ПИТАТЕЛЬНАЯ СРЕДА ДЛЯ ГЛУБИННОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ БИОМАССЫ ГРИБА BLAKESLEA TRISPORA ВКПМ F-117 - ПРОДУЦЕНТА КАРОТИНА Российский патент 2009 года по МПК C12N1/20 C12R1/645 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к питательным средам для культивирования продуцентов каротинсодержащей биомассы.

Известна питательная среда Циглера для культивирования продуцентов каротинсодержащей биомассы, включающая соевую муку 4,7%, кукурузную муку - 2,3%, масло подсолнечное - 4%, калий фосфорнокислый однозамещенный - 0,05%, витамин B₁ - 0,0002% и воду - остальное (Cigler A., Arnold U., Ancelerson R.F. Microbiological production carotinoides. 1958, V7, p 94-98).

Недостатком питательной среды Циглера является невысокая биосинтетическая способность продуцента и применение пищевого сырья для ее приготовления.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является питательная среда для глубинного культивирования биомассы гриба Blakeslea trispora - продуцента каротина, содержащая соевое масло - 43%, размельченную кукурузу, калий фосфорнокислый однозамещенный - 0,05%, витамин В₁ - 1 мг/%, β-ионон - 0,1% (US 2890989, 16.06,1959). Однако данная питательная среда не обеспечивает достаточно высокую биосинтетическую способность продуцента каротина.

Техническим результатом является повышение биосинтетической способности продуцентов каротинсодержащей биомассы и удешевление питательной среды.

Техническая задача решается тем, что питательная среда для глубинного культивирования биомассы гриба Blakeslea trispora ВКПМ F-117 - продуцента каротина содержит гречневую мучку (отход крупяного производства), калий фосфорнокислый однозамещенный, масло подсолнечное, витамин B₁, β-ионон, водопроводную воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гречневая мучка - 7-8

Масло подсолнечное - 3,75-4,00

KH₂PO₄ - 0,04-0,05

Витамин B₁ - 0,0002-0,0005

β-Ионон - 0,098-0,099

Водопроводная вода - остальное

Сущность изобретения заключается в том, что повышение биосинтетической способности продуцента каротина обеспечивается высокой концентрацией в гречневой мучке углеводородов изопреноидной природы - каротиноидов и терпенов.

Высокое содержание белка (30%) в гречневой мучке увеличивает биосинтетическую способность продуцентов каротина. Наличие стеринов (3%) в гречневой мучке также способствует повышению биосинтетической способности продуцентов каротина.

Установлено, что достижение более высокой биосинтетической способности продуцентов каротина возможно при использовании гречневой мучки, имеющей следующий химический состав (табл.1).

Таблица 1Химический состав гречневой мучкиПродуктВлажность, %В % на сухое веществоБелокЖирКрахмалКлетчаткаЗолаГречневая мучка13,030,67,527,514,27,0

Интенсификации процесса биосинтеза могут способствовать витамины и минеральные вещества (табл 2 и 3).

Таблица 2Содержание витаминов в гречневой мучке, мг/%ПродуктВ₁В₂PPЕКаротиноидыГречневая мучка0,400,316,884,120,15

Таблица 3Минеральный состав гречневой мучки, мг/%ПродуктМинеральные элементыКалийКальцийФосфорЦинкМедьМарганецЖелезоКобальтГречневая мучка11200340078005910,638,890,00,19

На увеличение биосинтетической способности продуцентов каротина могут оказывать влияние жирные кислоты. Содержание основных жирных кислот представлено в табл.4.

Таблица 4Жирнокислотный состав липидов гречневой мучкиЖирная кислотаСодержание, % от суммыС _12:00,10С _14:00,72С _14:10,02С _15:00,14С _15:10,03С _16:020,24C _16:10,20С _{16:1(9-цис)}0,82С _17:00,09С _17:10,05С _18:02,03С _{18:1(9-цис)}31,37С _{18:1(11-транс)}1,69С _18:234,17С _18:3(ω-3)2,09С _20:01,27С _20:12,56С _22:01.46С _22:10,95Сумма насыщенных кислот26,05Сумма ненасыщенных кислот73,95

Основным представителем жирных кислот является линолевая кислота, обладающая высокой биологической ценностью. Гречневая мучка содержит полиненасыщенные жирные кислоты ω-3 и ω-6.

Питательную среду готовят следующим образом. Гречневую мучку просеивают через сито диаметром 1 мм. Соли в заданном количестве растворяют в холодной водопроводной воде. В солевой раствор добавляют гречневую мучку, подсолнечное масло. Среду стерилизуют при 121°С в течение 45-60 мин, затем охлаждают

В ферментативные колбы, содержащие 50 мл среды, засевают культуру штамма микроорганизма в количестве 5-10% от объема среды в соотношении объемов 1:10.

Проводят глубинное брожение в течение 4-6 дней при 26-28°С в аэробных условиях при непрерывном перемешивании и аэрации в соотношении количества подаваемого воздуха 1/2:1 к объему питательной среды.

По истечении 36-48 часов от начала брожения загружают в количестве 0,099 вес. ч. β-ионон. По достижения максимальной концентрации каротина мицелий отделяют от жидкости фильтрацией.

Пример 1

Культивирование продуцента Blakeslea Trispora ВКМП-117 проводят в лабораторных колбах-качалках V=730 мм. Использовали питательную среду следующего состава, мас.%: гречневая мучка 7%, масло подсолнечное 4%, KH₂PO₄ 0,05%, витамин B₁ 0,0005%, β-ионон 0,099% и вода - до 100%. В ферментативные колбы, содержащие 50 мл среды, засевают двухдневную культуру гриба B₁ Trispora в количестве 10% от объема среды, в соотношении объемов, равном 1:10. Выращивание проводят при 26°С и перемешиванием при 220 об/мин. Спустя 48 часов от начала ферментации в колбы загружают 0,099 мас.ч. β-ионона, от объема среды.

При достижении максимальной концентрации каротиноидную массу отделяют фильтрацией.

Навеску биомассы 0,02 г помещают в бюкс, содержащей 0,5 мл трихлорэтилена и 7 мл ацетона.

После перехода пигментов в раствор биомассу дополнительно растирают в ступке до бесцветного состояния.

Раствор каротина в ацетоне переносят в мерную колбу на 200 мл. Объем доводят до метки ацетоном. Содержание каротина определяют фотометрически по стандартному раствору синтетического каротина. Содержание каротина в культуральной жидкости 166,7 мг/100 мл культуральной жидкости, что на 3,5% больше, чем на известной среде (161,3 мг/100 мл), содержание каротина в биомассе 45,9 г/кг, что на 6,5% больше чем на известной среде (43,1 г/кг).

Пример 2

Питательную среду готовят также, как в примере 1, отличием является то, что питательная среда содержит гречневую мучку в количестве 7,5%, витамина B₁ - 0,0002%, количество остальных компонентов аналогично примеру 1.

Согласно полученным результатам содержание каротина в культуральной жидкости составило 169,3 мг/100 мл культуральной жидкости, что на 4,4% больше чем на известной среде (161,3) мг/100 мл), содержание каротина в биомассе 47,1, что на 9,2% больше чем на известной среде (43,1).

Пример 3

Питательную среду готовят также, как и в примере 1 и 2, отличием является то, что питательная среда содержит гречневую мучку в количестве 8%, витамин В₁ - 0,0004%, количество остальных компонентов аналогично указанному в примерах 1 и 2.

При данном соотношении компонентов в среде содержание каротина в культуральной жидкости 181,1 мг/100 мл культуральной жидкости, что на 12% больше чем на известной среде, содержание каротина в биомассе 48,8 г/кг, что на 13,2% больше чем на известной среде (43,1).

При использовании запредельных значений концентраций гречневой мучки в питательной среде положительный эффект был невысоким.

Изобретение относится к биотехнологии. Питательная среда содержит гречневую мучку, масло подсолнечное, калий фосфорнокислый однозамещенный, витамин B₁, β-ионон, водопроводную воду. Изобретение позволяет повысить биосинтетическую способность продуцента каротина и удешевить производство питательной среды. 4 табл.

Питательная среда для глубинного культивирования продуцента каротинсодержащей биомассы гриба Blakeslea trispora ВКПМ F-117 - продуцента каротина, содержащая гречневую мучку, калий фосфорнокислый однозамещенный, масло подсолнечное, витамин B₁, β-ионон, водопроводную воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гречневая мучка7-8Масло подсолнечное3,75-4,00Калий фосфорнокислый однозамещенный0,04-0,05Витамин B₁0,0002-0,0005β-ионон0,098-0,099Водопроводная водаостальное