Способ получения дрожжей Советский патент 1992 года по МПК C12N1/16 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к способам получения дрожжей

Известны способы получения дрожжей Saccharomyces на среде с использованием овощных соков. Сок из моркови используется для приготовления питательной среды в качестве источника витаминов и ростовых веществ на стадии получения чистой культуры.

Существенным недостатком этого способа является использование пищевого сырья и то что, сок используется только на стадии получения чистой культуры (посевного материала)

Также существуют способы получения дрожжей на коричневом соке получаемом из ботвы сахарной свеклы Коричневый сок свеклы содержит редуцирующие вещества

(3,3 -4,0%) и ряд органических кислот, таких как пропионовая, уксусная и молочная На свежем коричневом соке ферментация дрожжей характеризуется быстрым ростом культуры

Недостатком этого способа является невысокое содержание редуцирующих веществ в соке для промышленного производства дрожжей.

Наиболее близким к изобретению является способ получения дрожжей, предусматривающий приготовление питательной среды на основе сока из плодоовощного сырья, получение посевного материала, активированного воздействием монохроматического излучения, засев питательной среды, выращивание дрожжей до максимального накопления биомассы в условиях

XJ

сл

«MJb

ю

ч|

аэрирования и перемешивания, концентри- рование культуральной жидкости

Недостатком этого способа является невысокое качество получаемой биомассы дрожжей из-за наличия в ней остатков питательной среды и возможного наличия мико- токсинэ патулина в биомассе дрожжей из-за обсеменения некондиционного плодоовощного сырья потенциальными продуцентами токсина - микроскопическими грибами. А также нестабильный выход дрожжей из-за нестабильного содержания редуцирующих веществ в питательной среде.

Целью изобретения является улучшение качества получаемых дрожжей и повышение выхода цельного продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения дрожжей при приготовлении питательной среды использования сока из некондиционного углерод- содержащего (плодоовощного) сырья, который перед введением в состав питательной среды стерилизуют при давлении 0,05-0,075 МПа в течение 20-30 мин, осветляют с последующим его смешиванием в соотношении 4:1-1:1 с гидролизатом картофельного крахмала, культивирование дрожжей Saccharomyces, с последующим концентрированием культуральной жидкости до содержания сухих веществ 25-30%,

Отличием является и то, что в питательную среду дополнительно вводят комплексен В-43 в количестве 1 10 %, сукцинат или малеинат в количестве 0,1- 0,15%, а также то, что процесс аэрирования проводят ступенчато: подачу воздуха увеличивают по мере накопления биомассы дрожжей.

Приготовление питательной среды из некондиционного плодоовощного сырья обусловлено тем, что изучение химического coc tata сока, получаемого из некондиционного плодоовощного сырья показало, что сок содержит все необходимые для роста дрожжей питательные вещества: источники углерода - моносахара (глюкоза, фруктоза), дисахара (сахароза), которые составляют 35,5, 18,3; 36,5% от общего содержания са- харов; органические кислоты, источники азота, фосфора, микро- и макроэлементов, ростовые вещества.

В настоящее время дефицит хлебопекарных дрожжей составляет 169,5 тыс.т в год, получение дополнительного количества хлебопекарных дрожжей невозможно без расширения сырьевой базы, на данный период существует острый дефицит мелассы - традиционного сырья для получения хлебопекарных дрожжей, поэтому целесообразно

использование новых источников сырья (некондиционное плодоовощное сырье) при приготовлении питательных сред для получения хлебопекарных дрожжей.

Стерилизация сока при давлении 0,050,075 МПа в течение 20-30 мин позволяет получать высококачественный сок, не инфицированный микрофлорой и содержащий максимально возможное количество реду0 цирующих веществ. Стерилизация сока при таких условиях гарантирует разрушение ми- котоксина патулина. Некондиционное плодоовощное сырье может быть обсеменено микроскопическими грибами - потенциэль5 ными продуцентами микотоксина патулина Использование более низкого давления и меньшего времени стерилизации не гарантирует стерильности питательной среды, разрушения ммкотоксина патулина, а ис0 пользование более высокого давления (больше 0,075 МПа) и более длительного процесса стерилизации приводит к разрушению Сахаров в соке.

Сепарацию стерилизованного сока про5 водят для отделения коагулята растительного белка и взвешенных частиц, что позволяет уменьшить вязкость питательной среды, улучшить ее реологические свойства, получать при выращивании дрожжей био0 массу без примеси взвешенных частиц сока. Смешивание осветленного сока с предварительно полученным гидролизатом картофельного крахмала всоотношении4:1-1:1 позволяет стандартизовать питательную

5 среду по содержанию редуцирующих веществ, получать стабильный выход биомассы, так как в соке, получаемом из некондиционного плодоовощного сырья, содержание редуцирующих веществ колеб0 лется от 1 до 6%.

Проводят выращивание дрожжей при ступенчатой аэрации - подачу воздуха увеличивают по мере накопления биомассы, что позволяет рационально расходовать

5 воздух, экономить электроэнергию для боi лее полного удовлетворения потребности

дрожжевых клеток в кислороде, так как при

аэрировании процесс в клетке направлен на

накопление биомассы дрожжей

0Концентрирование дрожжевой суспензии до содержания сухих веществ 25-30% необходимо для получения товарных дрожжей, удовлетворяющих требованиям ГОСТ

5 171-81 Данное содержание влаги в прессованных дрожжах сохраняет жизнеспособность дрожжей и увеличивает время их хранения в процессе реализации

Дополнительное введение в питательную среду химического вещества - комплек- сона В-43 в количестве 1106-5Ю7%

необходимо в случае повышенного содержания ингибирующих веществ в питательной среде, например, нитратов и нитритов Комплексен В-43 - стимулятор роста микроорганизмов, Введение его в питательную среду приводит к увеличению титра клеток на 8-10%.

В готовую питательную среду вносят сукцинат или малеинат в количестве 0,1- 0,15%, что приводит к увеличению титра клеток на 8-12%. Сукцинат - это поверхностно-активное вещество (ПАВ), эфир янтарной кислоты и оксиэтилированных высших жирных спиртов

(°с нЛх-0-|МСН2)2 СООН

где х 10-100, п 11-21; и малеинат - это ПАВ, эфир малеиновый кислоты и оксиэтилированных высших жирных спиртов

,M(otWx-° Ј СН СН-СООН,

где х 10-100, п 11-21, эти вещества используются при получении подсолнечного масла.

Повышение выхода биомассы обьясня- ется тем, что внесение сукцината или мале- ината в состав питательной среды улучшает реологические свойства культуральной жидкости, повышает содержание растворимого кислорода в среде

Способ осуществляют следующим образом

Некондиционное плодоовощное сырье (без картофеля) моют, измельчают, отделяют сок на прессе. Сок стерилизуют при дав- лении 0,05-0,075 МПа в течение 20-30 мин Стерилизованный сок осветляют путем сепарирования для отделения коагулята растительного белка и взвешенных частиц Осветленный сок смешивают с предвари- тельно полученным гидролизатом картофельного крахмала в соотношении 4 1-1.1.

Гидролизат картофельного крахмала получают из некондиционного картофеля. Картофель моют, измельчают, отделяют сок с крахмалом. Водную суспензию крахмала, содержащую 9-11% крахмала подвергают кислотному гидролизу, например серной кислотой 1-1,2%, при давлении 0,09-0,1 МПа в течение 60-70 мин. рН гидролизата уста- навливают щелочью КОН до значения рН питательной среды 5,0-5 5

Засев готовой питательной среды осуществляют предварительно активированными дрожжами Saccharomyces cerevisiaee количестве 5-6% Активацию посевного материала проводят воздействием монохроматического излучения мощностью 1 МВт/мм2 с длиной волны 632,801- 632,799 нм в течение 4-5 ч

5

0

0

5 0

5 0

5 0

5

Культивирование активированного посевного материала проводят на питательной среде в течение 5-7 ч до максимального накопления биомассы.

Процесс аэрирования проводят ступенчато, подачу воздуха увеличивают по мере накопления биомассы, первый час роста - 0,5-0,6 обьема воздуха на объем среды в минуту, затем подачу воздуха увеличивают до 0,9-1 обьема воздуха на объем среды в минуту, за Полча са до максимального накопления биомассы подачу воздуха отключают для созревания клеток.

Концентрирование культуральной жидкости проводят путем сепарации с промывкой холодной водой, прессование дрожжевого моЛока на фильтр-прессе до содержания сухих вещбств 25-30%, что необходимо для получения товарных дрожжей удовлетворяющих требованиям ГОСТа . 171-81

В случае использования нестандартного, некондиционного плодоовощного сырья с повышенным содержанием токсических веществ например нитратов или нитритов, в готовую питательную среду добавляют стимулятор роста микроорганизмов - комплексом В-43 в количестве 1 или в готовую питательную среду вносят поверхностно-активные вещества сукцинат или малеинат в количестве 0,1-0,15%

Пример Некондиционное плодоовощное сырье (без картофеля) моют измельчают, отделяют сок на фильтр-прессе Сок стерилизуют при давлении 0,05 МПа в течение 20 мин Стерилизованный сок осветляют путем сепарирования для отделения коагулята растительного белка и, взвешенных частиц Осветленный сок смешивают с предварительно полученным гидролизатом картофельного крахмала в соотношение 4 1 Гидролизат картофельного крахмала получают из некондиционного картофеля. Картофель моют, измельчают, отделяют сок с крахмалом Водную суспензию крахмала, содержащую 9% крахмала, подвергают кислотному гидролизу при давлении 0,09 МПа, концентрации серной кислоты 1 % в течение 60 мин. рН гидролизата устанавливают щелочью КОН до значения рН5,0

Засев питательной среды осуществляют предварительно активированными дрожжами Saccharomyces cerevisiae в количестве 5% Активацию посевного материала проводят воздействием монохроматического излучения мощностью 1 МВт/мм2 с дли- , ной волны 632,801-632,799 нм в течение 4ч

Культивирование активированного посевного материала проводят на готовой питательной среде в течение 5 ч.

Процесс аэрирования проводят ступенчато, подачу воздуха увеличивают по мере накопления биомассы, первый час роста - 0,5 объема воздуха на объем среды в минуту, затем подачу воздуха увеличивают до 0,9 объема воздуха на объем среды в минуту, через 4,5 ч подачу воздуха отключают для созревания клеток.

Концентрируют культуральную жидкость до содержания сухих веществ 25%,

Из 1 л питательной среды получают 100 г прессованных дрожжей. Полученные дрожжи характеризуются по ферментативной активности: зимазная - 60 мин, маль- тазная - 100 мин, подъемная сила - 65 мин.

П р и м е р 2. Некондиционное плодоовощное сырье (без картофеля) моют, из- мельчают, отделяют сок на прессе. Сок стерилизуют при давлении 0,06 МПа в течение 25 мин. Стерилизованный сок осветляют, как в примере 1. Осветленный сок смешивают с предварительно полученным гидролизатом картофельного крахмала в соотношении 2:1. Гидролизат картофельного крахмала получают из некондиционного картофеля, Картофель моют, измельчают, отделяют сок с крахмалом. Водную суспен- зию крахмала, содержащую 10% крахмала, подвергают кислотному гидролизу при давлении 0,095 МПа, концентрации серной кислоты 1,1 % в течение 65 мин. рН гидролизата устанавливают щелочью КОН до рН 5,3

Засев питательной среды осуществляют предварительно активированными дрожжами Saccharomyces cerevislae в количестве 4,5%. Активацию посевного материалапроводятвоздействиеммонохроматического излучения мощностью 1 МВт/мм2 с длиной волны 632,801-632,799 нм в течение 4,5 ч.

Культивирование активированного посевного материала проводят на питатель- ной среде Ъ течение 6 ч,

Процесс аэрирования проводят ступенчато, подачу вэздуха увеличивают по мере накопления биомассы, первый час роста - 0,55 объема воздуха на объем среды в мину- ту, затем подачу воздуха увеличивают до 0,95 объема воздуха на объем среды в минуту, через 5,5 ч подачу воздуха отключают для созревания клеток.

Концентрируют культуральную жид- кость, как в примере 1, до содержания сухих веществ 28%.

Из 1 л питательной среды получают 110 г прессованных дрожжей. Полученные дрожжи характеризуются по ферментативной активности: зимазная-50 мин, мальтаз- ная - 90 мин, подъемная сила - 60 мин.

П р и м е р 3. Некондиционное плодоовощное сырье (без картофеля) моют, измельчают, отделяют сок на прессе. Сок стерилизуют при давлении 0 075 МПа в течение 30 мин. Стерилизованный сок осветляют, как в примере 1, Осветленный сок смешивают с предварительно полученным гидролизатом картофельного крахмала в соотношении 1:1. Гидролизат картофельного крахмала получают из некондиционного картофеля. Картофель моют, измельчают, отделяют сок с крахмалом. Водную суспензию крахмала, содержащую 11% крахмала, подвергают кислотному гидролизу при давлении 1 МПа, концентрации серной кислоты 1,2% в течение 70 мин. рН гидролизата устанавливают щелочью КОН до рН 5 5

Засев питательной среды осуществляют предварительно активированными дрожжами Saccharomyces cerevisiae в количестве 5.0%. Активацию посевного материала проводят воздействием монохроматического излучения мощностью 1 МВт/мм2 с длиной волны 632,801-632,799 нм в течение 5 ч.

Культивирование активированного посевного материала проводят на питательной среде в течение 7 ч.

Процесс аэрирования проводят ступенчато, подачу воздуха увеличивают по мере накопления биомассы, первый час роста - 0,5 объема воздуха на объем среды в минуту, затем подачу воздуха увеличивают до 1 объема воздуха на объем среды в минуту, через 6,5 ч подачу воздуха отключают для созревания клеток.

Концентрируют культуральную жидкость до содержания сухих веществ 30%.

Из 1 л питательной среды получают 120 г прессованных дрожжей. Полученные дрожжи характеризуются по ферментативной активности зимазная - 45 мин. мальтаз- ная - 80 мин, подъемная сила 55 мин.

П р и м е р 4. Некондиционное плодоовощное сырье без картофеля моют, измельчают, отделяют сок на прессе Сок стерилизуют при давлении 0,045 МПа в течение 15 мин. Стерилизованный сок осветляют, как в примере 1. Осветленный сок смешивают с предварительно полученным гидролизатом картофельного крахмала в соотношении 51. Гидролизат картофельного крахмала получают из некондиционного картофеля. Картофель моют измельчают отделяют сок с крахмалом Водную суспензию крахмала, содержащую 8% крахмала, подвергают кислотному гидролизу при давлении 0,08 МПа, концентрации серной киглоты 0,8%. в течение 50 мин. рН гидролиза- та устанавливают щелочью КОН до рН 4,5.

Засев питательной среды осуществляют предварительно активированными дрожжами Saccharomyces cerevlsiae в количестве 3%. Активацию посевного материала проводят воздействием монохроматического излучения мощностью 1 МВт/мм2 с длиной волны 632,801-632,799 нм в течение 3,5ч.

Культивирование активированного посевного материала проводят на питательной среде в течение 4,5 ч.

Процесс аэрирования проводят ступенчато, подачу воздуха увеличивают по мере накопления биомассы, первый час роста - 0,4 объема воздуха на объем среды в минуту, затем подачу воздуха увеличивают до 0,8 объема воздуха на объем среды в минуту, через 4 ч подачу воздуха отключают для созревания клеток.

Концентрируют культуральную жидкость, как в примере 1 до содержания сухих веществ 20%.

Из 1 л питательной среды получают 30 г прессованных дрожжей Полученные дрожжи характеризуются по ферментативной активности: зимазная - 90 мин, мальтазная - 180 мин, пбдъемная сила 85 мин.

П р и м е р 4. Некондиционное плодоовощное сырье (без картофеля) моют, измельчают, отделяют сок на прессе. Сок стерилизуют при давлении 0,085 МПа в те- ние 40 мин. Стерилизованный сок осветляют, как в примере 1. Осветленный сок смешивают с предварительно полученным гидролизатом картофельного крахмала в соотношении 1:2. Гидролизат картофельного крахмала получают из некондиционного картофеля. Картофель моют, измельчают, отделяют сок с крахмалом Водную суспензию крахмала, содержащую 12% крахмала, подвергают кислотному гидролизу при давлении 0,11 МПа, концентрации серной кислоты 1,5% в течение 80 мин рН гидролизата устанавливают щелочью КОН до рН 6,0,

Засев питательной среды осуществляют предварительно активированными дрожжами Sacch. cerevisiae в количестве 6%. Активацию посевного материала проводят воздействием монохроматического излучения мощностью 1 МВт/мм с длиной волны 632,801-632,799 нм в течение 6 ч.

Культивирование активированного посевного материала проводят на питательной среде в течение 8 ч.

Процесс аэрирования проводят ступенчато, подачу воздуха увеличивают по мере накопления биомассы, первый час роста - 0,6 объема воздуха на объем среды в минуту,

затем подачу зоздуха увеличивают до 1,1 объема воздуха на объем среды в минуту, через 7,5 ч подачу воздуха отключают для созревания клеток.

5Концентрируют культуральную жидкость до содержания сухих веществ 35%

Из 1 л питательной среды получают 50 г прессованных дрожжей. Полученные дрожжи характеризуются по ферментативной ак0 тивности: зимазная - 80 мин, мальтазная - 170 мин, подъемная сила - 80 мин.

Пример 6 (с введением комплексона В-43). Некондиционное плодоовощное сырье (без картофеля) моют, измельчают,

5 отделяют сок на прессе. Получают готовую

питательную среду, как показано в примере

. 1, Дополнительно вносят в питательную

среду комплексона В-43 (в случае

повышенного содержания в соке нитратов и

0 нитритов). Культивирование дрожжей и концентрирование культуральной жидкости осуществляют, как в примере 1. Из 1 л питательной среды получают 110 г прессованных дрожжей. Полученные дрожжи

5 характеризуются по ферментативной активности: зимазная -, 60 мин, мальтазная - 100 мин, подъемная сила - 65 мин.

Комплексен В-43 является стимулятором роста микроорганизмов, внесение его в

0 питательную среду для культивирования микроорганизмов увеличивает выход биомассы (см. табл. 1).

Как видно из табл. 1 внесение в питательную среду комплексона В-43 в количе5 стве 5 позволяет увеличить выход биомассы дрожжей на 8 -10%.

П р и м е р 7 (с внесением сукцината или малеината). Некондиционное плодоовощное сырье (без картофеля) моют, измельча0 ют, отделяют сок на прессе. Получают готовую питательную среду по примеру 1. Дополнительно вносят 0,1% сукцината или малеината для увеличения выхода биомассы. Проводят культивирование дрожжей и

5 концентрирование культуральной жидкости по примеру 1.

Из 1 л питательной среды получают 110 г прессованных дрожжей. Полученные дрожжи характеризуются по ферментатив0 ной активности, зимазная - 60 мин, мальтазная 100 мин, подъемная сила - 65 мин.

Внесение в питательную среду сукцината или малеината улучшает реологические 5 свойства среды, повышается концентрация растворенного кислорода в среде, сукцинат и малеинат являются дополнительным источником углерода, что позволяет увеличить выход биомассы дрожжей на 10-12% (см. табл. 2).

Как видно из табл, 2, внесение сукцината или малеината в питательную среду для культивирования дрожжей в количестве 0,1-0,15% позволяет увеличить выход биомассы на 10-12%.

Было также изучено влияние химического состава сукцината и малеината на рост дрожжей при культивировании на нестандартной питательной среде. Сукцинат-сиНгп+1(осгНц)го-с-{снг) Малениат°

спнгттйсгн )ж-о-с-сн сн-соон.

о s Изучение влияния химического состава

сукцината и малеината на рост дрожжей на нестандартной питательной среде из некондиционного плодоовощного сырья показало, что увеличивает выход биомассы внесение сукцйнэта и малеината с п 18, х 20на 10-12%.

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит повысить выход готовой продукции (биомассы дрожжей), улучшить качество получаемых дрожжей.

В табл. 3 приведена характеристика дрожжей, выращенных на нетрадиционной питательной среде (некондиционное плодоовощное сырье).

Изучение хлебопекарных характеристик дрожжей, полученных на нестандартной питательной среде из некондиционного плодоовощного сырья показало, что полученные дрожжи по ферментативной активности превосходят стандартные дрожжи, следует особо отметить превосходство дрожжей по мальтазной активности.

Изучение хлебопекарных свойств дрожжей проводилось методом пробных выпечек. В табл. 4 приведена качественная характеристика хлеба, полученного при использовании дрожжей, выращенных на нестандартной питательно.й среде из некондиционного плодоовощного сырья.

Исследование хлебопекарных свойств дрожжей показало, что дрожжи, полученные на нестандартной питательной среде из

некондиционного плодоовощного сырья, могут заменить стандартные хлебопекарные дрожжи, и могут применяться при ускоренных способах приготовления теста

Формула изобретения 1. Способ получения дрожжей, предусматривающий приготовление питательной среды с введением в нее сока из плодоовощного сырья, получение посевного материала, активирование его путем воздействия монохроматическим излучением, засев питательной среды, выращивание дрожжей до максимального накопления биомассы в условиях аэрирования и перемешивания, концентрированиекультуральнойжидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и выхода цельного продукта, для приготовления питательной среды используют сок из некондиционного углеродсодержащего плодоовощного сырья, который перед его введением в питательную среду стерилизуют при давлении 0,05-0,075 МПа в течение

20-30 мин, осветляют, смешивают в соотношении 4:1-1:1 с гидролизатом картофельного крахмала, а концентрирование культуральной жидкости проводят до содержания сухих веществ 25-30%.

2. Способ поп, 1,отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния инги- бирующих веществ на накопление биомассы дрожжей, Bf питательную среду дополнительно вводят комплексен В-43 в

количестве 1,,.

3. Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве источника углерода используют гидролизат из неконденсационного картофеля.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в питательную среду дополнительно вводят поверхностно-активное вещество - сукцинат или малеинзт в количестве 0,1- 0,15%.

5. Способ по п. 1,отличающийся тем, что процесс аэрирования проводят ступенчато и подачу кислорода увеличивают по мере накопления биомассы.

Использование микробиологическая промышленность, пищевая промышленность. Сущность изобретения приготовление питательной среды из сока некондиционного углеводсодержащего плодоовощного сырья который перед введением в питательную среду стерилизуют при давлении 0,05-0,075 МПа в течение 20- 30 мин, осветляют и смешивают в соотношении 4 1-1:1 с кислотным гидролизатом картофельного крахмала, который получают из некондиционного картофеля. В питательную среду могут дополнительно вводить комплексен В-43 в количестве 1 10 6-5 или поверхностно-активное вещество - сук- цинат или малеинат в количестве 0,1-0,15%. Способ предусматривает внесение в питательную среду посевного материала, полученного путем активирования его воздействием монохроматического излучения и выращивание дрожжей до максимального накопления биомассы в условиях аэрирования воздухом, причем аэрирование проводят ступенчато при увеличении количества воздуха на каждой ступени по мере накопления биомассы, и перемешивания, и концентрирование куяьтуральной жидкости, которое проводят до содержания сухих веществ 25-30%. 4 з.п. ф-лы, 4 табл. м W е

Таблица 1

Влияние комплексона В-43 на выход биомассы дрожжей при культивировании на нетрадиционной среде

Таблица 2

Влияние сукцината (или малеината) на выход биомассы дрожжей при культивировании на нетрадиционной среде

Таблица 3

Ферментативная активность дрожжей, полученных на нетрадиционной питательной среде

из некондиционного плодоовощного сырья

Зимазная активность проверялась по глюкозе и сахарозе глюкоза/сахароза.

Качественная характеристика хлеба

Таблица 4