Способ получения пищевого белкового продукта из биомассы микроорганизмов Советский патент 1980 года по МПК C12D13/06 

1

Изобретение относится к технике получения белковых пищевых продуктов из биомассы микроорганизмов и может быть использовано в микробиологической и пищевой промышленности. 5

Известен способ получения пищевого белкового продукта из биомассы микроорганизмов путем экстракции ее растворителем и гидроокисью аммония с последующим отделением экстракта и его 10 сушкой Г

Однако получаемый по известному способу продукт содержит повышенное количество липидов и нуклеиновых кислот, что отрицательно влияет на при- 5 менимость микробиологических клеточных масс в качестве пищевых продуктов и кормов: содержание нуклеиновых кислот приводит к патологическим состояниям, а именно подагре и наличию 20 камней в моче, а содержание липидов ограничивает возмох ность хранения продуктов вследствие их прогоркания и порчи вкуса продуктов.

Кроме того, по известному способу 25 процесс экстракции проводят в две стадии, и для извлечения липидов органическими растворителями требуются длительные периоды экстракции, а водные растворы щелочей вызывают пов-30

реждение протеина вследствие изменения его естественной структуры, в частности образуется лизиноаланин, который в дальнейшем при опытах на животных вызывает у крыс повреждение почек. Ввиду этого изменения протеина незаменимая аминокислота лизин является непригодной для питания.

Цель изобретения - снижение содержания липидов и нуклеиновых кислот в продукте, а также повышение содержания в нем нативного протеина.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе получения пищевого белкового продукта из биомассы микроорганизмов экстракцию биомассы осуществляют смесью растворителя и гидроокиси С1ММОНИЯ в соотношении 1:3: ТО,03-1:6:О,6 при использовании в качестве растворителя метанола или этанола, или в соотношении 1:8:0,081:12:1,2 при использовании в качестве растворителя пропанола или гликоля или моногликолевого эфира.

Способ осуществлярот следующим образом.

Биомассу микроорганизмов подвергают экстракции смесью растворителя и гидроокиси аммония. В качество микроорганизмов применяют преимуществен но полученные путемброжения на спир те или н-парафинах в присутствии водной питательной среды и газа, содержащего свободный кислород. Примерами таких микроорганизмов являются потребляющие метанол бактерии из рода Methy 1 omonas-, например Msthylomonas clara ЛТСС 31226, или дрожжи Candida lipolytica АТСС20383, которые получают путем брожения на н-парафинах в присутствии водной питательной среды. Могут применяться также сухие грибные мицелии, взятые из ферментеров производства пенициллинов после з кстракции антибиотика. В качестве растворителя используют преимущественно такие спирты, как этанол, метанол :, н-пропанол и изопро панол. Предпочтительными являются ме танол и этанол. Кроме спиртов, можно использовать гликоли и их моноэфиры а именно гликоль и монометилгликоль Аммиак к растворителю добавляют в виде газа NH или в виде концентрированного водного раствора в зависимости от водосодержания раст ворителя. NH ОН добавляют для клеточных масс с влагосодержанием 0-15 а NHj - с влагосодержанием 10-30%. Удаляемая путем экстракции доля липи дов зависит от общего содержания воды, которое относится (в вес.%) к применяемому количеству растворителя и- от концентрации NHj (в вес%), отнесенной к загружаемому растворителю . Смесь растворителя и гидроокиси аммония для проведения процесса экст ракции берут в соотношении 1:3:0,03 1:6:0,6 при использовании в качестве растворителя метанола или этанола, или в соотношении 1:8:0,08-1:12:1,2 при использовании в качестве раство рителя пропанола или гликоля, или моногликолевого эфира. По окончании обр аботки смесью растворителя и гидроокиси аммония по лучают протеин, который отделяют, например центрифугированием, фильтрацией или седиментацией. Предпочти тельным является фильтрование. Полу ченный твердый остаток для возможно полного удаления липидов повторно обрабатывают органическим растворителем. .Для удаления остатков растворите ля остаток сушат, преимущественно при пониженном давлении 80-150 торр и повышенной температуре-, предпочти тельно 40-50 0. Обезжиренный и высушенный продук не имеет запаха. Отделенная от твердого материала жидкая фаза содержит аммиак и раств ренные липиды. Растворитель отделяют от жиров путем вакуум-перегонки для повторного его использования. Затем обезжиренные и высушенные клеточные массы смешивают с водой предпочтительно в соотношении воды к клеточной массе от 1:1 до 1:30,в частности от 1:5 до 1:15. Количество воды должно быть достаточным для возможного размешивания суспензии. Во время обработки рН поддерживают 5-8,5, предпочтительно 6-7,5. Экстракцию нуклеиновых кислот,солей, полисахаридов и водорастворимых вторичных метаболитов водой проводят при 40-70 0, наиболее предпочтительно при 50-60. Длительность экстракции в зависимости от температуры экстракции и количества воды составляет 5-120 мин, преимущественно 2545 мин. Центрифугируют суспензию при 10- . Сушат твердую фазу, освобожденную от жидкой, например сушкой-вымораживанием, в вакууме или в распылительной сушилке. Благодаря удалению липидов и нуклеиновых кислот продукт.пригоден для приготовления пищевых продуктов и кормов. Содержание липидов в конечном продукте от 0,5 до 3,5 вес.%, а нуклеиновых кислот от 0,5 до 4,5 вес.%. Пример 1. При аэробных условиях выращивают Methylomonas clara АТСС 31226 в питательной среде, содержащей метанол в качестве единственного углерода, аммиак в качестве единственного источника азота, фосфаты, соли железа и магния и другие микроэлементы. Полученную бактериальную клеточную массу отделяют от раствора и подвергают распылительной сушке. Затем к 100 г клеточной массы добавлянзт 300 г метанола и при перемешивании-в суспензию вводят 10 г газообразного NHj, при этомтемпературу поддерживают в диапазоне от - 5 до - 35°С. Смесь из метанола,, аммиака и клеточной массы размешивают 30 мин при 20С. Для разделения твердор и жидкой фаз смесь фильтруют и твердый остаток промывают один раз 300 мл метанола, повторно фильтруют и затем оба фильтрата объединяют. Раствор имеет коричневый цвет-и содержит липиды загруженного исходного вещества. Далее метанол и аммиак удаляют путем вакуумной дистилляции (100 торр ) . Остаток, составляющий 9,5 вес.% загруженного клеточного материала, имеет темнокоричневый цвет и представляет собой плохо пахнущую пасту, состоящую из свободных жирных кислот, глицерина, фосфолипидов и вторичных метаболитов.Полученный в процессе фильтрации твердый остаток экстрагированной клеточной массы сушат в вакууме

(100 торр) при 5 часов и получают 90 г обезжиренной клеточной массы без запаха, имеющей более светлый цвет, чем исходный материал.

Для уменьшения содержания нуклеиновых кислот эту клеточную масс суспендируют в 900 мл воды, гомогенизируют путем перемешивания при рН 6,9. Далее температуру доводят до и размешивают еще 20 мин, охлаждают до и разделяют на твердую и жидкую фазы центрифугированием. Полученный седимент снова перемешивают с 900 мл воды и при 20°С снова центрифугируют, Седимент сушат при пониженном давлении.

Выход.составляет 65 г. Содержание нуклеиновых кислот снижается от 11,2% до 1,5%. Продукт в сухом виде не имеет запаха, а при смешивании с водой имеет приятный запах.

Пример 2. Исходным материалом служит бактериальная клеточная масса, что и в примере 1. Ее подвергают -тем же стадиям технологической обработки и при тех же условиях, но вместо газообразного в качестве реагента берут 30 мл 3%-ного раствора NH)OH.

Пример 3, Процесс проводят, как описано в примере 2, но применяют 60 мл концентрированного (33%) .

Пример 4. Процесс проводят, как описано в примере 2, но вместо метанола в качестве растворителя применяю: этанол.

Пример 5. Процесс проводят, как описано в примере 2, но вместо метанола в качестве растворителя применяют гликольмонометиловый эфир.

Пример 6. Процесс проводят, как описано в примере 2, но вместо метанола в качестве растворителя используют изопропанол.

Пример 7. В качестве исходного материала берут клеточную массу из Mothylomonas clara (как описа-но в примере 1).

100 г высушенного в распылительной сушилке продукта переводят в удобную для обработки форму и обезжиривают , как описано в примере 1 (15 г NHj). Остаток не сушат. Хорошо отжатую фильтровальную лепешку с содержанием твердого остатка 85% суспендируют в 900 мл воды. Значение рН устанавливают 8,9, что обусловлено оставшимся во влажной биомассе аммиаком. Температуру суспензии при перемешивании повышают до 65с и через 5 мин добавлением соляной кислоты значение рН доводят до 7,2.

Затем размешивают еще 15 мин при , после чего охлаждают до 40С и центрифугируют . Полученный остаток высушивают.

Пример 8. Культивируют потребляющий углеводороды штамм дрожжей

Cendida li;,olytica АТСС 20383 на н-парафинах в присутствии водной питательной среды и содержащего кислород газа. Клеточную массу дрожжей отделяют от питательного раствора и сушат.

100 г высушенной дрожжевой клеточной массы суспендируют при комнатной температуре и нормальном давлении в 300 г метанола и в эту смесь 15 мин вводят 10 г газообразного ам0миака, при этом температуру суспензии путем охлаждения поддерживают до . После пропускания газа перемешивают еще 20 мин при 22°С и затем фильтруют через всасывающую фритту.

5 На фильтровальную лепешку смешивают один раз с 300 мл метанола и затем фильтруют. Оба фильтрата объединяют. Цвет раствора желтый Раствор содержит липиды загруженного клеточного

0 материала.

Метанол и аммиак удаляют при пониженнЛм давлении (14 торр).

Оставшийся после второй фильтрации остаток, состоящий из разрушенных и обезжиренных клеток микроорганизма сушат в вакуум-сущильном шкафу при 40 С (100 торр) 5 часов ,

0 Полученный продукт имеет более светлый цвет, чем первоначально применяемая дрожжевая масса, и не имеет запаха.

Для У1 еньшения содержания нуклеиновых кислот от первоначальных

7,5 вес.% отнесенных к исходному материалу, 100 г обезжиренных и высушенных дрожжей суспендируют в растворе из 1 мл дистиллированной воды и

Q 100 t-vi метанола. Смесь доводят при перемешивании и рН 6 ,.8 до 5 О С и центрифугированием разделяют на осадок , содержащий дрожжевой протеин, и жидкую фазу, содержащую переведенные в растворенное состояние нуклеиновые кислоты. Осадок после повторной промывки при комнатной температуре подвергают сублимационной сушке. Содержание нуклеиновых кислот в высушенном материале снижено от первоначальных 7,5 вес.%.

Пример 9. Процесс проводят, как описано в примере 8, но вместо метанола используют этанол и вместо 10 г газообразного аммиака берут

5 60 мл NH4 ОН (33%-ного).

Пример 10. В питательной среде, содержащей лактозу, жидкий фосфат, карбонат и сульфат магния,

0 известЕШм способом выращивают аэробно PeniciIlium chrysogenum ЛТСС 10238, Высушенный мицелий служит исходным материалом. Процесс проводят, как описано в примере 8, но вместо

5 аммиака используют 33%-яый ,

Обезжиренный сухой мицелий промывают водой при 30°С.

Пример 11. В качестве исходного материала используют ту же массу, как описано в примере 10, Вместо метанола используют этанол,Температуру процесса водной экстракции поддерживают 15 мин на уровне .

В таблице приведены результаты, полученные при проведении процесса согласно примерам 1-11.