Способ получения кормового концентрата L-лизина Советский патент 1992 года по МПК C12P13/08 C12N1/20 C12N1/20 C12R1/13 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается получения кормового литина-незамени- мой аминокислоты, которая может быть использована дпя балансирования кормов в животноводстве.

Целью изобретения является удешевление готового продукта и снижение загрязнения окружающей среды.

Изобретешь заключается в том, что в качестве источника углерода используют сок, отделенный от плодово-ягодного и/или овощного сьгрья или их отходов, в котором предварительно доводят

концентрацию редуцирующих веществ (РВ) до 5-12%, рН до 7,0-9,0, в оставшиеся после отделения сока твердые отходы (жом) высушивают или используют в качестве питательной среды для культивирования продуцентов гидролитических ферментов и получения микробного белка с последующим использованием высушенного жома или продуктов биосинтеза для обогащения готового продукта.

Рекомендуется при использовании в качестве источника углерода сока, отделенного от отходов плодоовощного

Ol OS

00

сйгрьн с низким содержанием углеводов например капусты, перца, томатов, в состав питательной среды вводить сок t бопсе рысокпм содержавшем углево- - Л)т;, полученный, например, из яб- л ok, свеклы, винограда, в соотношении, обеспечивающем необходимую концентрацию РВ.- Кроме того, предлага- ется одновременно получать наряду с jg лизином в едином цикле биологически активные вещества. Для этого полученные в процессе биосинтеза на твердых отходах гидролитические ферменты выделяют из культуральной среды, выво- )з дят из процесса, а оставшуюся культуру, обогащенную биомассой, возвращают г готовый продукт.

При использовании в качестве источника углерода картофельного сока 20 по..ученные в процессе биосинтеза гид- ропчтические ферменты вместе с биомассой возвращают на стадию приготовления питательной среды для осахарива- ния картофельного крахмала и обогаще- 25 ния готового продукта. Для снижения расхода известных ростовых веществ или их полной замены рекомендуют вводить в состав питательной среды из- .мельченную капусту в количестве 25- 30,% к сырью.

В процессе приготовления питатель- сред важно подобрать концентрацию РВ, которая должна соответствовать 5-12%, так как при использовании - низкосахаристого сырья (менее 57, РВ) получается низкий уровень лизина в готовом продукте, а при концентрации углеводов более 12% снижается эффективность их биоконверсии в лизни (см. табл. 1). В качестве источника ростовых факторов предлагается применять капусту. Установлено, что 25-30% введенной капусты не требует дополнительного введения ростовых веществ,

Состав некондиционной капусты (на 100 г массы): треоний 50 мг, метионин 25 мг, тиамин 0,03 мг, витамин С 45 мг, витамин 0,14 мга биотин 0,1 мкг, пантотеновая кислота

0,18 мг, рибофлавин 0,04 мг.

Кроме того, показанная возможность использования некачественного сырья позволяет решить вопрос об утилизации отходов плодоовощных баз крупных городов страны и удовлетворить потребность животноводства в ценном кормовом продукте, содержащем лизин, белок, углеводы.

В связи с возросшими требованиями к экологии важно создавать безотходные технологии и не загрязнять окружающую среду отходами производства. При осуществлении предлагаемого способа отделяемые в процессе приготовления питательной среды твердые отходы возвращаются в готовый продукт для обогащения его легкоусвояемыми углеводами, пектинами, клетчаткой и витаминами или используются в качестве питательной среды для твердофазного культивирования продуцентов гидролитических ферментов и микробного белка с целью одновременного получения наряду с лизином в едином цикле биологически активных веществ.

Кроме того, данный способ позволяет наряду с получением лизина ор га нкзовать производство гидролитических ферментов s которые выводятся из процесса, а сросшуюся с субстратом биомассу мицелия применяют для обогащения готового продукта микробным белком.

При использовании при предложенном способе картофеля осахаривание картофельного крахмала предлагают проводить ферментами, полученными при твердофазном культивировании на жоме, при этом готовую поверхностную культуру вводят в сырье на стадии приготовления питательной среды для биосинтеза лизина, обогащая последнюю белком, углеводами и другими ценными питательными веществами.

Результаты экспериментов, полученные по подбору оптимальных композиций сырья для питательных сред и рациональному использованию твердых отходов этого сырья (жома), представлены s табл. 2.

Способ осуществляют следующим образом,

Дефектное плодовое, ягодное и овощное сырье моют, дробят, отжимают сок. В сок задают необходимые минеральные соли, ростовые вещества, доводят концентрацию РВ в питательной среде до 5-12% и стерилизуют. Затем охлаждают до 29-30 С, доводят щелочью рН до 7,0 9,,0 и задают посевной материал продуцента лизина, осуществляя глубинное культивирование штамма в колбах Эрлек мейера объемом 750 мл на качалке со скоростью вращения 220-250 об/мин. Объем среды в колбах 25-30 мл. Дли5i 1665693

телыюсть ферментации /2 ч. Выход лизина 20-40 г/л.

Отделенный от сока жом стерилизуют и используют в нескольких эквивалем- ных вариантах: жом вносят в натуральном виде, (без проведения допопни- тельных операций) в лиэинсодержащую культуральнуто жидкость для обогащения

рилизуют при давлении 0,08 МПа в те чение 40 мин, снижают температуру до и доводят щелочью рН до 7,0. Засевают Brevibacterium sp. 22L в количестве 6%, осутцеств- ляя культивирование штамма а аэробн условиях в колбах Эрленмеиера объемом 750 мл. Длительность процесса

последней углеводами, клетчаткой, пек-)о биосинтеза лизина 12. ч, содержание

лизина в культуральной жидкости 35,4 г/л, сырого протеина 27,0%, углеводов 4 0,5%.

тинами; жом можно использовать в качестве субстрата для твердофазного культивирования микромицета Aspergil- lus oryzne 251-90. Культивирование осущегтпляют на жоме влажностью 55- 65% в течение 2 сут при 30-31°С. Полученную таким образом поверхностную культуру, содержащую гидролитические ферменты и м ицелиальный белок, иод-

нергают термообработке (0,1 МПа, 1 ч),20 жания 85% сухих веществ, 513 РВ и 7%

полисахаридов (клетчатки, пектинов и гемицеллюлозы) н добавляют--в количестве 20% к полученному объему в готовую лизинсодержа ую культуральную 25 жидкость для повьпаения ее кормовой ценности.

Готовый продукт (кормолизин) имеет следующую характеристику: содержание лизина 35,0 г/л, сырого протеина

измельчают и вносят в готовую лизин- содержащую культуральную жидкость для обогащения последней белком, углеводами и клетчаткой; выращенную на жоме поверхностную культуру подвергают диффузии для выделения гидролитических ферментов, а оставшуюся после термообработки биомассу измельчают и вносят в лизинсодержащую культуральрилизуют при давлении 0,08 МПа в течение 40 мин, снижают температуру до и доводят щелочью рН до 7,0. Засевают Brevibacterium sp. 22L в количестве 6%, осутцеств- ляя культивирование штамма а аэробных условиях в колбах Эрленмеиера объемом 750 мл. Длительность процесса

биосинтеза лизина 12. ч, содержание

лизина в культуральной жидкости 35,4 г/л, сырого протеина 27,0%, углеводов 4 0,5%.

В культуральную жидкость добаэля- ют стабилизатор (пиросульфнг натрия) в количестве 0,5% и подкисляют концентрированной НС1 до рН 4,5.

Оставшийся после отделения сока жом высушивают сухим жаром до содер

ную жидкость для обогащения последней 30 27%, РВ /,5%, полисахаридов 1,0%.

бепком, углеводами и клетчаткой. Выращенную на коме поверхностную культуру, содержащую-гидролитические ферменты и мнцелиальный белок, используют на стадии приготовления питательной среды для осахаривания карто- фепьного крахмала. i

Все эти варианты использования жома являются -эквивалентными и дают эффект, заключающийся в обогащении готового продукта и повышении его кормооой ценности.

Пример 1. Для производства кормового концентрата 1.-лизина ис- почьзутот некондиционный виноградный сок} полученный после отделения от мезги, концентрацией РВ 20%. Концентрацию РЗ в питательной среде регулируют путем разбавления водой исходного сока до содержания РВ 12%. В подготовленный таким образом источник углерода задают растворы ростовых ветестн и минеральных солен (%): кукурузный экстракт 4,П; сульфат аммония 3,0; фосфат калия 0,1- мел 2,0. Затем среду с введенными минеральными солями и ростовыми веществами стеПример 2. Условия фермента как в примере 1, только в КсЕччстве точника углерода используют сок не кондиционной свеклы с сол ерха«ием эс 6,9% рН питательной среды после с рилизацин доводят щелочью до 8,0, Культивирование Brevibacterium sp. 22L осуществляют по примеру 1. Кул туральная жидкость имеет следующую

40 характеристику: содержание лизина 25,4 г/л, сырого протеина 26,8%; РВ 0,4%.

Оставшийся после отделения сока жом используют з качества источник

45 углерода для твердофазного культиви рования гриба A.oryzae 251-90, продуцента гидролитических ферментов и микробного белкг Культявлроваиие осуществляют в течение 48 ч. Полу50 ченнукз культуру, содержащую 21,8%

(по сухим веществам) сырого протеин добавляют в лизннсодержащую культуральную жидкость в количестве 20%, Готовый кормовой продукт имеет след

55 ЩУю характеристику: содержачие лизи 24,4 г/л, сырого протеина 30,7%j РВ 2,3%, -полисахаридов 2,1%.

Пример 3. Аналогичен примеру 1, только в качестве источника у

Пример 2. Условия ферментации,, как в примере 1, только в КсЕччстве источника углерода используют сок некондиционной свеклы с сол ерха«ием РВ с 6,9% рН питательной среды после сте рилизацин доводят щелочью до 8,0, Культивирование Brevibacterium sp. 22L осуществляют по примеру 1. Куль- туральная жидкость имеет следующую

0 характеристику: содержание лизина 25,4 г/л, сырого протеина 26,8%; РВ 0,4%.

Оставшийся после отделения сока жом используют з качества источника

5 углерода для твердофазного культивирования гриба A.oryzae 251-90, продуцента гидролитических ферментов и микробного белкг Культявлроваиие осуществляют в течение 48 ч. Полу0 ченнукз культуру, содержащую 21,8%

(по сухим веществам) сырого протеина, добавляют в лизннсодержащую культуральную жидкость в количестве 20%, Готовый кормовой продукт имеет следую5 ЩУю характеристику: содержачие лизина 24,4 г/л, сырого протеина 30,7%j РВ 2,3%, -полисахаридов 2,1%.

Пример 3. Аналогичен примеру 1, только в качестве источника у

лп ОД/i используют сок некондиционной м(ркочи г содержанием РВ 5,4%; нсход- Hin i pH питательной среды для биосинте n,i чи-шна доводят до 9,0, Культураль н ii /идкостъ имеет следующую характе- рис гику: содержание лизина 20,0 г/Л, гьпого протеина 26,9%, РВ 0,3%.

Осглвшийся после отделения сока яом используют в качестве источника углерода для твердофазного культиви- рО).ач.ш A.oryzae 251-90, продуцента гидропатических ферментов и микроб ;юго Ск лк Культивирование осуществляют в течение 48 ч. Из полученной улътVPM диффузией выделяют гидролитические ферменты, а оставшуюся био мзгсу гриба добавляют в лизинсодер- ж-пцуго культуральную жидкость в ко- пичесгве 20%. Готовый кормовой про- пукт имеет следующую характеристику: содержание личина 20,0 г/л, сырого протеина 31,5%, РВ 1,8%, полисахаридов 1,9%,

Пример 4. Способ осуществляют янапогнчно примеру 2, только в качестве источника ростовых веществ используют измельченную некондиционную капусту в количестве. 30%. Содер- Жсшне РВ э питательной среде 6,1%, рИ ЯгО%. Культуральная жидкость имеет следующую характеристику; содержа иш лизина 25,4 г/л, сырого протеина 26,8%, углеводов 0,3%.

Процесс культивирования и использ ыятг я твердых отходов (жом) ведут по примеру 3.

Характеристика готового продукта: содержание лизина 25,3 г/л, сырого протеина 33,1%, РВ 1,9%, полисахаридов

2,0%,

II р и м е р 5. Аналогичен примеру 1« только в качестве источника лорода используют соки некондицион- чых томатов,, арбузов и слив при соотношении 1:3:1 соответственно.

Концентрация РВ в питательной среде составляет 11%, рН 8,0. Процесс культивирования к использование твер- рык отходов (жома) ведут по примеру 1 Характеристика культуральной жидкости (до задачи жома); содержание лизина 40,1 г/л, сырого протеина 26,6%, углеводов 0S4%,

Характеристика готового продукта; содержание лизина 40,0 г/Л, сырого протеина 29,1%, РВ 5,3%, полисахари-I дои |148%,

0

0

30

П р и м е р 6. Аналогичен примеру 1, только в качестве источника углерода используют соки некондиционного картофеля, дыни и капусты при соотношении 2:2:1 соответстзеьно. Использование жома ведут по примеру 2,

Культуру гриба A.orysae 251--90, по лученную поверхностным культилирова нием на твердых отходах, используют как источник гидролитических уггмен- тов для осахарив ния картофельного крахмала в питательной среде для г,у;п-- тивирования Brevibacteriuri .p. /I2L, Для зтого двухсуточную культуру в количестве 4% задают в приготош.чч7ю и подогретую до 60 С смесь соко,, выдерживают в течение 1 чг затем добавляют необходимые минеральнпе соли и ростовые вещества (по примеру О и стерилизуют. Культуральная жидкопч, полученная на данной средег имеет следующую характеристику: содержание лизина 42,8 г/л, сырого протеина 25 26,9%„ углеводов 0,8%.

Далее процесс ведут по примеру . Поверхностную культуру как источник белка и углеводов задают в лизинсо- держущую культуральную жидкость в количестве 20%.

Характеристика готового продукта: содержание лизина 42,6 г/л, сырого протеина 35,6%, РВ /,0%, полисахаридов 3,5%.

Таким образом, предлагаемый способ расширяет сырьевую базу для производства ценного кормового лизина, снижает его себестоимость и дает возможность рентабельно утилизировать отходы плодоовощных баз крупных городов страны.

35

40

Формула изобретения

используют сок, отделенный от отходов плодового, ягодного или овощного сырья, в котором концентрацию редуцирующих веществ предварительно доводят до 5-12%, а оставшийся после отделения жом добавляют в лизинсодержащую культуральную жидкость в количестве до 20% к объему полученной культураль ной жидкости.

2,Способ по п. 1, отличаю- щ и и сг я тем, что в качестве источника ростовых веществ в питательную среду вводят измельченную некондиционную капусту в количестве 25-30%

в расчете на сырую массу влажностью 80% от объема среды.

Таблица

Зависимость выхода лизина от содержания РВ и рН в питательной среде

10

5

0

t

28,9 35,0 23Г8 19,1 12,0

30,4 34,5 23,9 18,7

1665693,2

Продолжение табл.

Т и В л и u a I Влияние Bwsa игполмуехого сырьи и tfesmrqme компо кцнй нп виход лчзивз и раэлн кко sanxjKtH

ИСПОЛМО6ЙЧНЯ ТЯЕрпЫХ ОТХОПОИ ЭТОГО