Способ получения биомассы кормовых дрожжей Советский патент 1992 года по МПК C12N1/16 C12N1/16 C12R1/72 

Изобретение относится к микробиологической промышленности.

Известны различные способы интенсификации процесса дрожжегенерации. такие как химические стимуляторы (кислотный или щелочной гидролиз), физические (обработка ультразвуком, лазером и т.д.) и биохимические (добавление Органических кислот и различных поверхностных наполнителей),

Известен способ приготовления питательной среды для выращивания кормовых дрожжей, предусматривающий обработку гиролизата перекисью водорода в концентрации 0.01-0,03%.

Известен способ выращивания дрожжей путем воздействия на сырье 0,5-10%- ным раствором кислоты или щелочи.

Указанные способы повышают выход биомассы дрожжей, но являются экологически вредными для окружающей среды.

Известен способ выращивания дрожжей, предусматривающий обработку сырья и питательной среды физическими методами воздействия.

Известен способ выращивания дрожжей, предусматривающий облучение азотным лазером суспензии с длиной волны 3370 А интенсивность 1,5-10 эрг/см2 в течение 8 .

Известен способ выращивания дрожжей путем обработки гелиево-неоновыми, гелиево-кадмиевыми лазерами различной интенсивности.

Методами физических воздействий добиваются повышения синтеза дрожжевых клеток, но сам технологический процесс может быть осуществлен после реконструкции существующих технологических схем путем введения новых приборов и узлов для осуществления обработки. Приборы и автоматы, осуществляющие способ обработки, как правило, остродефицитны и дорогостоящи.

Известен простой способ введения различных добавок растительного происхождения с целью обогащения питательной-среды ростовыми компонентами и питательными элементами, способствующими образованию биомассы.

Известен способ выращивания дрожжей путем введения коричневого сока зеле- ных растений в количестве 40-50% от объема среды.

Известен способ выращивания дрожжей, в котором предгидролиз осуществляют разбавлением сырья водной вытяжкой активного ила с естественной кислотностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технологической сущности и достигаемому эффекту является способ выращиваний кормовых дрожжей на послеспиртовой барде, предусматривающий введение комплексных цитолитических препаратов в барду, гидролиз ее и выращивание на гидролизате дрожжей в присутствии минеральных солей. Из гемицеллюлозных ферментных препаратов по этому способу используют целлокандин ГЗХ, из культуры Geotrichum candidum и целловидин ГЗх из культуры Trichoderma viride в количествах соответственно 10-12 ед. С и 52-62 ед. С на 100 г барды. Эти ферменты оказывают влияние на гидролиз трудноусвояемой целлюлозы и не влияют на содержание редуцирующих форм Сахаров, т.е. на сумму моно- и дисаха- ридов. Кроме того, питательная среда приготовлена из дорогостоящего сырья - послеспиртовой бражки.

Цель изобретения - обогащение питательной среды биологически активными веществами, увеличение выхода биомассы и обеспечение экологической чистоты техно- логического процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выращивания кормовых дрожжей из растительного сырья, включающему введение ферментных препаратов и

0 необходимых минеральных солей в питательную среду, гиролиз и выращивание на гидролизате дрожжей, в качестве ферментного препарата используют/ -глюкозидазу, полученную из сладкого миндаля с удельной

5 активностью 8,6 мкмоль/мин мг или из соцветий полыни однолетней с удельной активностью 1.9 мкмоль/мин мг.

/3 -Глюкозидаза из сладкого миндаля является глюкопротеином с мол. массой

0 130 кД и проявляет наибольшую активность в пределах рН 5,0-5,5. Этот фермент обладает широкой специфичностью по отношению к углеводной части молекулы субстрата, гидролизуя как/ -галактозиды, так и/ -глю5 козиды. Процесс получения/5 -глюкозида- зы из зерен сладкого миндаля является многоэтапным и включает ионообменную хроматографию (ИОХ) на КМ-52, ДЕ- 32-целл юлозе, гель-фильтрацию на

0 сефадексе G 100 и два этапа ульфтрафильт- рации через мембраны Амикон ХМ-5.

Имеется коммерческий препарат этого фермента, выпускаемый фирмой Serva (Швеция).

5 Более дешевым источником/ -глюкози- дазы могут быть соцветия полыни однолетней (Artemisia annua.L). Процесс выделения /3 -глюкозидазы из этого сырья достаточно прост и включает высаливание сернокис0 дым аммонием ИОХ и гель-хроматографии. Высокоочищенные препараты / -глюкозидазы могут быть получены после ИОХ на КМ-целлюлозе. Фермент имеет мол. массу 100-120 кД и проявляет наибольшую актив5 ность в пределах рН 4,4-4,8./ -Глюкозидаза из полыни, полученная по приведенной схеме, способна гидролизовать как -глю- козиды, так и/ -галактозиды. Близость физико-химических свойств ферментов из сладкого миндаля и полыни делает их взаимозаменяемыми в процессе ферментации растительного сырья, но в целях удешевления тенологического процесса необходимо учесть большую доступность полыни как

5 сырья для получения/3-глюкозидазы.

Сущность способа заключается в следующем.

Готовят питательную среду из растительного сырья, например яблочных выжи0

мок. Предгидролиз проводят в гидромодуле 10, при 95-100°С в течение 45 мин. Если дрожжевание осуществляют на жидкой фазе, субстрат отжимают.

Питательную среду остужают до 28- 32°С и вносят ft -глюкозидазу, полученную из сладкого миндаля с удельной активностью 8,6 мкмоль/мин мг, или/3-глюкозидазу, полученную из соцветий полыни однолетней с удельной активностью 1,9 мкмоль/мин мг, Оптимальная доза внесения ферментного препарата установлена экспериментальным путем и составляет 20 мг на 1 л питательной среды.

ft -Глюкозидаза способствует расщеплению дисахарида мальтозы на две молекулы мальтозы и дисахарида сахарозы на глюкозу и фруктозу. Введение ферментного препарата активизирует этот процесс.

После внесения ферментного препарата определяют содержание редуцирующих Сахаров.

Недостаток солей азота и фосфора восполняется внесением минеральных солей: аммофоса, диаммонийфосфата, сернокислого аммония, карбомида и др. Расчет необходимого количества питательных солей ведут по количеству сахара в среде.

После внесения расчетного количества минеральных солей питательную среду тщательно перемешивают и разливают в кача- лочные колбы по 100 мл. Предварительно готовят засевную культуру дрожжей на синтетической среде Ридера по общепринятой методике.

Для приготовления засевной культуры на синтетической среде Ридера готовят 1 л 2-3%-ного водного раствора автолизата дрожжей, добавляют, г: глюкоза 10; (NH4)2S04 2,1; КН2Р04 1; MnS04 0,2; KS04 0,2. Полученный раствор разливают в стерильные качалочные колбы, кипятят до хорошо видимого прохождения пара через ватно-марлевую пробку, остужают до 28- 32°С и засевают в стерильных условиях чистую культуру дрожжей Candida tropicalis № 36. Культивирование ведут на качалках при 90 об/мин при 32°С в течение 18ч без продувания воздухом. В засевной культуре должно быть не менее 5 107 кл.

В качалочные колбы вносят засевную культуру дрожжей до концентрации 0.5- 1 млн. клеток в 1 мл питательной среды. Счет клеток ведут в счетной камере Горяева.

После 16ч культивирования определяют концентрацию дрожжевых клеток в биомассе методом центрифугирования, и влажность их высушивания до постоянного веса по общепринятым методикам.

Пример. Для выращивания кормовых дрожжей готовят питательную среду следующим образом. Сухую яблочную выжимку (влажность 8%) заливают водопроводной

холодной водой в гидромодуле 10. Предгидролиз проводят при 95°С в течение 45 мин. Содержание РВ при этом 2,5%, После введения расчетного количества минеральных солей питательную среду охлаждают до

28°С и вводят ft -глюкозидазу в количестве 16 мг/л, полученную из сладкого миндаля с удельной активностью 13 мк моль/мин мг. Тщательно перемешивают и вносят засевную культуру дрожжей. Засевная культура

должна готовиться на культуре Candida tropicalis N: 36 из расчета 10% к общему объему питательной среды (5 108 кл). Дрожжи культивируют в качалочных колбах на качалках при 32°С и 90 об./мин без продувания воздуха в течение 18ч. На питательной среде, содержащей глюкозидазу в количестве 16 мг/л, вес сырой биомассы составляет 68 г/л, на контрольной среде - 62,97 г/л, т.е. прирост биомассы составляет

7,4% (табл.1).

П р и м е р 2. Для выращивания кормовых дрожжей готовят питательную среду следующим образом. Сухую/яблочную выжимку (влажность 8%) заливают холодной

водой в гидромодуле 10. Предгидролиз проводят при 100°С в течение 45 мин. Содержание РВ при этом 2,5%. После введения расчетного количества минеральных солей питательную среду охлаждают до 32°С

и вводят ft -глюкозидазу в количестве 20 мг/л, полученную из соцветий полыни однолетней с удельной активностью 1,9 мк моль/мин мг, тщательно перемешивают и вводят засевную культуру дрожжей Candida tropicalis № 36 из расчета 10% к объему питательнй среды ( кл). Культивирование дрожжей проводят по примеру 1 при 32°С. На питательной среде, содержащей ft -глюкозидазу в количестве 20 мг/л,

вес сырой биомассы составляет 76,6 г/л, на контрольной среде - 63,1 г/л, т.е. прирост биомассы составляет 17,6% (табл.1).

П р и м е р 3. Выращивание дрожжей проводят в условиях примера 2, но в опытные колбы вносят фермент в количестве 24 мг/л. Вес биомасы при этом не превышает уровень по примеру 2 и составляет 76,5 г/л, т.е. увеличение количества внесенного фермента свыше 20 мг/л не влияет на

накопление биомассы (табл.1).

Таким образом, предлагаемый способ выращивания кормовых дрожжей из растительного сырья с использованием/ -глюко- зидазы в концентрации 20 мг/л (табл.2)

является наиболее оптимальным, увеличивает выход биомассы на 17,6%, а увеличение выхода в процентах к контролю по абсолютно сухому весу - 18,5.

В табл.2 показано влияние/3-глюкози- дазы на количественный и качественный состав биомассы.

Культивирование дрожжей в присутствии ферментного препарата/ -глюкозидазы обеспечивает расщепление полисахаридов на простые легко усвояемые моно-и дисаха- риды (пентоз, гексоз и т.д.). Способ позволяет упростить процесс и исключить глубокий термический предгидролиз (табл.2), а также щелочной или кислотный гидролиз, что обеспечивает экологическую чистоту технологического процесса. Сырьем для приготовления питательной среды является яблочная выжимка - отходы соко- вого производства. Это дешевый продукт

переработки, обогащенный минеральными веществами и углеводами.

Формула изобретения

1.Способ получения биомассы кормовых дрожжей из растительного сырья, включающий введение ферментного препарата в питательную среду, гидролиз и выращивание на гидролизате дрожжей, отличающийся тем, что, с целью обогащения питательной среды биологически активными веществами, увеличения выхода биомассы и обеспечения экологической чистоты технологического процесса, в качестве ферментного препарата используют / -глюко- зидазу в количестве 16-24 мг/л.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что используют /3 -глюкозидазу, полученную из сладкого миндаля с удельной активностью 8,3 мк моль/мин мг или из соцветий полыни однолетней с удельной активностью 1,9 мк моль/мин мг.

Изобретение относится к микробиологической промышленности. Цель изобретения - обогащение питательной среды биологически активными веществами, увеличение выхода биомасы и обеспечение эко- логической чистоты технологического процесса. Способ заключается в том, что готовят питательную среду для выращивания дрожжей, вводят в нее ферментный препарат, осуществляют гидролиз растительного сырья, .входящего вереду, выращивают на гиролизате дрожжи. В качестве ферментного препарата используют/3-глю- крзидазу в количестве 16-24 мг/л, полученную из сладкого миндаля с удельной активностью 8,3 мкмоль/мин мг или из соцветий полыни однолетней с удельной активностью 1,9 мкмоль/мин мг. 1 з.п.ф- лы, 2 табл. СО с ч со о со ю

Примечание. К-контрольный вариант - дрожжи, культивируемый без фермента:

ОП- опытный вариант-дрожжи, культивируемые в присутствии фермента.

Содержание е полученных дрожжах общего белка составляет 42-59 %, истинного -36.9-51,8%.

Таблица 1

Таблица 2