Способ очистки биомассы микроорганизмов

 

Изобретение относится к микробиологии , а именно к способам переработки биомассы микроорганизмов и -получения белковых продуктов (БП) пищевого назначения, и может быть использовано в пищевой, химической и медицинской промышленности. Целью изобретения является повышение качества белкового продукта при одновременном получении липидных (ЛК) и .нуклеотидных (НК) компонентов биомассы . Изобретение включает двухстадийнуто обработку биомассы водными растворами низших спиртов при их содержании в жидкой фазе системы 50-75% на первой стадии и 80-96% на второй стадии. Спиртовые экстракты отделяют, объединяют и после вакуум-выпарки растворителя получают препарат ЛК или микробный жир, содержащий не менее 75% липидов. Микробный жир, содержащий 85-90% липидов, можно выделить из спиртового экстракта, полученного на второй стадии спиртовой экстракции. Обезжиренный материал обрабатывают водными растворами кислот при рН 0,7-1,5 в течение 1-5 мин при 50-100 С и нейтрализуют до рН 2,5- 4,5. Кислотный зкстракт отделяют,высушивают и получают препарат НК, содержащий около 70% нуклеотидов. При большом расходе кислоты и щелочи кислотный экстракт перед высушиванием освобождают от низкомолекулярных компонентов ультрафильтрацией или гель-фильтрацией. Клеточные массы промывают водой, высушивают и получают БП с содержанием белка 65-90%, липидов и нуклеинорых кислот не более 1% и с высокой биологической , ценностью. 1 табл. i (/) С 4i CD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (д) 4 А 23 Л 1/18, 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4166249/28-13 (22) 25.12 ° 86

:,(46) 15.08. 88. Бюл. У 30 (71) Всесоюзный научно-исследователь-, ский институт биосинтеэа белковых веществ (72) В.M. Солошенко, А.П. Ковалев, М.Г. Безруков, А.А. Павлов и И.В.Князева (53) 663.15(088.8) (56) Патент США В 3784536, кл. А 23 J 1/ 18, 1974.

Патент США 11 4206243, . кл. А 23 J 1/18, 1980. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ БИОМАССЫ МИКРО ОРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к микробиологии, а именно к способам пе» реработки биомассы микроорганизмов и .получения белковых продуктов (БП) пищевого назначения, и.может быть использовано в пищевой, химической и медицинской промышленности. Целью изобретения является повышение качества белкового продукта при одновременном получении липидных (ЛК) и .нуклеотидных (НК) компонентов биомассы. Изобретение включает двухста-. дийную обработку биомассы водными растворами низших спиртов при их содержании в жидкой фазе системы 50-75Х на первой стадии и 80-96Х на второй стадии. Спиртовые экстракты отделяют, объединяют и после вакуум-выпарки растворителя получают препарат ЛК или микробный жир, содержащий не менее 75Х липидов. Микробный жир, содержащий 85-90Х липидов, можно выделить из спиртового экстракта, полученного на второй стадии спиртовой экстракции. Обезжиренный материал обрабатывают водными растворами кислот при рН 0,7-1,5 в течение 1-5 мин при

50-100 С и нейтрализуют до рН 2,5-

4,5. Кислотный экстракт отделяют,высушивают и получают препарат НК, содержащий около 70Х нуклеотидов. При большом расходе кислоты и щелочи кислотный экстракт перед высушиванием освобождают от низкомолекулярных компонентов ультрафильтрацией или гель-фильтрацией. Клеточные массы промывают водой, высушивают и получают БП с содержанием белка 65-90Х липидов и нуклеиновых кислот не более 1Х и с высокой биологической ценностью. 1 табл.

1416100

Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии, а именно к способам переработки биомассы микроорганизмов и получению из нее белков, липидов и нуклеотидов, и может быть использовано в пищевой, химической, медицинской отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение качества белкового продукта при одновре- 10 менном получении липидных и нуклеотидных компонентов.

Способ заключается в том, что спиртовую экстракцию биомассы прово,дят в две стадии при содержании спир- 15 та в жидкой фазе на первой стадии . 50-75Х, а на второй стадии 80-96Х, :спиртовые экстракты объединяют и вы деляют из них липидные компоненты, обезжиренный белковый материал обра- 20 батывают водными растворами кислот ,при рН 0,7-1,5 в течение 1-5 мин при

50-100 С, нейтрализуют до рН 2,5-4,5 и из полученного экстракта выделяют нуклеотидные компоненты. 25

Способ осуществляют следующим образом.

Биомассу микроорганизмов, например дрожжей, бактерий, грибные мицелии, выращенные на спиртах, н-парафинах, углеводсодержащих субстратах, подвергают двухстадийной экстракции низшим спиртом, например метанолом, этанолом, пропанолом, предпочтительно этанолом.

На первой стадии биомассу обрабатывают в соотношении 1:3 — i:15 безводным спиртом или водно-спиртовым раствором такой концентрации, чтобы содержание спирта в жидкой фазе системы составляло 50-75Х.

Температуру при обработке поддерживают 20-60 С, предпочтительно 4060 С, а время обработки 30-60 мин.

По окончании обработки экстракт отделяют известным способом например цен.

1 центрифугированием, фильтрацией,седиментацией.

На первой стадии спиртовой обработки в растворитель переходят преимущественно низкомолекулярные гидрофобные компоненты, в том числе токсичные гидрофобные пептиды, плохо экстрагируемые концентрированными спиртами. Этим достигаются следующие результаты. 55 (Происходит повышение биологической ,ценности белкового продукта. Это обусловлено тем, что гидрофобные пептиды обогащены мелоценными в пищевом отношении аминокислотами и не содержат цистеин и метионин, В результате этого происходит обогащение белкового продукта лимитирующими аминокисло- тами. 1 -изомеры аминокислот при этом не образуются.

Кроме того, такая обработка обеспечивает получение более чистых нуклеотидных компонентов, так как часть гидрофобных компонентов растворяется при сильнокислых рН и может экстрагироваться при последующей кислотной обработке.

На второй стадии спиртовой экстракции биомассу в соотношении 1:31:15 обрабатывают безводным спиртом или водно-спиртовым раствором такой концентрации, чтобы содержание спирта в жидкой фазе системы составляло

80-96%.

Температуру обработки поддерживают 20-60 С, время обработки 30—

60 мин.

Достоинством второй стадии спиртовой экстракции, кроме удаления липидов, является то, что она способствует повышению чистоты продукта нуклеотидных компонентов за счет снижения экстрагируемости белковых веществ. При такой обработке в растворитель переходит более 90Х содержащихся в биомассе липидов.

Суспензию разделяют известным способом, например центрифугированием, фильтрацией,. седиментацией, на жидкую и твердую фазы и получают спиртовой экстракт липидов и обезжиренный продукт °

Спиртовые экстракты, полученные на первой и второй стадиях, объединяют, под вакуумом отгоняют растворитель и получают товарный продукт сырого микробного жира, содержащий до

75Х липидов.

Для получения денуклеинизированного белкового продукта и препарата нуклеиновых компонентов обезжиренный и высушенный,для удаления остатков растворителя клеточный продукт смешивают в соотношении 1:5-1:20, предпочтительно 1:5 1:10, с водным раство" ром кислоты такой концентрации, чтобы в системе установилось рН 0,7-1,5. о

Систему нагревают до 50-100 С, выдерживают 1-5 мин, нейтрализуют, например, щелочами до рН 2,5-4,5 и известным способом, например центрифу1416100 гированием, фильтрацией, седиментацией, разделяют на белковый продукт и экстракт нуклеиновых кислот.

При обработке дрожжевой и грибной биомассы предпочтительны более жесткие условия, бактериальная биомасса обрабатывается в более мягких условиях.

В качестве кислот предпочтительно использовать соляную кислоту пищевую, ортофосфорную кислоту термическую пищевую, а нейтрализацию проводить гидроокисью натрия.

Кислотно-щелочная обработка реша- 15 ет несколько задач.

Во-первых, способствует повышению биологической ценности белкового продукта за счет того, что в нем повышается содержание цистеина и метионина, 2р а 1 -изомеры не образуются.

Во-вторых, позволяет извлечь более

90% нуклеиновых кислот, присутствующих в клеточных массах, и добиться снижения в экстракте белка. 25

В-третьих, происходит дополнительная очистка белкового продукта от липидных компонентов, Экстракт нуклеотидных компонентов сушат распылительно или сублимацион- дО но и получают товарный продукт, содержащий до 70% абс.с.в. нуклеиновых кислот.

Если на стадии кислотной обработки для создания необходимого рН расходуют значительное количество кислоты, например в случае использования

Н РО4, органических кислот, а нейтрализацию проводят слабыми основаниями, то кислотные экстракты содержат боль- 4р шое количество солей. В этом случае экстракты подвергают очистке от низкомолекулярных компонентов, например, способом гель-фильтрации или ультрафильтрации. Обессоленный продукт содержит до 75Х абс.с.в. нуклеотидных компонентов.

Белковый продукт промывают водой и высушивают сублимационно или распылительно. Выход продукта достигает

70%. от исходной биомассы, содержание белка колеблется от 65-70% для дрожжевой и грибной биомассы и до 90% для бактериальной, содержаний липидов составляет 0,5-1,0% абс.с.в., нуклеиновых кислот — 0,3-0,7% абс.с.в

Биологическая ценность белкового продукта превосходит биологическую ценность исходной биомассы.

Пример 1 (по известному способу) . К 100 г распылительно высушенной биомассы бактерий Methylobacillus

methylophilus штамм ВСБ-792 с влажностью 3%, содержанием белка 67% абс, с.в., нуклеиновых кислот 10% абс.с.в. липидов 10% абс.с.в., углеводов

4% абс.с.в. приливают 300 r метанола и при перемешивании вводят 10 r газообразного аммиака. Содержание спирта в жидкой фазе системы составляет 99%, соотношение твердая фаза: жидкая фаза 1:3: 1. Полученную суспензию вью держивают при 20 С в течение 30 мин и отделяют клеточный продукт от спиртового экстракта фильтрованием. Получают 249 г пасты с влажностью 35%, которую ресуспендируют в 300 г метанола. Содержание спирта в жидкой фазе системы составляет 99,8Х, соотношение твердая фаза : жидкая фаза

1:5,3.

Спиртовой экстракт отделяют от клеточного продукта фильтрованием и объединяют со спиртоаммиачным экстрактом. Объединенный экстракт освобождают от растворителя путем вакуум-выпарки. Растворитель используют повторно. После вакуум-выпарки получают

17 г кубового остатка, содержащего

35Х липидов, 26% белка, 17% нуклеиновых кислот.

Остаток проэкстрагированной клеточной массы сушат от растворителя под вакуумом и получают 82 г обезжиренного клеточного продукта.

Для экстракции нуклеиновых кислот клеточный продукт смешивают с водой в соотношении 1:10 и интенсивно перемешивают. В системе устанавливается рН 6,9.

Суспензию нагревают в реакторе до

50 С, выдерживают 5 мин, охлаждают до 30 С и разделяют твердую фазу и экстракт центрифугированием.

Получают 635 мл водного экстракта с содержанием сухих веществ 3%, в том числе белка 43% абс.с.в., нуклеиновых кислот 31% абс.с.в., липидов

1% абс.с.в., углеводов 6% абс.с.в.

Пастообразную клеточную массу промывают водой и высушивают сублимационно. Получают 65 r белкового продукта с влажностью 5%, содержанием белка 85% абс.с.в., нуклеиновых кислот

1,5% абс.с.в., липидов 4Х абс.с.в., углеводов 4Х абс.с.в.

1416100

В таблице представлена биологичесКая ценность, содержание белка (Б), Нуклеиновых кислот (Н/К) и липидов (Л) (Л) в исходной биомассе, белковом

Продукте, кубовом остатке и водном экстракте.

Из данных таблицы видно, что при рбработке биомассы в описанных услоВиях содержание белка в белковом про- 10 дукте по сравнению с исходной биомассой возрастает íà 18Х (с 67 до 857), однако биологическая ценность снижается на 207 (с 757 цо 557). Кроме того, елковый продукт содержит 47. липидов, 1б что значительно превьппает нормы ИП йН СССР.

Кубовый остаток после вакуум-выцарки метанола содержит 267 белка, 177. нуклеиновых кислот и 35Х липидов, 2р которые не могут быть выделены в виде

Препарата линидных компонентов.

Водный экстракт содержит 43% бел-!

ka и только 31% нуклеотидных компонентов, которые не могут быть выделе- 25 ы в виде препарата нуклеотидных комПонентов.

Пример 2. На первой стадии спиртовой экстракции к 380 r прессованных дрожжей Saccharomyces cerevi- gp

siae штамм 14-L-1 с влажностью 757., содержанием белка 447. абс.с.в., нуклеиновых кислот 10Х абс.с.в., липидов

12Х абс. с.в., углеводов 147 абс. с.в . приливают 1040 r этанола (ректифика та) и 100 г воды. Содержание спирта в жидкой фазе системы составляет 707.

Соотношение твердая фаза: жидкая фаза 1:15. Полученную суспензию выдерживают при непрерывном перемешивании 4О при 60 С в течение 60 мин и отделяют клеточный продукт от спиртового экстракта фильтрованием. Получают 297 г пасты с содержанием 30% абс.с.в.

На второй стадии спиртовой экстракции к пасте приливают 1117 r эта" иола (ректификата) и 10 r воды. Содержание спирта в жидкой фазе системы составляет 92Х соотношение твердая фаза : жидкая фаза 1:15. Получено ную суспензию выдерживают при 60 С в течение 60 мин и отделяют клеточный продукт от спиртового экстракта фильтров анием.

Спиртовые экстракты, полученные

У на первой и второй стадиях объединяют и освобождают от растворителя путем вакуум-выпарки. Растворитель используют повторно. После вакуум-выпарки получают 14 г кубового остатка.

Э представляющего микробный жир с содержанием липидов 757, белка 10%, нуклеиновых кислот 47 .

Остаток проэкстрагированных клеточных масс сушат от растворителя под вакуумом и получают 81 r обезжиренного продукта.

Обезжиренный материал смешивают с

810 мл водного раствора фосфорной кислоты с концентрацией О, 1 r-моль/л.

В системе устанавливается рН 113.

Дальнейшую обработку суспензии проводят в двух последовательно соединенных трубчатых теплообменниках. В первом происходит нагревание суспено зии до 70 С и выдержка в течение

4 мин, во-втором — охлаждение до 25о

30 С. После охлаждения суспензию нейтрализуют 20%-ным водным раствором гидроокиси натрия до рН 3,5 и разделяют твердую фазу и экстракт центрифугированием.

Кислотный экстракт йодвергают ультрафильтрации на мембране с молекулярной массой удержания 10 тыс.дальтон. Рететтат промывают водой и высушивают сублимационно. Получают 12 г продукта с содержанием нуклеотидных компонентов 75% абс.с.в., белка 12

127. абс.с.в., липидов 8% абс.с.в.

Пастообразную клеточную массу промывают водой и высушивают распылительно. Получают 60 r белкового продукта с влажностью 5Х содержанием белка

70Х абс.с.в., нуклеиновых кислот

0,87 абс.с.в., липидов 0,9Х абс.с.в., углеводов 20% абс.с.в.

Из данных таблицы видно, что при обработке дрожжевой биомассы в описанных условиях содержание белка в белковом продукте по сравнению с исходной биомассой возрастает на 267 (c 44 до 707.), тогда как по известному способу этот показатель возрастает только на 18%, биологическая ценность возрастает на 10% (с 75 до 857), тогда как по известному способу этот показатель снижается на 20%, Содержание липидов и нуклеиновых кислот не превышает 17 и удовлетворяет требованиям ИП A%I СССР и ФАО (ВОЗ).

Микробный жир содержит 75Х липидов (по сравнению .с 35% в кубовом остатке, получаемом по известному способу) и представляет продукт, пригодный для использования в технических целях без дополнительной очистки.

1416100

Препарат нуклеотидных компонентов содержит 75% нуклеотидов (по сравнению с 31Х в водном экстракте, получаемом по известному способу) и представляет полупродукт, пригодный для использования в химической промьппленности.

Пример 3. На первой стадии спиртовой экстракции к 100 r распылительно высушенной биомассы бактерий

Methylobacillus methylophilus штамм

ВСБ-792 с влажностью 3%, содержанием белка 67Х абс.с.в., нуклеиновых кислот 10Х абс.с.в ., липидов 10Х абс.с.в углеводов 4% або.с.в. приливают 162 r изопропанола (азеотропа 88Х-ной концентрации) и 118 r воды. Содержание спирта в жидкой фазе системы составляет 50%, соотношение твердая фаза жидкая фаза 1:3. Полученную суспензию о выдерживают при 20 С в течение 30 мин при непрерывном перемешивании и отделяют клеточный продукт от спиртового экстракта сепарацией. Получают

255 г пасты с содержанием 35Х абс.с.в. 2

На второй стадии спиртовой экстракции к пасте приливают 719 г изопропанола (азеотропа 88%-ной концентрации) и 10 г воды. Содержание спирта в жидкой фазе системы составляет

80Х соотношение твердая фаза : жидкая фаза 1: 10 ° Полученную суспензию выдерживают при 20 С в течение 30 мин при непрерывном перемешивании и отделяют клеточный продукт от спиртового экстракта сепарацией.

Экстракт, полученный на второй стадии спиртовой экстракции, освобождают от растворителя путем вакуумвыпарки. Получают 10 r кубового ос40 татка, представляющего микробный жир с содержанием липидов 80Х белка 10%, нуклеиновых кислот 2Х.

Остаток проэкстрагированных клеточных масс сушат от растворителя под вакуумом и получают 78 г обеэжиренно- .

ro продукта.

Обезжиренный материал смешивают с

390 мл водного раствора пищевой соляной кислоты с концентрацией @

0,07 г-моль/л. В системе устанавливается рН 1,5. Дальнейшую обработку суспензии проводят в двух последовательно соединенных трубчатых теплообменниках. В первом происходит HarpeО вание системы до 50 С и выдержка в течение 5 мин, во втором — охлаждение, до 25-30 С. После охлаждения суспензию нейтрализуют водным 20Х-ным раствором гидроокиси натрия до рН 4,5 и разделяют твердую фазу и экстракт центрифугированием.

Кислотный экстракт высушивают распылительно и получают 11 г продукта с содержанием нуклеиновых кислот

75Х абс.с.в., белка 9% абс.с.в., липидов 9 абс.с.в.

Пастообразную клеточную массу промывают водой и высушивают сублимационно. Получают 70 r белкового продукта с влажностью 5%, содержанием белка 90 абс.с.в., нуклеиновых кислот

0,7% абс.с.в., липидов 0,5% абс.с.в., углеводов 1%. абс.с.в.

B примере 3 использована та же бактериальная биомасса, что и в примере 1 по известному способу,, поэтому сравнение достигаемых результатов можно провести не только по относительным, но и по абсолютным показателям.

Из данных таблицы видно, что при обработке бактериальной биомассы,в описанных условиях содержание белка в белковом продукте по сравнению с исходной биомассой возрастает на 23% (с 67 до 90%), а по сравнению с известным способом на 5% (с 85 до 90%), биологическая ценность возрастает соответственно на 15% (с 75 до 90%) и на 35Х (с 55 до 90%). Содержание липидов и нуклеиновых кислот не превышает 1% и удовлетворяет требованиям ИП АИН СССР и ФАО.(B03).

Микробный жир содержит 80% липи дов (по сравнению с 35Х в кубовом остатке, полученном по известному способу) и представляет продукт, пригодный для использования в технических целях без дополнительной очистки.

Препарат нуклеотидных компонентов содержит 75Х нуклеотидов (по сравнению с 31Х в водном экстракте, полученном по известному способу) и представляет полупродукт, пригодный для использования в химической промыпшенности.

Пример 4. На первой стадии спиртовой экстракции к 100 r сублимационно высушенной биомассы грибов

Fusarium Penicillium с влажностью

2Х, содержанием белка 38% абс.с.в., нуклеиновых кислот 8% абс.с.в., липидов 10Х абс.с.в., углеводов

30% абс.с.в. приливают 735 г метанола и 243 г воды. Содержание спирта в жидкой фазе системы составляет 75%, 1416100

10 соотношение твердая фаза: жидкая ка 657 абс.с.в., нуклеиновых кислот фаза 1: 10. 0,57 абс.с.в., липидов 0,9 абс.с.в., ПолУченнУю сУспензию выдеРживают. углеводов 307. абс.с.в. при 50 С в течение 40 мин и отделяют

5 Из данных таблицы видно, что при

Клеточный продукт от спиртового экст- обработке грибной биомассы в описан ракта сепарированием. Получают 267 г ных условиях содержание белка в бел пасты с содержанием 35 абс.с.в.. ковом продукте по сравнению с исходНа второй стадии спиртовой экст- ной биомассой возрастает на 277 (с ракции к пасте приливают 947 г мета-: 10 38 до 65%), тогда как по известному иола и .1,5 г воды. Содержание спирта способу этот показатель возрастает

;в жидкой фазе системы составляет 957, только на 187, биологическая ценсоотношение твердая фаза: жидкая ность возрастает на 107. (с 55 до

:фаза 1: 12. Полученную суспензию вы-<.. 657), тогда как по известному споо, держивают при 60 С в течение 30 мин 15 собу этот показатель снижается на и отделяют клеточный продукт от спир- 20Х. Содержание липидов и нуклеиновых тового экстракта сепарацией. кислот не превышает 1Х и удовлетвоСпиртовые экстракты, полученные ряет требованиям ПИ АМН СССР и ФАО на первой и второй стадиях, объеди- (ВОЗ) .

,няют и освобождают от растворителя 2р Микробный жир содержит 757. липи.путем вакуум-выпарки. Растворитель дов (по сравнению с 357 в кубовом

:используют повторно. После вакуум- остатке, получаемом по известному выпарки получают 11 г кубового ос- способу) и представляет продукт, !

1 представляющегo микробныи пригодный для использования в техниS

,жир с содержанием липидов 757., бел- 25 ческих целях без дополнительной

;ка 67., нуклеиновых кислот 6Х очистки.

Остаток проэкстрагированных кле- Препарат нуклеотидных компоненточных масс сушат от растворителя тов содержит 807 нуклеотидов (по

317 в НорНоМ ренного продукта. 30 получаемом по известному способу)

Обезжиренный материал смешивают и представляет lloJIyllpo KT, пригодс 1740 мл водного раствора фосФор- ный для использования в химической ной кислоты термической пищевой с промышленности. концентрацией 1 0 r-моль/л. В систе- Пример 5. На первой стадии ме устанавливается рН 0,7. Дальней- спиртовой экстракции к 100 r распыли35 шУю O6Pat OTKy cycHeHsHH провоДЯт тельно высушенной биомассы бактерий в двух последовательно соединенных Acetobacter sp. штамм ВСБ-914 с влажтрубчатых теплообменниках при избы- ностью 57, содержанием белка 70Х абс. точном давлении 1 ати. В первом про- с.в,, нуклеиновых кислот 13 а6с.ñ.â, о исходит нагревание системы до 100 С 4О липидов 97. абс.с.в,, углеводов и выдержка в течение 1 мин, во вто- 47. абс.с.в., приливают 371 г этанола ром — охлаждение до 25-30 С. После и 99 г воды. Содержание спирта в жидохлаждения суспензию нейтрализуют кой фазе системы составляет 75Х, соот20 -ным водным раствором гидроокиси ношение твердая фаза : жидкая фаза натрия до рН 2 5 и разделяют тверУ

1:5. Полученную суспензию выдерживают дую фазу и экстракт центрифугирова- при 30 С в течение 50 мин при непрением. рывном перемешивании и отделяют клеКислотный экстракт подвергают гель- точный продукт от спиртового экстракфильтрации на сефадексе G-25 ° Нукле- та сепарацией. Получают 257 г пасты с отидные компоненты выходят в свободном . содержанием 35Х абс.с.в. объеме колонки,Злюат собирают и высушивают лиофильно,Получают 9 r продукта с: На второй стадии спиртовой экстраксодержанием нуклеотидных компонентов ции к пасте приливают 733 r этанола.

80Х абс.с.в., белка 87 абс.с., липи- Содержание спирта в жидкой фазе сисдов 10Х абс.с.в.

55 темы составляет 927, соотношение твер"

Пастообразную клеточную массу про- дая фаза : жидкая фаза 1:10. Полученмывают водой и высушивают сублимаци- ную суспензию выдерживают при 3 С

30оС онно. Получают 58 r белкового продук- в течение 50 мин при непрерывном пета с влажностью 57., содержанием бел- ремешивании и отделяют клеточный про1416100 дукт от спиртового экстракта сепарацией. ! Спиртовые экстракты, полученные на первой и второй стадиях, объединя- 5 ют и освобождают от растворителя путем вакуум-выпарки. Растворитель используют повторно. После вакуум-выпарки получают 10 r кубового остатка, представляющего микробный жир с !р содержанием липидов 75Х, белка 16%, нуклеиновых кислот 4%.

Остаток проэкстрагированных клеточных масс сушат от растворителя под вакуумом и получают 84 r обезжирен- 15 ного продукта.

Обезжиренный продукт смешивают с

420 мл водного раствора серной кис— лоты с концентрацией О, 1 r-моль/л.

В системе устанавливается рН 1,2.

Дальнейшую обработку суспензии проводят в двух последовательно соеди" ненных трубчатых теплообменниках. В первом происходит нагревание системы до 80 С и выдержка в течение 3 мин, 25 о во втором — охлаждение до 25-30 С.

После охлаждения суспензию нейтрализуют 10%-ным водным раствором гидроокиси калия до рН 4,0 и разделяют твердую фазу и экстракт центрифуги в . gp рованием.

Кислотный экстракт высушивают сублимационно и получают 15 r продукта с содержанием нуклеиновых кислот

75Х абс.с.в., белка 19% абс.с.в., липидов 3% абс.с.в.

Пастообразную клеточную массу промывают водой и высушивают сублимационно. Получают 71 г белкового продукта с влажностью 5Х, содержанием белка „

89Х абс.с.в., содержанием нуклеиновых кислот 0,4% абс.с.в.,липидов 0 4Х абс. с.в., углеводов 4Х абс.а.в.

Из данных таблицы видно, что при обработке бактериальной биомассы в описанных условиях содержание белка в белковом продукте по сравнению с исходной биомассой возрастает на 19Х (с 70 до 89%), тогда как по известному способу этот показатель возрастает на 18Х биологическая ценность возрастает на 15Х (с 75 до 90X), тогда как по известному способу этот показатель снижается íà 20Х. Содержание липидов и нуклеиновых кислот не ,превышает 1Х и удовлетворяет требованиям ИП АМН СССР и ФАО (ВОЗ).

Микробный жир содержит 75Х липидов (по сравнению с 35% в кубовом остатке, получаемом по известному способу) и представляет продукт,пригодный для использования в технических целях без дополнительной очистки, Препарат нуклеотидных компонентов содержит 75% нуклеотидов (по сравнению с 31Х в водном экстракте, полученном по известному способу) и представляет полупродукт, пригодный для использования в химической промышленности.

Пример 6. B табльще показаны условия обработки распылительно высушенной биомассы бактерий Acetobacter sp. штамм ВСБ-914, Спиртовую зкстракцию проводят изопропанолом и выделяют липидные компоненты только из спиртового экстракта, полученного на второй стадии спиртовой экстракции.

Экстракцию нуклеиновых кислот проводят водным раствором соляной кислоты и нейтрализуют гидроокисью калия.

Кислотный экстракт высушивают распылытельно. Клеточную массу промывают водой и высушивают сублимационно.

Из данных табж цы видно, что на первой и второй стадиях спиртовой экстракции концентрация спирта ниже„ чем требуется по предлагаемому способу. Это приводит к тому, что белковый продукт содержит сверхнормативное (5 SX) количество липидов, а биологическая ценность его не увеличивается.

Кроме того, кубовый остаток после отгонки растворителя содержит 32% белка и 40Х липидов, которые не мо" гут быть вьщелены в виде препарата липидных компонентов.

Таким образом, цель изобретения в этих условиях не достигается.

Пример 7. В таблице показаны условия обработки распылительно высушенной биомассы дрожжей Caadxda ва1соеа штамм ВСБ-777.

Спиртовую экстракцию проводят в одну стадию в течение 120 мин при о

40 С метанолом, из экстракта вьщеляloT липиды .

Экстракцню нуклеиновых кислот про" водят водным раствором фосфорной кислоты при избыточном давлении (1 атн)

Кислотный экстракт без нейтрализации ультрафильтруют по примеру 2, Рететтат промывают водой и высушивают сублимационно.

13

Клеточные массы промывают водой и высушивают сублимационно.

Из данных таблицы видно, что спиртОвая экстракция проводится в одну, стадию при концентрации спирта большей, чем требуется по предлагаемому изобретению, а кислотный экстракт отделяют без нейтрализации. Это приводит к тому, что содержание белка в белковом продукте составляет только

637. и не достигает величины (657), требуемой нормами ИП АИН СССР и ФАО (ВОЗ). Биологическая ценность белкового продукта по сравнению с исходной биомассой снижается íà 5% (с 70% до 65X).

Кроме того, кислотный экстракт после ультрафильтрации содержит 45% белка и только 387. нуклеотидов, которые не могут быть выделены в виде препарата нуклеотидных компонентов.

Таким образом, в этих условиях цель изобретения не достигается.

Пример 8. В таблице показаны 25 условия обработки распылительно высушенной биомассы дрожжей Candida maltosa штамм ВСБ-777.

Спиртовую обработку проводят этанолом. Липиды выделяют из объединен" ного спиртового экстракта, Экстракцию нуклеиновых кислот проводят водным раствором фосфорной кислоты и нейтрализуют гидроокисью калия. Кислотный экстракт ультрафильтруют по примеру 2. Рететтат промывают водой и высушивают сублимационно.

Клеточные массы промывают водой и высушивают распылительно.

Из данных таблицы видно что кисЭ

40 лотную экстракцию проводят при рН более низком, чем требуется по предлагаемому изобретению. Это приводит к тому, что содержание белка в белковом продукте составляет только 627 и не достигает величины (65%), тре45 буемой по нормам ИП AMH СССР и ФАО (ВОЗ). Биологическая ценность белкового продукта снижается на 27. (с 70 до 687).

Кроме того, кислотный экстракт после ультрафильтрации содержит 30% белка и 437 нуклеотидов, которые не могут быть выделены в виде препарата нуклеотидных компонентов.

Таким образом, в этих условиях цель изобретения не достигается.

Пример 9. В таблице показа ны условия обработки распылительно высушенной биомассы бактерий Acetobacter sp. штамм ВСБ-914.

Спиртовую обработку проводят изопропанолом и выделяют липидные компоненты только из спиртового экстракта, полученного на второй стадии спиртовой экстракции.

Экстракцию нуклеиновых кислот проводят водным раствором фосфорной кислоты и нейтрализуют трехзамещвнным фосфатом натрия.

Кислотный экстракт подвергают ультрафильтрации по примеру 2. Рететтат промывают водой и высушивают сублимационно.

Клеточные массы промывают водой и высушивают сублимационно.

Из данных таблицы видно, что кислотную экстракцию проводят при рН более высоком, чем требуется по предлагаемому изобретению. Это приводит к тому, что белковый продукт содержит сверхнормативное количество нуклеиновых кислот (2,67 ) и липидов (1, ÇX), биологическая ценность белкового продукта не повышается.

Таким образом, в этих условиях цель изобретения не достигается.

Пример 10. В таблице показаны условия обработки биомассы дрож= жей Candida maltosa штамм ВСБ-777.

Спиртовую обработку проводят метанолом и выделяют липидные компонен-. ты из объединенного спиртового экстракта.

Экстракцию нуклеиновых кислот проводят водным раствором соляной кис" лоты, нейтрализуют гидроокисью натрия и высушивают распылительно.

Клеточные массы промывают водой и высушивают сублимационно.

Из данных таблицы видно, что кислотную экстракцию проводят в течение более короткого промежутка вре" мени, чем требуется по предлагаемому изобретению. Это приводит к тому, что содержание белка в белковом продукте составляет только 59%, что значительно ниже нормы, требуемой ИП

АМН СССР и ФАО (B03), а содержание нуклеиновых кислот (97) и липидов (5%) значительно превьш ает эти нормы. Биологическая ценность белкового продукта не повышается.

Кроме того, кислотный экстракт содержит 30% белка и 407. нуклеотидов, которые не могут быть выделены в ви1416100

16 (B03) . Биологическая ценность белкового продукта снижается на 5% (с 70 до 65%) .

Кроме того, кислотный экстракт после ультрафильт рации с одержит

35Х белка и 44Х нуклеотидов, которые не могут быть выделены в виде препарата нуклеотидных компонентов.

Таким образом, в этих условиях цель изобретения не достигается.

Пример 13. В таблице показаны условия обработки бактерий Acetobacter sp. штамм ВСБ-914.

Спиртовую обработку проводят изопропанолом и выделяют липидные компоненты только из спиртового экстракта, полученного на второй стадии спиртовой экстракции.

Экстракцию нуклеиновых кислот проводят водным раствором соляной кислоты и Heйтрализуют водным раствором гидроокиси натрия. Кислотный экстракт высушивают распылительно. Клеточные массы промывают водой и высушивают

pacпылительно.

Из данных таблицы видно, что кислотную экстракц по проводят при температуре более низкой, чем требуется по предлагаемому изобретению. Это приводит к тому, что белковый продукт содержит сверхнормативное количество нуклеиновых кислот (4,1%) и липидов (1,4%). Биологическая ценность белкового продукта не повышается.

Пример 14. В таблице показаны условия обработки дрожжей Candida

maltosa штамм ВСБ-7?7.

Спиртовую обработку проводят этанолом и выделяют липидные компоненты из объединенного спиртового экстракта. Экстракцию нуклеиновых кислот проводят водным раствором фосфорной кислоты и нейтрализуют водным раствором гидроокиси калия. Кислотный экстракт подвергают ультрафильтрации по примеру 2. Рететтат промывают водой и высушивают сублимационно.Клеточные массы промывают водой и высушивают сублимационно.

Иэ данных таблицы видно, что кис,лотную экстракцию проводят при температуре более высокой, чем требуется по предлагаемому изобретению. 55

Это приводит к тому, что содержание белка в белковом продукте составляет только 59Х что значительно ниже нормы, требуемой ИП АМН СССР и ФАО де препарата нуклеотидных компонентов.

Таким образом, в этих условиях цель изобретения не достигается.

Пример 11. В таблице показаны условия обработки биомассы бактерий Acetobacter sp. штамм ВСБ-914.

Спиртовую. обработку проводят изопропанолом и выделяют липидные,ком- 10 поненты только из спиртового экстракта, полученного на второй стадии спиртовой экстракции.

Экстракцию нуклеиновых кислот проводят водным раствором серной кислоты 15 и нейтрализуют водным раствором гидроокиси калия. Кислотный экстракт высушивают сублимационно. Клеточные массы промывают водой и высушивают сублимационно. 20

Из данных таблицы видно, что кислотную экстракцию проводят в течение более длительного промежутка времени, чем требуется по предлагаемому изобретению. Это приводит к тому, что 25 биологическая ценность белкового продукта не повышается.

Кроме того, кислотный экстракт содержит 40Х белка и 40Х нуклеотидов, которые не могут быть выделены в виде препарата нуклеотидных компонентов. . Таким. образом, в этих условиях цель изобретения не достигается.

Пример 12. В таблице показаны условия обработки дрожжей Candida

maltosa штамм ВСБ-777.

Спиртовую обработку проводят этанолом и выделяют липидные. компоненты из объединенного спиртового экстракао та.

Экстракцию нуклеиновых кислот проводят водным раствором фосфорной кислоты при избыточном давлении (1 ати) и нейтрализуют водным раствором гидроокиси натрия. Кислотный экстракт

45 подвергают ультрафильтрации IIO примеру 2. Рететтат промывают водой и в ысушивают сублимационно. Клеточные массы промывают водой и высушивают распылительно.

Из данных таблицы видно, что кислотный экстракт нейтрализуют до более высокого значения, чем требуется по предлагаемому изобретенио. Это приводит к тому, что белковый продукт содержит только 62% белка, что значительно ниже нормы, требуемой ИП AMH

СССР и ФАО (B03) . Биологическая цен1416100

17 ность белкового продукта не повышается.

Кроме того, кислотный экстракт после ультрафильтрации содержит 40% белка и 35Х нуклеотидов, которые не . могут быть выделены в виде препарата нуклеотидных компонентов.

Суммируя данные таблицы, можно сделать выводы, что только обработка дрожжевой, бактериальной и грибной биомассы спиртами в две стадии при концентрации спирта в жидкой фазе системы на первой стадии 50-757. и на второй стадии 80-967., последующая обработка обезжиренного продукта вод-! ными растворами кислот при рН 0,71,5 в течение 1-5 мин при температуре

50-100 С и нейтрализация до рН 2,54,5 позволяют комплексно получать 2р белковый продукт с содержанием белка более 65Х и содержанием нуклеиновых кислот и липидов, не превышающим

17., и повышенной биологической ценностью, а также препарата липидных и 25 нуклеотидных компонентов с содержанием основного вещества не менее 70Х.

Проведение процесса в более жестких условиях, например спиртовой экстракции в одну стадию или более высоком содержании спирта (> 757), кислотной экстракции при более низком рН (а 0 7) .:или более высокой темпео ратуре (100 С), приводит к получению белкового продукта с низким со35 держанием белка и низкой биологической ценностью. Кроме того, в этих условиях невозможно осуществить процесс комплексно, а именно выделить препарат нуклеотидных компонентов.

К аналогичным результатам приводит проведение кислотной обработки в течение более короткого времени ((1мин) или нейтрализации до более высокого значения рН (> 1,5) .

При проведении спиртовой экстракции при более низкой концентрации спирта (< 50%) в жидкой фазе системы получают белковый продукт со сверхнормативным содержанием липидов, низl8 кой биологической ценностью, кроме того, отсутствует комплексность переработки, т.е. нельзя получить препарат липидных компонентов.

При проведении процесса кислотной экстракции в более мягких условиях, например при более высоких рН или более низких температурах ((50 С), получают белковый продукт со сверхнормативным содержанием липидов и нуклеиновых кислот и низкой биологической ценностью.

Проведение процесса кислотной экстракции в течение более длительного времени () 5 мин) приводит к получению белкового продукта с низкой биологической ценностью, кроме того, отсутствует комплексность переработки, а именно невозможно выделить препарат нуклеотидных компонентов.

Формула из обретения

Способ очистки биомассы микроорганизмов, включающий обработку ее водными растворами низших спиртов с проведением спиртовой экстракции, отделение спиртового экстракта и удаление остатков спирта из нее с последующим проведением водной экстракции и отделением водного экстракта, отличающийся тем, что, с целью повышения качества белкового продукта при одновременном получении липидных и нуклеотидных компонентов, спиртовую экстракцию проводят в две стадии при содержании спирта.в жидкой фазе системы на первой стадии 50-75Х и на второй 80-96Х, а затем полученные спиртовые экстракты объединяют и выделяют из них липидные компоненты, далее обезжиренный материал обрабатывают водными растворами кислот при рН 7,0-1,5 в течение 1-5 мин при температуре 50100 С, нейтрализуют до рН 2,5-4,5, а из полученного экстракта выделяют нуклеотидные компоненты.

141 б100

)9 о

elCy й1 х

3 э х 9I х гс v

Ц ° ъг v е фо: афе — л - Фоо

Ф а

ОЪ чЪ ОЪ л

О Ъ ЧО Л

С Ъ 4 СЧ а»

4Ч ln ф (аа

ВХ

СЧО О ОВЪ а ф л о.фа aesa О Оа

° Л а» Ф. л

<ч в о ч < ъ со с ) ° сО

Оt сп

hl а- Сп

О ВЮ а» л 3к

1Лй

cI

v ф о х х ф во

ОФОь Рлй Ъ| ЪОъ Ф ЭФ ллф

° В а О В В ФО . В В В В ф а б оо оо oo oo aa

Е СЧ О СЧ Ъ ЧЪ -т О < Ъ

1О а °, Ф а аф а

О Р ецио

Чо В В

0 л ОО cocdO

1О T %» Ф Ъ

ОФ О Îф ООС О

МЪ ВЪ

ОВЪа л о сч

Ъ у е лоо

С©, а» е х v й(ф о х х м Зс аа мхх ихх Мха фхй

Ccl КОК а В

Ъ о а о л а Ф а ф О1 iо ch л 1О ° О Л о мъ л л иЪ Ъ л ., л иЪ л е

ИЪ сп л

,.;

«р. М4

Я ф л

g cc c. йЛЙ

II! i чъ о

В а

ФЧ аа .

t МЪ а а иЪ

Ф Ъ а ф ф

Ф СЬ

Й Wu о е о сп о а о о о о л о

МЪ о о а п о

УЪ о

ЮЪ о

Ъ ь а

МЪ

Р к

° Щ х о х к л ссс а В о ф

В О а о

МЪ

В х

С4 и с0 о

Ц

v ь а

Сч о1

gv ма ь а сч о\ о а ь ф о а

gh о

В сч оъ . о

cd л

D а о

Ф с0

le

ОЪ

Ю ,а о л

D а со о а о

In о а а л о б ч л ь

В аИ л о

В осп.

+ о

ОЪ

О1

L o ою 8 сч хййv л .Co Оъ ьх е

gg х

П(,(I

) Р

«р фк О Ое

Oч °

Ol в 1 1 в 3

Ц ° ф О О О ,oьw и Э

&О О

guu мЛ3 м

ki ф ф °

4Ф

Ью

k ф v а.

C0W N

М ф tc Я l6

° О а ОО л о в о

° оиру.и

ogwge ф ъ I cRC cc