Питательная среда для культивирования высших базидиальных грибов-продуцентов комплекса ферментов, осуществляющих деструкцию лигноцеллюлозного сырья Советский патент 1992 года по МПК C12N1/14 C12N9/00 C12N1/14 C12R1/645 

Изобретение относится к процессам биотехнологии получения окислительных и гидролитических ферментных систем высших базидиальных грибов и может быть использовано в производстве ферментов, применяемых в пищевой, медицинской, деревообрабатывающей, целлюлозо-бумаж- ной отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве.

Известны способы получения комплекса гликозидаз и оксидаз, предусматривающие выращивание в качестве продуцентов культур высших базидиомицетов на питательной среде, содержащей воду, минераль- ные соли и источники углерода с последующим отделением культуральной

жидкости от мицелия и остатков твердого субстрата.

В качестве источников углерода используют отходы фильтровальной бумаги, гид- рол, экстракт из свекловичного жома. отходы производства капролактама.

Описаны технологические приемы использования растительных экстрактов в качестве интенсификаторов процессов бирсинтеза ряда физиологически активных соединений бактериальной культурой из рода Brevibacterium. Положительный эффект достигается при использовании соков травяных смесей клевера, люцерны и сахарной свеклы в качестве компонентов питательных сред при выращивании таких бактериальных культур как Lactobacterium

XI

со сл со сл

00

plantarum, Propionobacterium schermanii u Streptococcus lactis. Растительные экстракты способствуют накоплению биомассы сахаромицетов Trichosporon cutaneum и Hansenula anomala, а также являются благоприятным субстратом для выращивания культур плесневых грибов. Растительные экстракты обеспечивают условия развития продуцентов амилаз бактериального и грибного (дейтеромицеты) происхождения, являясь полноценным заменителем кукурузного экстракта.

Широко описаны и внедрены в международную практику технологические процессы производства протеиновых концентратов из зеленой массы с последующим использованием продуктов фракционирования в различных направлениях кормопроизводства. Технологическая сущность таких процессов фракционирования зеленой массы растений сводится к тому, что зеленую массу в стадии максимального содержания протеина после двухстадийно- го измельчения пропускают через механические или шнековые прессы для отделения сока. Выжимки (или иначе травяной жом) направляют на сушильные агрегаты с последующим производством травяной муки или на силосование. Сок, полученный в результате прессования, нагревают для выделения протеинового концентрата в теплообменниках или инжекцией паром. Скоагулированную при этом белковую фракцию отделяют на центрифугах, декан- таторах или фильтрах-прессах. Полученную таким образом протеиновую пасту высушивают в конвекционных или распылительных сушилках. Безбелковая фракция сока (т.н. безбелковый коричневый сок) является отходом производства протеинового концентрата и может быть использована для полива полей в качестве удобрения или (после упаривания) в виде добавки к травяной муке. В настоящее время разрабатываются способы более эффективного использования коричневого сока. Так, аммонийные соли органических кислот, образующиеся в результате обработки коричневого сока аммиаком, предлагается использовать в качестве заменителя сырого протеина.

Известны также способы использования ферментированного коричневого сока в качестве консерванта зерна, соломы, силоса и других сельскохозяйственных продуктов. Сохранность этих продуктов обеспечивается на уровне действия традиционных консервантов - пропионовой и муравьиной кислот.

Приводятся результаты производственных испытаний использования коричневого

сока в качестве добавки к силосу из соломы, что приводит к повышению кормовой ценности силоса в 2-3 раза. При этом указывается, что в силосе значительно повышается

содержание растворимой и легкогидролизу- емой фракции целлюлозы и гемицеллюлозы за счет химической трансформации соломы. Однако перечисленные способы применения коричневого сока не позволяют создавать безотходное производство биотехнологической переработки растительного сырья, а также эффективно исполь- зовать биохимические свойства и структурные особенности коричневого сока,

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является биотехнологический процесс выращивания базидиальных грибов с целью получения комплексного ферментного препарата лигноцеллюлозного действия, причем в качестве источника углерода в жидкой питательной среде используют лиофилизи- рованный белковый сок зеленой массы растений (2).

Сущность изобретения-прототипа заключается в том, что питательная среда, содержащая минеральные соли и воду, содержит в качестве источника углерода лиофилизированный белковый сок зеленой массы люцерны в количестве 1-2 мас.%. Несмотря на то, что реализация биологического процесса по упомянутому изобретению позволяет повысить активность монофенолмонооксигеназ при достаточно высокой активности целлюлаз, она все же сопряжена с большими затратами, поскольку себестоимость зеленого белкового сока составляет 9,69 руб/т. В свою очередь, себестоимость

безбелкового коричневого сока в 12,92 дешевле и составляет 0,75 руб/т.

Целью изобретения является снижение себестоимости целевого продукта, для чего в качестве источника углерода и биологически активных соединений используют т.н. коричневый сок, содержащий минеральные вещества и аминокислоты, получаемый в качестве отхода при производстве протеиновых концентратов из зеленой массы

растений люцерны методом термической коагуляции.

Состав коричневого сока, получаемого при производстве протеинового концентрата из люцерны, дан в табл.1.

Применение коричневого сока по новому назначению позволяет сохранить уровни активности оксигеназ и целлюлаз, как и в случае использования лиофилизированного белкового сока зеленой массы люцерны,

при значительном снижении себестоимости ферментных препаратов, а также разрешает вопрос о создании безотходного биотехнологического процесса утилизации вторич- ных растительных ресурсов при переработке люцерны,

Для осуществления поставленной цели по культивированию высших базидиальных грибов в глубинных условиях на жидких питательных средах предлагается питательная среда следующего состава, г/л: однозамещенный фосфат аммония 1,3-1,9; однозамещенный фосфат калия 0,3-0,4; дву- замещенный фосфат калия 0,2-0,3; сульфат магния 0,3-0,6; коричневый безбелковый сок, разбавленный водой 30-50 об.%.

Пример.

Готовят питательную среду следующего состава, г/л: МЩНаРО 1,3-1,9; КНаРОз 0,3-0,4; К2НР04 0,2-0,3; MgSCU 0,3-0,6, остальное - коричневый безбелковый сок, разбавленный водой 30-50 об. %. Указанную питательную среду готовят путем последовательного растворения всех компонентов при постоянном перемешивании, помещают в колбу Эрленмейера емкостью 0,5 л (по 0,1 л среды в колбу) и стерилизуют острым паром 30 мин при 0,1 МПа. Затем колбы охлаждают до комнатной температуры и засевают одной из чистых культур грибов Pleurotus ostreatus (Jacq.:Fr.) Kumm. 226, Stereum purpureus (Pers.) Fr. 102, Coriolus hirsutus (Fr.) Quel. 136, Coriolus versicolor (Fr.) Quel. 44.

В табл. 2 приведены результаты измерений показателей ферментативной активности культуральных фильтратов.

Таким образом, приведенные примеры экспериментальной проверки предлагаемого изобретения подтверждают достижение поставленной цели. Культивирование высших базидиальных грибов на среде, содер-

жащей коричневый безбелковый сок люцерны, получаемый при производстве протеиновых концентратов, позволяет получать комплексы внеклеточных ферментов, содержащие активные окислительные и целлюло- золитические ферменты с повышенным выходом монофенол-монооксигеназы и пе- роксидазы, создать замкнутый безотходный процесс производства и, как показывает расчет экономической эффективности, значительно снизить затраты производства.

Формула изобретения

Питательная среда для культивирования высших базидиальных грибов - продуцентов комплекса ферментов, осуществляющих деструкцию лигноцеллю- лозного сырья, содержащая органический источник углерода и биологически активных веществ, однозамещенный фосфат аммония, однозамещенный фосфат калия, двуза- мещенный фосфат калия, сульфат магния и водную основу, отличающаяся тем, что, с целью снижения себестоимости целевого продукта, в качестве водной основы органического источника углерода и биологически активных веществ она содержит 30 - 50 об.%-ный водный раствор коричневого безбелкового сока люцерны при следующем соотношении компонентов, г/л:

Однозамещенный

фосфат аммония1.3-1,9

Однозамещенный

фосфат калия0,3-0,4

Двузамещенный

фосфат калия0,2-0,3

Сульфат магния0,3-0,6

30-50 об.%-ный водный

раствор коричневого

безбелкового сока

люцерныОстальное.

Таблица 1

Таблица 2

Использование: биотехнологические процессы гидролиза растительного сырья, очистка фенолсодержащих стоков промышленных предприятий и количественное определение фенолов в аналитических целях. Сущность изобретения: комплекс ферментов получают путем культивирования высших базидиальных грибов на питательной среде следующего состава, г/л: NH/jH2P04 1,3-1,9; КНаР04 0,3-0,4, К2НР04 0,2-0,3; MgS04 0,3-0,6; 30-50 об. %- ный водный раствор коричневого безбелкового сока люцерны - остальное. Использование 30-50 об.%-ного водного раствора безбелкового коричневого сока, полученного после измельчения и отжима зеленой массы люцерны, в качестве органического источника углерода и водной основы обеспечивает снижение себестоимости целевого продукта 2 табл. сл С

Pleurotus OblrtMius (Jacq.iPro Кшшег, UMIJF-1300