CZ31652U1 - Cultivation soil for the production of natural pigments using microscopic fungi of the genus Monascus - Google Patents

Cultivation soil for the production of natural pigments using microscopic fungi of the genus Monascus Download PDF

Info

Publication number
CZ31652U1
CZ31652U1 CZ2017-34470U CZ201734470U CZ31652U1 CZ 31652 U1 CZ31652 U1 CZ 31652U1 CZ 201734470 U CZ201734470 U CZ 201734470U CZ 31652 U1 CZ31652 U1 CZ 31652U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
ethanol
production
culture medium
culture
volume
Prior art date
Application number
CZ2017-34470U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Lubomír Adámek
Marian Urban
Ivana Laknerová
Eva Rutová
Original Assignee
Výzkumný ústav potravinářský Praha , v.v.i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Výzkumný ústav potravinářský Praha , v.v.i. filed Critical Výzkumný ústav potravinářský Praha , v.v.i.
Priority to CZ2017-34470U priority Critical patent/CZ31652U1/en
Publication of CZ31652U1 publication Critical patent/CZ31652U1/en

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)

Description

Oblast technikyTechnical field

Řešení se týká složení kultivační půdy pro produkci přírodních pigmentů pomocí mikroskopických hub rodu Monascus.The invention relates to a composition of culture medium for the production of natural pigments by means of microscopic fungi of the genus Monascus.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Při výrobě barviv jako potravinářských aditiv, označovaných evidenčními kódy (E) a majících za úkol zvýšit vizuální přitažlivost potravin, obnovit původní vzhled potravin, jejichž barva byla dotčena zpracováním, skladováním, balením nebo distribucí a v neposlední řadě obarvit jinak bezbarvé potraviny (Emerton V., Choi E.: Additives. Essential Guide to Food Additives (3), 101-319, 2008), se využívá nejnovějších poznatků z oblasti biotechnologie. Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) prověřuje zdravotní nezávadnost všech aditiv, přičemž mezi prvními posuzovanými látkami, byla potravinářská barviva. V posledních letech se objevilo podezření, že některá přírodně identická barviva produkovaná synteticky nebo dokonce i přírodní potravinářská barviva (např. košenila) mohou mít vliv na zdraví dětí. Trendem současné doby je zvýšená iniciativa výrobců potravin a poskytovatelů stravovacích služeb odstranit některá syntetická barviva z výrobků (např. E102, E104, El 10, E122) a nahradit je přírodními zdravotně nezávadnými.In the manufacture of dyes as food additives, labeled with registration codes (E) and designed to enhance the visual attractiveness of foods, restore the original appearance of foods whose color has been affected by processing, storage, packaging or distribution and last but not least color otherwise food (Emerton V. , Choi E .: Additives The Essential Guide to Food Additives (3), 101-319, 2008) employs the latest in biotechnology. The European Food Safety Authority (EFSA) examines the health of all additives, with food colors among the first substances considered. In recent years, it has been suspected that some naturally identical dyes produced synthetically or even natural food dyes (eg cochineal) may affect children's health. The trend nowadays is an increased initiative of food producers and food service providers to remove some synthetic dyes from products (eg E102, E104, El 10, E122) and replace them with natural health-friendly products.

Názory na zdravotní nezávadnost barviv se neustále vyvíjí a jsou velmi diskutovanou otázkou. Nedostatečně jsou například zmapovány možné toxické interakce mezi látkami ve směsi, chybí poznatky o mechanismech toxicity a ustavení prediktivních matematických a biologických modelů. Jednu z posledních polemik ohledně genotoxicity způsobila barviva na bázi sulfonovaných azo- sloučenin: Amaranth (E 123), Ponceau 4R (E 124), Sunset Yellow FCF (E 110), Tartrazine (E 102) a Azorubine/Carmoisine(E122). (EFSA Journal 2010;8(10): 1778). Ačkoliv bylo prokázáno, že konzumace těchto aditiv nepředstavuje riziko, EFSA přesto doporučila další nové doplňující testování a potraviny obsahující jedno nebo více těchto potravinářských barviv (E 110, E 104, E 122, E 129, E 102, E 124) musí v označení obsahovat doplňující informace: „mohou nepříznivě ovlivňovat činnost a pozornost dětí“ (http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?language=en&type=IM-Opinions on the health safety of dyes are constantly evolving and are a much debated issue. For example, the possible toxic interactions between substances in the mixture are insufficiently mapped, there is a lack of knowledge about the mechanisms of toxicity and the establishment of predictive mathematical and biological models. One recent controversy regarding genotoxicity was due to sulfonated azo compound dyes: Amaranth (E 123), Ponceau 4R (E 124), Sunset Yellow FCF (E 110), Tartrazine (E 102), and Azorubine / Carmoisine (E122). (EFSA Journal 2010; 8 (10): 1778). Although it has been shown that the consumption of these additives does not present a risk, EFSA nevertheless recommended further new additional testing and foods containing one or more of these food colors (E 110, E 104, E 122, E 129, E 102, E 124) additional information: "may adversely affect children's activity and attention" (http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?language=en&type=IM-

PRESS&reference=20080707IPR33563;https://www.efsa.europa.eu/en/press/news/ans091112).PRESS & reference = 20080707IPR33563; https: //www.efsa.europa.eu/en/press/news/ans091112).

Biotechnologická produkce potravinářských barviv má potenciál nahradit diskutovaná přírodně identická barviva produkovaná synteticky z vysoce přečištěných ropných produktů, případně přírodní barviva mající své limity v sezónnosti suroviny, dále pak v menší barevné stálosti, citlivosti vůči světlu, záhřevu, oxidaci a mnohdy problematické rozpustnosti ve vodě.Biotechnological production of food dyes has the potential to replace the discussed naturally identical dyes produced synthetically from highly purified petroleum products, or natural dyes having their limits in the seasonality of the raw material, less color stability, sensitivity to light, heating, oxidation and often problematic water solubility.

Zdrojem přírodních barevných látek, nej častěji ve formě pigmentů, jsou rostlinné i živočišné druhy, některé mikroorganismy, lišejníky a houby (Velíšek J., Hajšlová J.: Chemie potravin Π, Ossis, Tábor, 602, 2009).The source of natural colored substances, most often in the form of pigments, are plant and animal species, some microorganisms, lichens and fungi (Velíšek J., Hajšlová J .: Food Chemistry Π, Ossis, Tábor, 602, 2009).

Globální trh s přírodními barvivý byl v roce 2014 odhadován na 1 144 milionů US$ s predikcí růstu na 1 698 US$ milionů do roku 2020, což představuje nárůst 6,8 %, přičemž dominantní podíl představují karotenoidy s podílem na trhu 31,8 %.The global natural dye market was estimated at US $ 1,144 million in 2014 with a growth forecast of US $ 1,698 million by 2020, an increase of 6.8%, with carotenoids dominating with a market share of 31.8% .

(http://www.futuremarketinsights.com/reports/global-natural-food-colours-market)(http://www.futuremarketinsights.com/reports/global-natural-food-colours-market)

Ke společnostem hrajících významnou roli na mezinárodním globálním trhu patří především firma Chr. Hansen A/S, Sensient Technologies Corporation and Kalsec lne., DDW, Naturex S. A., ADM (Wild flavors lne.), ROHA Dyechem Pvt. Ltd., GNT International Β. V., DIC Corporation, and LycoRed Ltd.The companies that play an important role in the international global market include the company Chr. Hansen A / S, Sensient Technologies Corporation and Kalsec Inc, DDW, Naturex S.A., ADM (Wild Flavors Inc), ROHA Dyechem Pvt. Ltd., GNT International Β. V., DIC Corporation, and LycoRed Ltd.

V České republice se výrobou mikrobiálního pigmentu historicky komerčně zabývala pouze jediná firma ASCOLOR BIOTEC s.r.o. s barvivém Arpink RedTM. V současné době na její činnost navázala firma NATURAL RED a.s., ve spolupráci s VÚPP, v.v.i., s poloprovozní výrobou o objemech 3000 1. Producentem tohoto červeného pigmentu je kmen mikroskopické houby Penicillium oxalicum var. Armeniaca. Na základě souhlasného stanoviska Ministerstva zdravotnic- 1 CZ 31652 Ul tví ČR a po předložení požadované dokumentace JECFA konstatoval, že nejsou námitky vůči použití Arpink Red do masných výrobků a analogů masa a masných výrobků (v množství až 100 mg/kg), dále do nealkoholických nápojů (v množství až 100 mg/kg), alkoholických nápojů (v množství až 200 mg/kg), mléčných výrobků (v množství až 150 mg/kg), mrazených krémů (v množství až 150 mg/kg) a cukrovinek (v množství až 300 mg/kg).In the Czech Republic, only one company ASCOLOR BIOTEC s.r.o. has historically been commercially producing microbial pigment. with Arpink RedTM. Currently, its activity was followed by NATURAL RED a.s., in cooperation with VÚPP, v.v.i., with a pilot production of 3000 l. The producer of this red pigment is a strain of the microscopic sponge Penicillium oxalicum var. Armeniaca. Based on a favorable opinion of the Ministry of Health of the Czech Republic and after submitting the required documentation, JECFA stated that there is no objection to the use of Arpink Red in meat products and meat analogues (up to 100 mg / kg), further into non-alcoholic beverages (up to 100 mg / kg), alcoholic beverages (up to 200 mg / kg), dairy products (up to 150 mg / kg), frozen creams (up to 150 mg / kg), and confectionery (in up to 300 mg / kg).

S ohledem na předpokládanou změnu legislativních nařízení byla platnost stanoviska JECFA omezena do 31. 12. 2002. V současné době se připravují nové podklady k legislativnímu řízení.With regard to the anticipated amendment of the legislative regulations, the JECFA opinion was limited to 31 December 2002. New documents for the legislative procedure are currently being prepared.

Z nepřeberného množství možných mikrobiálních producentů pigmentů, které mohou nalézt uplatnění v potravinářském průmyslu je možno ilustrativně uvést např.: Xanthophyllomyces denár orhous - Astaxanthin, Monascus sp. - Ankaflavin Color supplement, Monascorubramin, Rubropunctatin, Penicillium oxalicum - Anthraquinone, Fusarium sporotrichioides - Lycopene, Saccharomyces neoformans - Melanin, Rhodotorula sp. - Torularhodin, Flavobacterium Zeaxanthin, Agrobacterium auranticum - Astaxanthin, Mycobacterium lacticola - Astaxanthin, Flavobacterium sp. - Zeaxanthin, Blakeslea trispora a Dunaliella šalina - ι-Carotene, Blakeslea trispora - Lycopene, Spongiococcum excentricum - Lutein.Among the inexhaustible number of possible microbial pigment producers that may find application in the food industry, for example, Xanthophyllomyces denh orhous - Astaxanthin, Monascus sp. - Ankaflavin Color supplement, Monascorubramine, Rubropunctatin, Penicillium oxalicum - Anthraquinone, Fusarium sporotrichioides - Lycopene, Saccharomyces neoformans - Melanin, Rhodotorula sp. - Torularhodin, Flavobacterium Zeaxanthin, Agrobacterium auranticum - Astaxanthin, Mycobacterium lacticola - Astaxanthin, Flavobacterium sp. - Zeaxanthin, Blakeslea trispora and Dunaliella sage - ι-Carotene, Blakeslea trispora - Lycopene, Spongiococcum excentricum - Lutein.

(https://www.hindawi.com/joumals/ab/2014/837891/)(https://www.hindawi.com/joumals/ab/2014/837891/)

Kultivací mikroskopických hub může množství barevně významných složek sekundárních metabolitů, tzn. pigmentů dosahovat ve fermentačním prostředí až několik gramů na litr. Mezi výrazné vlastnosti pigmentu patří silná antioxidační aktivita, která má pozitivní vliv zejména v prevenci srdečně cévních a nádorových onemocnění. Uplatnění plísňové myceliámí biomasy jako meziproduktu při biotechnologické výrobě v krmivářství nebo při výrobě potravin je dána základním striktním požadavkem na zdravotní nezávadnost z hlediska produkce toxinů. Tento nárok lze do jisté míry splnit výběrem vhodných kmenů a úpravou složení kultivační půdy. Biotechnologická příprava červeného pigmentu by mohla být alternativní náhradou nebo doplněním dosud používaných červených pigmentů ve farmacii nebo potravinářství (např. košenila).By cultivating microscopic fungi, a number of color-important components of the secondary metabolites may be present. of pigments can reach up to several grams per liter in the fermentation medium. The strong properties of the pigment include strong antioxidant activity, which has a positive effect especially in the prevention of cardiovascular and tumor diseases. The application of fungal mycelial biomass as an intermediate in biotechnological production in animal feed or food production is given by the basic strict requirement for health safety in terms of toxin production. This claim can be met to a certain extent by selecting suitable strains and adjusting the composition of the culture medium. The biotechnological preparation of red pigments could be an alternative substitute or supplement to the hitherto used red pigments in pharmacy or food industry (eg cochineal).

Informací o komerční nebo potenciální využitelnosti plísnových kultur produkujících pigmenty v krmivářském, farmaceutickém nebo potravinářském průmyslu je v současné době velmi málo.There is currently very little information on the commercial or potential utility of pigment-producing fungal cultures in the feed, pharmaceutical or food industries.

Při řízené kultivaci mikroskopických hub vzniká souběžně s preferovaným barvivém i plísňová myceliámí biomasa, která je také bohatým zdrojem celé řady biologicky aktivních látek. Izolovaná myceliámí biomasa obsahuje, vedle významného množství vlákniny, také významné množství proteinů, vitaminů, minerálních látek a některých imunostimulačních faktorů. Praktické využití samotné plísňové myceliámí biomasy je zatím popsáno jen velmi ojediněle. V literatuře se uvádí využití této mykoproteinové biomasy v krmivářství jako suplement proteinů a vitaminů pod názvem „Terlikin“ (bílkovinovitaminový preparát získaný z biomasy naprodukované na odpadních produktech při zpracování brambor). V potravinářství tvoří mykoproteinová biomasa základ řady výrobků, které nabízí řetězce supermarketů Sainsbury ve Velké Británii pod názvem „Sainsburýs Quom“ (např. Sainsbury's Quom pie, Quom Swedish style balls). Velmi perspektivní se ukazuje využití plísňové myceliámí biomasy k izolaci glukanů (Kyanko, Μ. V., Canel, R. S., Ludemann V., Pose G., Wagner J. R.: β-Glucan content and hydration properties of filamentous íungi. Applied Miochemistry and Mikrobiology (49), 1, 2013, 41-45; Park H. S., Yu Y. M., Lee Μ. K., Maeng P. J., Kim S. C., Yu J. H.: Velvet-mediated repression of β-glucan synthesis in Aspergillus nidulans spores. Scientific Reports., (5), Article number: 10199 2015). Glukanyjsou základem vnitřní struktury buněčných stěn. Čisté glukany mohou být využity jako imunostimulátory při aplikacích v medicíně a veterinárním lékařství, protože podporují produkci monocytů, neurofylů, kolagenu, elastinu a stimulují makrofágy, aby zvýšily i interleukinovou reakci. Imunostimulačním působením jsou glukany významné zejména pro přežvýkavce. Glukany hrají významnou roli i v případě snižování cholesterolu.In the controlled cultivation of microscopic fungi, a fungal mycelial biomass, which is also a rich source of a number of biologically active substances, is produced in parallel with the preferred dye. The isolated mycelial biomass contains, in addition to a significant amount of fiber, a significant amount of proteins, vitamins, minerals and some immunostimulatory factors. The practical use of fungal mycelial biomass itself has so far been described only very rarely. The use of this mycoprotein biomass in the feed industry as a protein and vitamin supplement under the name “Terlikin” (a protein-protein preparation derived from biomass produced on waste products in potato processing) is reported in the literature. In the food industry, mycoprotein biomass forms the basis of a range of products offered by the Sainsbury supermarket chains in the UK under the name "Sainsbury's Quom" (eg Sainsbury's Quom pie, Quom Swedish style balls). The use of fungal mycelial biomass for the isolation of glucans (Kyanko, V., Canel, RS, Ludemann V., Pose G., Wagner JR: β-Glucan content and hydration properties of filamentous fungi. 49), 1, 2013, 41-45; Park HS, Yu YM, Lee K. K., Maeng PJ, Kim SC, Yu JH: Velvet-mediated repression of β-glucan synthesis in Aspergillus nidulans spores. (5), Article number: 10199 2015). Glucans are the basis of the internal structure of cell walls. Pure glucans can be used as immunostimulators in medical and veterinary applications because they promote the production of monocytes, neurophylls, collagen, elastin and stimulate macrophages to enhance the interleukin response. By immunostimulatory action, glucans are particularly important for ruminants. Glucans also play an important role in lowering cholesterol.

Velká pozornost v biotechnologii plísňových kultur je věnována samotné produkci a izolaci naprodukovaných pigmentů, které by mohly být náhradou za používaná syntetická přírodně identická barviva. Množství produkovaného pigmentu v tekutých půdách je možné ovlivňovat výběrem vhodných kultivačních médií, dále vzájemným poměrem obsažených složek nebo přídavkem některých stopových prvků.Much attention in the biotechnology of fungal cultures is devoted to the production and isolation of the produced pigments, which could be a substitute for the synthetic naturally identical dyes used. The amount of pigment produced in liquid soils can be influenced by the selection of suitable culture media, by the ratio of the components contained or by the addition of some trace elements.

-2CZ 31652 Ul-2EN 31652 Ul

Produkovaný pigment je možno získávat ze supematantu mikrofiltrační a dále nanofiltrační technikou ve formě vysoce koncentrovaného stabilního preparátu využitelného v potravinářství nebo ve farmaceutickém průmyslu.The pigment produced can be obtained from the supernatant by microfiltration and nanofiltration techniques in the form of a highly concentrated, stable preparation useful in the food or pharmaceutical industry.

Složení živné půdy zásadně ovlivňuje získávání výše popsaných dvou základních složek fermentace, tzn. pigmentu a myceliámí biomasy. Neexistuje absolutně přímá korelace mezi produkcí plísňové myceliámí biomasy a množstvím vytvořeného pigmentového produktu. Nevhodný poměr uhlíkové a dusíkové složky média vede k nadměrné tvorbě biomasy na úkor preferované produkce pigmentové složky.The composition of the broth essentially influences the recovery of the two basic fermentation constituents described above. pigment and mycelial biomass. There is no absolute direct correlation between the production of fungal mycelial biomass and the amount of pigment product formed. An inappropriate ratio of the carbon to nitrogen components of the medium leads to excessive biomass formation at the expense of the preferred pigment component production.

Úkolem technického řešení bylo nalezení racionálních podmínek vedení kultivačního procesu plísňové kultury rodu Monascus s využitím ethanolu a dalších biologicky aktivních látek přítomných v mléčných produktech. Řešení si dále klade za cíl dát k dispozici úpravu složení kultivační půdy s cílem zrychlení a dosažení optimální produkce pigmentu v kultivačním médiu.The aim of the technical solution was to find rational conditions for conducting the cultivation process of the fungal culture of the genus Monascus using ethanol and other biologically active substances present in dairy products. The solution also aims to make available the composition of the culture medium in order to accelerate and achieve optimum pigment production in the culture medium.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky odstraňuje kultivační půda pro produkci přírodních pigmentů pomocí mikroskopických hub rodu Monascus, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá vtom, že obsahuje jako hlavní uhlíkatý zdroj ethanol v aktuálních koncentracích 0,2 až 1 % obj., který byl získán zkvašením laktózy obsažené v 3 až 20 % hmotn. roztocích mléčných produktů kulturou kvasinky Kluyveromyces marxianus, dále obsahuje hlavní dusíkatý zdroj hydrolyzáty proteinů 0,1 až 0,5 % hmotn. společně s minoritním zastoupením kvasničného extraktu v koncentraci 0,05 až 0,1 % hmotn., pro funkci růstových látek. Kultivační půda, pro obsah aktuálních koncentrací ethanolu 0,2 až 1 % obj., obsahuje 3 až 20 % hmotn. zkvašených roztoků mléčných produktů s obsahem 1,5 až 8 % obj. ethanolu. Kultivační půda, při úbytku živin dále obsahuje přídavek prokvašeného roztoku mléčných produktů na ethanol, při změně nastaveného rozmezí pH 4,5 až 6.These deficiencies are eliminated by the culture medium for the production of natural pigments by means of microscopic fungi of the genus Monascus, according to the present invention, which consists in that it contains ethanol as the main carbon source in actual concentrations of 0.2 to 1% by volume. % in 3 to 20 wt. Kluyveromyces marxianus yeast, further comprising a major nitrogen source of protein hydrolysates of 0.1 to 0.5 wt. together with a minor proportion of yeast extract at a concentration of 0.05 to 0.1% by weight, for the function of the growth agents. The culture medium, for the content of actual concentrations of ethanol 0.2 to 1% by volume, contains 3 to 20% by weight. fermented milk product solutions containing 1,5 to 8% ethanol by volume. The culture medium, in the case of a loss of nutrients, further comprises the addition of a fermented solution of dairy products to ethanol, changing the adjusted pH range of 4.5 to 6.

Následující příklady provedení fermentačního procesu na půdách s proměnlivými zdroji uhlíku a dusíku, řešení, pouze dokládají, aniž by ho jakkoliv omezovaly. Využití těchto kultivačních půd podle řešení bylo úspěšně vyzkoušeno původci v praxi u přihlašovatele ve Výzkumném ústavu potravinářském Praha, v.v.i., CZ.The following examples of carrying out the fermentation process on soils with variable sources of carbon and nitrogen, the solution, merely illustrate, without limiting it in any way. The use of these cultivation media according to the solution has been successfully tested by the inventors in practice at the Applicant in the Food Research Institute in Prague, v.v.i., CZ.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Příklad 1Example 1

Porovnání asimilovatelných uhlíkatých zdrojů na produkci přírodního pigmentu kulturou mikroskopické houby Monascus.Comparison of assimilable carbon sources for the production of natural pigment by the culture of the microscopic fungus Monascus.

V Tabulce č. 1 jsou uvedeny výsledky kultivačních pokusů na živných půdách s různým obsahem uhlíkatých látek. Seriální kultivační pokus byl proveden v Erlenmayerových baňkách s užitečným plněním 500 ml živné půdy obsahující stejná množství hydrolyzátu proteinu 0,2 % hmotn. a kvasničného extraktu 0,1 % hmotn. a různé přídavky asimilovatelných uhlíkatých zdrojů a ethanolu ve dvou různých koncentracích. Pokusy byly provedeny na rotační třepačce (100 RPM) při teplotě 30 °C bez úpravy pH. Po uplynutí 100 kultivačních hodin byly jednotlivé varianty z tohoto seriálního pokusu zhodnoceny z hlediska produkce pigmentu měřením absorbance A494. Ve variantě živných půd s ethanolem byl použit ethanolový zdroj ve formě 20% hmotn. deproteinované syrovátky o koncentraci 8 % obj. ethanolu prokvašené kulturou mléčné kvasinky Kluveromyces marxianus tak, aby konečná koncentrace ethanolu v médiu v Erlenmayerových baňkách byla 1 nebo 2 % obj. Porovnáním naměřených hodnot je zřejmá vhodnost všech použitých uhlíkatých zdrojů s různým stupněm využitelnosti. Nej lepších výsledků bylo dosaženo ve variantách živných půd obsahujících 2 % hmotn. sacharózy a 1 % obj. ethanolu. Porovnáním dosažených hodnot u jednotlivých zdrojů uhlíku je zřejmé, že vyšší obsah uhlíkatého zdroje v případě varianty živné půdy se sacharózou 4 % hmotn. a ve variantě živné půdy s ethanolem 2 % obj. způsobuje zpomalování produkce pigmentu.Table 1 shows the results of cultivation experiments on nutrient media with different content of carbonaceous substances. A serial culture experiment was carried out in Erlenmeyer flasks with a useful filling of 500 ml of broth containing equal amounts of protein hydrolyzate 0.2 wt. % and yeast extract 0.1 wt. and various additions of assimilable carbon sources and ethanol at two different concentrations. The experiments were performed on a rotary shaker (100 RPM) at 30 ° C without pH adjustment. After 100 hours of culture, the individual variants from this serial experiment were evaluated for pigment production by measuring absorbance A494. In the ethanol culture variant, an ethanol source in the form of 20 wt. deproteinized whey of 8% v / v ethanol fermented with Kluveromyces marxianus yeast culture so that the final concentration of ethanol in the medium in Erlenmayer flasks is 1 or 2% v / v. The best results were obtained in culture medium variants containing 2 wt. sucrose and 1 vol% ethanol. By comparing the values obtained for the individual carbon sources, it is evident that the higher content of carbon source in the case of a 4% wt. and in a variant of the nutrient broth with ethanol of 2% by volume, it slows down pigment production.

-3 CZ 31652 Ul-3 CZ 31652 Ul

Tabulka 1. Složení kultivačních médií s různým obsahem asimilovatelných zdrojůTable 1. Composition of culture media with different contents of assimilable sources

C-zdroj C-source Sacharóza Sucrose Maltóza Maltose Glukóza Glucose Ethanol Ethanol % % 2 2 4 4 2 2 4 4 2 2 4 4 1 1 2 2 Kvasničný extrakt (%) Yeast extract (%) 0,1 0.1 0,1 0.1 0,1 0.1 0,1 0.1 0,1 0.1 0,1 0.1 0,1 0.1 0,1 0.1 Vysokoprotein. hydrolyzát (%) Vysokoprotein. hydrolyzate (%) 0,2 0.2 0,2 0.2 0,2 0.2 0,2 0.2 0,2 0.2 0,2 0.2 0,2 0.2 0,2 0.2 Absorbance (494 nm) Absorbance (494 nm) 2,974 2,974 0,540 0.540 0,337 0.337 0,695 0.695 0,238 0.238 0,490 0.490 2,458 2,458 2,077 2,077

Příklad 2Example 2

Srovnávací kultivační pokus na deproteinované syrovátce s mikroskopickou houbou Monascus purpureus s různými variantami složení půdy.Comparative cultivation experiment on deproteinized whey with microscopic sponge Monascus purpureus with different variants of soil composition.

Kultivační pokusy s kmenem Monascus purpureus byly vedeny v Erlenmayerových baňkách s užitečným plněním 500 ml kultivačního média. Základ půdy tvořila deproteinovaná syrovátka 5 % hmotn. Kultivační půda u obou variant I a II dále obsahovala stejná množství kvasničného extraktu 0,1 % hmotn., ale různá množství hydrolyzátu proteinu 0,2, resp. 0,4 % hmotn. Základním uhlíkatým zdrojem v obou variantách půd byl ethanol obsažený v dávkované prokvašené ío kultuře mléčné kvasinky Kluyveromyces marxianus. Před zahájením kultivačního pokusu byl ethanol přidán ve formě mléčné kultury do živného média tak, aby v obou variantách živné půdy byla počáteční koncentrace ethanolu 0,6 % obj. Po vnesení ethanolu byla zahájena kultivace na rotační třepačce (100 RPM) při teplotě 29 °C. Během 144 hodinové kultivace v periodicky odebíraných vzorcích byla stanovována hodnota absorbance pro posouzení produkce přírodních pig15 mentu a byly sledovány aktuální koncentrace ethanolu. Z tabulky č. 2 je zřejmé, že nejvyšší dosažená absorbance byla naměřena ve variantě živné půdy II, kde byl vyšší poměr živných látek dusíku ku obsaženému zdroji uhlíku (53 mg aminodusíku/lml, resp. 106 mg aminodusíku/1 ml vloženého ethanolu).Cultivation experiments with Monascus purpureus strain were conducted in Erlenmayer flasks with a useful loading of 500 ml culture medium. The soil base was deproteinized whey 5 wt. The culture broth in both variants I and II further contained the same amounts of yeast extract 0.1% by weight, but different amounts of protein hydrolyzate 0.2, respectively. 0.4 wt. The main carbon source in both soil variants was ethanol contained in the fermented milk fermentation culture of Kluyveromyces marxianus. Before the start of the cultivation experiment, ethanol was added in the form of a dairy culture to the nutrient medium so that the initial concentration of ethanol was 0.6% by volume in both nutrient media. After ethanol introduction, cultivation was started on a rotary shaker (100 RPM) at 29 . During the 144-hour cultivation periodically the absorbance value was determined to assess the production of natural pigments and the actual concentrations of ethanol were monitored. It can be seen from Table 2 that the highest absorbance was measured in the Nutrient Option II, where the ratio of nitrogen nutrients to the carbon source contained was higher (53 mg of amino nitrogen / ml and 106 mg of amino nitrogen / ml of ethanol respectively).

Tabulka 2. Srovnávací kultivační pokus s produkcí přírodních pigmentů v kulturách mikrosko20 pické houby Monascus purpureus na ethanolu obsaženém v 5% hmotn. deproteinované syrovátce (různé poměry živných látek dusíku a uhlíku)Comparative culture experiment with the production of natural pigments in cultures of microscopic fungi Monascus purpureus on ethanol contained in 5 wt. deproteinized whey (different ratios of nutrients nitrogen and carbon)

Složky půdy Soil components I AND II II Deproteinová syrovátka (5% hmotn.) Deprotein whey (5% w / w) 500 500 500 500 Kvasničný extrakt (% hmotn.) Yeast extract (% by weight) 0,1 0.1 0,1 0.1 Vysokoprotein. hydrolyzát (% hmotn.) Vysokoprotein. hydrolyzate (wt.%) 0,2 0.2 0,4 0.4 Ethanol (% obj.) - počáteční koncentrace Ethanol (% v / v) - initial concentration 0,6 0.6 0,6 0.6 Čas (hod.) Time (hours) Aktuální obsah ethanolu v živném médiu (obj. %) Actual ethanol content in nutrient medium (% by volume) 0 0 72 72 0,324 (slabě červená) 0.324 (faint red) 0,278 (slabě červená) 0.278 (faint red) 96 96 červená red červená red

-4CZ 31652 Ul-4EN 31652 Ul

Složky půdy Soil components I AND II II 120 120 0,866 0,866 1,460 1,460 144 144 1,132 1,132 2,902 2,902 264 264 4,244 4,244 7,600 7,600 Čas (hod.) Time (hours) Aktuální obsah ethanolu v živném médiu (obj. %) Actual ethanol content in nutrient medium (% by volume) 0 (počát. koncentrace) 0 (initial concentration) 0,6 0.6 0,6 0.6 72 72 0,41 0.41 0,52 0.52 120 120 0,21 0.21 0,22 0.22 144 144 0,05 0.05 0,004 0.004

Příklad 3Example 3

Produkce přírodních pigmentů mikroskopické plísně Monascus purpureus na živných půdách obsahujících různé zdroje ethanolu (ethanol obsažený v prokvašené kvasinkové kultuře směsi mléka a syrovátky).Production of natural pigments of the microscopic fungus Monascus purpureus on nutrient media containing various sources of ethanol (ethanol contained in the fermented yeast culture of a mixture of milk and whey).

Srovnávací kultivační pokusy s mikroskopickou kulturou Monascus purpureus byly provedeny na rotační třepačce (100 RPM) při teplotě 29 °C s použitím různých variant živných půd obsahujících jako základ roztoky 3% hmotn. deproteinované syrovátky a přídavky 0,1 % hmotn. kvasničného extraktu, 0,4 % hmotn. hydrolyzátu proteinu a 1 % hmotn. sacharózy. Obsažená sacharóza u všech variant půd byla použita na rozkvašení kultury mikroskopické houby. Po uplynutí 96 hodin, kdy došlo k vyčerpání obsažené sacharózy, byl do variant živných půd II a III dodán rozdílný uhlíkatý ethanolový zdroj. Ve variantě II živné půdy (v intervalu 96 až 120 hodin ve formě dělených dávek) to byl ethanol obsažený v alkalizovaném prokvašeném roztoku mléka a syrovátky pomocí kvasinky Kluyveromyces marxianus a ve srovnávací variantě ΙΠ byl použit jako uhlíkatý zdroj komerční koncentrovaný ethanol. Varianta I sloužila jako kontrolní půda, tzn., kultivace pokračovala bez přídavku ethanolu. V pokračující kultivaci na rotační třepačce byly sledovány obsahy ethanolu a množství produkovaného pigmentu vyjádřeného hodnotou absorbance při vlnové délce 494 nm. Zatímco ve variantě I, kde nebyl obsažen ethanolový suplement, docházelo k plynulému zvyšování pH a velmi mírnému vzestupu hodnot naměřeného množství pigmentů (zřejmě způsobeného vlivem jeho uvolnění z nitra buněk), v ostatních variantách II a III růst pokračoval a byl doprovázen postupným snižováním hodnoty pH média a zvyšováním produkce pigmentů. Ve variantě II se suplementem ethanolizovaného mléčného produktu byla pozorovaná zvýšená produkce pigmentů v médiu, svědčící o tom, že ethanol produkovaný kvasinkovou kulturou Kluveromyces marxianus v roztoku mléčného produktu může být velmi dobrým uhlíkatým zdrojem pro produkci pigmentů.Comparative culture experiments with a Monascus purpureus microscopic culture were performed on a rotary shaker (100 RPM) at 29 ° C using various nutrient media variants containing 3 wt. % whey deproteinized and additions 0.1 wt. % yeast extract, 0.4 wt. % protein hydrolyzate and 1 wt. sucrose. The contained sucrose in all soil variants was used to ferment the microscopic fungus culture. After 96 hours, when the contained sucrose was exhausted, a different carbonaceous ethanol source was added to the culture medium variants II and III. In the variant II of the broth (96 to 120 hours in divided doses) it was ethanol contained in the alkalized fermented milk and whey solution using the yeast Kluyveromyces marxianus and in the comparative variant ΙΠ commercial concentrated ethanol was used as the carbon source. Option I served as a control medium, i.e. the cultivation continued without the addition of ethanol. Ethanol contents and the amount of pigment produced, expressed as absorbance at 494 nm, were monitored in a continuous culture on a rotary shaker. While in variant I, where no ethanol supplement was present, there was a continuous increase in pH and a very slight increase in the measured amount of pigments (possibly due to its release from the inside of cells), in the other variants II and III growth continued and was accompanied by media and increasing the production of pigments. In variant II supplemented with an ethanolized dairy product, increased pigment production in the medium was observed, indicating that ethanol produced by the yeast culture of Kluveromyces marxianus in the dairy product solution may be a very good carbon source for pigment production.

Tabulka 3 Produkce mikrobiálních pigmentů mikroskopickou houbou Monascus na různých zdrojích ethanolu (komerční ethanol a ethanol obsažený v prokvašeném mléčném produktu)Table 3 Microbial Pigment Production by Microscopic Monascus Sponge on Various Ethanol Sources (Commercial Ethanol and Ethanol Contained in Fermented Dairy Product)

I Kontrola AND Control Π Π III III Čas (hod.) Time (throw.) Rf % Rf % PH PH A494 A494 EtO H (obj. %) EtO H (obj. %) Rf% Rf% PH PH A494 A494 EtOH (obj. %) EtOH (obj. %) Rf % Rf % pH pH A494 A494 EtOH (obj. %) EtOH (obj. %) 0 0 4,9 4.9 5,08 5.08 N/A ON 0 0 4,9 4.9 5,08 5.08 N/A ON 0 0 4,9 4.9 5,08 5.08 N/A ON 0 0 96 96 4,4 4.4 7,03 7.03 1,289 1,289 0 0 4,4 4.4 7,08 7.08 1,455 1,455 0 0 4,4 4.4 7,06 7.06 1,311 1,311 0 0

-5CZ 31652 Ul-5GB 31652 Ul

Po při- dání etha- nolu After at- dání etha- nolu * 0 * 0 4,8 4.8 7,49 7.49 ** 0,58 ** 0.58 4,6 4.6 7,08 7.08 *** 0,60 *** 0.60 120 120 4,1 4.1 7,39 7.39 1,391 1,391 0,04 0.04 4,0 4.0 6,15 6.15 3,020 3,020 0,56 0.56 4,4 4.4 6,8 6.8 1,704 1,704 0,59 0.59 144 144 4,4 4.4 7,62 7.62 1,630 1,630 0,04 0.04 3,5 3.5 5,52 5,52 6,370 6,370 0,37 0.37 4,5 4,5 6,54 6.54 3,075 3,075 0,38 0.38

*bez přídavku ethanolu, **přídavek ethanolu obsaženého v prokvašeném mléčném produktu, ***přídávek ethanolu koncentrovaného komerčního* without the addition of ethanol, ** addition of ethanol contained in the fermented dairy product, *** addition of ethanol of concentrated commercial

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Kultivační půda pro produkci přírodních pigmentů pomocí mikroskopických hub rodu Monascus 5 a jejich možných dalších derivátů rozšiřuje sortiment vhodných půd s omezením vstupu balastních látek při současném snížení nákladů na její přípravu.The cultivation medium for the production of natural pigments with the help of microscopic fungi of the genus Monascus 5 and their possible other derivatives expands the range of suitable soils with limited input of ballast substances while reducing the costs of its preparation.

Claims (3)

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS 1. Kultivační půda pro produkci přírodních pigmentů pomocí mikroskopických hub rodu Monascus, vyznačující se tím, že obsahuje jako hlavní uhlíkatý zdroj ethanolCulture medium for the production of natural pigments by means of microscopic fungi of the genus Monascus, characterized in that it contains ethanol as the main carbon source 10 v aktuálních koncentracích 0,2 až 1 % obj, který byl získán zkvašením laktózy obsažené v 3 až 20% hmotn. roztocích mléčných produktů kulturou kvasinky Kluyveromyces marxianus, dále obsahuje jako hlavní dusíkatý zdroj hydrolyzáty proteinů v koncentraci 0,1 až 0,5 % hmotn. společně s minoritním zastoupením kvasničného extraktu v koncentraci 0,05 až 0,1 % hmotn.10 at actual concentrations of 0.2 to 1% by volume, obtained by fermentation of lactose contained in 3 to 20% by weight. Kluyveromyces marxianus yeast, further containing protein hydrolysates at a concentration of 0.1 to 0.5 wt. together with a minor proportion of yeast extract at a concentration of 0.05 to 0.1 wt. 2. Kultivační půda podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro obsah aktuálníchThe culture medium according to claim 1, characterized in that it contains actual contents 15 koncentrací ethanolu 0,2 až 1 % obj. obsahuje 3 až 20 % hmotn. zkvašených roztoků mléčných produktů s obsahem 1,5 až 8 % obj. ethanolu.15 concentrations of ethanol 0.2 to 1% by volume contain 3 to 20% by weight. fermented milk product solutions containing 1,5 to 8% ethanol by volume. 3. Kultivační půda podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že při úbytku živin dále obsahuje přídavek prokvašeného roztoku ethanolizovaných mléčných produktů při změně nastaveného rozmezí pH 4,5 až 6.The culture medium according to claim 1 or 2, characterized in that, in the case of a loss of nutrients, it further comprises the addition of a fermented solution of ethanolized dairy products at a change of the adjusted pH range of 4.5 to 6.
CZ2017-34470U 2017-12-18 2017-12-18 Cultivation soil for the production of natural pigments using microscopic fungi of the genus Monascus CZ31652U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-34470U CZ31652U1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Cultivation soil for the production of natural pigments using microscopic fungi of the genus Monascus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-34470U CZ31652U1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Cultivation soil for the production of natural pigments using microscopic fungi of the genus Monascus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ31652U1 true CZ31652U1 (en) 2018-03-27

Family

ID=61756371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2017-34470U CZ31652U1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Cultivation soil for the production of natural pigments using microscopic fungi of the genus Monascus

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ31652U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dufossé Microbial pigments from bacteria, yeasts, fungi, and microalgae for the food and feed industries
Rana et al. The realm of microbial pigments in the food color market
Dufossé Current and potential natural pigments from microorganisms (bacteria, yeasts, fungi, and microalgae)
Dikshit et al. Comparative study of natural and artificial flavoring agents and dyes
Carvalho et al. Production of Monascus biopigments: an overview
Chattopadhyay et al. Biotechnological potential of natural food grade biocolorants
Dufossé Microbial production of food grade pigments
Dufossé et al. Microorganisms and microalgae as sources of pigments for food use: a scientific oddity or an industrial reality?
Indra Arulselvi et al. Screening of yellow pigment producing bacterial isolates from various eco-climatic areas and analysis of the carotenoid produced by the isolate
Kot et al. Sporobolomyces and Sporidiobolus–non-conventional yeasts for use in industries
Manan et al. Monascus spp
Shaikh Biosynthesis of prodigiosin and its applications
Fonseca et al. Penicillium brevicompactum as a novel source of natural pigments with potential for food applications
Mussagy et al. A review of natural astaxanthin production in a circular bioeconomy context using Paracoccus carotinifaciens
Elsanhoty et al. Production of carotenoids from Rhodotorula mucilaginosa and their applications as colorant agent in sweet candy
KR20100005364A (en) Fermented feed composition containing broken articles of pleurotus eryngii and a method for preparation thereof
Arslan et al. Direct conversion of waste loquat kernels to pigments using Monascus purpureus ATCC16365 with proteolytic and amylolytic activity
Arslan Use of wool protein hydrolysate as nitrogen source in production of microbial pigments
Nirina et al. Phytochemical composition and antioxidant activity of fermented Moringa oleifera leaf powder
CZ31652U1 (en) Cultivation soil for the production of natural pigments using microscopic fungi of the genus Monascus
Ogbodo et al. Production, use, and prospects of microbial food colorants
KR101530661B1 (en) Method for Preparing Makgeolli Using Monascus sp. and Makgeolli Prepared Thereby
CZ30729U1 (en) A cultivation medium for microbial pigment production using submerged cultures of microscopic fungi
CZ2017813A3 (en) A method of producing natural pigments in submerged cultures of the microscopic fungus Monascus
Yadav et al. Effect of pH and temperature on carotenoid pigments produced from Rhodotorula minuta

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20180327

MK1K Utility model expired

Effective date: 20211218