Способ получения биомассы дрожжей

Способ получения биомассы дрожжей

Реферат

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для получения кормовой биомассы, а также в медицинской, пищевой и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение выхода биомассы, улучшение качества готового продукта, а также удешевление процесса. Способ заключается в том, что дрожжи выращивают в условиях аэрации на водной питательной среде, содержащей в качестве источника углерода очищенные жидкие парафины и минеральные источники азота, фосфора, калия, магния, микроэлементов, а в качестве стимуляторов роста дрожжей на стадии выращивания сернистокислый натрий (0,0005 - 0,001%) и полученную при глубинном культивировании суспензию мицелия высших грибов Polyporus, Coprinus и др., которую в условиях аэрации смешивают с раствором микроэлементов (сернокислые соли железа, цинка, марганца) при pH 2,0 - 4,0 и подают на ферментацию дрожжей в количестве 0,005 - 0,000005% к протоку. 3 табл.

Изобретение относится к микробиологическому синтезу белка и может быть использовано для получения биомассы микроорганизмов, в частности дрожжей, например, на очищенных жидких парафинах. Целью изобретения является повышение выхода биомассы, улучшение качества готового продукта, а также удешевление процесса. Способ заключается в том, что дрожжи выращивают в условиях аэрации периодическим, приточно-отъемным или непрерывным способом на жидких питательных средах, содержащих источники углерода, например очищенные жидкие парафины, и минеральные источники азота, фосфора, калия, магния, микроэлементов. При этом в качестве стимуляторов роста дрожжей на стадии выращивания используют сернистокислый натрий (0,0005-0,0020%) и полученную при глубинном культивировании суспензию мицелия высших грибов родов Polyporus, Coprinus и других, которую подкисляют, смешивая с раствором микроэлементов (сернокислые соли железа, цинка, марганца) при рН 2,0-4,0, и подают на ферментацию дрожжей в количестве 0,05-0,000005% к протону. Выращивание дрожжей проводят как в условиях периодического, так и непрерывного культивирования при рН 3,8-5,5, t 32-40^оС и скорости протока 0,1-0,35 ч^-1. При этом было установлено, что биологическая активность грибного мицелия, выдержанного смешиванием с раствором микроэлементов при определенных условиях (рН 2,0-4,0), т.е. его стимулирующее действие на рост дрожжей значительно увеличивается, что проявляется прежде всего в резком сокращении количества подаваемого на ферментацию стимулятора (в 1500-50000 раз), причем одновременное использование стимуляторов дает результат, не равный сумме результатов, получаемых от применения каждого стимулятора в отдельности, что наглядно видно из приведенных в табл. 1-3, а также в примерах данных. В табл.1 приведены результаты по изучению влияния различных значений рН выдерживания грибного мицелия Polyporus sguamosus ВСБ-917 (ЦПМП-F169) на его стимулирующее действие. Биологическую активность, т. е. стимулирующее действие грибного мицелия на рост парафинокисляющих дрожжей Candida maltosa ВСБ-899 (ЦМПМ-7262) определяли выращиванием биомассы в колбах на качалке в течение 24 ч при t 32-34^оС и установлением ее относительного прироста. Как видно из табл. 1, при выдерживании грибного мицелия с раствором микроэлементов максимальная биологическая активность, т.е. стимулирующее действие грибного мицелия Polyporus sguamosus на рост парафинокисляющих дрожжей имеет место при рН 3,0-3,5, при этом активация стимулятора отмечается в интервале рН 2,0-4,0. При выдерживании суспензии грибного мицелия при более высоких значениях рН среды (рН 5,0 и рН 5,5) активация стимулятора не наблюдается, а выдерживание суспензии грибного мицелия при значениях рН среды, меньших рН 2, нецелесообразно, так как активация стимулятора незначительная, а технически выполнение процесса затрудняется, так как требует наличия кислотоупорного оборудования и трубопроводов. Как видно из табл. 2, после выдерживания суспензии грибного мицелия ЦПМП-F169 в растворе солей при рН 3,1 его биологическая активность существенно увеличивается, т. е. стимулирующее действие на рост парафинокисляющих дрожжей проявляется при концентрации стимулятора в 1 10³-1 10⁶ меньшей, чем при подаче его непосредственно после выращивания грибного мицелия при рН 5,5-6,5. Дрожжи Candida maltosa ВСБ-899 (ЦМПМ-У262) выращивали периодически в колбах на качалке на минеральной среде, содержащей в качестве источника углерода 1,0 об. очищенных жидких парафинов фракции С₁₀-С₁₉. Выращивание дрожжей проводили в течение 24 ч. Как видно из табл.3 биологическая активность грибного мицелия после обработки в соответствии с примечанием существенно увеличилась, а именно стимулирующее действие его проявляется при концентрации в 5000 раз меньшей, чем в контроле по прототипу (гриб без обработки), при этом выход биомассы выше, чем в контроле (без добавок гриба), на 10,5% и на 9,1% больше, чем по прототипу. Относительный прирост продуктивности на 13,5% выше, чем в контрольном варианте, и на 12,08% выше, чем по прототипу. П р и м е р 1. Дрожжи Candida maltosa (ЦМПМ-У262) выращивали периодически в колбах на качалке с объемом питательной среды 100 мл, которая включала в себя 10,0 г/л NH₄H₂PO₄, 7,0 г/л K₂HPO₄, а также микроэлементы, раствор которых предварительно смешивали при аэрации при рН 3,1 с суспензией грибного мицелия с тем, чтобы концентрация этих компонентов в растворе питательной среды составляла, г/л: MgSO₄x x7H₂O 0,58; FeSO₄ 7H₂O 0,116; FeSO₄x x7H₂O 0,052; MnSO₄ 5H₂O 0,0131, а суспензии грибного мицелия Polyporus sguamosus 0,01 об. В колбу добавляли также 1 об. очищенных жидких парафинов фракции С₁₀-С₁₉ и производили выращивание дрожжей при t 32-34^оС, рН 5,5. Концентрация биомассы составила 4,61 г/л, выход биомассы составил 59,87% В контрольном опыте, т.е. без добавок грибного мицелия концентрация биомассы 4,96 г/л, т.е. выход биомассы составил 64,42% В контроле по прототипу, т.е. при добавлении 0,02% суспензии необработанного грибного мицелия, взятого непосредственно после ферментации, т.е. при рН 6,0 концентрация биомассы составила 5,28 г/л, т.е. выход биомассы составил 65,97% П р и м е р 2. Дрожжи Candida maltosa (ЦМПМ-У262) выращивали на среде и в условиях по примеру 1. При этом концентрация суспензии грибного мицелия Polyporus sguamosus составила 0,005 об. Концентрация биомассы в колбе составила 5,14 г/л, выход биомассы составил 67,75% В контрольном опыте, т.е. без добавок грибного мицелия концентрация биомассы составила 4,97 г/л, т.е. выход биомассы составил 64,42% По прототипу, т. е. при добавлении 0,02% суспензии необработанного мицелия, взятой непосредственно после ферментации, т.е. при рН 6,0 концентрация биомассы составила 5,08 г/л, т.е. выход биомассы составил 65,97% П р и м е р 3. Дрожжи Candida maltosa ВСБ-899 (ЦМПМ-У262) выращивали на среде и в условиях по примеру 1. В качестве биостимулятора в колбы вносили 0,0005 об. суспензии грибного мицелия Polyporus sguamosus, предварительно выдержанной при аэрации и перемешивании в течение 20 ч при рН 3,1. Концентрация биомассы составила 5,51 г/л, выход биомассы составил 71,56% В контрольном опыте, т.е. без добавок грибного мицелия концентрация биомассы составила 4,96 г/л, т.е. выход биомассы составил 64,4% По прототипу, т.е. при добавлении 0,02% суспензии необработанного грибного мицелия, взятой непосредственно после ферментации, т.е. при рН 6 концентрация биомассы составила 5,08 г/л, т.е. выход биомассы составил 65,97% П р и м е р 5. Дрожжи Candida maltosa (ЦМПМ-У262) выращивали на среде и в условиях по примеру 1. В качестве биостимулятора в колбы вносили 0,000005 об. суспензии грибного мицелия, предварительно выдержанной при аэрации и перемешивании в течение 20 ч при рН 3,1. Концентрация биомассы составила 5,02 г/л, выход биомассы составил 65,19% В контрольном опыте, т.е. без добавок грибного мицелия концентрация биомассы составила 4,96 г/л, т.е. выход биомассы составил 64,42% По прототипу, т.е. при добавлении 0,02% суспензии необработанного мицелия, взятой непосредственно после ферментации, т.е. при рН 6,0 концентрация биомассы составила 5,08 г/л, т.е. выход биомассы составил 65,97% П р и м е р 5. Дрожжи Candida maltosa (ЦМПМ-У262) выращивали на среде и в условиях по примеру 1. В качестве биостимулятора в колбы вносили 0,000001 об. суспензии грибного мицелия, предварительно смешанной при аэрации и перемешивании с раствором микроэлементов при рН 3,1. Концентрация биомассы составила 4,98 г/л, выход биомассы составил 64,68% В контрольном опыте, т.е. без добавок грибного мицелия концентрация биомассы составила 4,96 г/л, т.е. выход биомассы составил 64,42% По прототипу, т.е. при добавлении 0,02% суспензии необработанного мицелия, взятой непосредственно после ферментации, т.е. при рН 6,0 концентрация биомассы составила 5,08 г/л, т.е. выход биомассы составил 65,97% П р и м е р 6. Дрожжи Candida maltosa (ЦМПМ-У262) выращивали непрерывно в десятилитровом аппарате с рабочим объемом 5 л на минеральной среде, содержащей следующие соли, г/л: (NH₄)₂SO₄ 2,10; H₃PO₄ (70%) 2,14; KCl 1,34; MgSO₄ 7H₂O 0,81; FeSO₄ 7H₂O 0,162; ZnSO₄ 7H₂O 0,072; MnSO₄ 5H₂O 0,018. При этом при приготовлении рабочего раствора солей раствор макро- и микроэлементов смешивали отдельно. В раствор микроэлементов (MgSO₄, FeSO₄, ZnSO₄, MnSO₄) при рН 2,9 добавляли суспензию грибного мицелия Fusarium culmorum так, чтобы его концентрация в аппарате составляла 0,00005 об. В аппарат также добавляли 375 мл/ч отработанной культуральной жидкости (ОКЖ), т.е. 30% от общего протока в ферментере. В ОКЖ предварительно растворяли натрий сернистокислый в количестве 10 мл, что составило 0,0008% от общего протока в аппарате или 0,0026% от объема рециркулируемой культуральной жидкости. В качестве источника углерода в аппарат добавляли 30 мл/ч очищенных парафинов. Дрожжи выращивали непрерывно при скорости разбавления среды 0,25 ч^-1, при температуре 32-34^оС, аэрации воздухом 1,8 л/л/ч, числе оборотов мешалки n 1200 об/мин. При этом концентрация биомассы составила 20,77 г/л (асд), выход биомассы составил 115,71% продуктивность 5,19 г/л/ч. Расходный коэффициент составил 0,86 т/т готового продукта. В контрольном опыте, т.е. без добавок стимуляторов при тех же условиях выращивания концентрация биомассы составила 16,56 г/л, т.е. выход биомассы составил 94,3% Расходный коэффициент составил 1,06 т/т готового продукта. Содержание сырого протеина в опыте составило 62% содержание остаточных углеводородов составило 1,8% в контрольном опыте содержание остаточных углеводородов составило 2,9% сырого протеина 59,7% Удельный расход суспензии грибного мицелия составил 0,024 г/кг (0,024 кг/т готового продукта), в то время как контроль по прототипу 30 кг/т готового продукта. П р и м е р 7. Дрожжи Candida maltosa ВСБ-899 (ЦМПМ-У262) выращивали по примеру 6. В аппарат добавляли 0,00001 об. суспензии грибного мицелия Fusarium culmorus. В аппарат добавляли также 25 мл/ч отработанной культуральной жидкости (ОКЖ), т. е. 50% от общего протока в ферментере. В ОКЖ предварительно растворяли натрий сернистокислый в количестве 25 мг, что составляло 0,002% от общего протока в аппарате или 0,004% от объема рециркулируемой культуральной жидкости. В качестве источника углерода в аппарат добавили 30 мл/ч очищенных парафинов. При этом концентрация биомассы составила 20,38 г/л (асд), выход биомассы составил 113,56% продуктивность процесса 5,09 г/л/ч, расходный коэффициент по парафину 0,88 т/т готового продукта. П р и м е р 8. Дрожжи Candida maltosa ВСБ-778 выращивали непрерывно в десятилитровом аппарате с рабочим объемом среды 5 л на минеральной среде, содержащей, г/л: (NH₄)₂SO₄ 1,5; H₃PO₄ (70%-ной) 1,53; KCl 0,96; MgSO₄ 7H₂O 0,58; FeSO₄ 7H₂O 0,0116; ZnSO₄ H₂O 0,062; MgSO₄ 7H₂O 0,0131. В питательную среду добавляли 2,5 об. к протоку парафина, а также сульфит натрия и суспензию мицелия гриба Polyporus sguamosus ВСБ-917 в следующем порядке: сначала в течение 8 ч подавали одновременно 0,0008% к протоку сульфит натрия и 0,00001 об. суспензии грибного мицелия, выдержанного в растворе солей микроорганизмов (цинка, железа, марганца и магния) при рН 3,1; затем в течение 8 ч подавали 0,0008% к протоку сульфит натрия, а в следующие 8 ч подавали лишь грибной биостимулятор, после чего повторяли тот же порядок подачи стимуляторов. Выращивание дрожжей вели при d 0,25 ч^-1. При этом концентрация биомассы составляла 20,9 г/л, т.е. выход биомассы от заданного парафина равнялся 107,1% продуктивность процесса 5,22 кг/м^3/ч. В контрольном варианте, который проводили в тех же условиях, но без указанной подачи стимуляторов, концентрация биомассы составила 17,5 г/л, т.е. выход биомассы составил 89,6% продуктивность процесса составила 4,37 кг/м³/ч. Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить выход биомассы, улучшить качество целевого продукта за счет снижения содержания остаточных углеводородов и повышения содержания сырого протеина, а также добиться удешевления процесса за счет снижения концентрационного порога стимулятора, снижения расходного коэффициента (данные приведены в таблицах и примерах).

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ ДРОЖЖЕЙ, предусматривающий выращивание их в условиях аэрации на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода н-парафины, источники азота, фосфора, раствор микроэлементов, содержащий сернокислые соли железа, цинка, марганца, сульфит натрия и суспензию мицелия высших грибов в качестве стимуляторов роста, с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода биомассы, улучшения качества готового продукта, а также удешевления процесса, суспензию мицелия высших грибов предварительно подкисляют путем смешивания с раствором микроэлементов и подают в процесс выращивания в количестве 0,005 0,000005 об. к протоку совместно или поочередно с сульфитом натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2