CZ259992A3 - Spósob spracovania biomasy kvasiniek a kvasinkovitých organizmov - Google Patents

Abstract

Východiskové biomasa kvasiniek a/alebo kvasinkovitých organizmov sa lýzuje za spolupósobenia b-l,3-glukanázy a proteinéz. Zo zmesi lyžovaných buniek sa oddělí stěnová frakcia centrifugáciou. Supernatant sa rozdělí ultrafiltráciou na permeátový podiel a retenát. Z permeátového podielu sa získé číry kvasničný extrakt a z retenátu, bohatého na enzýmovč aktivity, invertáza a b-galaktozidáza. Zo stěnového podielu (sedimentu) sa extraciou metanolom alebo etanolom oddelia lipidy (ergosterol a fosfolipidy) a dalšou extraciou citranom sodným (draselným) a pyrosiričitanom sodným (draselným) frakcia manoproteínov a zásaditou hydrolýzou (NaOH, KOH) a následné kyslou hydrolýzou (HCI) ako nerozpustný zvyškový podiel zostáva čistý kvasničný b-glukán.

Description

Spósob sprarovania biomasy kvasiniek a kvasinStivitých-wqafiiZi¹ DOV dli] asť. t.eelm i ky ·

Vynález sa týká sposobu spracovania bionasy kvasiniek a kvasinkovitých organizroov, ktorý umožňuje získávat rožne irakci ePotěra jš í stav t.echn i ky

Bioraasa kvasíniek a kvas inkovitých organiznov (pekárske droždie, pivovarské, vinné a liehovarské kaly, krmné kvasinkoví té organizmy) je zdrojom mnohých cenných látok, ktoré sa doposíal izolujú váčšinou jednotlivo a z iných zdrojov, pričom zložky kvasničnej biomasy sú využitelné v potravinářskou a farmaceut. ickom priemysle ako aj v základnom biochemickou) výskume. Viaceré kvasinky, ako napr. odpadné pivovarské, sú využívané obyčajne neefektívne na ki'mne účely alebo sú vypústané do odpadových stok, čím zať.ažujú ekosystém. Odhorčené pivovarské kaly je pritom možné použit na přípravu kvasničného extraktu, ktorý raá vysoký obsah aminokyselín, nukleotidov a vitaraínov (Xu, J.L., Xu, H = Zh. Tiaoweipin, 2, 1990, 5). Odhorčené pivovarské kaly sa po úpravě používajú ako čiastočná náhrada kakaa pri výrobě čokolády (Food Eng. 56, 1984, 105). Sediment pivovarských kvasiniek s ínvertázovou aktivitou je využitelný k enzýmovej hydrolýze sacharózových sírupov (Filipovski, A.V., Glat.cheva,

I.V., Mezitseva, T.G., Derkanosov, N.= Izv. Vysch. Ucheb. Zov. F’isch. Technol., 2, 1985, 113) alebo na přípravu enzymu pyruvátdehydrogenázy pre analytické účely (Chenevick, I.F’. Gritsenko, I.P., Flauro, V. V.: Odkryti ja Tzobret.. 5, 1990, 128).

Z lyžovaných pivovarských kvasíniek možno izolovat, přec ipit.áciou s gl iitai. i onom koenzym A (Lov, I).: Eur. E>rev. Oonv. 12, 1982, 1 127). Najváčšia pozornost. sa však vénu je využit.íu pivovarských kalov na přípravu kvasničných ext-raktov, ktoré sa používajú ako pot rav inárske aditívuni resp. ako dietet. ieké preparáty při rekonvalescenci i (CS 91 789).

Kvasu i čná bioniasa kvasiniek, castúcich na médiách s laktóχηιι (Κ I uyveromycps raarxiaims) ako napr. srvéít.ka, perroeáty po ii 1 l.raf i 1tráe i i mlieka (Ma hrnou d , Μ . M . . Kos i kovsk i, F. V . : J. D jary, fíc: i . 65, 1982, 20821 obsahuje intracelulárne proteiny s vysokým obsahom leucínu a valínu (EUakebrough, N., Moresi, M.: Eur. J. Λρρ.1 . Mierobiol. Eliotechnol . , 13, 1981, 11, ktoré sa vo íorrae extraktu aplikuji» do sirokej škály potravinářských výrobkov. Z biomasy Κ1uyveromyces sp. je možné ďalej izolovat enzymy ,3-galak- tozidázu (využitetná pri výrobě delaktózovaných mliečnych výrobkov alebo ako sladidlo pri výrobě osviežujúcich nápo] ov ,T. c.

(Ogunrinola,

Ι.Ά., Jeon, I.J. , Ponte, 1.988, 161, inulínázu - využitetnú pri i nu línu na írukt.ózové sirupy (Parekh, Eiiol. Chem. 1986, 10851 a prot.opektipríprave pektínu z rastlinných pletiv na Eiáze srvátkyl J. Food Sej., 1, kont.ro 1 ovane j hyd ro 1 ýze A., Margaritis,A. Agric. názu , využívánu pri (Jap. 5 971 7991.

Krmné kvasinkoví té organizmy ako bohatý zdroj proteínov (Candida ut.ilisl je možné kultivovat, na syntetickometanole. Kvasničný extrakt z takto pripravenej biomasy sa přidává do jedál s redukovaným obsahom NaCl (Peppler, M.J. in: Economie Microbio- logy. Vol. 7, ed. Rose, A.H., Academia Press, London, s. 293 /1982/1. Kvasinkovitá Candida utilis je najvýznamnéjším zdrojom na izolácíu ribonukleovéj kyseliny (Kuninaka, A. in: Eliotechnolo- gy, Vol. 4, Verlag Chemie, Veinheim, 1986, 731, enzýrou invertázy (Woodward, I., Viseman, A.

Food Carbohydrat.es Vol. 3, eds. Lee, C.K., lied Science Publishers, N.Y., 1982, in: Developments in Lindslay, M.G., App11, bioemulgátorov pre potravinářské použitie (Hanjet, S.V., Admikari, D.K., Jesai,

J. D.

Sist.a, V.R.: Eliotechnol. Lett. , 12, 1990, 7431.

umožňuje izolácíu bíelkoFrakcionáci a pekárskeho drožd i a vinnej írakcie po dezi nt.egráci i buniek (Cooney, C.L., Rha, C., Tannenbaum, S.R.: Adv. Food Res. 26, 1980, 11, ergost.erolu (CS enzymu invertázy (Dacon, S. : Met.hods Enzymol. 1, CS 101 9711 a polysachai*idických frakci i kvasničných buněčných stien (Manners, D.J., Masson, A.J. , Pat.t.éřson, J.C.:

J. Cen. Mierobiol. 80, 1974, 411: CS 185 0631.

1.89 4401

1955,- 251

Nevýhodou uvedených postupov je, že z východ iskovej suroviny (kvasničnej biomasyl zhodnocuji! len urei tú časť. a okrem í fe <-- ί

, , - i Ξ S?

buriiek intjaktJrfý ř-vesčji lýzer

l.olio zosi-áva vysoký pod i o _ i >-· I t> !

• J 1.-1

).'od;; t.a ta vyná I ezu

Uvedené nedostatky zhodnocován i a kvasníčnej bioraasy odstraňuje spósob spracovania biomasy kvasiniek a kvas i nkov i t.ých organizraov podl'a vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že suspenzia kvasiniek a/alebo kvas i nkov i t-ých organizmov sa upraví na sušinu 10 až 20 % hmotr. , připadne sa odhorčí a takto upravená suspenzia sa lyžuje enzymovým systémom obsahujúcira f?.-l , 3-glukanázu s aktivitou 0,05 až 2,0 pkat.l“¹ a prot-einázu s aktivitou 0,01 až 1,5 pkat.l^-1, pri teplote 30 až 58 °C, pH

4,5 až 7,2, počas 6 až 10 hodin. Získaný lyzát. sa raože vysušit, čím sa získá hrubá dezintegrovaná buněčná frakci a alebo sa z něho oddělí centrifugáciou stěnová frakcia, obsahujúca nerozpustné polysacharidy, frakciu lipidov ako aj zvyšky nukleových kyselin, ktoré zostali naviazané na buňkových stěnách. Supernatant. lyzátu obsahuje hlavně nízkomo leku love degradačné produkty buňkových biopolyraérov a určitý podiel solubi1izovaných enzýraov invertázy připadne p-galakt.ozidázy a raožno ho ďalej spracovat vysušením na biosorbent. alebo ultraf i ltráciou na membránách s permeabílitou do 100 000 daltonov. Vysušením perroeátu sa získá číry kvasničný extrakt. Retenát sa zahustí, čím sa získá enzym invertáza s aktivitou 0,05 až 100 ukat.ml^-1 a enzým tf-ga 1 akt.ozidáza s aktivitou 0,01 až 60 ukat.ml^-1.

Zo st.enovej frakcie po centrifugáci i sa vysušením získá biosorbent alebo extrakciou prebytkom metanolu alebo etanolu sa získá lipídický podiel obsahujúci ergosterol a fosfolipidy. Delipidizovanú stenovú frakciu raožno ďalej extrahovat zmesou 0,05 až 0,15 mol.I^-1 cítronanu sodného alebo draselného a 0,01 až 0,03 mol.l^-1 pyrosiriči tanu sodného alebo draselného a zo získaného extraktu sa vyzrážajú manoprot.eíny nadbytkem etanolu.

Tuhý delipidizovaný stěnový podiel po extrakci i sa hydrolyzuje 2 až 4% NaOH alebo KOH pri teplote 55 až 65 °C a potom

0,5 až 1,5% HC1 pri teplote 60 až 80 °C a izo.luje sa vo vodě nerozpustný β-glukán. Roztok po izolaci i obsahuje zvyškové manány, ktoré je možné vyzrážať. nadbytkem metanolu alebo etanolu.

Výhoda spracovania biomasy kvaši ni ok a kvas i nkov i t.ých organ i zraov podlá vynálezu spočívá predovšetkým v tou, že t.ýmt.o sposobom sa zhodnocuje celá biomasa a prakticky nezost.áva odpad. Ukrero t.oho vset.ky buňky biomasy sa dezintegrujú.

Círy kvasničný extrakt, z permeát.u je využitelný jednak v potrav inárstve ako adit.ívum a jednak ako zložka f erment.ačných pod .

Enzymy invertáza a β-galaktozidáza sú využitelné v pot.ravinárstve, predovšetkým vo výrobě nápojov a cukrouiniek ako aj v m1 iekárenskom priemysle.

Eíiosorbenty buněčných st.ien sa použivajú vo vínárstve na odstraňován i e rezidui z post.rekových látok.

Ergosterol je využitelný ako toxické agens proti hlodavcora a fosfolipidy ako nutričně hodnotná potravinářská surovina s emulgačnými vlastnostem i.

Manoproteíny majú výhodné eraulgačné vlastnosti, využitelné v potrav inárstve a v kozmetike resp. ako eliritory obrannéj reakci e pri ochraně rastlín

Iraunoaktívnc β-glukány sú využitelné tak v humánněj ako aj vo veterinárněj medicíně.

Okrem toho je možné zo suspenzie kvasiniek po extrakci i hydroxidem amonným vyzrážat ribonukleové kyseliny.

Příklady uskutočnenia vynálezu

Příklad 1

Odpadne pivovarské kvasinky <300 g sušiny) sa premyli 3x acet.át.ového pufru 0,1 za stálého miešania zahrievala přídavkem enzýmov Lyticase vody a rozsuspendova1 i sa v 1200 ml mol.l^-1 s pH 4,5. Suspenzia sa na 58 °C a lýzovala sa s /?·—1,3-gl ukanázovou aktivitou 0,05 pkat.l^-1 a papainu s aktivitou 0,01 jukat.. I^-1 po dobu 10 hodin. Lyžovaná kvasníčná biomasa sa centr i f ugova 1 a pri 5000 g po dobu 10 min a supernat.ant sa spracoval u 1 t.raf i 1 t.rác i ou na membránách s permeabi 1 i tou do 100 000 daltonov. Permeát. sa vysušil a získá sa 120 g kvasničného extrakt.u.

Pet.enát. sa zahusti 1 pomocou vákuovej odparky SOnásobne, pr i ί’ΟΒ V 200 ml ret.·,-nátu sa získá la aktivita 22 nkat. .ml^-1

Sod i non t po centrifuaácii a přeny tí kraboval 3-násobným přebytkem metanolu g zmesi lipidov (2,1 g fosíolipidov, 0,9 g ergosterolu).

Pe1 ipidizovaný sediment sa vysušil v rozprašovačej sušiarni a získalo sa 82g stěnového materiálu. Sediment, sa extrahoval 1500 ml 0,15 mol.l“¹ citranu sodného a 0,03 mol.l^-1 pyrosiričitanu draselného. Získaný extrakt, sa precipitoval 4000ml ehladeneho 95¾ etanolu, přec i μ i tát. raanoprote i nov (24g) sa vysušil lyoí i 1 i zác i ou.

Zvyšok po extrakcií sa hydrolyzoval 1600 ml 4¾ NaOH po dobu 2 hodiny pri teplote 55 °C a potom 2x 1,5¾ HC1 (1600 ml) pri teplote 60 °C. Nerozpustný zvyšok sa premyl do neutrálnej reakcie (4x) a izolovaný β-glukán (12 g) sa vysušil 1yofi 1 izáciou.

vodou sa vysuš)] a expričora sa získali 3

Postupuje sa ako v příklade 1 s tým rozdielora, že pivovarské kvasinky sa odhorčili 3x 1000 ml 1¾ (hmot.) NaHC03 a resuspendovali v 2700 ml fosfátového pufru 0,05 mol.l^-1 o pH 7,2. Lýza sa zabezpečila autolyzát-ora hlivy ustricovej (Pleurotus ost.reat.us, 10 g mokrej hmotnosti autolyzátu s £-1,3-g1ukanázovou aktivitou 2 jikat.l^-1) a trypsinem s aktivitou 1,5 nkat. I^-1 po dobu 6 hodin (definované na albumin hovádzieho séra, ako št.andardný proteinový substrát). Vysušená stěnová frakcia sa použila priamo ako biosorbent (86 g sušiny).

Supernatant. sa spracoval u 1 traí i 1 t.rác i ou na membránách s permeabi1 i tou 100 000 daltonov. Permeát po vysušení poskyt.ol I26g kvasničného extraktu, retenát. po 30-násobnora zahuštění obsahoval v 200 ml objeme 20 nkat.I^-1 invertázovej aktivity.

Postupovalo sa ako v příklade 2 s _at.ým rozdielora, že stěnová frakcia sa po vysušení extrahovala 3x 1500 .ml etanolu (95¾) a po odpaření sa získalo 3,2 g lipidov, predovšetkýro fosíolipidov a ergosterolu a po vysušení sa stěnový sediment, ďalej ex1.rahoval 1500 ml rozt.okn obsahu i iieeho 0.05 mol.l ¹ citranu dra-

se1ného	.a 0,01 mol.!'1	pyros i	rjči tanu s	odného.
Po	přec i p i t ác i i	4 0 0 0 m 1	cli 1adenéh	o et.anolu a	vysušení sa
x. i ska 1 o	2.6 g manoprot.	eí nov.	Sed i ment.	po hydrolýze	2100 ml 2%

NaOH pr> dohni 2 h pri teplote 65 °1.', následovně 2x 0,5% HC1 (2000 ml) pri 80 ^VC a po premytí vodou do neutra 1 nej reakcie poskytol produkt. β-glukán (14 g), ktorý sa vysušil lyofilizáC ί OLl .

P r í k 1 a d 4

Postupovalo sa ako v příklade 1 s t-ýra rozdielom, že sa použila bionasa K1uyveromyces marxianus var. bulgaricus CLY 43-3-3 a na indukovánu lýzu sa použil aut.olyzát. huby Coprinus sp. (20 g mokrej hmotnosti), obsahujúci 0,18 gkat.l^-1 β-l,3-glukanázovej aktivity a 0,6 nkat.I^-1 kyslej proteinázovej aktivity. Lýza sa finálizovala za 8 h, pričom hodnota pH bola udržiavaná pomocou 0,1 mol.I^-1 HC1 a 0,1 mol.l“¹ NaOH.

Po centrifugácii stěnového podíelu a ultrafiltrácii sa z permeát.u získalo 158 g kvasničného extraktu a v retenáte sa po 30-násobnom zahuštění získal enzym β-galaktozidáza s aktivitou 60 pkat-l“¹. Vysušený stěnový podiel extrakciou do metanolu poskytol 22 g lipidov, z toho 10 g ergosterolu a 12 g fosfoliP i dov.

Extrakciou delipidizovaného stěnového podíelu zraesou cit.ranu sodného a pyrosiriČi tanu draselného, nasledujúcim zrážaním chladeným etanolom (95%) sa získalo 30 g manoproteínov. Po hydrolýze stěnového sedimentu 4% NaOH a následné 1,5% HC1, premytí a vysušení sa získalo 21 g β-glukánov.

Postupovalo sa ako v příklade 4 s tým rozdielom, že sa použila bionasa K1uyveromyces marxianus var. lact.is eS-Y-1. Získalo sa 165 g kvasničného extraktu a β-ga 1 akt.ozi dázová akt.ivit.a pkat.l·'¹. Vysušený stěnový podiel (65 g) sa použil ako biosi.irbent vo vinárstve.

i’ r í k 1 a cl b

Postupová] o sa ako v přiklade 3 s t.ým rozdielom, že sa použil či suchá Ρ i omasa (300 g) pekařského diOŽdia Saccharoniyces cerevisiae CCY 21-4-13. Získalo sa 132 g kvasničného extraktu, v retenát.e po zahuštění 100 pkat. .1 ¹ i nvertázove j aktivity, 28 g raanoproteínov a 18 g tf-glukánov.

P r í k i a d 7

Postupovalo sa ako v příklade 1 s tým rozdielom, že sa ako vstupná surovina použilo pekárske droždie. Zo suchej bioraasy (300 g) sa získalo 121 g kvasničného extraktu, v zahust.enora reteriáte 42 pkat.l“¹ invertázovei aktivity a 132 g vysušeného pod i e1u stěnových f rakci í.

Příklad 3

Postupovalo sa ako v příklade 1 s tým rozdielom, že namiesto pivovarských kvasiniek sa použila bioraasa kvasinkovítého mikroorganizmu Candida ethanolitolerans. Získalo sa 115 g kvasničného extraktu a 136 g stěnového podielu.

Příklad 9

Postupovalo sa ako v příklade 1 s tým rozdielom, že supernat.ant. po centrifugáci i lyžovaných buniek sa ďalej nespracovával υ 1 t.raí i 1 trác i ou , ale sa po vysušení (138 g) priamo použil ako adit.ívum do potrav i nárskych výrobkov a ako zložka ferraent.a čilých pod.

P r í k 1 a d 10

Postupovalo sa ako v příklade 1 s tým rozdielom, že lyžované buňky sa necentriíugova1 i , ale sa vysušili (248 g) a použili spolu aj so stěnovým materiálom ako adit.ívum v potráví nárs l.vc·.

’r i onysel ná vy už i ternosť.

Vynález ie nožné využit v 1 > i otec Iwniogických výrobách, kde • bioniasa kvasiniek a kvas i ukuv i tých ox uan i znov je cielenýn alebo vedlejším produkt.ora b i otechno 1 09 i eke j výroby. Získané produkty * sú využitelné v potrav i nárskon prieraysle, v huroánnej a veterinárnej niedicíne, v pornohospodárstve a v b i otechnol óg i ách pri zostavovaní f ernentacnýcb pod.

Claims (4)

1. Spósob spraeovaiiia bioroasy kvasiniek a kuasinkovitých orgavyznačuj uci

Diznov a tým, že suspenzia kvasiniek a/alebo kvas inkovjtýeh organizmov sa upraví na sušinu 10 až 20 % hmot.,-η, připadne sa odbore í a lyžuje sa enzymovým systémom obsahujiícin β-l,3-glukanázu s aktivitou 0,01 až

1’ ň T E N T II V E

2,0 ukat.l^-1 a proteinázu s aktivitou 0,05 až 1,5 ukat.j^-1 při teplote 30 až 58 °C píi

4,5 až 7,2 počas G až 10 hodin, získaný lyzát. sa připadne vysuš i 2. Spósob spracovaní a podTa bodu 1, vyznačujúci sa t.ýra, že z lyzátu sa centrifugaciou oddělí stěnová frakcia buniek.

3. Spósob spracovania podTa bodu 2, vyznačujúci sa tým. že supernatant sa po oddělení stenovej frakcie ultraf i 1 tru je na membránách s permeabi1 i tou do 100 000 dalt.onov a permeát sa vysuš i .

4. Spósob spracovania podTa bodu 3, vyznačujúci sa tým, že retenát obsahu júci invert.ázu a/alebo β-galaktozidázu sa zahustí.

5. Spósob spracovania podTa bodu 2, vyznačujúci sa tým, že po oddělení stenovej frakcie sa supernatant vysuší.

G. Spósob spracovania podTa bodu 2, vyznačujúci sa t.ýra, že zo stenovej frakcie sa extrahuji! lipidy a fosfolipidy nadbytkem metanolu a/alebo etanolu.

7. Spósob spracovania podTa bodu 6, vyznačujúci sa tým, že delipidizovaná stěnová frakcia sa vysuší, extrahuje sa zraesou 0,05 až 0,15 mol.I^-1 citranu sodného alebo draselného a 0,01 až

0,03 ríol.l'¹ py ros i r i č i tanu sodného alebo draselného .a z traktu sa vyzrážajú manoprot.eíny nadbytkem etanolu.

exil. Speisob spracovania podTa bodu 7, vyznaču júci sa tým, že dei i p i d i znvaný stěnový podle] po ext.rakcii sa hydrolyzuje 2 až

4¾ NatlH alebo KilH pri teplote 55 až. 65 °C a pot.om 0,5 až. 1,5¾ lil. I pr) t.Hi > 11 >t. t-^j ři(.i až HO °l. a i žulu jo sa vo vodo nerozpustný i < - > j .1 u k á π .