RU2103349C1

RU2103349C1 - Method of vegetable raw concentrating with microbial protein

Info

Publication number: RU2103349C1
Application number: RU96107294A
Authority: RU
Inventors: Б.Г. Мурзаков; А.Е. Сычев; В.П. Зобнина; И.А. Буторова; А.И. Заикина; Л.В. Зорина; Р.А. Рогачева
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Биотэк-Япония"
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: biotechnology. SUBSTANCE: method involves preparing suspension from vegetable raw which is treated at 60-70 C for 45 min, not less. Then mineral nutrition is added at stirring and strain of bacterium Acinetobacter species is inoculated in nutrient medium. EFFECT: improved method of concentrating. 1 tbl

Description

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам обогащения растительного сырья микробным белком. The invention relates to biotechnology, and in particular to methods of enriching plant materials with microbial protein.

Известен способ получения кормового белка путем культивирования консорциума амилолитических и кормовых дрожжей на питательной среде с последующим выделением целевого продукта (а.с. СССР N 1601115, кл. C 12 N 1/16). A known method of producing fodder protein by cultivating a consortium of amylolytic and fodder yeast on a nutrient medium, followed by isolation of the target product (AS USSR N 1601115, class C 12 N 1/16).

Данный способ характеризуется недостаточными питательными свойствами целевого продукта (содержание сырого протеина составляет 18 - 36%). Способ сложен в осуществлении, так как включает операцию стерилизации питательной среды. Кроме того, длительность осуществления одного цикла способа составляет не менее 36 ч, что ограничивает его промышленное применение. This method is characterized by insufficient nutritional properties of the target product (crude protein content is 18 - 36%). The method is difficult to implement, as it includes the operation of sterilization of the nutrient medium. In addition, the duration of the implementation of one cycle of the method is at least 36 hours, which limits its industrial application.

Прототипом изобретения является способ получения кормового белка путем культивирования на питательной среде консорциума микроорганизмов, состоящего из штаммов дрожжей и бактерий (а.с. СССР N 1674771, кл. C 12 N 1/16). Способ характеризуется высоким выходом целевого продукта (содержание сырого протеина 50,0%). Однако способом предусмотрены строгое соблюдение соотношения между микроорганизмами, входящими в консорциум (1:1:20), и параметров режима культивирования (температура 30 - 34^oC и pH 5,0 - 5,5). Кроме того, для культивирования используется слабоконцентрированная питательная среда (до 5 г/л), в качестве которой используют патоку, зерновую дерть, комбикорм или муку. При этом для выращивания консорциума микроорганизмов на зерновой дерти последнюю смешивают с водой в соотношении 1:20 и варят в течение 2 ч при температуре 80 - 90^oC с последующим добавлением крахмала. Это обусловливает низкую эффективность способа и сложность его практического осуществления в условиях непрерывного культивирования.The prototype of the invention is a method for producing fodder protein by culturing on a nutrient medium a consortium of microorganisms consisting of strains of yeast and bacteria (A.S. USSR N 1674771, class C 12 N 1/16). The method is characterized by a high yield of the target product (crude protein content of 50.0%). However, the method provides for strict observance of the ratio between the microorganisms included in the consortium (1: 1: 20) and the parameters of the cultivation regime (temperature 30 - 34 ^o C and pH 5.0 - 5.5). In addition, a weakly concentrated nutrient medium (up to 5 g / l) is used for cultivation, which is used as molasses, corn powder, animal feed or flour. At the same time, to grow a consortium of microorganisms on grain turf, the latter is mixed with water in a ratio of 1:20 and boiled for 2 hours at a temperature of 80 - 90 ^o C followed by the addition of starch. This leads to low efficiency of the method and the complexity of its practical implementation in conditions of continuous cultivation.

Достигаемый в результате осуществления предлагаемого способа технический результат заключается в повышении эффективности способа за счет увеличения концентрации питательной среды и содержания сырого протеина в биомассе при одновременном его упрощении за счет сокращения количества компонентов в консорциуме микроорганизмов, снятия ограничений на их соотношение, а также расширения диапазона параметров режима культивирования. The technical result achieved by the implementation of the proposed method consists in increasing the efficiency of the method by increasing the concentration of the nutrient medium and the crude protein content in the biomass while simplifying it by reducing the number of components in the consortium of microorganisms, removing restrictions on their ratio, and also expanding the range of regime parameters cultivation.

Сущность изобретения заключается в том, что кормовой белок получают путем культивирования на питательной среде бактерий Acinetobacter species (calcoace ticus) ВКПМ В-6966, характеризующихся высокой амилолитической аткивностью, а растительное крахмалосодержащее сырье подвергают термообработке при температуре 60 - 70^oC в течение не менее 45 мин.The essence of the invention lies in the fact that fodder protein is obtained by culturing Acinetobacter species (calcoaceticus) VKPM B-6966 bacteria on a nutrient medium, characterized by high amylolytic activity, and the plant-starch-containing raw materials are subjected to heat treatment at a temperature of 60-70 ^o C for at least 45 min

Способ осуществляют в следующей последовательности. Приготавливают суспензию из сырья растительного происхождения и проводят ее термообработку при температуре 60 - 70^oC в течение не менее 45 мин. Затем вводят при перемешивании минеральное питание и инокулируют в питательную среду суспензию бактерий Acinetobacter species (calcoace ticus) ВКПМ В-6966 в количестве 5 - 10% от рабочего объема питательной среды. Время выращивания в условиях хемостатного культивирования при температуре t_к в интервале 30 - 42^oC и pH 5,5 - 7,0 составляет 6 - 10 ч (скорость разбавления D = 0,10 - 0,16 1/ч).The method is carried out in the following sequence. A suspension is prepared from raw materials of plant origin and heat treatment is carried out at a temperature of 60 - 70 ^o C for at least 45 minutes Then, mineral nutrition is introduced with stirring and a suspension of Acinetobacter species (calcoaceticus) VKPM B-6966 bacteria is inoculated into the nutrient medium in an amount of 5-10% of the working volume of the nutrient medium. The growing time under conditions of chemostat cultivation at a temperature of t _to in the range of 30 - 42 ^o C and a pH of 5.5 - 7.0 is 6 to 10 hours (dilution rate D = 0.10 - 0.16 1 / h).

При исследовании способа в лабораторных условиях для приготовления питательной среды в качестве растительной основы использовали 10 - 15%-ную суспензию ржаной муки (М), пшеничных отрубей (О), мелкоизмельченного зерна (МЗ) и их смеси (М + О, М + МЗ) в соотношении 1:1, а также минеральное питание в количестве 20 мл на литр среды в виде раствора следующего состава, г/л:
MgSO₄•7H₂O 35,00, FeSO₄•7H₂O 6,70, ZnSO₄•7H₂O 1,45, MnSO₄•5H₂O 0,85, KCl 49,00 и 52 мл концентрированной H₃PO₄. В раствор дополнительно вводится 4 мл/л 20%-ного раствора (NH₄)₂SO₄.When studying the method in laboratory conditions for the preparation of a nutrient medium, a 10-15% suspension of rye flour (M), wheat bran (O), finely ground grain (MZ) and their mixture (M + O, M + MZ) were used as a plant base ) in a ratio of 1: 1, as well as mineral nutrition in an amount of 20 ml per liter of medium in the form of a solution of the following composition, g / l:
MgSO ₄ • 7H ₂ O 35.00, FeSO ₄ • 7H ₂ O 6.70, ZnSO ₄ • 7H ₂ O 1.45, MnSO ₄ • 5H ₂ O 0.85, KCl 49.00 and 52 ml of concentrated H ₃ PO ₄ . An additional 4 ml / l of a 20% solution of (NH ₄ ) ₂ SO ₄ is added to the solution.

Засев проводится суспензией бактерий Acinetobacter species (calcoace ticus) ВКПМ В-6966 (18 - 24 часовая культура в колбах на качалке на минеральной среде того же состава и 5% пшеничных отрубей или муки). Содержание сырого протеина в обогащенном растительном субстрате определяли методом Кьельдаля. Inoculation is carried out with a suspension of bacteria Acinetobacter species (calcoace ticus) VKPM B-6966 (18-24 hour culture in flasks on a rocking chair on a mineral medium of the same composition and 5% wheat bran or flour). The crude protein content in the enriched plant substrate was determined by the Kjeldahl method.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

В лабораторный ферментер заливают 2700 мл воды и засыпают при перемешивании 300 г ржаной муки. Полученную суспензию термообрабатывают при температуре t_т = 60^oC в течение T_т = 45 мин и вводят при перемешивании 60 мл/л минерального питания и 12 мл 20%-ного раствора сульфата аммония. В полученную таким образом питательную среду вводят 200 мл суспензии бактерий и осуществляют процесс выращивания в условиях хемостатного культивирования, поддерживая скорость разбавления D равной 0,16 1/ч, температуру среды - 34^oC, а pH 7,0. В итоге получается биомасса с содержанием сырого протеина 53,0%.2700 ml of water is poured into a laboratory fermenter and 300 g of rye flour are poured with stirring. The resulting suspension is heat treated at a temperature of t _t = 60 ^o C for T _t = 45 min and is introduced with stirring 60 ml / l of mineral nutrition and 12 ml of a 20% solution of ammonium sulfate. 200 ml of a suspension of bacteria are introduced into the nutrient medium obtained in this way and the growth process is carried out under conditions of chemostatic cultivation, maintaining the dilution rate D of 0.16 1 / h, the temperature of the medium is 34 ^° C, and pH 7.0. The result is a biomass with a crude protein content of 53.0%.

Результаты реализации различных вариантов способа, осуществленных в соответствии с изложенным примером, приведены в таблице. Из приведенных в ней данных следует, что предложенный способ позволяет довести содержание сырого протеина С_п до 53%. При этом возможно использование растительной основы питательной среды с концентрацией до 15%, в то время, как верхний предел концентрации для известного способа 5%. Благодаря этому повышаются скорость переработки растительного сырья и производительность технологического процесса в целом, так как увеличивается количество получаемой биомассы.The results of the implementation of various variants of the method, carried out in accordance with the above example, are shown in the table. From the data presented in it follows that the proposed method allows to increase the content of crude protein With _p up to 53%. In this case, it is possible to use a plant basis of a nutrient medium with a concentration of up to 15%, while the upper limit of concentration for the known method is 5%. Due to this, the processing speed of plant raw materials and the productivity of the technological process as a whole increase, as the amount of biomass obtained increases.

Предложенный способ характеризуется менее жесткими по сравнению с известным требованиями к режиму культивирования по температуре t_к и водородному показателю pH, а также отличается меньшей продолжительностью осуществления самого процесса T_к (сокращается до 17 ч). В совокупности с возможностью осуществления хемостатного культивирования это значительно повышает эффективность промышленного применения способа. Кроме того, упрощение способа достигается также и за счет использования вместо консорциума одного штамма микроорганизмов. Таким образом, повышение эффективности способа при одновременном его упрощении подтверждается результатами экспериментальных исследований.The proposed method is characterized by less stringent compared to the known requirements for the cultivation mode in temperature t _to and pH value, and also has a shorter duration of the process T _to (reduced to 17 hours). Together with the possibility of carrying out chemostat cultivation, this significantly increases the efficiency of industrial application of the method. In addition, the simplification of the method is also achieved through the use of a single strain of microorganisms instead of a consortium. Thus, increasing the efficiency of the method while simplifying it is confirmed by the results of experimental studies.

Изобретение является новым, так как получение кормового белка вышеописанным способом из уровня техники не известно. Оно имеет изобретательский уровень, поскольку возможность получения указанного технического результата предложенным способом явным образом не следует из уровня техники. Промышленная применимость изобретения подтверждена экспериментально. The invention is new, since the production of feed protein by the above method is not known from the prior art. It has an inventive step, since the possibility of obtaining the specified technical result by the proposed method explicitly does not follow from the prior art. The industrial applicability of the invention is confirmed experimentally.

Таким образом, данное изобретение удовлетворяет всем условиям патентоспособности. Thus, this invention satisfies all the conditions of patentability.

Claims

A method of enriching plant materials with microbial protein, including preparing a nutrient medium based on a heat-treated suspension of plant starch-containing raw materials, inoculating it with microorganisms and chemostat cultivation, characterized in that the treatment of the suspension of plant starch-containing raw materials is heat treated at 60 ^{° to} 70 ^{° C.} for at least 45 minutes, and As microorganisms, the bacterial strain Acinetobacter species (calcoaceticus) VKPM B-6966 is used.