Способ получения препарата, обогащенного селеном

Способ получения препарата, обогащенного селеном

Реферат

 

Использование: биотехнология. Сущность изобретения: дрожжи рода Candida или Saccharomyces cerevisiae культивируют непрерывно в условиях интенсивной аэрации и перемешивания среды при заданном значении pH, равном предпочтительно 4,0-4,2, которое регулируют путем титрования среды аммиачной водой, на питательной среде, содержащей н-парафины или этанол, или мелассу в качестве источника углерода, источники азота, фосфора, калия и серосодержащие соли, магния железа, цинка, марганца, необходимые для роста дрожжей, в которую дополнительно введены соединения селена для обогащения селеном биомассы в количестве 0,01-0,6 мМ/л среды из расчета на селен, при этом суммарное содержание серосодержащих солей в среде составляет 0,2-3,0 мМ/л из расчета на серу. Полученная биомасса содержит органически связанный селен. 1 табл.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к производству дрожжевой биомассы на углеводородсодержащих средах, и может быть использовано для получения белково-витаминного концентрата эприна, паприна, хлебопекарских дрожжей, обогащенных селеном, которые могут применяться для кормовых целей и в качестве ветеринарных препаратов специального назначения, а также как пищевые добавки.

Эпидемиологическими исследованиями показана недостаточность ряда микроэлементов в питании человека, что приводит к увеличению риска раковых, сердечных заболеваний, расстройства гормональной функции и др. Наиболее значимыми в этом отношении в настоящее время являются такие микроэлементы как селен, иод, железо.

Известно, что в зонах, подвергшихся радиоактивному воздействию, одним из способов повышения резистентности организма к воздействию ионизирующей радиации и выведения из организма радионуклеидов, является применение продуктов питания и специальных препаратов, обогащенных витаминами, иодом, селеном и другими элементами.

В последнее десятилетие показана специфическая высокая биологическая активность селена, замещающего серу в серусодержащих аминокислотах, играющего важную роль в обмене веществ человека и животных, регулирующего окислительно-восстановительные реакции, выполняющего и другие функции.

Работами многих исследователей показано, что микроорганизмы способны накапливать в биомассе ряд минеральных компонентов, которые входят в состав биомассы и находятся в клетках в органической форме. Известна возможность обогащения дрожжевой биомассы различными микроэлементами при культивировании дрожжей на средах с высокой концентрацией этих элементов. Экспериментальными данными показано, что эффективность физиологического воздействия таких элементов, как иод, селен и др. в значительной степени повышается, если последние вводятся в организм не в виде минеральных элементов (подобно премиксам), а в составе органических компонентов, в белках, аминокислотах и др.).

Известен способ получения биомассы по а.с. СССР 282249, включающий культивирование дрожжей, например Rhodotorula, в среде, содержащей источники углерода, азота, минеральных веществ, с концентрированием путем сепарирования, обогащением микроэлементами и высушиванием дрожжевой суспензии в распылительной сушилке. Способ отличается тем, что с целью предотвращения потерь микроэлементов, обогащение ими биомассы производят в сконцентрированной до 50-200 г/л биомассы, набором микроэлементов, включающим кобальт, медь, марганец, железо, иод, цинк и молибден в виде их солей [1] Недостатком способа является то, что такое добавление микроэлементов на постферментационной стадии хотя и исключает их потери, но не обеспечивает включения микроэлементов в состав биополимеров клетки. Обогащение биомассы при этом происходит минеральными компонентами, что значительно снижает физиологическую ценность получаемой обогащенной микроэлементами биомассы.

Применение микроэлементов для кормовых и ветеринарных целей в виде минеральных солей традиционно. В США приобретен патент на рецепт приготовления примекса, содержащего селен, разработанный в Канаде. Селенат натрия (0,5 кг) растворяли примерно в 20 л воды и добавляли к пшеничному крахмалу (375 кг) и трикольцитфосфату (40 кг). Компоненты перемешивали в смесителе около 15 мин, полученный премикс распыляли и перемешивали в течение последующих 30 мин с пшеничным крахмалом [2] Данный способ имеет ряд существенных недостатков. При хранении премиксов и кормов, их содержащих, многие соли селена разлагаются, иод практически полностью теряется, могут образовываться трудноусвояемые комплексы и др.

Физиолого-биохимические свойства дрожжей, а также опыт их производства и применения в России определяют дрожжи как наиболее перспективный объект для получения на его основе препаратов, содержащих определенные минеральные компоненты в органической форме.

Задачей изобретения являлось обеспечить включения селена в состав биополимеров клетки.

Предлагаемый способ заключается в следующем. Дрожжи рода Candida или Saccharomyces культивируют непрерывно в условиях интенсивной аэрации и перемешивая среды при заданном значении pH, равном предпочтительно 4,0-4,2, которое регулируют путем титрования среды аммиачной водой, на питательной среде, содержащей н-парафины или этанол или мелассы в качестве источника углерода, источники азота, фосфора, калия, магния, железа, цинка, марганца, необходимые для роста дрожжей, с добавкой в процессе культивирования дополнительно соединений селена для обогащения селеном биомассы, с последующим выделением целевого продукта белково-витаминного концентрата паприна, эприна или хлебопекарских дрожжей, обогащенных дополнительно селеном.

Влияние различных количеств серусодержащих солей в питательной среде на включение селена в состав дрожжей биомассы было проверено при культивировании дрожжей Candida и Saccharomys на стандартной по остальным элементам минеральной среде с н-парафинами или этанолом или мелассой и добавкой источника селена для обогащения им биомассы, с оценкой результатов по содержанию в биомассе селена после ее трехкратной промывкой водой (практически исключает наличие в биомассе минеральных элементов, сорбированных на поверхности клеток) и высушивания.

Изменение содержания селена в биомассе при различных режимах культивирования приведено в таблице.

Представленные результаты таблицы показывают, что наибольшее включение селена в состав биомассы достигается при концентрации серы в минеральной среде 0,2-0,3 мМ, причем наибольшее количество селена включается при соотношении серы к селену S:Se,как 1:(10-15). Нецелесообразно изменение соотношения за пределы данного, т.к. при этом получаемая биомасса содержит заметно меньшее количество селена. При значительном относительно 0,2-0,3 мМ снижении концентрации серы в питательной среде наблюдается резкое снижение активности роста или отсутствие роста вообще, при повышении концентрации селена относительно 0,015-0,02 мМ происходит ингибирование процесса.

Технический результат, полученный при использовании предлагаемого способа, заключается в повышении содержания селена в биомассе, а также включении селена в биополимеры клетки.

Сведения, подтверждающие осуществление предлагаемого способа.

Пример 1. Дрожжи Candida maltosa ВСБ-899 (ИМПМ У-262) выращивали непрерывно в аппарате с рабочим объемом в 5 л, с механическим перемешиванием (1200 об/мин) и аэрацией воздухом (300 л/ч). В качестве источника углерода в среду добавляли очищенные жидкие парафины нефти в количестве около 2 об. использовалась водно-минеральная питательная среда, где некоторые соли серной кислоты заменялись на соли любых других кислот следующего состава,мг/л: Ортофосфорная кислота (в пересчете на P₂O₅) 700 KCl 900 MgCl₂H₂O 566 MgSO₄7H₂O 12,5 FeSO₄7H₂O 12,5 MnSO₄7H₂O 12,5 ZnSO₄7H₂O 12,5 Общее содержание серы в питательной среде составляло 0,2 мМ. Дополнительно в среду добавляли двуокись селена для обогащения биомассы селена из расчета содержания в исходной среде селена 0,8 мг/л, что составляет 0,01 мМ.

Процесс культивирования вели при 32-34^oC и регулировании pH среды путем титрования 6%-ным раствором аммиачной воды, которая также служила источником азотного питания. Полученную биомассу промывали три раза водой и высушивали, после чего определяли содержание в сухой биомассе селена это составляло в среднем 71 мг/кг. В контрольном опыте при выращивании дрожжей в аналогичных условиях, но при стандартном содержании серы 4 мМ, содержание селена в биомассе составляло лишь 0,7 мг/кг.

Пример 2. Дрожжи Candidautilis ВСБ-651 выращивали аналогично описанному в примере 1, но в качестве источника углерода использовали этанол в количестве 2 об. при культивировании использовалась водно-минеральная питательная среда следующего состава, мг/л: Ортофосфорная кислота (в пересчете на P₂O₅) 700 KCl 900 MgCl₂H₂O 350 MgSO₄7H₂O 29,6 FeSO₄7H₂O 16,6 MnSO₄7H₂O 16,7 ZnSO₄7H₂O 17,3 Общее содержание серы в питательной среде составляло 0,3 мМ. Дополнительно в среду добавляли селенит натрия для обогащения биомассы селена из расчета содержания в исходной среде селена 1,2 мг/л, что составляет 0,015 мМ. Содержание селена в обработанной биомассе составляло 91-95 мг/кг.

Пример 3. Выращивание осуществляли аналогично описанному в примере 1, но при выращивании использовали дрожжи Candida ethhanolica ВСБ-814, а в качестве единственного источника углерода использовали этанол в количестве 2 об. Содержание селена в сухой биомассе составляло 77-78 мг/кг.

Пример 4. Выращивание осуществляли аналогично описанному в примере 1, но при выращивании использовали дрожжи Saccharomyces cerevisial ВСБ-835, а в качестве единственного источника углерода использовали мелассу в количестве 2 об. Использовалась водно-минеральная питательная среда следующего состава, мг/л: Ортофосфорная кислота (в пересчете на P₂O₅) 700 KCl 900 MgCl₂H₂O 367 MgSo₄H₂O 19,6 FeSo₄H₂O 16,6 MnSo₄H₂O 16,7 ZnSo₄H₂O 17,3 Общее содержание серы в питательной среде составляло 0,25 мМ. Дополнительно в среду добавляли селенит натрия для обогащения биомассы селена из расчета содержания в исходной среде селена 0,85 мг/л, что составляет 0,015 мМ. Содержание селена в обработанной биомассе составляло 106,9 мг/кг.

Пример 5. Выращивание осуществляли аналогично описанному в примере 4, но при выращивании использовали дрожжи Saccharomyces cerevisiae ВСБ-327. Содержание селена в обработанной биомассе составляло 90,5 мг/кг.

Во всех приведенных примерах выход биомассы и содержание в ней белка практически одинаковы и близки к контрольным показателям.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет обеспечить включение селена, добавляемого в среду культивирования для обогащения им биомассы, в ее состав и повысить его содержание по сравнению с известными способами. При этом используемый для обогащения биомассы селен прочно закреплен в органических компонентах клетки и не удаляется из биомассы при тщательной промывке, а также в процессах сушки и хранения биомассы.

Формула изобретения

Способ получения препарата, обогащенного селеном, отличающийся тем, что осуществляют культивирование дрожжей рода Candida или Saccharomyces cerevisiae на питательной среде, содержащей источники селена, углерода, азота, фосфора, калия и серосодержащие соли магния, железа, марганца, цинка, при этом источник селена вводят в среду в количестве 0,01-0,6 ммоль/л из расчета на селен, а серосодержащие соли 0,2-3,0 ммоль/л из расчета на серу.

РИСУНКИ

Рисунок 1