Штамм бактерий асетовастеr асетi suвsр.orlea nensis - продуцент уксуса и способ производства уксуса

 

Изобретение относится к биотехнологии и касается получения нового штамма бактерий - продуцента уксуса и способа производства уксуса. Целью изобретения является получение штамма бактерий Acetobacter aceti subsp.orleanensis ВКПМ- В-4576, способного окислять высокие концентрации этилового спирта до уксусной кислоты, и повышение эффективности процесса за счет упрощения его технологии и увеличение концентрации уксусной кислоты . Штамм способен окислять до 11 - 11,5% спирта в среде, при этом выход продукта от потребленного субстрата составляет до 95%. Способ заключается в следующем. На первой стадии осуществляют сбраживание сырья спиртовыми дрожжами SaccharcMyces cerevisiae раса 12 до накопления спирта 11,0- 11.5 об.% Затем рН снижают до 3,0- 3,5. вводят штамм бактерий A.aceti ВКПМ В-4576 и осуществляют окисление спирта. Конечная концентрация уксусной кислоты в среде до 10 - 11%. Выход продукта 92 - 95%. 2 с. и 1 з.п.ф-лы. 2 табл. 00 с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТ НИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4784559/13 (22) 18.01.90 (46) 23.01.92. Бюл. М 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии (72) B.È.Èëëàðèoíoâà, Л.M.Ãëàçóíoâà, Н.В.Маркова и Г.В.Галкина (53) 663.15 (088,8) (56) Лойцянская M.Ñ. Получение уксуса и другие аспекты использования уксусно-кислых бактерий. Промышленная микробиология. — M. Высшая школа, 1989, с. 490-494.

Авторское свидетельство СССР

Иг 1006483, кл. С 12 J 1/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N. 1296570, кл. С 12 J 1/02, 1987. (54) ШТАММ БАКТЕРИЙ ACETQBACTER

ACETI SUBSP. 0F1EANENSIS — ПРОДУЦЕНТ УКСУСА И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА

УКСУСА. (57) Изобретение относится к биотехнологии и касается получения нового штамма

Изобретение относи1ся к биотехнологии и касается получения нового штамма бактерий — продуцента уксуса и способа производства уксуса.

Известен штамм уксусно-кислых бактерий Acetobacter aceti, обычно применяемый для производства уксуса (1), Недостатками этого штамма являются неспособность окислять этиловый спирт при содержании его в питательной среде в концентрации выше 6 и получение уксуса низкой концентрации.

Известен способ производства уксуса. предусматривающий предварительное

„,5U „„1?07072 А1

С 12 R1:02 бактерий — продуцента уксуса и способа производства уксуса. Целью изобретения является получение штамма бактерий

Acetobacter aceti subsp.orleanensis ВКПМВ-4576, способного окислять высокие концентрации этилового спирта до уксусной кислоты, и повышение эффективности процесса за счет упрощения его технологии и увеличение концентрации уксусной кислоты, Штамм способен окислять до 11 — 11,5 ф спирта в среде, при этом выход продукта от потребленного субстрата составляет до

95 Способ заключается в следующем. На первой стадии осуществляют сбраживание сырья спиртовыми дрожжами Сасспаго лусes

cerevisiae раса 12 до накопления спир-,а

11,0- 11,5 об, . 3а.; - снижают до 3,0—

3,5. вводят штамм бактерий А.aceti ВКПМ

В-4576 и осуществляют окисление спирта.

Конечная концентрация уксусной кислоты в среде до 10 — 11 . Выход продукта 92—

95 . 2 с, и 1 3.п.ф-л ы. 2 табл. сбраживание сырья и окисление его уксусно-кислыми бактериями (2).

Наиболее близким по технической суп1ности к предлагаемому является способ производства уксуса, предусматривающий окисление спирта, содержащегося в исходном сырье, уксусно-кислыми бактериями в две стадии с отбором уксуса в качестве готового продукта (3).

Однако в известном способе окисление осуществляется малоэффективным штаммом уксусно-кислых бактерий и на производство уксуса подают уже предварительно сброженный сок, содержащий определенное количество спирта, который дополни i707072 тельно доспиртовывают для окисления уксусно-кислыми бактериями. Этот предварительно сброженный сок при транспортировке и хранении теряет спирт и биологически активные компоненты; образованные в процессе жизнедеятельности дрожжей. Кроме того, происходит инфицирование сока, что требует перед использованием в производстве предварительной технологической обработки: обработка бентонитом, осветление, фильтрация, пастеризация, Целью изобретения является получение штамма бактерий Acetobacter acetl subsp.

orleanensls ВКПМ В-4576, способного окислчть высок.се концентрации этилового спирта до уксусной кислоты, и повышение эффективности процесса за счет упрощения его технологии и увеличения концентрации уксусной кислоты, Штамм селекционирован из производственного штамма Acetobacter acetl ВКПМ

В-3406 путем последовательной адаптации к росту на высоких концентрациях этилового спирта.

Производственный штамм Acetobacter

acetl выделен иэ окислителей уксусного цеха. Для этого суспензию культуры, содержащей 1,0 х10 клеток в 1 мл, рассеивают на

1г твердую питательную среду. содержащую 4 об. р спирта. После инкубирования в течение суток при 30 С выросшие колонии в виде суспенэии высевают на сусло-эгар с 5

"5. » спирта. После инкубации в течение 2

c„ в росшие колонии рассевают на ту же

c ðåàó с 6 об.% спирта, Такие последователь; ые операции повторяют до тех пор, пока не получены колонии, способные расти на твердой среде с концентрацией спирта 10 об.$.

Для определения кислотообразующей активности селекционированной культуры, адаптированной к высокому содержанию спирта, проводят выращивание ее в жидкой среде следующего состава:

Сброженный яблочный сок с содержанием спирта 10 об. $ (М Нс)г Н РОс 0,2

Выращивание осуществляют при 30 С.

Кислотообразующую активность бактерий s отношении накопления уксусной кислоты определяют методом титрования 0,1 н, Na0H. Через 96 ч культивирования получают уксус с концентрацией 9,5 . Выход продукта 95 от использованного субстрата.

Таким образом, путем последовательной адаптации к высокому содержанию этилового спирта в среде селекционироввна культура, обладающая признаком стабиль5

55 ной устойчивости к высоким концентрациям спирта.

Штамм хранят в ампулах в лиофилиэированном состочнии и на агариэованном яблочном соке.

Штамм имеет следующую характеристику.

Культурально-морфологические призна к и.

Трехдневная культура на жидком и агаризованном сусле представлена палочковидными, слегка округленными клетками размером (1,0 — 3,0+0,2 -0.6) мкм. Молодые клетки грамотрицательные, старые — грамваоиабельные. Среда М 1: пивное сусло

7 Б; агар-агар 2ь; рН4,5, Среда М 2; дрожжевая вода (0,57ь сухих веществ); агар-агар

27 .; рН 4,5. На всех указанных средах (выращивание в течение 3 сут при 30 С) рост поверхностный, колонии округлой формы, поверхность их гладкая, маслянистая, профилb выпуклый, края ровные, консистенция слизистая. кремоватого цвета, не флуоресцируют, пигмент не выделяют. Размеры колоний в пределах 0.3 — 0,5 мм.

Физиолого-биохимические признаки.

Отношение к источникам углерода; использует этиловый, пропиловый спирты, уксусную, пропионовую и молочную кислоты, глицерин. При кислом рН (4,5) способен окислчть глюкозу, фруктозу и сахароэу. При окислении глицерина образует дигидро,".ксиацетон, Отношечие к источникам азота: испо;.ь=ует иммснийнь:й гэот; на нитратами не растет. Молоко не ксггулирует. Желатину не разжижает. R витаминах не нуждается.

Строгий аэроб. Растет в диапазоне от 5 до

40 С. оптимум 30 С. Диапазон рН для роста

2 — F 3, оптимум 4,0, Способ осуществляют следующим образом.

На первой стадии осуществляют сбраживачие сырья спиртовыми дрожжами до накопления спирта 11,0 — 11,57,, затем снижают рН подкислением греды до 3,0 — 3,5 и вводят штамм уксусно-кислых бактерий, осуществляя на этой стадии окисление спирта. В качестве питательной среды можно использовагь фильтрат молочной сыворотки с содержанием лактоэы 15 и коцентрированный виноградный сок, содержащий 40 сахара.

Впервые в предлагаемом способе процессы образования спирта и его окисление ведут в едином потоке, в одном ферментере при определенном значении рН, регулятором которого являются спиртовые дрожжи и высокоэффективный штамм уксусно-кислых бактерий. Это исключает все дополнительные операции, а главное — совмещение этих процессов позволяет обогатить питательную среду продуктами жизнедеятельности дрожжей (растворимый белок, ам»нокислоты, витамины и так далее). Снижение рН среды приводит к ингибирован»ю метаболизма дрожжей, быстрейшему их автолизу и поступлению содержимого клеток в среду (цитоплазматические и митохондриальные ферменты, липиды, белковые структуры, ДНК, PHK и так далее), откуда они используются уксусно-кислыми бактериями, Таким образом, в едином процессе получается полноценная питательная среда для развития уксусно-кислых бактерий при регулировании рН среды самими микроорганизмами. В предлагаемом способе спиртовые дрожжи и уксусно-кислые бактерии выступают как регуляторы рН с одновременным обогащением среды биологически ценными веществами и накоплением целевого продукта.

При сбраживзнии сырья до концентрации спирта 11 — 11,5 об. рН возрастает до 6,0 — 6,5, при котором штамм уксусно-кислых бактерий Acetobacter acetl

subso. orleanensis ВКПМ В-4576 развиваться не может, однако такая концентрация спирта является оптимальной для окисления в уксусную к»слоту. Спт»мальным рН для развития штамма и его активной кислотообразующей деятельности является 3,0 — 3,5, поэтому и проаодят СМ1 жение рН сброженных дрожжами растворов.

Если ctpаж».ан е ве:ти до меньшей кочьентрац»» сп» та (10 — 10 5 ) то в среду надо добавлять з, »левый спир-. для окисления его в уксус.

B табл. 1 приведены данные зависимости выхода продукта и его концентрации от значений рН при концентрации спирта s сброженном сырье 11 — 11,5 об. .

Таким образом, при значениях рН среды ниже 4.0 наблюдается повышенный выход уксусной кислоты.

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

Пример 1. Концентрированный виноградный сок, содержащий 40 сахара, разводят стерильной водопроводной водой до концентрации сахара 15 и заполняют ферментер объемом 10 л, коэффициент заполнения 0,75. Исходное значение рН среды 4.0, В среду вводят культуру спиртовых дрожжей Saccharomyces cerevlsiae раса 12 и при 30 С осуществляют брожение в анаэробных условиях при перемешивании среды (500 об/мин) в течение 3 сут до накопления 11,5 об. этилового спирта, 5

55 при э-.ом рН сброкеннпro сок,л повь шается до 6,5. Добавлением серной к»слеты снижают рН до 3.5 и вводят штамм уксусно-кислых бактерий Acetobacter aceti

subsp.orleanensis ВКПМ В-4576, После четырех суток культивирования в услоа»ях постоянного перемешивания (1000 об/м1н) и аэрирования (0,3 об/об среды, мин) среды получают уксус концентрацией 10,8 . Выход продукта составляет 93,9 (, от использованного источника углерода.

Пример 2, Аналогично примеру 1 ведут процесс ображивания сахаров до спирта, проводя процесс до накопления 11 об. спирта. Затем величину рН сброженного сока сн1 каю серной кислотой до 3,2.

После культивирования уксусно-кислых бактерий получают уксус концентрацией

10,9%. Выход продукта 94,8

Пример 3. В качестве сырья для получения спирта используют фильтрат молочной сыворотки с содержанием лактозы

15 и исходным рН 4,8. Процесс сбраживания ла тозы проводат по примеру 1. По мере накопления спирта до 11,5 об,; рН сброженной сыворотки возрастает до 5,0. После снижения рН до 3.0 вносят культуру уксусно-кислых бактерий Acetohacter acetl

subsp.orleanensis BV„lM 5-4575 и проводя с х»слечие спирта в азрируем ых услс а»ях до получсния уксуса концентрацией 10,64..

Выход продукта составляет 92,2 ..

Формула изобретения

1. ртам бактес»й сеоЬacter а аti

subsp.orleaneisis ВКПБ,1 Р-4575 — продуцент ,«.„ycã.

2. С пособ ирои зводствэ y .cyca, и редусматр»ва ощий окисление эт»лового спирта, содержащегося в исходном сь рье, в две стадии с использованием уксусно-кислых бактерий Acetobacter aceti с последующим отбором íà второй стадии конечного продукта,отл и чаю щийс я тем,что,с целью повы1 ения эффективности пооцессг за счет упрощения его технологии» увел»чения vo центрации уксусной кислоты, на первой стадии осуществляют сбраживание сырья спиртовыми дрожжами Sacсharomyces

cerevisIae раса-12 до накоплен» в среде 11,0 — 11,5 об, этилового сп»рта, снижают рН среды до 3,0 — 3 5, а на второй стадии для окисления этилового спирта используют штамм бактерий Acetobacter acetl

subsp.crleanensls ВКПМ В-4576, 3. Способ по и. 2. отличающийся тем, что в качестве сырья используют виноградный сок или фильтрат молочной сыворотки с содержанием сахара не менее 15 .

1707072

Таблица! Рост бактерий и кислотообразования отсутствуют.

Таблица 2

Составитель Л.Минеева

Редактор И.Дербак Техред М,Моргентал Корректор В,Гирняк

Заказ 241 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

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