Способ подготовки мелассы к сбраживанию при производстве лимонной кислоты Советский патент 1978 года по МПК C12D1/04 

1

Изобретение относится к микробиологии, а именно к производству лимонной кислоты биохимическим способом, V может быть использовано в других отраслях промышленности, где продукты производства ферментируются специально культивируемыми организмами.

Производство лимонной кислоты биохимическим способом основано на ферментации углеводосодержащих,синтетических или естественных питательных сред, приготовленных, например, на основе мелассы различными микроорганизмами, в том числе и плесневым грибом AspergiEE.us nigffii- в определенных условиях. аэрации, температуры, состава питательной среды при подавлении посторонней микрофлоры.

Известен способ, в котором при подготовке к ферментации меласса разбавляется горячей ВОДОЙ, в растворе содой или кислотой устанавливается заданное значение рН, после чего он стерилизуется кипячением и обрабатывается ферроцианидом калия, затем разбавляется стерильной водой до требуемой концентрации по сахару, охлаждаезся li при GO-SO C в iiGJo добавляются rim ат т;льние со.чи (ji:i;:pHMep,

ОДнозамещенный фосфат калия и сульфат цинка) и антибактериальные- препараты 1 .

Кроме углеводов и минеральных питательных солей, содержащих азот, фосфор, серу, магний и др. злементы, для нармального развития микроорганизмов - продуцентов, нужны различные микроэлементы и биологически активные

вещества (витамины, аминокислоты). Однако содержание таких веществ в мелассах не всегда удовлетворяет потребности продуцента: их может быть недостаточное количество или они представлены в форме малодоступной или недоступной для продуцента.

Известны различные способы производства лимонной кислоты, предусматривающие в процессе биосинтеза введение в мелассу добавок в виде ионов металлов или различных соединений, например сульфата калия или других щелочных солей минеральных кислот 2 , четвертично-аммонийннх соединений З , азотистых соединений 4 или различных органических добавок в виде вытяжки иэ отработавшего мицелия з , фильтрата после осаждения цитрата кальция из

сброженного раствора б , крахмала ИЛИ. тростниковой патоки экстрак та из корнеплодов турнепса и сахарной свеклы в или сухого молока э , или осадок, отделенный от сброженных растворов с высокой сбраживаемостью fl Однако все эти способы не дают стабильных результатовf поэтому применение их имеет ограниченный характер Кроме того, процесс биосинтеза лимонн 5й кислоты зависит от разнообразней сопутствующей микрофлоры.бактерий, дрожжеподобны}: и плесневых грибов, Для снижения ущерба от их вредного действия применяется широкий комплекс санитарно-профилактйческих мероприятий, например, мытье и обработка помещений и технологического оборудования моющими и дезинфицирующими средствами, дезинфекция коммуникаций и оборудования насыщенным па ром, обеззараживание поступающего в помещения и на аэрирование кислотообразующей культуры воздуха, теплова или химическая CTepHjsHsauHH производ ственных жидкостей, ношение стерильной одежды и т.д. Особенно трудно бороться с инфекцией, вызываемой пле сенью Penic. ruguEesurn pyfpyrog enum Для подавле-ния этой инфекции предлагаются различные способы: усиленное аэрирование пленки гриба-кисл тообразователя б-tj , добавление в ме лассные растворы ионов меди 12 , обработка кислотообразующих пленок пароформалиновой смесью 13 . Однако:все эти способы не обеспечивают полной защиты процесса от вредного влияния гриба-паразита. С целью увеличения выхода лимонно кислоты, более полного подавления инфекции, вызьгваемой плесневыми грибами рода PeniciEfium и снижение удельного расхода основного сырья мелассы предлагается способ, в котор в мелассный питательный раствор посл обработки ферроцианидом калия вводят метиловый эфир л- -оксибензойной кисло ты. Полеэ-ное влияние метилового эфира п-оксибензойной кислоты в концентрации 20-80 мг на 1 -л раствора проя ляется двояким образом с одной стор ны, он с1ктивизирует способность гриб продуцента- к биосинтезу лимонной кис лоты, с другой, угнетает жизнедеятел ность посторонних микробов-антагонис тов и тем самым снижает их вредное действие на процесс кислотообразован Наиболее существенной является антимикробная активность препарата в отношении паразитических плесеней рода Penici gium . При изучении влияния метилового эфира п -оксибензойной кислоты на рост лесневых грибов Asp mger - продуент лимонной кислоты, и Р&п.(пго паразит, установлено, что при добавлении в питательную среду (суслогар) метиловый эфир п -оксибензойной кислоты в количестве 20-40 мг на 1 м подавляет рост PemciEEa в течение суток,, а в количестве 80-120 мг на 1 л в течение 5 суток На 6-е и сутки на поверхности такой среды появляются единичные мелкие колонии Penic-i6 d со слабым спороношением. На питательной среде без метилового эфира п -оксибензойной кислоты на сутки наблюдают умеренный рост P6nici o без спороношения, а в последующие дни - пышный рост с обильным с порон оше ни ем. На рост и спороношение Asp-ni erпродуцента лимонной кислоты, метиловый эфир п -окбибензойной кислоты во всех испытанных концентрациях (20- 120 мг/л) заметного влияния не оказывает. Пример. Проводят ферментацию в лимонную кислоту 15%-&ых по сахару питательных растворов, приготовленных из различных образцов мелассы: плохо и хорошо сбраживаемой. Мёлассные растворы готовят в соответствии с требованиями технологической инструкции следующим образом. Берут 7 навесок по 300 г плохо сбраживаемой мелассы и 6 таких же навесок хорошо сбраживаемой мелассы, мелассу разбавляют горячей водой в отношении 1:1, перемешивают, проводят коррекцию рН раствора до 6,87,0 нагревают до кипения, добавляют ферроцианид калия 1200 мг на навеску хорошо сбраживаемой мелассы и 1450 мг - плохо сбраживаемой, кипятят 10 мин, в горячие-растворы добавляют метиловый эфир И -оксибензойной кислоты из расчета 10, 20, 40, 60, 80 и 100 мг на 1 л готового раствора, охлаждают до 70 С и вводят питательные солкJ 100 мг однозамещенного фосфата калия и 10 мг сульфата цинка на 1 л готового раствора, затем разбавляют стерильной водой так, чтобы концентрация сахара в растворе составляла 15%150 г в 1 л, тщательно перемешивают, разливают в опытные сосуды с высотою слоя 9 CMj и засевают сухими спорами штамма РЭУ--119 гриба Asp . Процесс ведут при 32°С 7 суток. Результаты опыта приведены в табл. 1.

Т а б

л и ц а 1

Из данных 1, видно, что на растворе, приготовленном из плохо сбраживаемой мелассы известным способом (контроль), съем кислоты с 1 м в сутки составляет 1,02 кг, а йыход от сахара 56,0%. Добавление в этот рчствор метилового эфира Л -оксибензойной кислоты способствует накоплени в растворе большого количества кислот. Наиболее активно идёт биосинтез в присутствии 20-60 мг в 1 л питатель ного раствора:съем с сутки соста ляет соответственно 1,27-1,21кг или н 17-12% выше, чем в контроле, а выход от данного сахара 66,0-62,8%, При повышении концентрации препарата в растворе до 80-100 мг/л его стимулирующее действием несколько снижается: съем кислоты с 1 м в сутки 1,18- 1,12 кг или на 9-4% выше, чем в контроле, выход его сахара 61,0-58,2%. На растворе, приготовленном известны способом из хорошо сбраживаемой мелас сы, съем кислоты с 1 м в сутки 1,59 кг, а выход от сахара 82,5%. На растворах из этой мелассы с добавкой 20-40 мг/л метилового эфира П -оксибензойной кислоты съем кислоты 1,69- в сугкй, что на 6% 1,67 кг с 1 выше, чем в контроле, а выход от сахара 87,6-88,2%. При дальнейшем повыш нии концентрации препарата в мелассно растворе из хорошо сбраживаемой мелассы стимулирующего действия не отмечено. Добавление в растворы, приготовленных из хорошо и из плохо сбраживаемых меласс, метилового эфира П -оксибензойной кислоты в количестве 10 мг на 1 л не указывает влияния на активность процесса биосинтеза. Таким образом, метиловый эфир поксибензойной кислоты стимулирует активность биосинтеза- кислоты у гриба Asp- , причем на растворах, приготовленных из мелассы худшего качества, .положительное влияние препарата является -более сильным. Наиболее четко стимулирующее действие М -оксибензойной кислоты проявляется в концентрации 20-80 мг/л. И р и м е р 2. Проводят ферментацию 15%-ного по. сахару мелассного раствора, подготовленного известным и предлагаемым способами с добавлением 10, 20, 40 и 80 мг метилового эфира Поксибензойной кислоты на 1 л раствора. Растворы готовят аналогично примеру 1. Каждый из вариантов засеивают сухими спорами штамма РЭУ-119 гриба Ло/i. и сухими споретии этого штагит а, инифицированными спорами гриба-паразитаPftnici2giom . Ферментацию ведут при 32°С 1 суток. Результаты испытаний приведены в табл, 2.

Таблица2