RU2195495C2

RU2195495C2 - Method of l-(+)-lactic acid preparing

Info

Publication number: RU2195495C2
Application number: RU99114429/13A
Authority: RU
Inventors: н М.М. Шамц; М.М. Шамцян; В.И. Яковлев; К.А. Солодовник
Original assignee: Шамцян Марк Маркович; Яковлев Владимир Иванович; Солодовник Константин Анатольевич
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2002-12-27

Abstract

FIELD: biotechnology, microbiology. SUBSTANCE: method involves direct fermentation of wheat flour or sorghum grains grist with microorganism Streptococcus bovis. Method ensures to simplify and decrease cost of the process of preparing L-(+)-lactic acid and to retain its properties and physical-chemical indices. EFFECT: improved method of preparing. 2 ex

Description

Изобретение относится к области микробиологической промышленности, а именно к способу производства молочной кислоты из крахмалсодержащего сырья. The invention relates to the field of microbiological industry, and in particular to a method for the production of lactic acid from starch-containing raw materials.

Известен способ получения молочной кислоты на различном углеводсодержащем сырье (Смирнов В.А. Пищевые кислоты. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983, 264 с. ). Согласно этому способу молочная кислота получается ферментацией источников, содержащих сбраживаемые сахара (сахар сырец, рафинадная патока, свекловичная меласса) при помощи штаммов бактерий Lactobacillus delbrueckii. A known method of producing lactic acid on various carbohydrate-containing raw materials (Smirnov V. A. Food acids. M: Light and food industry, 1983, 264 S.). According to this method, lactic acid is obtained by fermentation of sources containing fermentable sugars (raw sugar, molasses, beet molasses) using bacterial strains Lactobacillus delbrueckii.

Недостатком такого способа производства является относительно высокая стоимость субстратов и, как следствие, высокая себестоимость конечного продукта. The disadvantage of this production method is the relatively high cost of the substrates and, as a consequence, the high cost of the final product.

Известен также способ получения молочной кислоты из крахмалсодержащего сырья (Галкина Г.В., Илларионова В.И., Горбатова Е.В. Возможность получения пищевых кислот из отходов крахмального сырья./ Пищевая промышленность Инф. Сб. АгроНИИТЭИПП, 1993, вып.2, с. 18-20) при помощи штаммов L. delbrueckii. Известный способ является наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату и принят за прототип. There is also a method of producing lactic acid from starch-containing raw materials (Galkina G.V., Illarionova V.I., Gorbatova E.V. Possibility of producing food acids from waste starch raw materials. / Food Industry Inf. Sb. AgroNIITEIPP, 1993, issue 2 , pp. 18-20) using strains of L. delbrueckii. The known method is the closest to the claimed technical essence and the achieved result and is taken as a prototype.

Недостатком способа является необходимость стадии предварительного гидролиза, поскольку все промышленно используемые штаммы молочнокислых бактерий не обладают амилолитической активностью и не сбраживают крахмал. The disadvantage of this method is the need for a preliminary hydrolysis step, since all industrially used strains of lactic acid bacteria do not possess amylolytic activity and do not ferment starch.

Цель изобретения - упрощение и удешевление способа получения молочной кислоты при сохранении ее свойств и физико-химических показателей. The purpose of the invention is the simplification and cheapening of the method for producing lactic acid while maintaining its properties and physico-chemical parameters.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что молочную кислоту получают путем ферментации крахмалсодержащего сырья - пшеничной муки или помола зерен сорго, Streptococcus bovis. The essence of the proposed method is that lactic acid is obtained by fermentation of starch-containing raw materials - wheat flour or grinding sorghum grains, Streptococcus bovis.

Предлагаемый способ позволяет следующее. The proposed method allows the following.

1) Упростить и удешевить процесс получения за счет исключения дорогостоящей стадии предферментационной обработки и гидролиза субтрата. 1) To simplify and reduce the cost of the production process by eliminating the expensive stage of pre-fermentation processing and hydrolysis of the substrate.

2) Сократить себестоимость получаемой молочной кислоты. 2) Reduce the cost of the resulting lactic acid.

Предложено использовать в качестве продуцентов для производства молочной кислоты из крахмала сорго представителей рода Streptococcus, в частности вида Streptococcus bovis, способные гидролизовать сырой зерновой крахмал до ферментируемых сахаров и одновременно производить L(+) молочную кислоту. Использование такого продуцента позволяет исключить энергоемкую стадию предферментационного разжижения и осахаривания крахмала и приводит к сокращению как себестоимости продукта, так и продолжительности процесса. Невысокие пищевые потребности S. bovis, выгодно отличающие этот вид от других молочнокислых бактерий, позволяют использовать для молочнокислой ферментации различное крахмалсодержащее сырье, без необходимости внесения дополнительных ростовых факторов. В отличие от используемых в настоящее время процессов, где во избежание катаболитной репрессии применяется дробная дозированная подача субстрата, в данном способе весь субстрат может подаваться в начале, что приводит к упрощению процесса. It is proposed to use representatives of the genus Streptococcus, in particular Streptococcus bovis, which can hydrolyze raw cereal starch to fermentable sugars and simultaneously produce L (+) lactic acid as producers for the production of lactic acid from sorghum starch. The use of such a producer eliminates the energy-intensive stage of pre-fermentation liquefaction and saccharification of starch and leads to a reduction in both the cost of the product and the duration of the process. The low nutritional needs of S. bovis, which distinguishes this species from other lactic acid bacteria, make it possible to use various starch-containing raw materials for lactic acid fermentation, without the need for additional growth factors. In contrast to the processes currently in use, where fractional dosed feed of the substrate is used to avoid catabolite repression, in this method the entire substrate can be supplied at the beginning, which simplifies the process.

Поскольку α-амилаза продуцента гидролизует лишь α-1-4-глюкозидные связи крахмала, добавление небольших количеств препарата глюкоамилазы к ферментационной среде приводит как к более полной конверсии субстрата в молочную кислоту, так и к значительному сокращению продолжительности ферментации. Since producer α-amylase hydrolyzes only α-1-4-glucosidic starch bonds, the addition of small amounts of glucoamylase preparation to the fermentation medium leads both to a more complete conversion of the substrate to lactic acid and to a significant reduction in the duration of fermentation.

Пример 1. а) Получение стартовой культуры. Example 1. a) Obtaining a starter culture.

Из 1 г крахмала, 0,5 г пептона, 0,5 г дрожжевого экстракта, 0,02 г нитрата аммония и 50 мл воды приготовляли жидкую питательную среду, которую в течение 30 мин стерилизовали при 121^oС. После охлаждения среды питательную среду засевали штаммом Streptococcus bovis ATCC - 49133. Культуру выращивали в течение 24 ч при 37^oС и рН 6,5.From 1 g of starch, 0.5 g of peptone, 0.5 g of yeast extract, 0.02 g of ammonium nitrate and 50 ml of water, a liquid nutrient medium was prepared, which was sterilized at 121 ^° C for 30 minutes. After cooling, the medium was inoculated strain Streptococcus bovis ATCC - 49133. The culture was grown for 24 hours at 37 ^o C and a pH of 6.5.

б) Стерилизация субстрата. b) Sterilization of the substrate.

110 г пшеничной муки второго сорта заливали 400 мл 0,04-0,1 н серной кислотой и выдерживали в течение 4-6 ч, после выдерживания для нейтрализации добавляли прокипяченное меловое молочко с содержанием СаСО₃ 40 г, затем объем ферментационной среды доводили до 800 мл стерильной водой.110 g of wheat flour of the second grade was poured into 400 ml of 0.04-0.1 N sulfuric acid and kept for 4-6 hours, after aging, neutralized boiled chalk milk with CaCO ₃ content _of 40 g was added to neutralize, then the volume of the fermentation medium was brought up to 800 ml sterile water.

в) Получение L(+) молочной кислоты. c) Obtaining L (+) lactic acid.

В ферментер емкостью 1 л, снабженный мешалкой, заливали обеззараженную среду, после чего засевали стартовую культуру и добавляли 40 мг препарата глюкоамилазы активностью 2000 ед./г. Периодически перемешивая, культивировали ее в течение 96 ч при t=37^oC. По истечении этого времени почти весь крахмал был утилизирован, и концентрация молочной кислоты достигла 90 г/л.A disinfected medium was poured into a 1-liter fermenter equipped with a stirrer, after which a starter culture was seeded and 40 mg of glucoamylase preparation with an activity of 2000 units / g was added. Stirring periodically, it was cultured for 96 hours at t = 37 ^o C. After this time, almost all of the starch was disposed of, and the concentration of lactic acid reached 90 g / L.

Пример 2. а) Получение стартовой культуры. Example 2. a) Obtaining a starter culture.

Аналогично примеру 1а) приготовляли жидкую питательную среду, засевали тем же штаммом. Культуру выращивали в течение 24 ч при 37^oС и рН 6,5.Analogously to example 1a), a liquid nutrient medium was prepared, seeded with the same strain. The culture was grown for 24 hours at 37 ^{° C.} and pH 6.5.

90 г помола зернового сорго заливали 400 мл 0,04-0,1 н серной кислотой и выдерживали в течение 4-6 ч, после выдерживания для нейтрализации добавляли стерильный мел в количестве 32 г, затем объем ферментационной среды доводили до 800 мл стерильной водой. 90 g of grinding grain sorghum was poured into 400 ml of 0.04-0.1 N sulfuric acid and kept for 4-6 hours, after aging, 32 g of sterile chalk was added to neutralize, then the volume of the fermentation medium was brought to 800 ml with sterile water.

Ферментер емкостью 1 л, описанный в примере 1а), загружали стерильную питательную среду с помолом сорго, в качестве субстрата, засевали стартовую культуру, как и в примере 1а) добавляли 32 мг препарата глюкоамилазы с активностью 2000 ед./г и культивировали в течение 84 ч. По истечении срока ферментации почти весь присутствующий в среде крахмал был утилизирован, и концентрация молочной кислоты достигла 72 г/л. A 1-liter fermenter described in Example 1a), a sterile nutrient medium was ground with sorghum grinding, as a substrate, the starter culture was seeded, as in Example 1a) 32 mg of glucoamylase preparation with an activity of 2000 units / g was added and cultured for 84 h. After the fermentation period, almost all the starch present in the medium was disposed of, and the concentration of lactic acid reached 72 g / l.

Таким образом, предлагаемое техническое решение является новым, имеет изобретательский уровень, промышленно применимо и позволяет упростить и удешевить способ получения молочной кислоты при сохранении ее свойств и физико-химических показателей. Thus, the proposed technical solution is new, has an inventive step, is industrially applicable and allows to simplify and reduce the cost of the method of producing lactic acid while maintaining its properties and physico-chemical parameters.

Claims

A method for producing L (+) lactic acid by direct fermentation of starch-containing raw materials with a microorganism that causes lactic acid fermentation, characterized in that wheat flour or milled sorghum grains are used as raw material, and Streptococcus bovis is used as a microorganism.