CS270332B1 - Způsob výroby kvasničných produktů z metanolu - Google Patents

Abstract

Sešení pojednává o výrobě kvasničná biomasy z metanolu, která je bohatá na bílkoviny, esenciální aminokyseliny a vitamíny, a která slouží jako hodnotná bílkovinné a vitaminosní krmivo pro hospodářská zvířata a jako zdroj pro přípravu Cl specifických enzymů Jako alkohol oxidázy, formaldehyd- a formiát dehydrogenázy, dihydroxyacetonsyntázy, dále katalázy, NADH, GSII a ATP z metanolu. „Způsob výroby kvasničných produktů umožňuje zvýěit výtěžnost kvasničná biomasy z metanolu, zvýěit koncentraci buněk v médiu a zkrátit dobu kultivace. Při výrobě kvasničných produktů z metanolu jsou použity metylotrofní kmeny kvasinek zejména Candida boidinii 2 a Hansenula ep.3 přičemž kultivační médium obsahuje vedle metanolu v množství 0,5 až 1 % hmot, melasové lihovarské výpalky v množství 0,2 až 0,3 % hmot..Kultivace probíhá při teplotě 30 až 40 °C a pH 3,0 až 3,5.

Description

CS 270332 B1 1

Vynález se týká způsobu výroby kvasničných produktů z metanolu.

Melasové lihovarské výpalky slouží běžně k výrobě krmných kvasnic. Jsou cennousurovinou, nebol kromě zdroje uhlíku Cbsahujl velké množství draslíku, asimilovatel-ný dusík a někdy i dostatečné množství hořčíku. Důležitý je jejich obsah růstovýchlátek, které přicházejí do výpalků z řepné melasy, ale i z kvasnic, během fermentacev lihovaru, a přítomnost celé řady stopových prvků. Nevýhodou melasových lihovarskýchvýpalků jako suroviny pro výrobu krmných kvasničných bílkovin je jejich nevyrovnanésložení, nízký obsah uhlíku a nutnost přidávat při jejich užití velké množství kyse-lin k úpravě pH fermentačního média v průběhu kultivace. Proto se melasové lihovar-ské výpalky s výhodou používají jako přídavek do média při výrobě kvasničných bílko-vin ze sulfitových výluhů, z etanolo-sulfitových směsí a dále ze syntetického etano-lu za použití jiných než kvasničných metylotrofních kmenů. Melasové lihovarské vý-palky zde slouží jako stimulátor růstu kvasinek, jako zdroj draslíku a případně ja-ko neutralizační prostředek (viz autorské osvědčení č. 203 413 a č. 174 431). Předmětem vynálezu je způsob výroby kvasničných produktů z metanolu, jehožpodstatou je, že kvasničné metylotrofní kmeny se kultivují v médiu obsahujícím me-.lasové lihovarské výpalky v množství 0,2 až 0,3 % hmot. á methanol.v množství 0,5až 1 % hmot., a to při teplotě 30 až 40 °C a pH 3,0 až 3,5.

Jako metylotrofní kmeny kvasinek se mohou s výhodou použít Candida boldlnil llBh,C. boidinii 1, Hansenula polymorpha, Pichia nebo jejich směsi za sterilních kultivač-ních podmínek a nebo acidotolerantní metylotrofní kmeny kvasinek Candida boidinii 2a Hansenula sp. 3 za nesterilních kultivačních podmínek.

Melasové výpalky slouží nejen jako zdroj růstových látek a minerálních solí prorůst metylotrofních kvasinek na médiích s metanolem, ale zkracuji i dobu kultivacekvasinek. Metylotrofní kvasinky v přítomnosti melasových výpalků rostou na médiuβ metanolem okamžitě po ionokulaci s maximální růstovou rychlostí. Při zaočkováníinokula na nové médium s metanolem bez melasových výpalků vykazuji metylotrofníkvasinky 2 až 6 h lagu, kdy téměř nerostou, v závislosti na velikosti inokula avzdušnění. Sále melasové výpalky zvyšuji výtěžnost kvasničné biomasy nad 40 %, kte-rá je maximální výtěžností metylotrofních kvasinek, vztaženou na spotřebovaný meta-nol. V přítomnosti melasových výpalků lze zvýšit nejen výtěžnost biomasy, ale i vý-těžnost všech specifických produktů, které se ze získané kvasničné biomasy vyrá-bějí. Při obohacení média melasovými výpalky lze v běžně míchanýoh a vzdušněnýchfermentorech při užití přítokového způsobu dávkování malých množství metanolu dofermentoru dosáhnout koncentrace kvasničných buněk přes 40 g suché biomasy v 1 lit-ru fermentační kapaliny, tj. o 10 g v 1 litru média více než na médiu se samotnýmmetanolem. Použitím·melasových výpalků v metanolovýbh fermentacích lze, tak jakov případě sulfitových nebo. lihových směsí, nahradit obsahem draslíku ve výpalcichčást draselných jontů přidávaných do média ve formě fosforečnanu draselného nebolouhu draselného a ušetřit tak tyto suroviny.

Biomasa získaná na médiu s metanolem a melasovými výpalky je z hlediska nutrič-ní hodnoty a-obsahu bílkovin totožná s biómasou ze samotného metanolu, tj. obsahuje60 až 62 % hrubých bílkovin bohatých na esenciální aminokyseliny, jako je lysin,leucin, threonin, valin, a na vitamíny B2 a dále obsahuje maximální hladinu Cyspecifických enzymů jako alkohol oxidázy, formaldehyd- a formiál dehydrogenázý , di-hydroxyacetonsyntézy, dále katalázy, redukovaný nikotinadenindinukleotid (NADH) aredukovaný glutathion (GSH). V zásadě je možno při kultivacích postupovat dvojím způsobem. Melasové výpalky lze přidat k minerálnímu médiu bui jednorázově na počátku fermentace, nebo postupně v průběhu kultivace v koncentraci 0^1 až 0,3 % hmot. 2 CS 270332 B1 Přiklad 1 V laboratorním mechanicky míchaném fermentoru s celkovým objemem 5 1 a plněním2,5 1 byla provedena neeterilní jednorázová kultivace kvasinky Candida boidinii 2na minerálním médiu e metanolem. Složení minerálního'média bylo: 1 litr vodovodnívody, 3 g NH^Cl; 7 g KHgPO^i 0,5 g Mg80^.7H20; 0,1 g NaClj 0,1 g yeast extraktu a10 yčug biotinu. Na začátku kultivace bylo přidáno do kultivačního média metanolv množství 1 % hmot. a melasové výpalky v množství 0,25 % hmot. Během kultivace by-lo pH média udržováno na konstantní výši 3,0 automatickým dávkováním roztoku 10 %NaOH a teplota byla udržována na 30 °C. Vzdušnění fermentoru bylo 0,5 až 1,0 litrůvzduchu za hodinu, počet otáček míchadla 600 za sec. 1 Zahuštěné melasové výpalky obsahovaly draslík v koncentraci 11% hmot. a celkový du- sík v konc. 5 % hmot. Koncentrace kvasničných buněk po inokulaci média byla ve fer-mentoru 0,2 g v litru. Přídavek melasových výpalků do média k metanolu zcela odstraňoval lag, zvyšo-val růstovou rychlost buněk v počátečních fázích růstu a zvyšoval výtěžnost bioma-sy vztaženou na metanol z 38 % na 45 % hmot. Na médiu s melasovými výpalky bez me-tanolu rostou buňky kvasinky C. boidinii 2 se 4 % výtěžkem biomasy.

Pro srovnání byly provedeny ještě další tři kultivace s množstvím melasovýchjvýpalků, jak uvádí tabulka č. 1.

Tabulka 1

Vliv melasových výpalků na výtěžnost biomasy kvasinky C. boidinii 2 z metanolu.

Melasové výpalky , . suchá hm. (g.l A) 0 1,0 2,5 3,0 Přírůstek suché hm. buněk (g.r1) 3,8 ' 4,2 4,5 4,6 výtěžnost biomasyz metanolu (%) 38 42 45 46 Příklad 2 Ve čtvrtprovozním mechanicky míchaném fermentoru 0 objemu 75 1 s plněním 30 až 50 1 minerálního média složení jako v příkladu 1 byla provedena nesterilnl jed-norázová kultivace kvasinky Candida boidinii 2. Metanol byl dávkován přítokovýmzpůsobem ve formě metanol-louhové směsi (metanol a NaOŇ) s výhodou metanol-čpavkovésměsi (metanol a čpavková voda) v závislosti na pH média, které bylo udržováno auto-maticky na konstantní výši 3,0 až 3,2. Melasové výpalky byly dávkovány odděleně apostupně v průběhu kultivace v množství 2,5 g.na litr média jednou za 24 hod. Průtokvzduchu a obrátky míchadla byly regulovány tak, aby koncentrace rozpuštěného kyslí-ku v médiu byla v rozmezí 10 až 60 % nasycení. Teplota kultivace byla jako v příkla-du 1, tj. 30· °C. Množství získané biomasy’ ve fermentoru bylo 40 až 45 g suché hmo-ty buněk v 1 litru média. Příklad 3

Postupovalo se stejně jako v přikladu č. 2 s tím rozdílem, že byl použit kvas-ničný kmen Hansenula sp. 3 při kultivační teplotě 37 až 40 °C >

Claims (3)

CS 270332 B1 3 Příklad 4 Ve čtvrtprovozním, mechanicky míchaném fermentoru o objemu 75 1 s plněním 30 až50 1 minerálního média složení Jak je uvedeno v příkladu δ. 1 byla provedena neste-rilní kontinuální kultivace kvasinky Oandida boidinii 2, ZřéSovací rychlost médiabyla v rozmezí D 0,05 h”1 až 0,15 h”3, s výhodou při D 0,1 h"1. Metanol v koncentra-ci 0,5 % až 1 % hmot. a melasové výpalky v koncentraci 0,25 % hmot. byly dávkoványdo fermentoru spolu s médiem. pH média i kultivační teplota byly udržovány automa-ticky jako v příkladu č. 1. Výtěžnost kvasničné biomasy byla 42 až 45 %. Příklad 5 Bylo postupováno stejně jako v příkladu č. 3 s tím rozdílem, že metanol byl , dávkován odděleně od média v koncentraci 25 % hmot, v závislosti na zřeSovací rych-losti a na koncentraci rozpuštěného kyslíku v médiu, která byla udržována automatic-ky v rozmezí 20 až 40 % nasycení a pH média bylo udržováno na konstantní výši pH 1 3,0 až 3,2 automatickým dávkováním 50 % NaOH, KOH nebo Čpavkové vody. Příklad 6 Bylo postupováno stejně jako v přikladu č. 5 a tím rozdílem,, že byl použitkvasničný kmen Hansenula sp. 3 při kultivační teplotě 37 až 40 °C. Kvasničná biomaea získaná způsobem podle vynálezu je bohatá na bílkoviny,esenciální aminokyseliny a vitaminy a lze ji a výhodou použít jako hodnotné bílko-vinné a vitaminosní krmivo pro hospodářská zvířata a jako zdroj pro přípravuspecifických enzymů jako alkohol oxidázy, formaldehyd-a formát dehydrogenázy, di-hydroxyacetonsyntázy, dále katalázy, nikotin adenindinukleotid, adenosintrifosfát(ATP) a NASH, GSH, z metanolu pomoel jednorázového, přítokového i kontinuálníhozpůsobu kultivace metylotrof nich kvasinek. < PŘEDMĚT VT-lXllZ

1. Způsob výroby kvasničnýoh produktů z metanolu, vyznačený tím, že kvasničnémetylotrofní kmeny se kultivuji v médiu obsahujioím melasové lihovarské výpalkyv množství 0,2 až 0,3 % hmotnostních a metanol v množství 0,5 až 1 % hmotnostních,a to při teplotě 30 až 40 °C a pH 3,0 až 3,5·.

.2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že jako metylotrofní kmeny kvasinek sepoužívají Oandida boidinii llBh, C. boidinii 1, Hansenula polymorpha, Pichia nebojejich směsi za sterilních podmínek a nebo acidotolerantní metylotrofní kmenykvasinek Caňdida boidinii 2 a Hansenula sp.

3 za nesterilnich kultivačních podmínek.