SU1707072A1 - Штамм бактерий АсетовастеR асетI SUвSр.oRLea NeNSIS - продуцент уксуса и способ производства уксуса - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к биотехнологии и касаетс  получени  нового штамма бактерий - продуцента уксуса и способа производства уксуса. Целью изобретени   вл етс  получение штамма бактерий Acetobacter aceti subsp.orleanensis ВКПМ- В-4576, способного окисл ть высокие концентрации этилового спирта до уксусной кислоты, и повышение эффективности процесса за счет упрощени  его технологии и увеличение концентрации уксусной кислоты . Штамм способен окисл ть до 11 - 11,5% спирта в среде, при этом выход продукта от потребленного субстрата составл ет до 95%. Способ заключаетс  в следующем. На первой стадии осуществл ют сбраживание сырь  спиртовыми дрожжами SaccharcMyces cerevisiae раса 12 до накоплени  спирта 11,0- 11.5 об.% Затем рН снижают до 3,0- 3,5. ввод т штамм бактерий A.aceti ВКПМ В-4576 и осуществл ют окисление спирта. Конечна  концентраци  уксусной кислоты в среде до 10 - 11%. Выход продукта 92 - 95%. 2 с. и 1 з.п.ф-лы. 2 табл. 00 с

Description

Изобретение относитс  к биотехнологии и касаетс  получени  нового штамма бактерий - продуцента уксуса и способа производства уксуса.

Известен штамм уксусно-кислых бактерий Acetobacter aceti. обычно примен емый дл  производства уксуса 1,

Недостатками этого штамма  вл ютс  неспособность окисл ть этиловый спирт при содержании его в питательной среде в концентрации выше 6% и получение уксуса низкой концентрации.

Известен способ производства уксуса, предусматривающий предварительное

сбраживание сырь  и окисление его уксус- но-кислыми бактери ми 2.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ производства уксуса, предусматривающий окисление спирта, содержащегос  в исходном сырье, уксусно-кислыми бактери ми 9 две стадии с отбором уксуса в качестве готового продукта 3.

Однако в известном способе окисление осуществл етс  малоэффективным штаммом уксусно-кислых бактерий и на производство уксуса подают уже предварительно сброженный сок, содержащий определенное количество спирта, который дополниVI

О

VI о VI

ю

тельно доспиртовывают дл  окислени  у к сус но-кисл ыми бактери ми. Этот предварительно сброженный сок при транспортировке и хранении тер ет спирт и биологически активные компоненты, образованные в процессе жизнеде тельности дрожжей. Кроме того, происходит инфици- рование сока, что требует перед использованием в производстве предварительной технологической обработки: обработка бентонитом , осветление, фильтраци , пастеризаци .

Целью изобретени   вл етс  получение штамма бактерий Acetobacter acetl subsp. orleanensls ВКПМ В-4576, способного окисл ть высокие концентрации этилового спирта до уксусной кислоты, и повышение эффективности процесса за счет упрощени  его технологии и увеличени  концентрации уксусной кислоты.

Штамм селекционирован из производственного штамма Acetobacter acetl ВКПМ В-3406 путем последовательной адаптации к росту на высоких концентраци х этилового спирта.

Производственный штамм Acetobacter acetl выделен из окислителей уксусного цеха . Дл  этого суспензию культуры, содержащей 1,0 х1012 клеток в 1 мл, рассеивают на твердую питательную среду, содержащую 4 об.% спирта. После инкубировани  в течение суток при 30°С выросшие колонии в риде суспензии высевают на сусло-огар с 5 c5.°k спирта. После инкубации в течение 2 сут выросшие колонии рассевают на ту же средусбоб.% спи рта. Та кие последователь- ,- ые операции повтор ют до тех пор, пока не получены колонии, способные расти на твердой среде с концентрацией спирта 10 об.%.

Дл  определени  кислотообразующей активности селекционированной культуры, адаптированной к высокому содержанию спирта, провод т выращивание ее в жидкой среде следующего состава:

Сброженный  блочный сок с содержанием спирта 10 об.%

(NH4)2HPCMO,2%

Выращивание осуществл ют при 30°С. Кислотообразующую активность бактерий в отношении накоплени  уксусной кислоты определ ют методом титровани  0.1 н. NaOH. Через 95 ч культивировани  получают уксус с концентрацией 9.5%. Выход продукта 95% от использованного субстрата.

Таким образом, путем последовательной адаптации к высокому содержанию этилового спирта в среде селекционирована культура, обладающа  признаком стабильной устойчивости к высоким концентраци м спирта.

Штамм хран т в ампулах в лиофилизи- рованном состо нии и на агаризованном  блочном соке.

Штамм имеет следующую характеристику .

Культурально-морфологмческие признаки. Трехдневна  культура на жидком и ризованном сусле представлена палочко- видными, слегка округленными клетками размером (1.0 - 3,0X0.2 -0.6) мкм. Молодые клетки грамотрицательные, старые - грам- ваоиабельные. Среда № 1: пивное сусло

5 7°Б; агар-агар 2%; рН-4,5. Среда N 2; дрожжева  вода (0,5% сухих веществ); агар-агар 2%; рН 4,5. Из всех указанных средах (выращивание в течение 3 сут при 30°С) рост поверхностный, колонии округлой формы,

0 поверхность их гладка , масл ниста , профиль выпуклым, кра  ровные, консистенци  слизиста , кремоватого цвета, не флуоресцируют , пигмент не выдел ют. Размеры колоний в пределах 0,3 - 0,5 мм.

5 Физиолого-биохимические признаки.

Отношение к источникам углерода; использует этиловый, пропиловый спирты, уксусную , пропионовую и молочную кислоты, глицерин. При кислом рН (4,5) способен

0 окисл ть глюкозу. Фруктозу и сахарозу. При окислении глицерина образует дигидроск,- сиацегон. Отношение к источникам азота: испс/.ьс/ет иммснийный азот; на нитратах не растет. Молоко не коагулирует. Желатину

5 не разжижает. R витаминах не нуждаетс . Строгий аэроб. Растет в диапазоне от 5 до 40°С. оптимум 30°С. Диапазон рН дл  роста 2 - Р.З, оптимум 4,0.

Способ осуществл ют следующим обра0 зом.

На первой стадии осуществл ют сбра- живачие сырь  спиртовыми дрожжами до накоплени  спирта 11,0 - 11,5%, затем снижают рН подкислением среды до 3,0 - 3,5 и

5 ввод т штамм уксусно-кислых бактерий, осуществл   на этой стадии окисление спирта. В качестве питательной среды можно использовать фильтрат молочной сыворотки с содержанием лактозы 15% и

0 коцентрированный виноградный сок, содержащий 40% сахара.

Впервые в предлагаемом способе процессы образовани  спирта и его окисление ведут в едином потоке, в одном ферментере

5 при определенном значении рН, регул тором которого  вл ютс  спиртовые дрожжи и высокоэффективный штамм уксусно-кислых бактерий. Это исключает все дополнительные операции, а главное - совмещение этих процессов позвол ет обогатить питательную среду продуктами жизнеде тельности дрожжей (растворимый белок, амино- киЈлоты, витамины и так далее). Снижение рН среды приводит к ингибированию метаболизма дрожжей, быстрейшему их автолизу и поступлению содержимого клеток в среду (цитоплазматические и митохондриальные ферменты, липиды, белковые структуры, ДНК, РНК и так далее), откуда они используютс  уксусно-кислыми бактери ми.

Таким образом, в едином процессе получаетс  полноценна  питательна  среда дл  развити  уксусно-кислых бактерий при регулировании рН среды самими микроорганизмами . В предлагаемом способе спиртовые дрожжи и уксусно-кислые бактерии выступают как регул торы рН с одновременным обобщением среды биологически ценными веществами и накоплением целевого продукта.

При сбрэживзнии сырь  до концентрации спирта 11 - 11,5 об.% рН возрастает до 6,0 - 6,5, при котором штамм уксусно-кислых бактерий Acetobacter acetl subsp.orleanensis ВКПМ В-4576 развиватьс  не может, однако така  концентраци  спирта  вл етс  оптимальной дл  окислени  в уксусную кислоту. Оптимальным рН дл  развити  штамма и его активной кислотообразующей де тельности  вл етс  3.0 - 3,5, поэтому и провод т снижение рН сброжен- ных дрожжами растворов.

Если сбрзжипание вести до меньшей концентрации спирта (10 - 10 5%). то в среду надо добавл ть этиловый спир дл  окислени  его в уксус.

В табл. 1 приведены данные зависимости выхода продукта и его концентрации от значений рН при концентрации спирта в сбрсженном сырье 11 - 11,5 об.%.

Таким образом, при значени х рН среды ниже 40 наблюдаетс  повышенный выход уксусной кислоты,

В табл. 2 приведены сравнительные данные предлагаемого и известного способов .

Пример 1. Концентрированный виноградный сок, содержащий 40% сахара, развод т стерильной водопроводной водой до концентрации сахара 15% и заполн ют ферментер объемом 10 л, коэффициент заполнени  0,75. Исходное значение рН среды 4.0.

В среду ввод т культуру спиртовых дрожжей Saccharomyces cerevlsiae раса 12 и при 30°С осуществл ют брожение в анаэробных услови х при перемешивании среды (500 об/мин) в течение 3 сут до накоплени  11,5 об.% этилового спирта,

при этом рН сброженного еокл повышаетс  до 6,5. Добавлением серной кислоты снижают рН до 3.5 и ввод т штамм уксусно-кислых бактерий Acetobacter acetl subsp.orleanensis ВК.ПМ В-4576. После четырех суток культивировани  в услови х посто нного перемешивани  (1000 оС/мин) и аэрировани  (0,3 об/об среды, мин) среды получают уксус концентрацией 10,8%. Выход продукта составл ет 93,9% от использованного источника углерода.

Пример 2, Аналогично примеру 1 ведут процесс ображивани  Сахаров до спирта, провод  процесс до накоплени  11

об.% спирта. Затем величину рН сброжен- ного сока серной кислотой до 3,2. После культивировани  уксусно-кислых бактерий получают уксус концентрацией 10,9%. Выход продукта 94.8%.

ПримерЗ. В качестве сырь  дл  получени  спирта используют фильтрат молочной сыворотки с содержанием лактозы 15% и исходным рН 4,8. Процесс сбражива- ни  лактозы провод т по примеру 1. По мере

накоплени  спирта до 11,5 об.% рН сбро- женной сыворотки возрастает до 6,0. После снижений рН до 3.0 внос т культуру уксус- но-хислых бактерий Acetobacter aceil subsp.orleanensis ВКПМ Б-4576 и проводи

Claims (3)

1. Штамм бактерий Acetobacter aceti subsp.orleanensis БКПМ В-4575 - продуцент уксуса.

2. Способ производства уксуса, предусматривающий окисление этилового спирта, содержащегос  з исходном сырье, в две стэдни с использованием уксусно-кислых бактерий Acetobacter aceti с последующим отбором на второй стадии конечного продукта , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса за счет

упрощени  его технологии и увеличени  концентрации уксусной кислоты, на первой стадии осуществл ют сбраживание сырь  спиртовыми дрожжами Saccharomyces cerevisiae расэ-12 до накопление в среде 11,0

- 11,5 об.% этилового спирта, снижают рН среды до 3,0 - 3,5, а на второй стадии дл  окислени  этилового спирта используют штамм бактерий Acetobacter acetl subsp.orleanensis ВКПМ В-4576.

3. Способ по п. 2. отличающийс  тем, что в качестве сырь  используют виноградный сок или фильтрат молочной сыворотки с содержанием сахара не менее 15%.

Т а б л и ц а 1

Рост бактерий и кислотообразовани  отсутствуют.

Показатели

Известный способ

8,0-8.2 88,8-91,1

Перед использованием в производстве уксуса сбро- женный сок обрабатывают 0,2% бентонита, пастеризуют при 85°С, фильтруют и до- спиртовывают до крепости 9об.%

Таблица 2

Предлагаемый способ

10.6-10.9 92,2-94,8