Получение дрожжевого белка. Тема: Получение белка

Получение дрожжевого белка

С технологической точки зрения наилучшими продуцентами кормового и пищевого белка являются дроожжи. Их преимущество заключается прежде всего в «технологичности»: дрожжи легко выращивать в условиях производства. Клетки дрожжей крупнее, чем бактерий, и легче отделяются от жидкости при центрифугировании. Они характеризуются высокой скоростью роста, устойчивостью к посторонней микрофлоре, способны усваивать любые источники питания, легко отделяются, не загрязняют воздух спорами. Клетки дрожжей содержат до 25 % сухих веществ. Наиболее ценный компонент дрожжевой биомассы – белок, который по составу аминокислот превосходит белок зерна злаковых культур и лишь немного уступает белкам молока и рыбной муки. Биологическая ценность дрожжевого белка определяется наличием значительного количества незаменимых аминокислот. По содержанию витаминов дрожжи превосходят все белковые корма, в том числе и рыбную муку. Кроме того, дрожжевые клетки содержат микроэлементы и значительное количество жира, в котором преобладают ненасыщенные жирные кислоты. При скармливании кормовых дрожжей коровам повышаются удои и содержание жира в молоке, а у пушных зверей улучшается качество меха.

Культивирование дрожжевой биомассы на углеводном сырье. Исторически одним из первых субстратов, используемых для получения кормовой биомассы, были гидролизаты растительных отходов, предгидрализаты и сульфитный щелок – отходы целлюлозно-бумажной промышленности.

В связи с тем, что гидролизаты представляют собой сложный субстрат, состоящий из смеси гексоз и пентоз, среди промышленных штаммов-продуцентов получили распространение виды дрожжей C. utilis, C. scottii и C. tropicalis, способные наряду с гексозами усваивать пентозы, а также переносить наличие фурфурола в среде.В гидролизатах и сульфитных щелоках имеются в небольшом количестве практически все необходимые для роста дрожжей микроэлементы. Недостающие количества азота, фосфора и калия вводятся в виде общего раствора солей аммофоса, хлорида калия и сульфата аммония.Процесс культивирования дрожжей осуществляется в непрерывном режиме при рН 4,2 – 4,6. Оптимальная температура от 30 до 40 о С.Кормовые дрожжи, полученные при культивировании на гидролизатах растительного сырья и сульфитных щелоках, имеют следующий состав (%): белок 43 – 58; липиды 2,3 – 3,0; углеводы 11 – 23; зола – до 11.Культивирование дрожжевой биомассы на низших спиртах. Культивирование на метаноле. Основное преимущество этого субстрата – высокая чистота и отсутствие канцерогенных примесей, хорошая растворимость в воде, высокая летучесть позволяющая легко удалять его остатки из готового продукта. Биомасса, полученная на метаноле, не содержит нежелательных примесей, что дает возможность исключить из технологической схемы стадии очистки. Однако, необходимо учитывать при проведении процесса и такие особенности метанола, как горючесть и возможность образования взрывоопасных смесей с воздухом.В качестве продуцентов, использующих метанол в конструктивном обмене, были изучены как дрожжевые, так и бактериальные штаммы. У дрожжей были рекомендованы в производство Candid boidinii, Hansenula polymorpha и Piehia pastoris, оптимальные условия для которых (Т 34 – 37 о C, рН 4,2 – 4,6) позволяют проводить процесс с экономическим коэффициентом усвоения субстрата до 0,40 при скорости протока в интервале 0,12 – 0,16 ч. На стадии выделения для всех видов продуцентов предусмотрено отделение грануляции с целью получения готового продукта в гранулах.Культивирование на этаноле. Кроме метанола, в качестве высококачественного сырья используют этанол, который имеет малую токсичность, хорошую растворимость в воде, небольшое количество примесей.В качестве микроорганизмов – продуцентов белка на этиловом спирте как единственном источнике углерода могут использоваться дрожжи Candida utilis, Sacharomyces lambica, Hansenula anomala.Кормовые дрожжи, полученные на спиртах, имеют следующий процентный состав: сырой протеин 56 – 62; липиды 5 – 6; зола 7 – 11.

Культивирование дрожжевой биомассы на углеводородном сырье. Дрожжевые клетки в качестве источника углерода для роста способны использовать неразветвленные углеводороды с числом от 10 до 30 углеродных атомов в молекуле. В основном они представлены жидкими фракциями углеводородов нефти с температурой кипения 200 – 320 °С (нормальные парафины и дистилляты нефти, природный газ, спирты, растительные гидролизаты и отходы промышленных предприятий).

При выращивании дрожжей на парафинах нефти в приготовленную из них питательную среду добавляют макро- и микроэлементы, необходимые витамины и аминокислоты. Выход биомассы может достигать при их использовании до 100 % от массы субстрата. Качество продукта зависит от степени чистоты парафинов. Дрожжи, выращенные на недостаточно очищенных парафинах, содержат неметаболизированные компоненты. При использовании парафинов достаточной степени очистки, полученная дрожжевая масса может успешно применяться в качестве дополнительного источника белка в рационах животных.

Высушенная дрожжевая масса гранулируется и используется как белково-витаминный концентрат (БВК), содержащий до 50 – 60 % белковых веществ, для кормления сельскохозяйственных животных.

Оптимальная норма добавления дрожжевой массы в корм сельскохозяйственных животных обычно составляет не более 5 —10 % от сухого вещества.

Наряду с технологией использования дрожжевых белков в качестве кормовой добавки в рационы сельскохозяйственных животных разработаны технологии получения из них пищевых белков. В некоторых странах пивные и пищевые дрожжи (Saccharomyces cerevisiae, Candida arborea, C. utilis) широко используют в качестве белковых добавок к различным пищевым продуктам. Так, разработана рецептура приготовления сосисок из мяса индейки с добавлением 25 % белка. В результате ферментации дрожжевыми клетками глюкозы, получаемой из кукурузного крахмала, синтезирован белковый продукт мукопротеин, используемый при производстве колбас в качестве замены основного сырья (Великобритания).

Читать еще: Где во вьетнаме самое чистое море. Пляжные курорты вьетнама

Получение автолизата дрожжей.Ценные компоненты биомассы дрожжей – аминокислоты белков, витамины, и др. – могут бытьиспользованы для приготовления натуральных и полусинтетических сред, применяемых как в лабораториях, так и для нужд промышленного микробиологического синтеза. Однако большинство ценных компонентов клетки находится в виде различных белковых комплексов, поэтому добавление к среде нативных дрожжей не дает эффекта.

Гидролиз белков можно провести ферментативно или используя кислоты и щелочи. При щелочном гидролизе белков возможно разрушение некоторых аминокислот или их изомеризация в. D-формы, которые в биологических системах используются не полностью. Надо отметить, что в щелочной среде инактивируются некоторые витамины. При кислотном гидролизе белков разрушаются незаменимая аминокислота – триптофан и некоторые витамины группы В. Гидролиз белков можно осуществить, используя препараты протеолитических ферментов. Кроме того, в самих клетках дрожжей есть активные протеолитические ферменты, которые при определенных условиях в среде могут разрушать клеточные белки (автолиз).

Для приготовления дрожжевого автолизата сначала получают дрожжевую пасту влажностью 65 – 76 %. В реакторе из дрожжевой пасты и воды (50 °С) в соотношении 1:1 готовят суспензию, которую выдерживают 1 – 2 сут при температуре 45 °С. В это время идет автолиз клеток. Активировать процесс автолиза можно добавлением фосфатов или добавляя к суспензии дрожжей в воде 2,5 % хлорида натрия (на сухую массу дрожжей).

Полученную жидкую массу подкисляют, добавляя на каждые 100 л автолизата 0,25 л концентрированной серной кислоты, которую предварительно разбавляют в 4 раза. После этого автолизат кипятят 15 – 20 мин. После охлаждения он готов к употреблению.

После автолиза 10 – 12 % (по сухой массе) суспензии дрожжей в течение 24 ч при 45 °С в жидкой фракции автолизата содержится до 5 % сухих веществ. Из общего количества азота фильтрата 50% приходится на аминный азот аминокислот тирозина, триптофана, метионина, цистеина, аргинина, гистидина и др. Кроме того, в фильтрат переходят витамины группы В.

Выпаривая в вакууме и затем лиофилизируя или высушивая в распылительной сушилке жидкий дрожжевой автолизат, можно получить сухой препарат, который удобно хранить. Особо обработанный автолизат можно использовать в медицине при парентеральном питании как источник аминокислот и витаминов.

Дата добавления: 2016-10-26 ; просмотров: 4286 ;

Способ получения пищевого белка из дрожжей

0% 03) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н свтсвснснв свндссввъствн

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (89) 153462 ГДР (21) 7770598/28-13 (22) 22.05-79 (31.) MP A 23 J/206064 (32) 16.06.78 (33) ГДР (46) 15.08.83. Бюл.,N –30 (72) Лутер Хорст и Петцольд Гюнтер . (ГДР) (71) Институт фюр зйцюмологи унд технише Иикробиологи (ГДР) (53). 663.1&(988 8) (54).(57) 1,. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО

БЕЛКА ИЗ ДРОЖЖЕЙ, предусматривающий механическое разрушение клеток дрожжей, экстракцию из них липидов водно спиртовым раствором, экстракцию микробного белка раствором щелочи с од-вЂ” новременным гидролизом нуклеиновой кислоты, отличающийся тей, что. щелочной экстракт микробного бел. удр A 23 J 1/18, А 23 3 1/20 ка смешивают с .сепарированным молоКом и из полученной смеси выделяют белок.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю-щ и й:с я . тем, что сепарированное

-молоко добавляют в количестве; обеспечивающем 10-503-ное содержание казеина в белке.

3. Способ по и. 1,.о т л и ч а. ю- шийся тем, что перед смешиванием сепарированного молока с щелочным- . экстрактом микробного белка в последнем .устанавливают значение рН 6,58,5.

4. Способ по и. 1,.о т л и ч а юшийся тем, что выделенный белок выдерживают 20-40 мин при 30-60 С. Я

5. Способ по и. 1, о т л и ч а ю” щ и и с.я тем, что перед введением . сепарированного молока в щелочной экст:- ракт микробного белка последний сме- % шивают с жидкой фракцией, полученной после механического разрушения дрожжевых клеток.

Водный и щелочной растворы белка липида и нуклеиновой кислоты и улуч.Объединяют, устанавливают рН 6,5-8,5 шенными функциональными свойствами и смешивают с таким же количеством се- (например, растворимостью, способноспарированного свежего молока так, что тью образовывать волокно, желирующей

-.бы полученный осажденный белок содер- g способностью). жал 10″503 каэеина. Для образования крупного зерна выделенную суспензию . Сопоставление функциональных белка обрабатывают 20-40 мин при 30- свойств смеси белка, состоящей из .60 Ч;, а коагулированный белок легко .равных частей дрожжевого белка,и ка-, отделяют и промывают. Таким образом, 10,земна, представлено в таблице (дрожполучают продукт с высоким содержани- . жевой белок и казеин рассмотрены в ем белка, незначительным содержанием соотношении 1:1) . б

Скрининг новых штаммов дрожжей для получения кормового белка Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Храпова Анна Викторовна, Сопрунова Ольга Борисовна

В данной статье приводятся результаты исследований эпифитных дрожжей высших грибов, определены показатели качества биомассы дрожжей.

Читать еще: Сон приснился жених которого я знаю. К чему приснился жених

THE SCREENING NEW STRAINS OF YEAST FOR RECEPTION OF FODDER PROTEIN

In this article we adduced results investigation of epiphytic yeast of mushrooms and defined the quality indicators of biomass of yeast .

Текст научной работы на тему «Скрининг новых штаммов дрожжей для получения кормового белка»

СКРИНИНГ НОВЫХ ШТАММОВ ДРОЖЖЕЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОГО БЕЛКА

О 2011 A.B. Храпова, О.Б. Сопрунова

ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», г. Астрахань

Ключевые слова: эпифитные дрожжи, дрожжевая биомасса, кормовой белок.

Со второй половины XX в. дрожжи начали широко применяться в качестве кормовой добавки в животноводстве, существенно повышая биологическую ценность кормов, прежде всего за счет содержащихся в них незаменимых аминокислот и витаминов [5]. Сырьем для наращивания дрожжевой биомассы в производстве могут служить: углеводороды нефти (очищенные жидкие парафины), низшие спирты (этанол и метанол), гидролизаты древесных отходов (опилки, стружка, щепа), гидролизаты с/х отходов (солома, шелуха семян, кукурузная кочерыжка и т. п.), сульфитные щелока целлюлозно-бумажного производства, послеспиртовые барды гидролизно-и сульфитно-спиртовых производств. В настоящее время 90% мировой продукции дрожжей получают из мелассы – отходов свеклосахарного производства, являющихся концентрированным раствором Сахаров и различных минеральных и органических веществ [3].

Целью настоящего исследования является выбор перспективных штаммов дрожжей для получения кормового белка. Основные задачи: выделение дрожжей в чистые культуры; определение титра клеток исследуемых штаммов дрожжей и получение маточных культур; наращивание дрожжевой биомассы в ферментере на питательной среде с мелассой и определение показателей ее качества.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Объектами исследования являлись новые культуры дрожжей, выделенные из эпифитной микрофлоры высших грибов (фолиота Pholiota abstrouse, шампиньон Agaricus sp., рядовка Tricholoma sp., навозник мерцающий Coprinus micaceus), произрастающих на территории Астраханской области. В качестве контроля использовали промышленный штамм Candida tropicalis, предоставленный ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии РАСХН (г. Пушкин, Санкт-Петербург), и применяемый в производстве в качестве продуцента биомассы обогащенной белком. Эксперименты по определению титра клеток исследуемых штаммов дрожжей и наращивание дрожжевой биомассы в ферментере проводились в ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной

Храпова Анна Викторовна, e-mail: ahrapova@yandex.ru; Сопрунова Ольга Борисовна, докт. биол. наук, проф., e-mail: soprunova@mail.ru

микробиологии РАСХН (г. Пушкин, Санкт-Петербург).

Для выделения дрожжей использовали метод глубинного посева суспензии смывов с поверхности высших грибов на агаризованную среду Сабуро с серией последовательных пересевов для получения чистых дрожжевых культур.

Для определения титра клеток исследуемых культур дрожжей и получения маточных культур для наращивания биомассы в ферментере использовали питательную среду следующего состава (г/л): меласса – 20,0; (NH4)2S04 – 4,5; КН2Р04 -0,85; К2НР04 – 0,15; MgS04*7H20 – 0,15; NaCl -0,1; С1С12*4Н20 – 0,1; Н20 – 1000, pH 5,0; стерилизовали при 0,5 атм и разливали в пробирки объемом 40 мл в стерильных условиях, в пробирки вносили по 1 мл суспензии клеток дрожжей [2]. Продолжительность эксперимента составила 24 ч. Культивирование проводилось на качалке при температуре 25°С. Периодически (4, 8 и 24 ч) из пробирок, в которых культивировались штаммы дрожжей, стерильно отбирали пробы для подсчета клеток в камере Горяева.

Маточные культуры дрожжей (титр клеток (КОЕ/мл) для штаммов Phab V и Тг.Р – 3 *107, Ag IV – 1 *10Candida tropicalis – 4 *10°) вносили в ферментер объемом 10 л с питательной средой того же состава, что и для получения маточных культур. Наращивание биомассы дрожжей проводилось в течение суток при постоянной температуре (26-28°С), аэрации 15-25 м3/ч на 1 м3 среды), pH 5,0. Периодически из ферментера отбирались пробы для подсчета клеток в камере Горяева [4].

Качество дрожжевой биомассы, полученной при культивировании в ферментере, оценивали по следующим показателям: влажность, содержание сырого протеина, массовая доля золы, массовая доля белка по Барнштейну [6]. В качестве контроля использовали промышленный штамм Candida tropicalis.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В результате ряда последовательных пересевов с агаризованной среды Сабуро в чистые культуры выделено 6 дрожжевых изолятов, отличающихся по морфологическим признакам (табл. 1), оптимальной температурой для роста которых является 20-25°С.

Таблица 1. Морфологические признаки чистых культур дрожжей

Культуры дрожжей Описание штриха

Phab V Серовато- белый цвет, поверхность матовая, складчатая, в агар не врастает

Тг.Р Серо-кремовый цвет, поверхность матовая, складчатая, в агар не врастает

Ag IV Ярко-морковный цвет, поверхность складчатая, матовая, консистенция пастообразная, в агар не врастает

Cm III Кремовый с желтым оттенком, слабый блеск, поверхность складчатая, консистенция пастообразная, в агар врастает

Cm V Молочно-белый цвет, поверхность гладкая, слабый блеск, в агар не врастает, консистенция пастообраная

Читать еще: Сущность спроса на факторы производства. Микроэкономика

Cm VIII Насыщенный персиковый цвет, поверхность неоднородная, слабый блеск, консистенция пастообразная

В ходе эксперимента по определению титра клеток и получения маточных культур дрожжей выбраны штаммы с максимальным титром клеток для последующего культивирования в ферментере: РЬаЬ V, Тг.Р, Аё IV (табл. 2).

Таблица 2. Титр клеток исследуемых культур дрожжей (КОЕ/мл)

Таблица 3. Наращивание биомассы исследуемых

Культуры дрожжей Время, ч

Phab V 5 * 10° 1 * 107 3 * 107

Тг.Р 4 * 10° 7 * 10б 3 * 107

Ag IV 3 * 10б 4 * 10° 1 * 107

Cm III 1 * 10° 1 * 10° 5 * 10°

Cm V 2 * 10б 3 * 10б 2 * 10б

Cm VIII 2 * 10б 2 * 10б 2 * 107

Candida tropicalis 2* 10° 3 * 10° 4 * 10°

Культуры дрожжей Время, ч

Phab V 3,9*10′ 5*10′ 8 *10′

Тг.Р 4,1*10′ 6,5*10′ 9*10′

Ag IV 2,2*10′ 3,8*10′ 6*10′

Candida tropicalis 9*10° 2,5*10′ 5 *10′

При наращивании биомассы штаммов Phab V, Тг.Р, Ag IV на ферментере установлено, что среди исследуемых культур дрожжей штаммы Phab V, Тг.Р отличаются наиболее высокой скоростью роста и максимальным накоплением биомассы по сравнению с контрольным штаммом Candida tropicalis (табл. 3).

Полученную биомассу штаммов Phab V, Тг.Р, Ag IV, Candida tropicalis центрифугировали, сушили в сухожаровом шкафу при 80 °С, и в последующем проверяли на соответствие требованиям ГОСТ, предъявляемым к кормовым дрожжам.

Установлено, что влажность (%) штамма Candida tropicalis (контроль) составляет 15,8; Тг.Р -8,0; Ag IV – 14,5; Phab V – 12,4; в то время как влажность выпускаемых предприятиями кормовых дрожжей первой, второй, третьей групп должна быть не более 12,0% (при условии использования их в течение 3 мес со дня изготовления).

По содержанию сырого протеина (%) исследуемые штаммы дрожжей контрольный штамм Candida tropicalis, но и превышают показатели, не только превосходят устанавливаемые НТД [6] (рис. 1): Тг.Р – 64,9; Ag IV – 67; Phab V – 73,5.

80 70 60 50 40 30 20 10 0

Рис. 1. Массовая доля содержания сырого протеина (в пересчете на абсолютно сухое вещество).

Определение содержания массовой доли золы в образцах сухой биомассы показало, что все исследуемые штаммы соответствуют требованиям ГОСТ

20083-74 по данному показателю (не более 10%): Candida tropicalis – 7,8; Тг.Р – 7,8; Ag IV – 7,0; Phab V- 10,3 (рис. 2).

Рис. 2. Массовая доля золы (в пересчете на абсолютно сухое вещество).

По показателю массовой доли белка по Барн-штейну все исследуемые штаммы дрожжей не соответствуют требованиям ГОСТ (4% – высшая, 41% -первая, 36% – вторая, 32% – третья группы),

за исключением контрольного промышленного штамма Candida tropicalis – 36,1%, Tr.P – 24,8%; Ag IV – 15,7%; Phab V – 20% (рис. 3).

Рис. 3. Массовая доля белка по Барнштейну (в пересчете на абсолютно сухое вещество).

Таким образом, в ходе изучения дрожжевых культур, выделенных с высших грибов (фолиота Pholiota abstrouse, шампиньон Agariciis sp., рядовка Tricholoma sp., навозник мерцающий Coprinus micaceus), произрастающих на территории Астраханской области, отобраны 3 изолята (Phab V, Tr.P, Ag IV), способные наращивать на питательной среде с мелассой максимальное количество биомассы.

При получении дрожжевой биомассы в ферментере установлено, что штаммы Phab V, Tr.P отличаются наиболее высокой скоростью роста и максимальным приростом биомассы по сравнению с контрольным штаммом Candida tropicalis.

Определение показателей качества биомассы дрожжей позволило условно отнести исследуемые штаммы дрожжей к группам кормовых дрожжей в соответствие с ГОСТ 20083-74: по совокупности изучаемых показателей (влажность, содержание сырого протеина, массовая доля золы, массовая доля белка по Барнштейну) исследуемые культуры

дрожжей условно отнесены ко второй группе кормовых дрожжей (контрольный штамм Candida tropicalis) и к третьей группе кормовых дрожжей (штаммы Tr.P, Ag IV, PhabV).

Полученные предварительные результаты исследований позволяют предположить возможность использования выделенных штаммов дрожжей в условиях непрерывного культивирования и отработке технологических параметров с целью получения полноценных кормовых продуктов.

1. Забродский А.Г. Использование мелассной барды в биотехнологии//Биотехнология. 1989. С. 367-370.

2. Максимова II.A. Руководство к практическим занятиям по биологии дрожжей. Тула: Изд. Тульского университета, 2006. 96 с.

3. Плевако Е.А. Технология дрожжей. М.: Пищевая промышленность, 1970. 293с.

4. Нетрусов А.И., Егорова М.А. и др. Практикум по микро- ществ и аминокислот // Пищевая промышленность, биологии / под ред. А.И. Нетрусова. М.: Академия, 2005. 2004. С. 134-136.

608 с. 6. ГОСТ 20083-74 – 1976-07-01. Кормовые дрожжи. Тех-

5. Туликова Т.В., Пасхин А.В. Дрожжевые экстракты – нические условия. М., Изд-во стандартов, 2001. IV. 11 с. безопасные источники витаминов, минеральных ве-

THE SCREENING NEW STRAINS OF YEAST FOR RECEPTION OF FODDER PROTEIN

Astrakhan State Technical University, Astrakhan

In this article we adduced results investigation of epiphytic yeast of mushrooms and defined the quality indicators of biomass of yeast.

Keywords: epiphytic yeast, biomass of yeast, fodder protein.

Источники:

http://poznayka.org/s69314t1.html

http://findpatent.ru/patent/103/1034688.html

http://cyberleninka.ru/article/n/14095947

Получение дрожжевого белка. Тема: Получение белка