этом содержание муки в питательной среде не превышает 1%.

Применяемые в способе штаммы-продуценты Pleurotus ostreatus ВКПМ F-697 и F-720 депонированы во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов и хранятся в частной коллекции автора. В целом предлагаемый способ позволяет получать не только экологически чистый биосорбент, но и значительно удешевляет процесс получения хитинсодержащего комплекса с высокой сорбционной емкостью. Благоприятно сказывается на увеличение хитинсодержащего биосорбента снижение в питательной среде источника азота.

Пример 1.

Культуру выращивают на агаризованной среде. Затем переносят ее в колбы на 150-200 мл со средой, состоящей из неохмеленного сусла (4^o по Биллингу), без петона, рН 6,0-7,5. Выращивание культуры проводят на качалке при температуре 26-28^oС в течение 48-72 часов. Полученную культуру "захолаживают" в течение 4-8 часов и используют как посевной материал на последующей стадии ферментации. Выход биомассы на этой стадии 20-25 г/л питательной среды.

Для ферментации используют 15-литровые или 100-литровые, или 300-литровые ферментеры, заполненные питательной средой с добавкой 0,1-1,0 % ПАВ по объему.

Процесс ферментации продолжается 30-48 часов в условиях аэрации (воздуха - 0,5 л на 1 л среды в минуту) через 30 часов с момента посева культуру сливают в стерильных условиях в количестве 40-50% к объему жидкости. Долив стерильной питательной среды осуществляют непосредственно после отъема культуральной жидкости. При этом ПАВ не добавляют. Культивирование отъемно-доливным методом ведут в течение 1-3 месяцев, после чего всю культуральную жидкость сливают и процесс начинают с использования в качестве посевного материала поверхностной агаризованной культуры. По окончании каждой ферментации биомассу отфильтровывают, промывают и высушивают при температуре 50-60^oС.

Выход сухой биомассы на стадии ферментации составляет 10-15 г/л питательной среды. Предлагаемый способ может быть воспроизведен на различных средах, применяемых для штамма Pleurotus ostreatus F-697 и F-720.

Ниже приводятся данные по химическому составу биомассы при культивировании штамма F-697 на пшенично-крахмальной муке (мука - 1%, крахмал - 1,5%) (см. таблицу 1).

Элементный анализ (в %): N общий - 5,15; N белковый - 3,14; С - 59,5; Н - 7,04; белок - 21,1; зола - 4,4; липиды - 2,1; влага - 6,5; хитинглюканы - 63,5.

Пример 2.

Процесс культивирования штаммов ведут так же, как описано в примере 1, но при разном содержании азота в питательной среде.

Таким образом в получаемой таким способом биомассе содержание хитинглюканов составляет не менее 60%, что является важным фактором, определяющим сорбционные свойства хитинсодержащего продукта. Данные о сорбционной способности полученного нами биосорбента представлены в таблице 2.

Данные, представленные в таблицах 2 и 3, показывают, что полученный нами биосорбент (глубинный мицелий) обладает высокой сорбционной емкостью в отношении таких высокотоксичных металлов, как кадмий, свинец и цинк, а также в отношении таких радионуклидов, как цезий и стронций.

Кроме того, исследована сорбционная активность данного продукта по отношению к некоторым веществам (таблица 4).

Исследовано влияние полученного нами биосорбента в качестве активатора пивного брожения на стадии главного этапа на примере "низового" брожения.

В качестве критериев оценки влияния биосорбента на процесс брожения были выход спирта и время, необходимое для завершения главного этапа брожения.

В качестве контроля использован процесс "низового брожения" охмеленного сусла (12^o по Баллингу), которое осуществлялось пивными дрожжами (дрожжи Sacharomyces cerevisiae раса А-14) без каких-либо добавок.

Результаты этих экспериментов представлены в таблице 5.

Результаты, представленные в таблице 5, показывают, что полученный нами биосорбент активно стимулирует процесс "низового" брожения. Причем оба вида сухого продукта стимулируют выход спирта. Кроме того, и влажный продукт оказывает большой эффект.

Сравнительные данные стимуляции процесса брожения по сравнению с контролем представлены в таблице 6.

Литература
1. Muzarelli Q.A.A. Chitosan-glucan complex. Pat Cer. 2923302, 1979.

2. Урьяш В.Ф., Масоова В.А., Туманова А.Н., Демарин В.Т., Кралина Н.Н., Гриб П. Т. Изучение процесса сорбции тяжелых металлов хитином из грибов "Вешенка". Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана. - Москва, 1999, стр.280, ВНИРО.

3. Горовой Д. Ф., Косаков В.И. Способ получения хитинсодержащего материала. - Патент Российской Федерации, 2073015, 1997 г.

Способ получения пищевого биосорбента путем микробиологического синтеза основан на получении глубинной культуры пищевого гриба Pleurotus ostreatus. Культивирование ведут с использованием штаммов ВКПМ F-697 и F-720 в течение 48 ч в условиях аэрации на жидкой крахмалсодержащей питательной среде при отсутствии дополнительных источников азота. Способ экологически чист и дешев, позволяет получить хитинсодержащий биосорбент с высокой сорбционной емкостью на основе микробиологического синтеза без применения методов химической обработки. Получаемый таким способом биосорбент оказывает стимулирующее действие на процесс пивного брожения, которое выражается в увеличение выхода спирта на этапе главного брожения. 6 табл.

Способ получения пищевого биосорбента путем глубинного культивирования дереворазрушающего базидиомицета, отличающийся тем, что используют штаммы Pleurotus ostreatus ВКП-F-697 и F-720, культивирование ведут в течение 48 ч в условиях аэрации при рН 6,0-7,5 с последующим отделением биомассы, причем культивирование ведут на крахмалсодержащих средах при отсутствии дополнительных источников азота.