PL167685B1 - Sposób wytwarzania biomasy drożdżowej - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania biomasy drożdżowej metodą biologicznej syntezy wykorzystującej hodowlę szczepówdrożdży paszowych i gorzelniczychmetodą ciągłąwwarunkach tlenowych na pożywce zawierającej składniki konieczne do prowadzenia tej hodowli, znamienny tym, że jako pożywkę stosuje się rozcieńczoną w wodzie suchą masę ekstraktu uzyskiwanego w procesie ekstrakcji nasion łubinu wodnym roztworem alkoholu alifatycznego.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania biomasy drożdżowej bogatej w białko, przeznaczone do stosowania jako komponent białkowy mieszanek pasz treściwych.

Znane i dotychczas stosowane sposoby wytwarzania biomasy drożdżowej bogatej w białko prowadzone są metodą biologicznej syntezy białka, wykorzystującej hodowlę szczepów drożdży paszowych i gorzelniczych na pożywce zawierającej składniki konieczne do prowadzenia tej hodowli. W warunkach przemysłowych przy wytwarzaniu biomasy drożdżowej na drodze biologicznej syntezy białka jako pożywkę wykorzystuje się najczęściej melasę buraczaną, wywary, ługi posiarczynowe oraz serwatkę. O wydajności procesu biosyntezy białka przez mikroorganizmy i jego wartości biologicznej decyduje głównie rodzaj oraz skład chemiczny i własności podłoża hodowalnego jakim jest pożywka. Najwięcej białka zawierają zwykle komórki biomasy bakterii, następnie, drożdże, najmniej zaś jest go w biomasie pleśni.

Wiadomo jest, że znane dotychczas pożywki stosowane w wytwarzaniu biomasy drożdżowej na cele paszowe stanowią w większości złoża trudno przyswajalne, na których rozwój drobnoustrojów postępuje wolno i z niepełnym wykorzystaniem substratów energetycznych, pomimo dużej ich swoistości dla danego drobnoustroju. Podłożami trudno przyswajalnymi, stosowanymi w procesie hodowli drożdży są: wywar gorzelniczy, melasa, ługi posulfitowe, hydrolizaty celulozowe, hydral glukozowy i inne. Przyczynami trudnego przyswajania substratów energetycznych z wyżej wymienionych podłoży są: inhibitujące działanie wywołane zawartością w podłożu związków hamujących wzrost drobnoustrojów (wywar gorzelniczy) oraz deficyt składników odżywczych, a głównie związków aminokwasowych i białkowych.

Celem pełniejszego wykorzystania składników podłoża oraz zwiększenia szybkości wzrostu i wydajności, podłoża takie rozcieńcza się, uzupełniając je jednocześnie surowcem łatwo przyswajalnym i wzbogacając je w składniki odżywcze. Znane są również zabiegi odsalające wywar, które zmniejszają działania inhibitujące. Wzbogacanie w składniki odżywcze polega na dodawaniu wyciągów z kiełków browarnianych, zarodków zbożowych, hydrolizatów drożdży itp.

Zabiegi te podrażają koszty produkcji drożdży oraz wpływają na złożoność procesu technologicznego. Rozcieńczanie podłoża wymaga stosowania fermentorów o zwiększonej objętości, pogarsza wykorzystanie tlenu, wymaga dużych urządzeń do odzyskiwania biomasy z brzeczki.

Znane jest również stymulowanie wzrostu kultury drożdży przez niektóre stosunkowo tanie metabolity cyklu Krebsa. Praktycznie ze względu na cenę znaczenie ma użycie kwasu bursztynowego lub fumarowego lub obu tych kwasów łącznie. W dotychczas prowadzonych pracach nad stymulacją wzrostu biomasy i aktywności enzymatycznej drożdży stosowano takie substancje jak biotyna, kwas para-aminobenzoesowy, niektóre aminokwasy, wielowęglowe nienasycone kwas tłuszczowe, gibereskol, kwas beta-indolilooctowy lub sole mineralne, a także preparaty witaminowe.

Wymienione substancje nie są jednak stosowane w skali technicznej ze względu na zbyt wysoką ich cenę lub trudności technologiczne.

167 685

Również wysoka cena melasy buraczanej, która również jest wzbogacana, nie jest elementem korzystnym. Ponadto w ostatnich latach obserwuje się pogarszanie się jakości melas buraczanych pod kątem ich przydatności do hodowli drożdży z uwagi na zmiany agrotechniczne w uprawach i technologiach przerobu.

W sposobie wytwarzania biomasy drożdżowej według wynalazku metodą biologicznej syntezy wykorzystującej hodowlę szczepów drożdży paszowych i gorzelniczych metodą ciągłą w warunkach tlenowych na pożywce zawierającej składniki konieczne do prowadzenia tej hodowli, istota rozwiązania polega na tym, że jako pożywkę stosuje się rozcieńczoną w wodzie suchą masę ekstraktu uzyskiwanego w procesie ekstrakcji nasion łubinu wodnym roztworem alkoholu alifatycznego. Korzystnie jest, gdy pożywka zawiera od 10% do 30% suchej masy ekstraktu łubinowego.

W czasie różnego rodzaju prób wykorzystania ekstraktu łubinowego uzyskiwanego głównie w procesie ekstrakcji łubinów gorzkich wodnymi roztworami alkoholi alifatycznych stosowanych celem ich odgoryczenia, nieoczekiwanie okazało się, że sucha masa ekstraktu łubinowego lekko rozcieńczona stanowi podłoże, na którym zachodzi dość intensywny wzrost kultury drożdżowej drożdży paszowych i gorzelniczych. Podobne próby przeprowadzono także dla ekstraktów uzyskiwanych łubinów słodkich, uzyskując potwierdzenie korzystnych własności ekstraktu jako podłoża do wytwarzania biomasy drożdżowej na cele paszowe. Duże, niczym nieograniczone ilości tej pożywki, możliwe do uzyskania z uwagi na fakt, że stanowi ona odpad uzyskiwany w procesie utylizacji nasion łubinu, pozwalają wielokrotnie obniżyć koszty produkcji biomasy drożdżowej na cele paszowe. Okazało się jednocześnie, że skład pożywki umożliwia bardzo szybkie rośnięcie biomasy drożdżowej. W uzyskanej biomasie brak jest metali ciężkich i substancji toksycznych, co podnosi jakość produktu końcowego, o czym świadczy wysoka strawność otrzymanej biomasy sięgająca powyżej 82%. Uzyskiwane wydajności są porównywalne z danymi dotyczącymi innych podłoży. Średnio z jednego dcm3 uzyskiwano wydajność rzędu 14,40-19,98 g suchej masy komórek. Przeprowadzone analizy chemiczne biomas uzyskiwanych sposobem według wynalazku wykazały, że zawierają one średnio powyżej 40% białka w suchej masie. Mają bardzo korzystny skład aminokwasowy i dużą zawartość lizyny. Korzystny jest również stopień wykorzystania cukrów, średnio około 60%.

Przykład I. Drożdże szczepu Rhodotorula rubra przeszczepiono na skos brzęczkowy i hodowano w 30°C przez okres około 48 godzin. Do hodowli drożdży jako pożywkę, użyto rozcieńczoną do 30% w wodzie suchą masę ekstraktu z łubinu gorzkiego odmiany Mirela, uzyskaną w procesie ekstrakcji nasion tego łubinu 48% wodnym roztworem alkoholu etylowego, który po ekstrakcji odparowano wydzielając wymienioną wyżej suchą masę ekstraktu. Hodowlę na skosie zmywano jałowym wodnym roztworem 30% suchej masy esktraktu łubinowego i po hodowli w temperaturze 30°C przez okres 24 godzin otrzymano inokulum drożdżowe, które następnie dodawano do fermentora o pojemności 201 w ilości 1 ml zawiesiny drożdży na 10 ml jałowej pożywki. Następnie hodowlę prowadzono przez 48 godzin w temperaturze około 30°C w warunkach napowietrzania w ilości przepływu powietrza 601 na 11 pożywki na godzinę. Uzyskany roztwór po hodowli odwirowano i wysuszono. Otrzymano średnio 14,40 g biomasy drożdżowej z 1 dcm³. Zawartość białka w suchej masie biomasy wynosiła 40,59%. Suma aminokwasów egzogennych wyniosła 49,32, zaś aminokwasów endogennych około 50,68. Zawartość lizyny na poziomie 7,57, zaś metioniny 1,08. Ubytek cukrów stwierdzono w wysokości 65%.

Przykładll. Drożdże szczepu Torula cremoris przeszczepiono na skos brzęczkowy i hodowano w 30°C przez okres około 48 godzin. Dalszy proces wytwarzania biomasy drożdżowej prowadzono jak w przykładzie I, przy czym pożywką był 27% wodny roztwór suchej masy ekstraktu łubinowego uzyskanego z łubinu Mirela. Pozostałe warunki i przebieg procesu był identyczny jak w przykładzie I. Wyniki przedstawione są w tabeli poniżej, wspólnej dla trzech przykładów.

Przykład III. Drożdże szczepu „Ia“36 przeszczepiono na skos brzęczkowy i hodowano w temperaturze 30°C przez okres około 48 godzin. Jako pożywkę stosowano 25% roztwór wodny suchej masy ekstraktu łubinowego z łubinu Mirela. Przebieg procesu jak w przykładach I i II. Wyniki zestawione w tabeli poniżej.

167 685

Tabela wyników

Nazwa szczepu	Uzysk biomasy g/dcm3	Zawartość białka w suchej masie biomasy w %	Suma aminokwasów egzogennych	Suma aminokwasów endogennych	Metionina	Lizyna	Ubytek cukrów %
Rhodo- torula rubra	14,40	40,59	49,32	50,68	1,08	7,57	56
Torula cremoris	19,98	37,75	48,90	51,10	1.15	7,46	56
„Ia“36	19,72	40,18	48,00	52,00	1,21	7,50	57

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,50 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania biomasy drożdżowej metodą biologicznej syntezy wykorzystującej hodowlę szczepów drożdży paszowych i gorzelniczych metodą ciągłą w warunkach tlenowych na pożywce zawierającej składniki konieczne do prowadzenia tej hodowli, znamienny tym, że jako pożywkę stosuje się rozcieńczoną w wodzie suchą masę ekstraktu uzyskiwanego w procesie ekstrakcji nasion łubinu wodnym roztworem alkoholu alifatycznego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pożywka zawiera od 10 do 30% suchej masy ekstraktu łubinowego.