Способ получения биомассы дрожжей

Способ получения биомассы дрожжей

Реферат

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам выращивания дрожжей на углеродсодержащем сырье, например на очищенных жидких парафинах, с использованием стимулятора роста клеток. Целью изобретения является повышение выхода биомассы и удешевление процесса за счет снижения расхода стимуляторов. Способ заключается в том, что в питательную среду для выращивания кормовых дрожжей в качестве стимуляторов роста вводят коричневый сок зеленых растений и поверхностно активные вещества. Использование предлагаемой питательной среды обеспечивает прирост биомассы выше арифметической суммы относительных приростов биомассы от отдельного использования каждого из стимуляторов, а также существенное улучшение качества готового продукта и снижение расхода коричневого сока зеленых растений. 6 табл.

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам выращивания дрожжей на углеродсодержащем сырье, например на очищенных жидких парафинах, с использованием стимулятора роста клеток. Целью изобретения является повышение выхода биомассы и удешевление процесса за счет снижения расхода стимуляторов. Способ заключается в том, что дрожжи выращивают на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода очищенные парафины нефти, содержащие до 99,0-99,9% н-алканов с числом углеродных атомов С₁₀-С₂₅, в качестве источника азота сульфат аммония или аммофос, в качестве источника калия калий хлористый или калий сернокислый, в качестве источника магния магний сернокислый или его техническую соль эпсомит, в качестве источника железа железо сернокислое или железный купорос, в качестве источника цинка цинк сернокислый или цинковый купорос, в качестве источника марганца марганец сернокислый. В качестве стимулятора подают совместно коричневый сок зеленых растений (КС), являющийся побочным продуктом при производстве протеиновых зеленых концентратов (ПЗК), и поверхностно-активные вещества. При этом в качестве поверхностно-активных веществ используют, например, синтанолы (алкановые эфиры полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов С_nH_2n+1O(C₂H₄O)_mH, где n= 10 18, m=7 10), твины полиоксиэтиленмонолеаты, блок-сополимеры окисей этилена и пропилена, относящиеся к группе неионогенных ПАВ, сульфоуреид (группа амфолитных ПАВ). Оба стимулятора вводят либо одновременно и непрерывно в процессе выращивания или дозревания дрожжей или периодически с интервалом 0,5-20 ч, или чередуя подачу коричневого сока зеленых растений и поверхностно-активных веществ с интервалом 0,5-20 ч. Результаты лабораторных исследований по совместному действию коричневого сока зеленых растений с синтанолом ДТ-7 (моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов С_nH_2n+1O(C₂H₄O)_mH, где n=10 13, m= 7) представлены в табл.1, КС с твинами в табл.2, а с блок-сополимерами в табл.3. Результаты камеральных испытаний совместного действия КС с блок-сополимером представлены в табл.4, а данные по качеству биомассы в табл.5. Как видно из табл.1, при выращивании дрожжей на предлагаемой питательной среде, т.е. при совместном использовании в качестве стимуляторов коричневого сока зеленых растений и в качестве поверхностно-активного вещества синтанола ДТ-7, относительный прирост биомассы по сравнению с контролем (добавок стимуляторов) увеличился на 65,1% в то время как относительный прирост биомассы при добавлении лишь коричневого сока увеличился на 20,9% а при добавлении лишь синтанола ДТ-7 на 18% Таким образом, при совместном действии коричневого сока зеленых растений и в качестве поверхностно-активного вещества синтанола ДТ-7 имеет место синергетический эффект, а именно при совместном действии стимуляторов прирост биомассы выше, чем арифметическая сумма относительных приростов биомассы от отдельного использования каждого из стимуляторов. Как видно из табл.2, при совместном использовании в качестве стимулятоpов коричневого сока зеленых растений и в качестве поверхностно-активных веществ твина 80 и твина 85 имеет место синергетический эффект, а именно при совместном действии стимуляторов прирост биомассы выше, чем арифметическая сумма относительных приростов биомассы от отдельного использования каждого из стимуляторов. При этом максимальный прирост биомассы имел место при совместном использовании коричневого сока и ПАВ-твина 85. Как видно из табл.3, при выращивании дрожжей на предлагаемой питательной среде, т.е. при совместном использовании и в качестве стимуляторов коричневого сока зеленых растений и в качестве поверхностно-активного вещества блок-сополимера, имеет место синергетический эффект, а именно при совместном действии стимуляторов прирост биомассы выше, чем арифметическая сумма относительных приростов биомассы от отдельного использования каждого из стимуляторов. При этом максимальный прирост биомассы отмечался при концентрации коричневого сока 0,05 г/л и блок-сополимера 0,01-0,05 г/л. Дальнейшее увеличение концентрации блок-сополимера не приводило к увеличению прироста биомассы. Таким образом, из табл.4 видно, что в условиях непрерывного культивирования дрожжей совместное введение в питательную среду коричневого сока и в качестве поверхностно-активного вещества блок-сополимера позволяет резко увеличить продуктивность процесса. При добавлении в качестве ПАВ блок-сополимера к коричневому соку в условиях непрерывного культивирования имеет место синергетический эффект, т.е. в предлагаемом способе прирост биомассы значительно выше, чем при действии каждого из стимуляторов отдельно и чем арифметическая сумма прироста биомассы, составленная из двух способов. Содержание истинного белка (по Лоури), а также дегидрогеназная активность в биомассе, полученной при совместном действии ПАВ и коричневого сока, также максимальны. Данные по качеству биомассы, выращенной в присутствии коричневого сока и блок-сополимера, представлены в табл.5. Как видно из табл.5, при совместном действии коричневого сока и блок-сополимера существенно улучшается качество готового продукта, а именно содержание сырого протеина увеличивалось почти на 20% содержание липидов снижалось примерно в 3 раза, а содержание углеводородов почти в 300 раз. П р и м е р 1. В колбу с рабочим объемом 1 л добавляли 7,8 г (1 об.) очищенного парафина, 0,05 г коричневого сока зеленых растений, 0,004 г синтанола ДТ-7, а также компоненты минерального питания, приведенные в табл.6. Общий объем питательной среды составил 1 л. Приготовленную питательную среду разливали в качалочные колбы по 100 мл, в каждую колбу вносили посевной материал в виде дрожжей Candida parapsilosis ВСБ-899 (ВКПМ-У-262) и выращивали на ротационной качалке в течение 28 ч при температуре 32-34^оС, рН среды 5,5. Концентрация биомассы составила 7,1 г/л, т. е. выход биомассы 84,5% в контрольном опыте, т.е. без добавки стимуляторов, концентрация биомассы составила 4,3 г/л, т.е. выход биомассы 55,13% с добавкой лишь коричневого сока концентрация биомассы 5,2 г/л, выход биомассы 66,7% при добавке лишь синтанола ДТ-7 концентрация биомассы составила 6,1 г/л, т.е. выход биомассы 66,7% П р и м е р 2. В колбу с рабочим объемом 1 л добавляли 7,8 г (1 об.) очищенного парафина, 0,05 г (0,005%) коричневого сока зеленых растений, 0,01 г блок-сополимера, а также компоненты минерального питания в соответствии с примером 1. Общий объем питательной среды составил 1 л (доводили водой до 1 л). Приготовленную питательную среду разливали в качалочные колбы по 100 мл, в каждую колбу вносили посевной материал в виде дрожжей Candida salmonicola ВСБ-779 (ВКПМ-У-196) и выращивали на ротационной качалке в течение 28 ч при температуре 32-34^оС, рН среды 5,5. Концентрация биомассы составила 7,0 г/л, в контрольном опыте, т.е. без добавки стимуляторов, концентрация биомассы составила 4,8 г/л, т.е. выход биомассы 61,5% с добавкой лишь коричневого сока концентрация биомассы составила 6,3 г/л, выход биомассы 80,8% при добавке лишь блок-сополимера концентрация биомассы составила 5,01 г/л, т.е. выход биомассы 64,1% П р и м е р 3. В колбу с рабочим объемом 1 л добавляли 7,8 г (1 об.) очищенного парафина, 0,05 г коричневого сока зеленых растений, 0,05 г блок-сополимера, а также компоненты минерального питания в соответствии с примером 1. Выращивание дрожжей Candida salmonicola ВСБ-779 (ВКПМ-У-196) также вели в условиях примера 1. Концентрация биомассы составила 7,5 г/л, т.е. выход биомассы 96,2% в контрольном опыте, т.е. без добавки стимуляторов, концентрация 4,8 г/л, т.е. выход биомассы составил 61,5% с добавкой лишь коричневого сока концентрация биомассы составила 6,3 г/л, выход биомассы 80,8% при добавке лишь блок-сополимера концентрация биомассы составила 6,45 г/л, т.е. выход биомассы 82,7% П р и м е р 4. В колбу с рабочим объемом 1 л добавили 7,8 г (1 об.) очищенного парафина, 0,05 г коричневого сока зеленых растений, 0,1 г блок-сополимера, а также компоненты минерального питания в соответствии с примером 1. Выращивание дрожжей Candida salmonicola ВСБ-779 (ВКПМ-У-196) также вели в условиях примера 1. Концентрация биомассы составила 7,1 г/л, т.е. выход биомассы 91,03% в контрольном опыте, т.е. без добавки стимуляторов, концентрация биомассы 4,8 г/л, т.е. выход биомассы 61,5% с добавкой лишь коричневого сока концентрация биомассы составила 6,3 г/л, выход биомассы 80,8% при добавке лишь блок-сополимера концентрация биомассы составила 4,0 г, выход биомассы 51,3% т.е. концентрация и выход биомассы были даже ниже, чем в контрольном варианте. П р и м е р 5. В колбу с рабочим объемом 1 л добавили 7,8 г (1 об.) очищенного парафина, 0,05 г коричневого сока зеленых растений, 0,004 г поверхностно-активного вещества твина-80, а также компоненты минерального питания в соответствии с примером 1. Выращивание дрожжей Candida parapsilosis ВСБ-899 (ВКПМ-У-262) также вели в условиях примера 1. Концентрация биомассы составила 4,75 г/л, т.е. выход биомассы 60,89% В контрольном опыте, т.е. без добавки стимуляторов, концентрация биомассы составила 2,88 г/л, т.е. выход биомассы 36,92% с добавкой коричневого сока концентрация биомассы составила 3,48 г/л, т.е. выход биомассы 44,6% с добавкой лишь твина 80 концентрация биомассы составила 3,06 г/л, т.е. выход биомассы 39,23% П р и м е р 6. В колбу с рабочим объемом 1 л добавили 7,8 г (10 об.) очищенного парафина, 0,05 г коричневого сока зеленых растений, 0,004 г поверхностно-активного вещества твина 85, а также компоненты минерального питания в соответствии с примером 1. Выращивание дрожжей Сandida parapsilosis ВСБ-899 (ВУПМ-У-262) также вели в условиях примера 1. Концентрация биомассы составила 4,98 г/л, т.е. выход биомассы 63,84% В контрольном опыте, т.е. без добавки стимуляторов, концентрация биомассы составила 2,88 г/л, т.е. выход биомассы 36,92% с добавкой лишь твина 85 концентрация биомассы составила 4,21 г/л, т.е. выход биомассы 53,97% П р и м е р 7. В колбу с рабочим объемом 1 л добавили 7,8 г (1 об.) очищенного парафина, 0,05 г (0,005%) коричневого сока зеленых растений, 0,01 г поверхностно-активного вещества твина 80, а также компоненты минерального питания в соответствии с примером 1. Общий объем питательной среды доводили водой до 1 л. Приготовленную питательную среду разливали в качалочные колбы по 100 мл, в каждую колбу вносили посевной материал в виде дрожжей Candida parapsilosis ВСБ-899 (ВКПМ-У-262) и выращивали на ротационной качалке в течение 24 ч при температуре 32-34^оС, рН среды 5,5. Концентрация биомассы составила 5,349 г/л, выход биомассы 68,58% в контрольном опыте, т.е. без добавок стимуляторов, концентрация биомассы составила 4,759 г/л, выход биомассы 61,01% а в опыте по прототипу, т.е. с добавкой одного лишь коричневого сока, концентрация биомассы составила 5,202 г/л, выход биомассы 66,60% П р и м е р 8. Готовили питательную среду, содержащую следующие соли, г/л: Cернокислый аммоний 7,0 Ортофосфорная кислота 0,72 Хлористый калий 0,96 Сернокислый магний 0,58 Закисное сернокислое железо 0,110 Сернокислый цинк 0,024 Сернокислый марганец 0,012 В питательную среду добавили 18,4 г/л или 2,36 об. очищенных жидких парафинов, 0,005 г/л протока коричневого сока зеленых растений и 0,001 г/л протока блок-сополимера. Выращивание дрожжей Сandida parapsilosis ВСБ-899 (ВКПМ-У-262) проводили в аппарате с рабочим объемом 5 л при температуре 32-34^оС, рН среды 4,0-4,2, скорости протока 0,23 ч^-1. При этом концентрация биомассы составляла 18,45 г/л, т.е. выход биомассы 100,0% считая на заданный парафин, продуктивность процесса 4,24 г/л ^.ч. В контрольном варианте выращивание дрожжей проводили в тех же условиях, но без добавок стимуляторов. При этом концентрация биомассы составила 13,3 г/л, выход биомассы 89,0% продуктивность процесса составила 3,2 г/л^. ч. При выращивании дрожжей в присутствии лишь блок-сополимера концентрация биомассы составила 16,5 г/л, выход биомассы 99,0% продуктивность процесса 3,56 г/л ч. При выращивании дрожжей в присутствии лишь коричневого сока зеленых растений концентрация биомассы составила 14,10 г/л, т.е. выход биомассы от заданного парафина составил 94,0% продуктивность процесса 3,46 г/л^.ч. В биомассе, полученной на предлагаемой питательной среде, т.е. включающей коричневый сок зеленых растений и поверхностно-активное вещество, общая дегидрогенная активность составляет 832,0 г формазана на 1 мг дрожжей, содержание истинного белка (по Лоури) составило 40,0% углеводородов 0,5% (методика с щелочным гидролизом). В биомассе, полученной на питательной среде без добавок стимуляторов, общая дегидрогеназная активность составила 359,8 г формазана на 1 мг дрожжей, содержание истинного белка (по Лоури) составило 30,0% остаточных углеводородов 2,8% В биомассе, полученной на питательной среде с добавкой в качестве стимулятора лишь блок-сополимера, общая дегидрогеназная акивность составила 722,0 г формазана на 1 мг дрожжей, содержание истинного белка (по Лоури) составило 37,3% остаточных углеводородов 2,1% В биомассе, полученной на питательной среде с добавкой в качестве стимулятора лишь коричневого сока зеленых растений, дегидрогеназная активность составила 776,0 г формазана на 1 мг дрожжей, содержание истинного белка (по Лоури) 38,0% остаточных углеводородов 1,87% П р и м е р 9. Готовили питательную среду, содержащую следующие компоненты, г/л: Сернокислый аммоний 8,75 Ортофосфорная кислота 0,90 Хлористый калий 1,20 Сернокислый магний 0,72 Закисное сернокислое железо 0,137 Сернокислый цинк 0,030 Сернокислый марганец 0,015 В питательную среду добавляли 19,5 г/л (2,5 об.) очищенных жидких парафинов, а также периодически с интервалом 0,5 ч 0,1 г/л коричневого сока зеленых растений и 0,05 г/л сульфоуреида, т.е. сначала в течение 0,5 ч одновременно подавали оба стимулятора, а затем подачу стимуляторов отменяли и в течение последующих 0,5 ч процесс вели без подачи стимуляторов и т.д. Питательную среду помещали в аппарат с интенсивным перемешиванием и аэрацией с рабочим объемом 5 л, добавляли в виде засевного материала дрожжи Candida guelliermondii ВСБ-542 и проводили их выращивание при температуре 32-34^оС, рН среды 4,0-4,2, скорости протока 0,25 ч^-1. При этом концентрация биомассы составила 21,16 г/л, т.е. выход биомассы 108,51% Содержание белка в готовом продукте составляло 62,9% содержание остаточных углеводородов (щелочной гидролиз) 0,81% В контрольном варианте выращивание дрожжей проводили в тех же условиях, но без добавок сульфоуреида в качестве ПАВ, а лишь с добавлением 0,1 г/л коричневого сока зеленых растений. При этом концентрация биомассы составляла 29,07 г/л, т.е. выход биомассы 102,97% Содержание белка в биомассе составило 60,08% содержание остаточных углеводородов в биомассе (щелочной гидролиз) 1,04% П р и м е р 10. Готовили питательную среду, содержащую такие же компоненты, как в примере 9. В питательную среду добавляли 19,5 г/л (2,5 об.) очищенных жидких парафинов, а также периодически с интервалом 10 ч 0,1 г/л коричневого сока зеленых растений и 0,05 г/л сульфоуреида, т.е. сначала в течение 10 ч одновременно подавали оба стимулятора, а затем подачу стимуляторов отменяли и в течение последующих 10 ч процесс вели без подачи стимуляторов и т.д. Питательную среду помещали в аппарат с интенсивным перемешиванием и аэрацией с рабочим объемом 5 л, добавляли в виде засевного материала дрожжи Candida guelliermondii ВСБ-542 и проводили выращивание при температуре 32-34^оС, рН среды 4,0-4,2, скорости протока 0,25 ч^-1. При этом концентрация биомассы составила 21,42 г/л, т.е. выход биомассы 109,84% Содержание белка в готовом продукте составило 63,2% содержание остаточных углеводородов (щелочной гидролиз) 0,73% В контрольном варианте выращивание дрожжей проводили в тех же условиях, но с добавлением лишь 0,1 г/л коричневого сока зеленых растений и без ПАВ. При этом концентрация биомассы составляла 20,08 г/л, т.е. выход биомассы 102,97% Содержание белка в биомассе составило 60,08% содержание остаточных углеводородов в биомассе (щелочной гидролиз) 1,04% П р и м е р 11. Готовили питательную среду, содержащую компоненты по примеру 9. Выращивание дрожжей Candida guelliermondii ВСБ-542 также проводили по примеру 9, за исключением периодичности подачи стимуляторов, которая составляла 20 ч. При этом концентрация биомассы составила 20,4 г/л, т.е. выход биомассы 104,76% Содержание белка в готовом продукте составило 63,1% содержание остаточных углеводородов (щелочной гидролиз) 0,79% В контрольном варианте выращивание дрожжей проводили в тех же условиях, но с добавлением лишь 0,1 г/л коричневого сока зеленых растений и без ПАВ. При этом концентрация биомассы составляла 20,08 г/л, т.е. выход биомассы 102,97% Содержание белка в биомассе составило 60,08% содержание остаточных углеводородов в биомассе (щелочной гидролиз) 1,04% П р и м е р 12. Готовили питательную среду, содержащую компоненты по примеру 9. Питательную среду помещали в аппарат с интенсивным перемешиванием и аэрацией с рабочим объемом 5 л, добавляли в виде засевного материала дрожжи Candida maltosa ВСБ-640 и проводили их выращивание при температуре 32-34^оС, рН среды 4,0-4,2, скорости протока 0,25 ч^-1. В контрольных вариантах выращивание дрожжей проводили лишь с добавлением 0,05 г/л коричневого сока зеленых растений. В опытных вариантах подачи коричневого сока зеленых растений чередовали с подачей сульфоуреида с интервалом 4,0 ч, т.е. сначала подавали в течение 4 ч только 0,05 г/л коричневого сока зеленых растений, а затем 0,1 г/л сульфоуреида также в течение 4 ч. При этом концентрация биомассы составляла 21,56 г/л, т.е. выход биомассы 110,56% В контрольном варианте концентрация биомассы составила 19,95 г/л, т.е. выход биомассы 102,3% Таким образом, при совместном действии коричневого сока зеленых растений и поверхностно-активных веществ имеет место синергетический эффект, а именно прирост биомассы выше, чем арифметическая сумма относительных приростов биомассы от отдельного использования каждого из стимуляторов. Кроме того, при совместном действии коричневого сока зеленых растений и поверхностно-активных веществ существенно улучшается качество готового продукта, что выражается в увеличении содержания сырого протеина и снижении содержания углеводородов и липидов. Использование ПАВ совместно с коричневым соком зеленых растений позволяет снизить расход этого стимулятора до 0,05-0,1 г/л, что существенно снижает затраты на выращивание дрожжей.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ ДРОЖЖЕЙ, предусматривающий выращивание их в условиях аэрации на питательной среде, содержащей н-парафины в качестве источников углерода, источники азота, фосфора, минеральные соли и микроэлементы и коричневый сок зеленых растений в качестве стимулятора роста, с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода биомассы и удешевления процесса за счет снижения расхода стимуляторов, в питательную среду в качестве дополнительного стимулятора роста вводят неионогенные или амфолитные поверхностно-активные вещества в количестве 0,0010 0,1 г/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4