Способ получения белковой биомассы

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОЙ БИОМАССЫ(57) Использование: для балансирования кормов в животноводстве. Цель изобретения: повышение содержания в биомассе белка и витаминов группы В. Осуществляют выращивание штамма дрожжей Ггсповрогоп сйапе 0 пь ВКПМ Ч=225 в условиях азрирования в питательной среде, содержащей в качестве источника углерода кислотный гидролиэат биомассы морских водорослей или их отходов, источники азота и фосфора, Питательную среду приготавливают путем выдерживания всех входящих в ее состав компонентов при рН 2,5 - 4,0, температуре 90 - 120 С в течение 20-60 мин, 2 табл.(72) Е.И,Гордее А.Ю,Винаров и В, (56) Авторское сви %1430402,кл, С 1Тех Мак Мун, ва Л.А, Штормов дорослей и трав сии. - Биотехнологи ьство СССР 16, 1988.тьева Л.М., Гаретобросы морских ворье для биоконверт.5, М 1, с. 78 - 80. детел 2 й 1 Кондра ые вы как сь я, 1989 аммония, декантат последрожжевой бражки - до 1 л,Процесс приготовления питательной среды включает тщательное перемешивание всех компонентов, доведение рН и фильтрацию через сито с диаметром отверстий 1 мм. Количество вносимого гидролизного лигнина корректируют с учетом исходной влажности и потерь за счет фильтрации, Затем среду подвергают 15- минутному кипячению, охлаждают и засевают 2-суточной культурой Г. сотапевп ВКПМ т - 495. Дрожжи выращивают в колбах на качалке в течение 48 ч, при 30 С, рН 4,5-5,5, 200 об/мин или в ферментере объемом 10 л при 30 С,ЗООоб/мин и интенсивности аэрации 1 л/мин,выращивания штам"Биогил" содержит на, 10 - 12,5 истинуклеиновых кислот и Полученныи после ма белковый продукт 21.-23% сырого проте ного белка, 0,7-1,2% н 5,5-6,0 липидов. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательскийинститут биосинтеза белковых веществ ва, Т,А,Серебряков.Шерстобитов Изобретение относится к биотехнологии и касается получения белковой биомассы иэ растительного сырья, которая может использоваться в животноводстве для балансирования кормов.Известен способ получения белковой биомассы, предусматривающий приготовление жидкой питательной среды, содержащей в качестве источника углерода гидролизный лигнин, источники азота и фосфора, водную основу, и выращивание штамма дрожжей в оптимальных условиях до максимального накопления белковой биомассы, С целью повышения выхода биомассы в качестве водной основы используют декантат последрожжевой бражки, являющийся отходом гидролиэно-дрожжевого производства, а в качестве штамма дрожжей - Ргспозрогоп сц 1 апецп) ВКПМ У.Питательная среда содержит 7,5-12,5 г/л (по сухой массе) гидролизного лигнина, 1- 2 г/л фосфорнокислого двухэамещенного 1752760 А 15 10 15 20 25 30 Недостаток способа - невысокое содержание в конечном продукте белка,Известен способ получения белковой биомассы, предусматривающий использование морских водорослей в качестве сырья для биасинтеэа. Морские растения на 74 - 88 состоят из органических веществ (в расчете на сухую массу), из которых 80 - 87 представлены полисахаридами. При водно- термической обработке или кислотном гидролизе в раствор переходят альгиновая кислота, магнит и другие углеводы. На таких гидролизатах могут расти и накапливать биомассу представители различных. групп микроорганизмов. На сернокислотных гидролизатах отходов агарового производства и остатков морских растений отмечается активный рост дрожжей и дрожжеподобных грибов, особенно розовоцветных штаммов. Культуры ВЬобозрогбцп зр 25, БЬодо 1 огца 9 цбпз, ВЬобозрогйца зЬ 34 при исхоцном значении в гидролизатах РВ 0,4% накапливают 8 - 12 г/л биомассы и 60 - 130 мкг/г каротиноидов,Целью изобретения является повышение содержания в биомассе белка и витаминов группы В.Способ заключается в том, что в качестве растительного сырья используют морские водоросли или их отходы, образующиеся при производстве агара и агароида, в количестве 1-5 мас,%, причем приготовление питательной среды осуществляют при рН 2,5-4,0, температуре 90 - 120 С в течение 20-60 мин, а в качестве источника белковой биомассы выращивают штамм дрожжей ЕгсЬозрогой сц 1 апеца ВКПМ У - 255 (ВСБ - 775),Морские водоросли по химическому составу являются благоприятным питательным субстратом для микроорганизмов,. Состав сухих веществ бурых и красных водорослей, имеющих промысловое значение, представлен соответственно на 55-75 и 67 - 90 органическими и на 25 - 45 и 10 - 33 минеральными веществами, Органические вещества водорослей представлены, в основном, азотными, углеводными и углеводоподобными веществами, Красные водоросли содержат более высокие количества азотных веществ (7 - 30 ) по сравнению с бурыми водорослями (3,5 - 19%). Общее количество углеводов в красных водорослях достигает 70 , в бурых 70 - 74%, Количество агара и агароида в красных водорослях колеблется в пределах 13-640 . В составе минеральных веществ преобладают .такие мэкроэлементы, кэк калий, натрий, магний, кальций; сера, хлор, фосфор и богатый на 35 40 45 50 55 бор микроэлементов(Мп, Еп. Ге, Со, Мо, Вг и др),Производство агара и агароида иэ красных водорослей (дальневосточной и беломорской анфельции, черноморской филлофоры, балтийской фурциллярии) осуществляют тепловым методом, т.е. варкой водорослей при определенном режиме (рН, температура, продолжительность варки, гидромодуль, количество варок). После завершения варок и слива растворов получается влажный водорослевый остаток, составляющий 40-45 массы сухих водорослей, В сухом веществе отходов, образующихся после производства агара и агароида из водорослей, содержится 75-880 органических и 12 - 25% минеральных веществ. В составе органических веществ отходов по сравнению с исходными водорослями значительно снижается содержание агара или агароида и гидролизуемых углеводов и возрастает содержание сырой клетчатки и азотистых веществ, Минеральный состав отходов меняется незначительно.Морские водоросли являются сырьем для изготовления многих продуктов пищевой и медицинской промышленности, Получаемые из красных водорослей агар и агароид также применяются в пищевой и медицинской промышленности, Следовательно, и морские водоросли (ламинариевые, фукусовые, филлофора, анфельция, фурциллярия и др,), и отходы производства агара и агароида не токсичны и могут быть использованы в качестве сырья для микробиологического синтеза белка.Используемый штамм дрожжей Г, сц 1 апеца ВКПМ Уизвестен как продуцент белка на продуктах метаболизма н-парафинов и как штамм-спутник на средах с углеводородами.Содержание белка в биомассе зависит от значений рН при приготовлении питательной среды (табл, 1),Иэ приведенных данных следует, что значение рН при приготовлении питательной среды на основе морских водорослей или их отходов существенно влияет на содержание белка в биомассе, полученной путем глубинного культивирования предлагаемого штамма, Оптимальное значение рН при приготовлении питательной среды 2,5 - 4,0. Значение рН ниже 2,5 нецелесообразно, а при значениях рН вьше 4,0 отмечено снижение белка в биомассе,Способ осуществляют следующим образом.Измельченные влажные или воздушно- сухие водоросли или отходы производства агара и агароида из них вводят в воднуюсреду в качестве единственного источника углерода и ряда макро- и микроэлементов, дополнительно в среду вводят сернокислый аммоний и фосфорнокислый одноэамещенный калий при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:Водоросли или отходы(влажность 5-10%) 1 - 5Сернокислый аммоний 0,3 - 0,6 Фосфорнокислый однозамещенный калий 0,2-0,4 Вода Остальное Доводят рН среды до 2,5-4,0 серной кислотой, нагревают до 90-120 ОС, выдерживают в течение 20-60 мин, охлаждают, устанавливают рН 4,5 - 5,5 аммиачной водой.После охлаждения питательной среды до 30 - 32 С производят засев 1-2-суточной культурой Р, сцапеов ВСБ, выращенной на косяках с сусло-.агаром или в колбах на качалке.Выращивание дрожжей осуществляют глубинным способом в колбах на качалке в течение 24-48 ч, при температуре 30 С, рН5,0 - 5,5, 200 об/мин или в ферментере объемом 10 л, температуре 30-32 С, рН 4,5-5,0, 800 об/мин, удельном расходе воздуха1,3 л/л мин в течение 15 - 20 ч. После окончания процесса культивирования биомассу выделяют одним из известных способов, например центрифугированием. Сгущенную биомассу подвергают инактивации путем гидротермической обработки и обезвоживанию путем сушки,Полученный кормовой белковый продукт содержит 48-53% сырого протеина, 29-33% истинного белка, 5 - 9% золы, 1-2% липидов, Содержание незаменимых аминокислот составляет, % на абсолютно сухоевещество; лизин 3,5 - 4,3; лейцин 1,9 - 2,6; треонин 1,3-1,8, Содержание витаминов группы В в продукте, мг/кг: рибофлавин (В 2) 30 - 50; пиридоксин (Вб) 6-10; никотиновая кислота (РР) 20-30; холин 1500 - 1650.В табл. 2 приведены данные по увеличению содержания белка в продукте в зависимости от концентрации отхода водорослей в среде,Питательную среду, содержащую 1 - 5мас.% (в расчете на сухое вещество) отходаводорослей, подкисляют серной кислотой до рН 2,5, выдерживают при 90 С втечение60 мин, охлаждают, рН среды доводят до 4,5 аммиачной водой и засевают 1-суточнойкультурой дрожжей Г. сцтапеце ВСБ Дрожжи выращивают глубинным способом в аппарате объемом 10 л при 30-32 С, рН 4,5, 800 об/мин в течение 20 ч.Из приведенных в табл. 2 данных следует, что культивирование штамма дрожжей5 10 15 20 25 3035 40 45 на" питательной среде, содержащей 1-5 мас.% воздуано-сухого отхода водорослей филлофора, позволяет получить биомассу улучшенного качества по сравнению с качеством биомассы исходного отхода водорослей (контроль). Так, содержание сырого протеина в полученном продукте увеличивается до 48-53%. а истинного белка - до.29-33%, т.е. возрастает в 1,5-2,0 раза по сравнению с содержанием в исходной биомассе водорослевого отхода.Кроме того, в полученном продукте возрастает по сравнению с исходной биомассой (кбнтроль) содержание незаменимых аминокислот и витаминов группы В,Добавление в среду отхода водорослейв концентрации ниже 1% нецелесообразно ввиду низкой производительности процесса, а при концентрации выше 5% ввиду качество получаемого продукта незначительно отличается от качества исходной биомассы по содержанию белка.П р и м е р 1, Штамм дрожжейЕ.со 1 апеов ВКПМ Увыращивают глубинным способом на жидкой среде, содержащей. г/л: воздушно-сухой отход производства агароида иэ водоросли филлофора 10; (МН 4)2504 3; КН 2 РО 4 2. Отход водорослей при приготовлении питательной среды подвергают следующей обработке; с помощью серной кислоты устанавливают рН среды 2,5, нагревают до 90 С, выдерживают при этой температуре в течение 60 мин, охлаждают среду до 30 - 32 ОС, доводят рН среды до 4,5 аммиачной водой. Культивирование осуществляют в аппарате объемом 10 л при температуре 30-32 С, рН 4,5, оборотах мешалки 800 аб/мин в течение 20 ч, Биомассу отделяют центрифугированием от культуральной жидкости, Сгущенную биомассы плазмолизуют и сушат.Полученный готовый продукт содержит53% сырого протеина, 33% истинного белка, 4,3% лизина, 2,6% лейцина, 1,8% треонина, 50 мг/мг рибофлавина, 10 мг/кг пиридоксина, 30 мг/кг никотиновой кислоты,1650 мг/кг холина.В исходной биомассе отхода морскихводорослей содержание сырого протеина 50 равняется.26%, истинного белка 19%, лизина 1,7%, лейцина 1,1%, треонина 0,9%, рибофлавина 15 мг/кг, пиридоксина 3 мг/кг, никотиновой кислоты 8 мг/кг, холина1060 мг/кг.55 П р и м е р 2, Выращивание дрожжейосуществляют также, как в примере 1. Только питательная среда содержит, г/л: отход производства агароида из красных водорослей филлофора 50; (ИН 4)2804 6; КН 2 Р 04 4.Обработку отхода при приготовлении среды1752760 Таблица 1 осуществляют сначала при рН 4,0, температуре 95 С в течение 30 мин, затем сразуохлаждают От 30-32 С и устанавливают рНсреды 5.0 аммиачной водой;Полученный готовый продукт содержит 5480 сырого протеина, 290 истинного белка, 3,5 лизина, 1,90 лейцина, 1,3 треонина.В исходной биомассе отхода морскихводорослей содержание сырого протеина 10составляет 26 , истинного белка 190 , лизина 1,70 , лейцина 1,10/треонина 0,9%,П р и м е р 3.Штамм выращивают нажидкой питательной среде, содержащей,г/л: измельченные воздушно-сухие водоросли филлофора 20; сернокислый аммоний4, фосфорнокислый однозамещенный калий3. Обработку водорослей при приготовлении питательной среды осуществляют прир Н 2,8, температуре 120 С в течение 20 мин; 20после охлаждения среды до 30-32 С рН доводят аммиачной водой до 5,5.Выращивание осуществляют в колбахна качалке в течение 48 ч при рН 5,5 температуре 30 С, оборотах мешалки 200 об/мин. 25Биомассу отделяют центрифугированием. Сгущенную биомассу подвергают плазмолизу и сушке,. Полученный продукт содержит 520 сырого протеина и 310 истинного белка. В 30исходной биомассе морской водоросли филлофора содержание сырого протеина и истинного белка равняется соответственно 2417%П р и м е р 4. Выращивание штамма и 35приготовление жидкой питательной среды осуществляют, как в примере 3. Однако пи тательная среда содержит, г/л: измельчен. ные воздушно-сухие водоросли фукусов 30; сернокислый аммоний 4; фосфорнокислый однозамещенный калий 3.Полученный продукт содержит 48% сы-. рого протеина и 290 истинного белка. В исходной биомассе фукусов содержание сырого протеина составляет 12% и истинного белка 8 .Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет получить биомассу улучшенного качества по сравнению с биомассой исходных морских водорослей и их отходов; ФОрмула изобретения Способ получения белковой биомассы, предусматривающий приготовление питательной среды, содержащей в качестве источника углерода кислотный гидролизат биомассы морских водорослей или их отходов, источники азота и фосфора, выращивание в условиях аэрирования штамма дрожжей до максимального накопления целевого продукта с последующим выделением и обезвоживанием биомассы. о тл и ч э ю щ и й с я тем, что, с целью повышения содержания в биомассе белка и витаминов группы В, осуществляют выращивание штамма дрожжей Егспозрогоп сцтапеоа ВКПМ У, а питательную среду приготавливают путем выдерживания всех входящих в ее состав компонентов при рН 2,5 - 4,0, температуре 90-1200 С в течение 20 - 60 мин.1752760 10 Таблица 2 Со е жанне а асчете на абсолютно Сухое ае естес Концентрация отхода водорослей, мас.%Лизин 43Лейцин 2,6Треонин 1,8 33 53 32 31 52 51 2 3 Лизин 3,9 Лейцин 2,1 Треонин 1,4 50 48 30 29 4 5 Лизин 3,5Лейцин 1,9Треонин 1,3 33 6 Контроль (исходная биомасса отхода водоросли) В 2 15 Вз следы РР 8 Вв 3 Холин 1060Лизин 1,7Лейцин 1,1Треонин 0,9 19 26 Редактор В. Петраш Заказ 2733 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составитель Л, МинееваТехред М.Моргентал Корректор Л. Лукач В.2 50Вб 30РР 30Вз 3Холин 1650В 2 53Вэ,1РР 20Вв 6Холин 1050