ГИБРИДНЫЙ ШТАММ ДРОЖЖЕЙ SACCHAROMYCES CEREVISIAE, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ Российский патент 2010 года по МПК C12N1/18 C12R1/865 

Область техники

Изобретение относится к пищевой промышленности и микробиологическому синтезу и представляет собой гибридный штамм, используемый в производстве прессованных хлебопекарных дрожжей.

Уровень техники

Известны различные штаммы дрожжей, используемые в производстве прессованных хлебопекарных дрожжей. Внимание привлекают следующие аналоги:

Гибридный штамм Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-453 (Авт.свид. СССР №1130601, приоритет 11.05.1983 г.), полученный в Институте общей генетики АН СССР и во ВНИИ хлебопекарной промышленности. Его основные характеристики: подъемная сила 46 мин, зимазная активность 43 мин, мальтазная активность 54 мин, генеративная активность по модулю роста 0,318 час^-1.

Гибридный штамм Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-611 (Авт.свид. СССР №1371969, приоритет 07.04.1986 год), полученный Институте общей генетики АН СССР и ВНИИ пищевой биотехнологии. Его основные характеристики: подъемная сила 45 мин, зимазная активность 40 мин, мальтазная активность 53 мин, генеративная активность по модулю роста 0,258 час^-1.

Штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae - ZS, используемый в производстве прессованных дрожжей (патент РФ №2209828, приоритет 16.08.2000 год), получен в лаборатории ЗАО «НП Воронежский дрожжевой завод» путем естественной селекции и имеет следующие биотехнологические характеристики: подъемная сила 40-42 мин, зимазная активность 36 мин, мальтазная активность 40 мин, скорость роста в документах не указана.

Штамм Saccharomyces oviformis (по новой классификации Saccharomyces cerevisiae) Y-2635 для производства прессованных дрожжей (патент РФ №2188232, приоритет 21.05.2001 год), созданный в Прикаспийском институте биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН, характеризуется биотехнологическими параметрами: подъемная сила 33 мин, мальтазная активность 36 мин, модуль роста 0,32 час^-1. Однако выращивается он на специальных средах - смеси мелассы с местными геотермальными водами нефенольного класса, что, с одной стороны, значительно улучшает качество инкубационной среды и, как следствие, обеспечивает получение хорошо растущей дрожжевой биомассы высокого качества, а с другой, - резко ограничивает список дрожжевых заводов, которые могли бы работать на этом штамме.

Наиболее близким к заявляемому из перечисленных выше штаммов является гибридный штамм ВКПМ Y-611. Удачный по своим характеристикам на период времени его создания штамм ВКПМ Y-611 имеет недостаточную мальтазную активность для ускоренных технологий хлебопечения. Скорость его роста также невелика.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом данного изобретения является повышение как надежности и эффективности роста дрожжевых клеток в мелассных средах, так и увеличение их конститутивной мальтазной активности.

В соответствии с изобретением технический результат достигается тем, что предложен гибридный штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3439, предназначенный для производства хлебопекарных дрожжей.

Это позволяет достигнуть одновременного объединения в нем двух трудносовместимых характеристик - способности надежно и эффективно расти в полустерильных условиях товарного производства на мелассном сырье и обладании высокой конститутивной мальтазной активностью, обеспечивающей проведение ускоренных технологий в процессе хлебопечения.

Технологическая реализация предложенного в настоящем изобретении штамма основана на известных базовых технологических процессах, которые к настоящему времени хорошо разработаны и широко применяются. Предложение удовлетворяет критерию «промышленная применимость».

Осуществление изобретения

Совмещение в дрожжевой клетке способности надежно и эффективно расти в полустерильных условиях товарного производства на мелассном сырье и наличия высокой коститутивной мальтазной активности достигнуто нами применением генетического метода гибридизации. Клетки производственного штамма ЛВ-7 (Авт.свид. СССР №1165715, приоритет 26.01.1984 год), зарекомендовавшего себя в течение многих лет на дрожжевых заводах как штамм, устойчивый к ингибиторам мелассы и посторонней микрофлоре, хорошо растущий на всех стадиях дрожжевого производства, но не имеющий мальтазной активности (180 мин), были скрещены с клетками гаплоидного штамма №8, несущими признак высокой конститутивной мальтазной активности, которые были отселектированы нами из спорового потомства коммерческого штамма, применяемого в ускоренных технологиях хлебопечения.

Гибридизация проводилась по стандартной методике скрещивания дрожжевых клеток, предусматривающей необходимость введения дополнительных генетических маркеров в родительские штаммы для отбора гибридного потомства дрожжей-сахаромицетов [1]: в штамм ЛВ-7 была введена митохондриальная мутация дыхательной недостаточности, а в штамм №8 - ядерная мутация адениновой недостаточности. Селекция гибридного потомства по признакам наибольшей мальтазной активности, а затем по наибольшей скорости роста позволила выделить гибридный штамм БГ-1. Он был депонирован во Всероссийской Коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) ГосНИИгенетики в форме национального патентного депонирования под коллекционным номером ВКПМ Y-3439.

Штамм ВКПМ Y-3439 обладает следующими характеристиками:

Величина клеток в односуточной культуре, выращенной в жидкой полноценной среде (глюкоза - 20 г/л, пептон - 10 г/л, дрожжевой экстракт - 5 г/л)-(9,20 мкм + 0,41 мкм)×(6,02 мкм + 0,38 мкм); форма клеток - яйцевидная; вегетативное размножение - почкованием.

Колонии на пятые сутки роста на полноценной агаризованной среде практически белые, гладкие, с ровным краем, в виде плавного невысокого купола с выраженной вершиной, диаметром до 7 мм при плотности посева около 30 колоний на чашку Петри диаметром 10 см.

В условиях азотного голодания (ацетатная среда для индукции споруляции [1]) клетки штамма на седьмые сутки образуют более 90% асков с содержанием спор от 1 до 4-х (1-споровые - около 8%, 2-споровые - около 23%, 3-споровые - около 40%, 4-споровые - около 22%). Споры практически круглые, гладкие со средним диаметром 4 мкм.

Клетки штамма сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, галактозу, раффинозу на 1/3; не сбраживают ксилозу, арабинозу, лактозу; желатину не разжижают; усваивают глицерин и этанол; не усваивают маннит, дульцит и сорбит; усваивают уксусную и молочные кислоты, не усваивают янтарной, яблочной, винной и лимонной кислот; как все факультативные анаэробы, клетки штамма в зависимости от условий культивирования могут переключаться или на аэробно-окислительный или на анаэробно-бродильный тип обмена; без источников азота в среде не размножаются, усваивают неорганический азот.

Как большинство хлебопекарных дрожжей [2, 3] клетки штамма ВКПМ Y-3439 хорошо размножаются в слабокислой среде при рН 4,5-5,5 в интервале температур (28-35)°С с оптимумом на 30°С. Оптимальная температура брожения 32°С при рН не ниже 4,5.

Хранение штамма проводится по стандартным методикам [4]. Во время текущей работы клетки штамма поддерживаются на косяках агаризованной полноценной среды [1] при температуре (5-10)°С с пересевом 1 раз в три месяца или на столбиках агаризованной полноценной среды под вазелиновым маслом при температуре (5-10)°С, пересев 1 раз в год. Для длительного хранения предпочтителен метод помещения суспензии клеток в 20% глицерине на (-70 - -80)°С и пересеве один раз в пять лет, или в виде лиофильно высушенных клеток.

Лабораторная оценка биотехнологических характеристик проведена для аэробно выращенной биомассы клеток, находящихся в ранней стационарной фазе роста на агаризованной мелассной среде:

подъемная сила - 37,4 мин при СВ 25%, 33,4 мин при СВ 28% зимазная активность - 18 мин при СВ 25%, 16 мин при СВ 28% мальтазная активность - 25 мин при СВ 25%, 22 мин при СВ 28% генеративная активность   по модулю роста - 0,344 (0,445) час^-1 вместе с lag фазой   0,460 (0,581) час^-1 в log фазе роста

Примечания:

1 - значения модуля роста без скобок получены при предварительном выращивании клеток в жидкой мелассе,

2 - значения модуля роста в скобах получены при предварительном выращивании клеток в богатой лабораторной жидкой среде.

3 - зимазную и мальтазную активности определяли в микрогазометрах системы

Елецкого, подъемную силу и модуль роста по стандартным методикам, описанным в руководствах [5, 6].

Генетические особенности штамма: штамм ВКПМ Y-3439 - триплоид, имеет рецессивную мутацию по адениновой недостаточности, устойчив к микробным антибиотикам и фагам, чувствителен к нистатину и циклогексимиду, не зоопатогенен и не фитопатогенен.

Как доказательство достигнутого нами технического результата приведена сводная таблица биотехнологических характеристик заявляемого штамма и штаммов-аналогов, прототипа и родительских (везде данные лабораторных анализов).

Сравнительные характеристики штаммов. Характеристики штаммов Штаммы аналоги прототип родительские заявляемый Y-453 ZS Y-2635 Y-611 ЛВ-7 №8 Y-3439 1 2 3 4 5 6 7 8 Подъемная сила [мин] 46 40-42 33 45 40-43   37 Зимазная активность [мин] 43 36 He указ. 40 Не указ. 19 18 Мальтазная активность [мин] 54 40 36 53 180 23 25 Генеративная активность по модулю роста [час¹] 0,318 Не указ. 0,320 0,258 0,418   0,344

Сравнительный анализ приведенных данных показывает превосходство биотехнологических характеристик 0 заявляемого штамма ВКПМ Y-3439.

Производственные испытания штамма ВКПМ Y-3439 прошли успешно.

Литература

1. И.А.Захаров, С.А.Кожин, Т.Н.Кожина, И.В.Федорова. Сборник методик по генетике дрожжей-сахаромицетов. - Л.: Наука, 1984 г.

2. Дж. Уайт. Технология дрожжей. - М.: Пищепромиздат, 1957 г.

3. С.С.Новаковская, Ю.И.Шишацкий. Справочник по производству хлебопекарных дрожжей. - М.: Пищевая промышленность, 1980 г.

4. И.П.Бабьева, И.Ю.Чернов. Биология дрожжей. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2001 г.

5. О.А.Бакушинская, Л.Д.Белова, В.И.Буканова, М.Ф.Лозенко, Н.М.Семихатова. Контроль производства хлебопекарных дрожжей. Изд-во «Пищевая промышленность», 1978 г.

6. Инструкция по микробиологическому и технологическому контролю дрожжевого производства. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984 г.

Гибридный штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3439 получен методом гибридизации производственного штамма ЛВ-7 и гаплоидного штамма №8. Для отбора мутантов в штамм ЛВ-7 была введена митохондриальная мутация дыхательной недостаточности, а в штамм №8 - ядерная мутация адениновой недостаточности. Штамм способен эффективно расти в полустерильных условиях товарного производства на мелассном сырье и обладает высокой конститутивной мальтазной активностью 25 мин. 1 табл.

Гибридный штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3439, используемый в производстве хлебопекарных дрожжей.