Питательная среда для глубинного культивирования биомассы гриба blakeslea trispora вкпм f-117 - продуцента каротина

Питательная среда для глубинного культивирования биомассы гриба blakeslea trispora вкпм f-117 - продуцента каротина

Реферат

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к питательным средам для культивирования продуцентов каротиносодержащей биомассы.

Известна питательная среда Циглера для культивирования продуцентов каратиносодержащей биомассы, включающая соевую муку - 4,7%, кукурузную муку - 2,3%, масло подсолнечное - 4%, калий фосфорнокислый однозамещенный - 0,05%, витамин B₁ - 0,0002% и воду остальное (Cigler А., Arnold U., Аnсеlеrson R.F. Microbiological production carotinoides. 1958, V7, р94-98).

Недостатками питательной среды Циглера являются невысокая биосинтетическая способность продуцента и применение пищевого сырья для его приготовления.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является питательная среда для глубинного культивирования биомассы гриба Вlakeslea trispora - продуцента каротина, содержащая соевое масло - 43%, размельченную кукурузу, калий фосфорнокислый однозамещенный - 0,05%, витамин В₁ - 1 мг%, β-ионон - 0,1% (см. US 2890989, 16.06.1959). Однако данная питательная среда не обеспечивает достаточно высокую биосинтетическую способность продуцента каротина.

Техническим результатом является повышение биосинтетической способности продуцентов каротиносодержащей биомассы и удешевление питательной среды.

Техническая задача решается тем, питательная среда для глубинного культивирования биомассы гриба Вlakeslea trispora ВКПМ F-117 - продуцента каротина содержит ячменную мучку, соевую муку, калий фосфорнокислый однозамещенный, масло подсолнечное, витамин В₁, β-ионон, водопроводную воду при следующим соотношении компонентов, мас.%:

Ячменная мучка 3,0-4,0

Соевая мука 4,0-4,7

Масло подсолнечное 3,8-4,0

Калий фосфорнокислый однозамещенный 0,04-0,05

Витамин В₁ 0,0002-0,0005

β-ионон 0,098-0,099

Водопроводная вода остальное

Сущность изобретения заключается в том, что повышение биосинтетической способности продуцента каротина обеспечивается высокой концентрацией в ячменной мучке углеводородов изопреноидной природы - каротиноидов и терпенов. Использование в качестве источника углерода углеводородов изопреноидной природы, в частности каротиноидов, резко увеличивает содержание каротина в биомассе и микробных липидах. Это объясняется тем, что вероятно микроорганизмы включают растительные каротиноиды в продукты синтеза липидов, при этом энергетические затраты на синтез липидов в микробной клетке сводятся к минимуму. Повышению биосинтетической способности продуцентов каротина может способствовать и наличие стеринов в ячменной мучке (1,5-4,5%).

Экспериментально установлено, что достижение более высокой биосинтетической способности продуцентов каротина возможно при использовании ячменной мучки, характеризующейся следующим химическим составом (таблица 1).

Таблица 1Химический состав ячменной мучки
Влажность, %	В % на сухое вещество
	Белок	Жир	Крахмал	Клетчатка	Зольность
12-13	12-13	8-10	50-60	8- 10	8-9

Интенсификации процесса биосинтеза каротина могут способствовать витамины и каротиноиды, содержание которых в мучке колеблется в следующих пределах, мг%:

Витамин В₁ 0,50-0,65

Витамин В₂ 0,45-0,55

Витамин РР 1,10-1,3

Витамин Е 4,8-4,95

Каротиноиды 0,40-0,42

На увеличение биосинтетической способности продуцентов каротина могут оказывать влияние и другие группы биологически активных веществ, в частности некоторые жирные кислоты. Содержание основных жирных кислот липидов ячменной мучки представлено следующими данными (таблица 2).

Таблица 2Жирнокислотный состав липидов ячменной мучки
Жирная кислота	% от суммы
С16:0	6,9
С18:0	1,2
С18:1	25,4
С18:2	65,6
С18:3	0,9
Сумма насыщенных кислот	8,1
Сумма ненасыщенных кислот	91,9

Основным представителем жирных кислот липидов ячменной мучки является биологически активная линолевая кислота.

Питательную среду готовят следующим образом: ячменную мучку, полученную в результате шелушения ячменя, просеивают через сито диаметром 1 мм. Соли в заданном количестве растворяют в холодной водопроводной воде. В солевой раствор добавляют ячменную мучку, соевую муку, подсолнечное масло. Среду стерилизуют при 121°С в течение 45-60 мин, затем охлаждают.

В ферментационные колбы, содержащие 50 мл среды, засевают культуру штамма микроорганизма в количестве 5-10% от объема среды в соотношении объемов 1:10. Проводят глубинное брожение в течение 4-6 дней при 26-28°С в аэробных условиях при непрерывном перемешивании и аэрации в соотношении количества подаваемого воздуха 1/2:1 к объему питательной среды.

По истечении 36-48 ч от начала брожения загружают β-ионон в количестве 0,099 вес. ч.

По достижении максимальной концентрации каротина мицелий отделяют от жидкости фильтрацией.

Пример 1

Культивирование продуцента Вlakeslea Trispora ВКПМ-117 проводят в лабораторных колбах-качалках V=730 мм. Использовали питательную среду следующего состава, мас.%: соевая мука 4,7%, ячменная мучка 3%, масло подсолнечное 4%, КН₂Р0₄ - 0,05%, витамин B₁ - 0,0005%, β-ионон - 0,099% и вода до 100%. В ферментационные колбы, содержащие 50 мл среды, засевают двухдневную культуру гриба Вl. Trispora в количестве 10% от объема среды, в соотношении объемов, равном 1:10. Выращивание проводят при 26°С и перемешиванием при 220 об/мин. Спустя 48 часов от начала ферментации в колбы загружают 0,099 мас.ч. β-ионона, от объема среды.

При достижении максимальной концентрации каротиноидную массу отделяют фильтрацией. Навеску биомассы 0,02 г помещают в бюкс, содержащий 0,5 мл трихлорэтилена и 7 мл ацетона. После перехода пигментов в раствор биомассу дополнительно растирают в ступке до бесцветного состояния.

Раствор каротина в ацетоне переносят в мерную колбу па 200 мл. Объем доводят до метки ацетоном. Содержание каротина определяют фотометрически по стандартному раствору синтетического каротина. Кроме того, определяют содержание каротина в культуральной жидкости (мкг/100 мл культуральной жидкости) и содержание абсолютно сухого вещества биомассы (г/100 мл культуралыной жидкости). Содержание каротина в биомассе 46,25 г/кг, что на 2,27 больше, чем на известной среде (43,98 г/кг). Содержание каротина в культуральной жидкости 185315 мкг/100 мл, что на 30026 мкг/100 мл больше по сравнению с известной средой (155289 мкг/100 мл), накопление биомассы также идет более интенсивно 3,72 г/кг против 3,63 г/кг на известной среде.

Пример 2

Питательную среду готовят также, как в примере 1, отличием является то, что питательная среда содержит ячменную мучку в количестве 3,5%, витамина В₁ - 0,0002%, количество остальных компонентов аналогично примеру 1.

Согласно полученным результатам содержание каротина составило 49,93 г/кг, что на 13,5% больше по сравнению с известной средой. Содержание каротина в культуральной жидкости составило 188654 мкг/100 мл, что на 21% больше результатов, полученных на известной среде. Накопление биомассы 3,83 г/100 мл, т.е. на 5,5% больше по сравнению с известной средой.

Пример 3.

Питательную среду готовят также, как и примере 1 и 2, отличием является то, что питательная среда содержит ячменную мучку в количестве 4%, соевую муку 4,3%, витамин В₁ - 0,0002%. Количество остальных компонентов аналогично указанному в примерах 1 и 2.

При данном соотношении компонентов в среде содержание каротина в биомассе 44,23 г/кг, что на 0,5% больше, чем на известной среде. Содержание каротина в культуральной жидкости 165534 мкг/100 мл, что на 6,5% больше, чем на известной среде, накопление биомассы 3,75 г/100 мл, что на 3,3% больше по сравнению с результатами известной среды.

При использовании запредельных значений концентраций ячменной мучки в питательной среде положительного эффекта достичь не удалось. Результаты исследований представлены в таблице 3.

Таблица 3
Концентрация компонентов в питательной среде, %	Содержание каротина	Накопление биомассы, г/100 мл культуральной жидкости
Ячменная мучка	Соевая мука	Масло подсолнечное	Витамин В1	β-ионон	г/кг биомассы	мкг/100 мл культуральной жидкости
1	4,75	3,8	0,0005	0,099	31,01	110100	3,71
1,5	4,75	3,8	0,0005	0,099	31,10	110115	3,79
2	4,75	3,8	0,0002	0,099	31,82	135214	3,85
2,5	4,70	3,8	0,0002	0,098	38,84	141276	3,79
4,5	4,00	3,8	0,0002	0,098	40,77	153214	3,60
5,0	4,00	3,8	0,0002	0,098	35,14	150114	3,57

Предлагаемая питательная среда позволяет увеличить выход целевого продукта по сравнению с прототипом на 0,85 кг в пересчете на кристаллический β-каротин.

Питательная среда для глубинного культивирования биомассы гриба Blakeslea trispora ВКПМ F-117 - продуцента каротина, содержащая ячменную мучку, соевую муку, калий фосфорнокислый однозамещенный, масло подсолнечное, витамин В₁, β-ионон, водопроводную воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ячменная мучка 3,0-4,0

Соевая мука 4,0-4,7

Масло подсолнечное 3,8-4,0

Калий фосфорнокислый однозамещенный 0,04-0,05

Витамин В₁ 0,0002-0,0005

β-Ионон 0,098-0,099

Водопроводная вода Остальное