Способ подготовки мелассы к сбраживанию при производстве лимонной кислоты

Способ подготовки мелассы к сбраживанию при производстве лимонной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 600172

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 270276 (21) 2331720/13 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 3003.78. Бюллетень № 1".

2 (5I) М. Кл.

С 12 1) 1/04

Госу1(аротавнный комитет

Соната й(инистраа СССР на волам иаабретвнкй и открытий (53) УДК 663. 14 (088.8) (45) Дата опубликования описания 050478 (72) P вторьа изобретения э. и. Горбатая, э. с. Фишкова, и. Г. Гома и A. Б. Могилевская

Ленинградский межотраслевой научно-исследовательский институт пищевой промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕЛАССЫ К СБРАЖИВАНИЮ

ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к микробиологии, а именно к производству лимонной кислоты биохимическим способом, v может быть использовано в других отраслях промышленности, где продукты 5 производства ферментируются специально культивируемыми организмами.

Производство лимонной кислоты биохимическим способом основано на ферментации углеводосодержащих,синтети- 10 ческих или естественных питательных сред, приготовленных, например, на основе мелассы различными микроорганизмами, в том числе и плесневым грибом Asрегр Квэ п1ger в определенных условиях.. аэрации, температуры, состава питательной среды при подавлении посторонней микрофлоры.

Известен способ, в котором при подготовке к ферментации меласса раэбавляется горячей водой, в растворе содой или кислотой устанавливается заданное значение рН, после чего он стерилизуется кипячением и обрабатывается ферроцианидом калия, затем разбавляется стерильной водой до > требуемой концентрации по сахару, охлаждасчси i: при 60 — 80 C в .* с.i о добавляются цц —; ат-. явные соли (це;:ример, 30 однозамещенный фосфат калия и сульфат цинка) и антибактериальные- препараты 11)

Крома углеводов и минеральных питательных солей, содержащих азот, фосфор, серу, магний и др. элементы, для нармального развития микроорганизмов — продуцентов, нужны различные микроэлементы и биологически активные вещества (витамины, аминокислоты).

Однако содержание таких веществ в мелассах не всегда удовлетворяет потребности продуцента: их может быть недостаточное количество или они представлены в форме малодоступной или недоступной для продуцента.

Известны различные способы производства лимонной кислоты, предусматривающие в процессе биосинтеза введение в мелассу добавок в виде ионов металлов или различных соединений, например сульфата калия или других щелочных солей минеральных кислот t2j, четвертично-аммонийных соединений (31, азотистых соединений (4) или различных органических добавок в виде вытяжки из отработавшего мицелия (5), фильтрата после осаждения цитрата кальция иэ сброженного раствора (6(, крахмала

600172 ил тростниковой патоки (7) экстракта из корнеплодов турнепса и сахарной свеклы j8j или сухого молок" (9) или осадок, отделенный от сброженных растворов с высокой сбраживаемо - j 0 аемостью j10) Однако все эти способы не дают стабильных результатов, поэтому применение их имеет ограниченный ха— рактер. Кроме того, процесс биосинте= за лимонкой кислоты зависит от разнообразнсй сопутствующей микрофлоры;. бактерий, дрожжеподобных и„плесневых грибов, Для снижения ущерба от их вредного действия применяется широкий

* 15 к омплек с санитарно-профилак тическ их мероприятий, например, мытье и обработка помещений и технологического оборудования моющими и дезинфицирую-. щими средствами, дезинфекция коммуникаций и оборудования насыщенным паром, обеззараживание поступающего в помещения и на аэрирование кислотообразующей культуры воздуха, тепловая или химическая стерилизация т роизводственных жидкостей, ношение стериль25 ной одежды и т.д. Особенно трудно бороться с инфекцией, вызываемой плесенью Pell1ciee um гндu8esum pvvpur ogenum, Для подавления э той инфекции 30 предлагаются различные способь|: усиленное аэрирование пленки гриба-кислотообразователя (й), добавление в ме-, лассные растворы ионов меди (12) обработка кислотообраэующих гленок пароформалиновой смесью (131

Однако все эти способы не обеспечивают полной защиты процесса от вредного влияния гриба-паразита.

С целью увеличения выхода лимонной кислоты, более полного подавления

40 инфекции, вызываемой плесневими грибами рода Pen(ci88 um и снижение удельного расхода основного сырья мелассы предлагается способ, в котором „ в мелассный питательный раствор после обработки ферроцианидом калия вводят метиловый эфир а- оксибенэойной кислоты.

Полезное влияние метилового эфира и -оксибенэойной кислоты в концентрации 20-80 мг на 1 л раствора проявляется двояким образом: с одной ""òîðîны, он активизирует способность грибапродуцента к биосинтеэу лимонной кислоты, с другой, угнетает жиэнедеятель- ность посторонних микробов-антагонистов и тем самым снижает их вредное действие на процесс кислотообразования.

Наиболее существенной является антимикробная активность препарата в от- 60 ношении паразитических плесеней рода

Penici Ef um

При изучении влияния метилового эфира и -оксибензойной кислоты на рост плесневих грибов Asp n f er — проду цент лимонной кислоты, и Pe n ruguEesumего паразит, установлено, что при добавлении в питательную среду (суслоагар) метиловый эфир -оксибензойной кислоты в количестве 20-40 мг на 1 м подавляет рост Реп1с18fа в течение суток,. а в количестве 80-120 мг на

1 л = в течение 5 суток. На 6-е и

7-е сутки на поверхности такой среды появляются единичные мелкие колонии

P6nici PE a со слабым спороношением.

На питательной среде без метилового эфира и -оксибензойной кислоты на

2-е сутки наблюдают умеренный рост

Penic.111а без спороношения, а в последующие дни — пышный рост с обильным спороношением.

На рост и спороношение AS/ п1 агпродуцента лимонной кислоты, метиловый эФир П -оксибензойной кислоты во всех испытанных концентрациях (20120 мг/л) заметного влияния не охазыв ает .

Пример 1. Проводят ферментацию в лимонную кислоту 15%-Йых по сахару питательных растворов, приготовленных иэ различных образцов мелассы: плохо и хорошо сбраживаемой. Мелассные растворы готовят в соответствии с требованиями технологической инструкции следующим образом.

Берут 7 навесок по 300 r плохо сбраживаемой мелассы и 6 таких же навесок хорошо сбраживаемой мелассы, мелассу разбавляют горячей водой в отношении 1:1, перемешивают, проводят коррекцию рН раствора до 6,87,.0-, нагревают до кипения, добавляют ферроцианид калия — 1200 мг на навеску хорошо сбраживаемой мелассы и

1450 мг плохо сбраживаемой, кипятят

10 мин в горячие -растворы добавляют метиловый эфир И -оксибензойной кислоты из расчета 10, 20, 40, 60, 80 и

100 мг на 1 л л готового раствора, охлаждают до 70 С и вводят питате ль ные оли: мг однозамещенного фосфата калия и 10 мг сульфата цинка на 1 л готового раствора, затем разбавляют стерильной водой так, чтобы концентрация сахара в растворе составляла 15%л, тщательно перемешивают, разливают в опытные сосуды с в слоя 9 см и

ы с высотою слоя см, и засевают сухими спорами штамма РЭУ-119 гриба А sp «p Процесс ведут при 32 С 7 суток. Результаты опыта приведены в табл. 1.

600172

Та блиц а1

Содержание метилоного эфира т -ок сибензойно кислоты в растворе, мг/л

Содержание полученной кислоты на растворе онот го ха1,02

100

100,0

100,0

106,0

106,0

100,0

96,0

82,5

56,0

10,60

10,80

11,27

11,34

10,58

1,51

Ко нтроль

7,19

7,25

100

82,5

56,0

66,0

1,54

1,03

87,6

1,27

1,69

1, /О

88,2

1,28

118

8,53

66,3

82,3

62,8

8,00

112

1,58

1,21

10,17

79,0

61,0

58,2

1,52

1,17

1,12

109

7,84

2,0

7,48

104

100 иэ плохо сбражинаемой ме лассы

Из данных таИжцы 1, видно, что на растворе, приготовленном из плохо сбраживаемой мелассы изнестным спосо-"

2 бом (контроль), съем кислоты с 1 м н сутки составляет 1,02 кг, а Ъыход от сахара 56,0Ъ. Добавление в этот раствор метилоного эфира и -оксибензойной кислоты способствует накоплению 40 в растворе большого количества кисло7Ы, Наиболее активно идет биосинтез в присутствии 20 — 60 мг в 1 л питательного раствора:съем с 1м в сутки состав- ляет соответственно 1,27-1,21кг или на 45

17-12% выше, чем в контроле, а выход от данного сахара 66,0-62,83. При повышении концентрации препарата в растворе до 80-100 мг/л его стимулирующее действием несколько снижает- 50 ся: съем кислоты с 1 м и сутки 1,18г

1,12 кг или на 9-4Ъ выше, чем н контроле, выход его сахара 61,0-58,2%.

На растворе, приготовленном известным способом иэ хорошо сбраживаемой мелас- 55 сы, съем кислоты с 1 м в сутки

1,59 кг, а выход от сахара 82,53. На растворах из этой мелассы с добавкой

2 0-4 0 мг/л ме т илов ого эф ира h -ок с ибензойной кислоты съем кислоты 1,69- 60

1,67 кг с 1 м 2 в сугки, что на 6Ъ выше, чем в контроле, а выход от сахара 87,6-88,2Ъ. При дальнейшем повышении концентрации препарата в мелассном растворе из хорошо сбраживаемой мелассы стимулирующего действия не отмечено.

Добавление в растворы, приготовленных иэ хорошо и иэ плохо сбраживаемых меласс, метилового эфира Il -оксибензойной кислоты в количестве 10 мг на

1 л не оказывает влияния на активность процесса биосинтеэа.

Так им образом, метиловый эфир VI— оксибензойной кислоты стимулирует активность биосинтеза кислоты у гриба Asp. n .д е, причем íà растворах, приготовленных из мелассы худшего качества, . положительное влияние препарата является более сильным. Наиболее четко стимулирующее действие Il -оксибенэойной кислоты проявляется в концентрации 20-80 мг/л.

Пример 2. Проводят ферментацию

15%-ного по сахару мелассного раствора, подготовленного известным и предлагаемым способами с добанлением 10, 20, 40 и 80 мг метилового эфира 1l— оксибензойной кислоты на 1 л раствора.

Растворы готовят аналогично примеру 1.

Каждый иэ вариантов эасеивают сухими спорами штамма РЭУ-119 гриба Алр.. ифе и сухими спорами этого штамма, инифицированными спорами гриба-паразита Рбп сйChurn . Ферментацию ведут при 32 С

7 суток. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

600172

Т а б л и ц а 2

Способ при— готонления арианты раствора одержание полученной кислоты

Колиестно пор

1 м одер ание репа ата сре е, г/л

11,2

8,2

1,60

1,17

100

73 б

1 10

Известный

1 10

106

1.10Ь

1 10

8О

82

89

Предлагаемый

Формула изобретения

ЦНИИПИ Зака . 191/3 Тираж 568 Подписное

Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная,4

При заражении Рви с f Eius кислото6бразующей пленки, выращенной на растВоре мелассы, приготовленном известным г способом, съем кислоты с 1 м в сутки снижается ьа 27% по сравнению с контролем (с 1 60 кг до 1,17 кг с 1 м в сутки) .

На мелассном растворе, приготовленном предлагаемым способом, в который ЗО добавлен метиловый эфир И -оксибензойной кислоты н количестве 10, 20, 40 и 80 мг/л, съем кислоты в инфицированных Рби1с1И1огп нариантах составляет соответственно 1,31„1,36, 1,43 35 и 1,40 кг с 1 м н сутки или на 1811% ниже, чем в контрольном и инфицированном варианте, но на 9, 12, 16, 15% выше, чем в контрольном инфицированном варианте . 40

Таким образом, добавление в растворе метилового эфира И -оксибенэойной кислоты снижает вредное влияние

p6n c L <> на активность кислотообразования у гриба " P Re 45 способствует более стабильному ведению процесса.

1. Способ подготовки мелассы к сбраживанию при производстве лимонной кислоты путем разбавления мелассы водой, установления заданного рН, стерилизации раствора, обработки ферроцйанидом калия, разбавления стерильной водой до требуемой концентрации по сахару, охлаждения и внедения питательных солей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения вы60

9,2

9,5

10,0

9,8 хода лимонной кислоты и более полного подавления инфекции, вызываемой плесневыми грибами рода Реп с 661:urn в процессе биосинтеэа кислоты, в мелассный раствор после обработки ферроцианидом калия вводят метиловый эфир

C-оксибенэойной кислоты.

2. Способ по п.1, о.т л и ч а ю шийся тем, что метиловый эфир

A --оксибенэойной кислоты вводят в количестве 20-80 мг на 1 л раствора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Технологическая инструкция по производству пищевой лимонной кислоты. Л., 1970.

2. Патент ЧССР 9 97291, кл. 6 в 16/02, 1960.

3. Патент CltJA 93438863, кл. 195-36, 1969, 4. Патент США 9 3083141, кл. 195-36, 1963.

5, Патент ЧССР 9 110687, кл. 16 а 22/10, 1964.

6. Патент ЧССР 9 100940, кл,. 16 в 16/02, 1960.

7. Патент США 9 3326774, кл. 195-36, 1967.

8. Патент США 9 2550243, кл. 195-36, 1951, 9, Патент США 9 2438136, кл. 195-36, 1948.

10. Авторское свидетельство CCCP

9 457721, кл. С 12 Э 1/04, 1973.

11. Патент ЧССР 9 101443, ул. 6 н 16/02, 1961.

12. Патент США 9 2916420, кл. 195-36, 1959.

13. Авторское свидетельство СССР

9 391166, кл. С 12 D 1/04, 1972.