Способ получения кормового концентрата l-лизина

 

союз советсиих со1.1ил лист ичксних

И=СГ1УЬЛИН

"%33gj

ГОСУДАРстБенный Н0МНТЕТ

Ilo изОБРетейиям и ОтнРятиям пги Гннт ссс"

{46) 15. Об. 92, Бюл. ¹ 22 (21) 4457113/13 (22) 20.06.88 (71) Вс рс.oþçíìé научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии (72) Ji.В.Pимаpевa, N.B.Îâåp÷åíêî, В.В.Трифонова, Т.B.Èêëþêoíà„

Н.И.Игнатова, A.Ñ.Тихомирова и Б.Л.Устннннков (53) 663.15(088,8) (56) Бекер H.Е. Введение в биотехнологию. М.: Пищевая промышленность, 19 78, с . 159-166.

Лвторское свидетельство СССР № 1576 )66, кл. С 12 P 13/08, 1989; (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОГО КОНЦЕНТРАТЛ 1.-ЛИЗИНЛ (57) Изобретение относится к микробиологической промьпкленности и касается получения кормового лизина — незаменимой аминокислоты, которая может быть использована для балансирования

Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается получения кормового лизина †незаменимой аминокислоты, которая может быть использована для балансирования кормои в животноводстве.

Налью изобретения является удешевление готового продукта и снижение загрязнения окружающей среды.

Изобретение заключается в том, что в качестве нсточ:.нка углерода используютт сок, отделенный от плодово-ягодного и/илн овощного сырья нлн ик отходов, в котором предварительно доводят

„„SU„„1665693 (51)5, С 12 Р 13/О8, С 12 N 1/20/!

//(C 12 N 11:?0, С 12 R 1:13) кормов в животноводстве. Целью изобретения является удешевление готового продукта ir снижение загрязнения окружающей среды. Изобретение заключается в том, что,в качестве источ" никв углерода используют сок, отде ленный от плодово-ягодного и/или овощного сырья или их отходов, в котором концентрацию РВ доводят до 5-127, а оставшийся после отделения жом вы« сушивают или используют в качестве питательной среды для выращивания грибов-продуцентов гидролитических ферментов и получения микробного белка с последующим ииспользованием высушенного жома или продуктов биосинтеэа для обогащения готового продукта.

Готовый продукт содержит до 42 г/л

L-лизина, до 357 сырого протеина, до 7,57 РВ и до 3,57 полисахаридов. С

2 табл. концентрацию редуцирующих веществ

С5 (РВ) до 5-127, рН до У,t)-,9,0, а Ж оставшиеся после отделения сока твер" дые отходы (жом) высушивают илн используют в качестве питательной сре" ды для культивирования продуцентов гидролитических ферментов и получения микробного белка с последующим ис- .,фВ пользованием высушенного жома или В продуктов биосинтеэа для обогащения готового продукта.

Рекомендуется при использовании в качестве источника углерода сока отделенного от отходов плодоовощного

166 5693

В связи с возросшими требованиями к экологии важна создавать безотхад-ные технологии и не загрязнять окружающую среду отходами производства.

При осуществлении предлагаемого способа отделяемые в процессе приготов1ления питательной среды твердые от-! ходы возвращаются в готовый продукт с рьн с низким содержанием углеводов, нанрпмер капусты, перца, томатов, в састаB питательной среды вводить сок с более высоким содержанием углево- "

5 д в, попученпый, например, из яблок, свеклы, винограда, в соотношении, обеспечивающем необходимую концентрацию РН, Кроме того, предлагается одновременно получать наряду с 10 лизином в едином цикле биологически активные вещества; Для этого полученные в процессе биосинтеза на твердых отходах гидролитические ферменты выделяют иэ культуральной среды, выводят из процесса, а оставшуюся культуру, обогащенную биомассой, возвращают н готовый продукт.

При использовании в качестве источника углерода картофельного сока 20 паг чченные в процессе биосинтеза гидро нтические ферменты вместе с биомассой возвращают на стадию приготовления питательной среды для асахаривания картофельного крахмала и обогаще- 25 ния готового продукта. Дпя снижения расхода известных ростовых веществ или их полной замены рекомендуют вво- . дить н состав питательной среды измельченную капусту в количестве 2530Л к сырью.

В процессе приготовления питательных сред важно подобрать концентрацию РВ, которая должна соответствовать 5-12, так как при использовании ниэкосахаристого сырья (менее 5 PB) получается низкий уровень лизина в

r отавам продукте, а при концентрации углеводов более 12 снижается эффективность их биоканверсии в лизин (см. 40 табл. 1). В качестве источника ростовых факторов предлагается применять капусту. Установлено, что 2"-30 введенной капусты не требует дополнительного введения ростовых веществ, Состав некондиционной капусты (на

100 г массы): треонин 50 мг, метионин

25 мг, тиамин 0,03 мг, витамин

С 45 мг, витамин В 0,14 мг, биатин

0,1 мкг, пантотенавая кислота

О, 18 мг, рибофлавин 0,04 мг.

Кроме тоЬо, показанная возможность использования некачественного сырья позволяет решить вопрос об утилизации отходов плодаовощных баз крупных

55 городов страны и удовлетворить потребность животноводства в ценном кормовом продукте, содержащем лизин, белок, углеводы. для обогащения его легкоусвояемыми углеводами, пектинами, клетчаткой и витаминами или используются в качестве Питательной среды для твердофаэнаrо культивирования продуцентов гидролитических ферментов и микробного белка с целью одновременного получения наряду с лизином в едином цикле биологически активнык веществ.

Кроме того, данный способ позволяет наряду с получением лизина орга» ниэовать производство гидролитических ферментов, которые выводятся из т роцесса, а сросшуюся с субстратом биомассу мицелия применяют для обогащения готового продукта микробным белком.

При использовании при предложенном способе картофеля осахаривание картофельного крахмала предлагают проводить ферментами, полученными при твердофазном культивировании на жоме, при этом готовую поверхностную куль- туру вводят в сырье на стадии приготовления питательной среды для биосинтеза лизина, обогащая последнюю белком, углеводами и другими ценными питательными веществами.

Результаты экспериментов, полученные по подбору оптимальных композиций сырья для питательных сред и рациональному использованию твердых отхо-. дов этого сырья (жама), представлены в табл. 2.

Способ осуществляют следующим образом.

Дефектное плодовое, ягодное и овощное сырье моют, дробят, отжимают сак.

В сок задают необходимые минеральные соли, ростовые вещества, доводят концентрацию РВ в питательной среде до

5-12 и стерилиэуют. Затеи охлаждают до 29-30 С, доводят щелочью рН до 7,09,0 и задают посевной материал продуцента лизина, осуществляя глубинное культивирование штамма в колбах Эрленмейера объемом 750 мл на качалке со скоростью вращения 220-250 об/мнн.

Объем среды в колбах 25-30 мл. Дли> 16656 тельиасть фермечтяции 72 ч. Выход лизина 20-40 г/л.

Отделенный от сока жом стерилизуют и используют в нескольких эквивалеи5 иых вариантах: жам вносят в натуральном виде (беэ проведения дополнительных операций) н лиэинсодержащую культуральную жидкость для обогащения паследиеи углеводами, клетчаткой, пек-7р тинами; жам можно использовать в качестве субстрата для твердофаэного; культивирования микромицета Aspergi)

1us агухяе 251-9 ). Культивирование . oeóöeeò>>uÿÿò иа жоме влажностью 55о

65% н течение 2 сут при 30-31 С. Полученную таким образом понерхностную к ул ьт ур у, содержащую гидр алитич е с ки е ферменты и мицелиальиый белок, под" вергяют термаабработке (<),1 Ка, 1 ч), 20 измельчают и вносят в готовую лизинсадержящую купьтуральную жидкость для обсгящеиия последней белком, углеводачи и клетчаткой; выращенную на жома поверхностную культуру подвергают 25 диффузии для выделения гидралитических ферментов, а аставшуюСя после термаабрябатки биомассу измельчают и вносят в лизинсадержащую культчральную жидкость для обогащения последней белком, угленадями и клетчаткой. Быг рящеииую иа жаме поверхностную культуру, содержащую-гидралитические ферменты и мицелпяльиь|й белок, испаль35 зуют ия стадии приготовления питательной среды для осахариняиия карта.фельиога крахмала.

Пример 7. Для производства кормового конце тратя 1.-лизина испальзуют некондиционный ни»оградный сак, полученный после отделения от мезги, концентрацией РВ 2П .. Канцеит— раею РБ в питательной среде регули- 50 руют путем разбавления надай исходнога сока да ссдержяиия РВ 12 . Б подготовленный таким образам источник углерода задают растворы ростовых веществ и минеральных солей (Х): кукурузный экстракт 4 сульфат аммония 3,0; фасфят калия ),7; мел 2,0.

Затем среду с введенными минеральными солями и ростовыми неществями сте45

Все эти варианты использования жома являются эквивалентными и дают эффект, заключающийся в обогащении гата >ага прадукта и понышении ега кармапай ценна>ти.

93 6 рилизуют при давлении 0,7)8 ИПя в течение 40 мин, снижают температуру до 30>7С и стерильно доводят щелочью рН до 7,0. Засевают Brevibacteritml

sp. 22L н количестве 6Х, осуществляя культивирование штамма а яэробиых условиях н колбах Эрленмейера обьемом 750 мл. Длительность процесса биосинтеэа лизина 72 ч, содержаний лизина в культуральной жидкости

35,4 г/л, сырого . протеина 27 0%, углеводов 0,5Х.

В культуральнув жидкость добавляют стабилизатор (пиросульфи- натрия) в количестве 0,5 и подкисляют концентрированной НС1 до рН 4,5.

Оставшийся после отделения сока жом высушивают сухим жаром до содержания 85Х сухих веществ, 577. РВ и 77, полисахаридов (клетчатки, пектинов и гемицеллюлозы) и добавляют -в количестве 20Х к полученному обьему в готовую лизинсодержа 1ую культураЛьную жидкость для повышения ее кормовой ценности.

Готовый продукт (кормалиэин) имеет следующую характеристику: содержание лизина 35,0 г/л, сырого протвина

27Х, РВ 7, 5, полисяхаридов 1, 0 .

Пример 2. Услония 4)ерментации, как в примере 1, только в качестве источника углерода испальэучот сок некондиционной снеклы с сад>ержанием РВ

6,9 ; рН питательной среды после стерилизацич донодят щелочью до 8 0

Культивирование Brevibacterium sp.

22L осуществляют по примеру 1. Куль туральиая жидкость имеет следующую характеристику: содержание лизина

25,4 г/л, сырого протеина. 26,8Х;

PB 0,4Х.

Оставшийся после отделения сока жом используют н качестве источника углерода для тнердофазнаго культивирования гриба А.oryzae 251-9(7, прадуцеита гидралитических ферментов и микробного белк,":. Культивирование осуществляют в течение 48 ч. Полученную культуру, содержащую 21,8Х (по сухим веществам} сырого проталина, добавляют в лизиисадержащую культу" ральиую жидкость в количестве 20Х.

Готовый кормовой продукт имеет следующую характеристику: содержание лизина

24,4 г/л, сьтрага протеина 30, ?Х»

PB 2,3 ., полисахяридав ?,1 .

П р и м e p 3. Аналогичен примеру 1, только в качестве источника уг

1665693 порода используют сок некондиционной маркони с содержапием РВ 5,47.; исходный рП питательной среды для биоси лезя лизина доводят до 9,(). Культуральияя .з(дкость имеет следующую характеристику: содержание лизина 20,0 г/st, сь.рого протеина 26,97, РВ 0,37, Остяншийся после отделения сока жoл(испnльзу(от н качестве источника углеродя для тнердофазного культивирова:ыя A.oryzae 251-90, продуцента гидролитических .ферментов и микробиого бглка. Кульгинирование осуцеств" ля.от н течение 48 ч. Нз полученной культуры диффузией ныделяют гидролитические ферменты, а оставшуюся биомассу гриба добавляют н лизинсодержящую культуральную жидкость н количестве 2()7.. Готовый кормовой продукт имеет следующую характеристику: содержание лизина 20,0 г/л, сырого протеина 31,57., РВ 1,87., полисахаридон 1,9%, Пример 4 . Способ осуцестнля- 25

loT яиялагичио примеру 2, только в качестве источника ростовых нецестн используют измельченную некондиционную кя в количестве 3(), Содержание РВ в питательной среде 6,17, 3О

pH 8„ )7.. Культуральная жидкость имеет следующу(о характеристику: содержашм лизина 25,4 г/л, сырого протеина

26,,8%., угленодов 0,37..

Процесс культивирования H использования твердых отходов (жом) ведут

35 по примеру 3.

Характеристика готового продукта: содержание лизина 25,3 г/л, сь(рого протеина 33,17, PB 1,97., нолисахари- Ао

ДОБ 07 о

Пример 5. Аналогичен примеВ ру 1, только в качестве источника углерода используют соки некондицион.(ых томатов, арбузов и слив при соотношении 1:3:1 соответственно.

Концентрация РВ в питательной среде составляет 117, рН 8,0. Процесс культивирования H использование твер- S0 дых отходон (жома) ведут по примеру 1.

Характеристика культуральной жидкости (до задачи жома): содержание лизина

40,1 г/л, .сирого протеина 26,6, углевадап 0,47., Характеристика готового продукта:

55 содержаниe лизина 40,0 г/л, сырого протеина 29,1Х, РВ 5,3%р полисахари- F дои 1 87

Пример Ь. Аналогичен примеру 1, только в качестне исто(:(Hêa углерода испольэуют соки некондиционного картофеля, дыни и капусты при соотношении 2:2:1 саатнетстн=-,ииа. Использование жома ведут па примеру 2.

Культуру гриба A.oryzae 251-9()„, ",а лученную поверхностным культинирона» нием на твердых отходах, используют как источник гидролитических фе:ментов для асахаривания картофельного крахмала в питательной среде для .:у:ы-.— тивирования Вгеч ЬасСerium нр. 2Л,:

Для этого днухсутачную культуру в количестве 47. задают в приготонлеии riо о и подогретую до 60 С смесь cокон, ны— держивают в течение 1 ч, затем дабянляют необходимые минеральные соли и ростовые вещества (по примеру () и стерилизуют. Культуральиая жидкость. полученная на данной среде, имсет следующую характеристику: содержание лизина 42,8 г/л, сырого протеиня

26,9%, углеводов 0,87.

Далее процесс ведут па примеру 2.

Поверхностную культуру как источник белка .и углеводов эадяют н лизиисодержуцую культуральную мщкость в количестве 202.

Характеристика готового продукта: содержание лизина 42,6 г/л. сырого протеина 35,67, РВ 7.,0%, полисахаридов 3,57.

Таким образом, предлагаемый способ расширяет сырьену(э базу для производства ценного кормового лизина, снижает его себестоимость и дает возможность рентабельно утилизировать отходы плодооноцных баз крупных городон страны.

Формула изобретения

1. Способ получения кормового концентрата ),-лизина, предусматринжод(й выращивание штамма-продуцента Hrevibacterium sp, 22K в условиях аэриранания н питательной среде, содержащей предварительно обработанное р-"тительное сырье н качестве источника углерода, источник азата, минерал; иыв соли, ростовые вецестна и иоду, до максимального накопления конечного продукта в культуральиой жидкости, о т л и ч а ю ц и и с я тем, чта, с целью удешевления готового продукта и. снижения загрязнения окружающей среды, в качестве источника углерода! 665693!

Таблица1

Зависимость выхода лизина от содержания РВ и рН в питательной среде

Характеристика питательной среды

Содержание лизина, r /л

Исходный рН

Вид используемого сырья

{источник углерода) Концентрация

РВ, %

13,5

8,0

5 0

4,0

Виноград

30,5

35,4 .

24,3

19,2, t2,7

7,0

7,5

8,0

8 S

8,5

Свекла + дыня 13,1

11,8

6,9

5,2

3,5

31,0

38,2

24, О. 20,"..:

12,2

8,0

7,8

8,5

9,0

7,5

Морковь + картофель 14, 0

t2t0

7,5

5,3

3,8

28,9

35 О

23,„8

19,1

12 0

7,0

7 ° 1

8,3

9,0

8 5

30,4

34,5

23,9

18,7

13,0.

11 5

8,0

5ю1.7,5

8,0

8,.0

8,5

Яблоки используют сок, отделенный от отходов плодового, ягодного илн овощного сырья, в котором концентрацию редуцирующих веществ предварительно доводят до 5-t2%, а оставшийся после отделения жом добавляют в лизинсодержащую культуральную жидкость в количестве до 20% к объему полученной культуральной жидкости.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и и с, я тем, что в качестве источника ростовых веществ в питательную среду вводят измельченную некондиционную капусту в количестве 25-30% в расчете на сырую массу влажностью

80% от объема среды.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что перед добавлением в лиэинсодержащую культуральную жидкость жом предварительно высушивают до содержания 80-85%:сухих веществ, 4. Способ по пп, и 2, о т л и ч а ю шийся тем,что перед добавлением в лиэинсодержащую культуральI ную жидкость на ломе осуществляют выращивание штамма гриба-продуцен-. та гидролитических ферментов.

S. Способ по пп. 1,2 и 4, î т л ич а ю шийся тем, что после вы-" ращивания на жоме штамма гриба-проду-цента гидролитических ферментов и перед добавлением в лиэинсодержащую: культуральную жидкость осуществляют выделение гидролитических ферментов, б. Способ по пп. 1 2 и 4 о v л и-. ч а ю ц и и с я тем, что, при исполь эовании и качестве источника углерода картофельного сока гидролитические ферменты, полученные при выращивании на жоме, вместе с биомассой и жомом возвращают на стадию приготовления питательной среды для асахаривания картофельного крахмала.

1665693

Продолжение табл.1

Характеристика литатсль1163й сред!>!

Содержание лизина, г /л

Вид ислоль- Концеитрания Исходив!й рП зуемаго РВ, 7. смрья (источник

) углерода

Твепнна2

Влияние вила нспольяуеыого сыры и реяпнчных конлояннлй иа выхол лняинв и рвялянны вариоиты нспольяоввннн таерлъ<к отхолон етого сн3>ья

Вип н копиВариант исполня явныя и врвктернстикв готпяого >.1>on<&ь

Кярактернгтикв лнтвтель— иой грены

Характернстняа нультуалЬной янлкости чгстяп ис

К <. >n < e нт р в<о>< попьяуеиого сырья, Х

Нсхолхый рВ

КохНгнт

Солеряя ни в

Коииеитраинн

Т и>пня, lп

<

РВ, Х пописяхврнлое> Х

ырого PR Х ротеиив, в яас. лияиия, ! I>< рация

РВ, Х ух. неКннпгрял

100

1,0

35,0

0,5

26,9

7,5

11,0

27, <>

Сухой натив ><»<<

Сяекпв

100

2>3

6>9

30,7

24,0

0,4.%,8

24,4

8>0

2,1

Поеерххост пал культура роркокь

1 00

l,9

20,0

26,9

20,0

5,4 9,0

I 8

0,3 после

n>«5h>y *><><

8>0 25,4 77,0 0,3

6,! о

2>0

25,3

3 3 1

1! 0 8 ° 0 h< 1 1 26 6 <7 4

5 3 „е

Сухой хв- 40,3 тиекый воы

29,1

118754?8269>18

Поеврхно- 47.,6 35,6 7,0 3,5 >

creen купьгуря

Составитель Л.Минеева

Техред G.Ми1-унова Корректор J1.11àòéH

Редактор A.Áeð .1 1>каз 281! Тираж 171 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по и.зобретениям и открытиям при (КИТ СССР

113035, 11осква, Ж 3."7, Раушская иаб,, д, 4/.3

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.уукгород, ул; Гагарина,101

Се<.хпя 70 гяпустя

Тоияты 20

Кр>оуеы 60

Спины 20

Керт<ясель

Линя 40

Квну.ста

ЗФ 3

8,1)

8,!)

8<9 1)

8,!),7, )

6, )

7,п

9, )

995

12,6

18,О

2 0

2091 сырого гротахив, Х я яас. сух.<>eнестяв