Способ культивирования продуцента гидролитических ферментов для осахаривания крахмалсодержащего сырья

 

Использование: пищевая биотехнология. Сущность изобретения: приготавливают производственную питательную среду, стерилизуют ее, вносят предварительно подготовленный посевной материал, проводят ферментацию при аэрации и перемешивании. На посевной материал и стерильную питательную среду перед подачей на ферментацию, а также на культурную жидкость в процессе ферментации воздействуют постоянным магнитным полем в системе магнитотронов с магнитной индукцией в центре потока 35 - 80 мТл.

Известен способ культивирования продуцента гидролитических ферментов для осахаривания крахмалсодержащего сырья, предусматривающий приготовление питательной среды, содержащей источники углерода и азота, минеральные соли и стимулятор роста, с перемешиванием и аэрацией среды [1] Однако известный способ не обеспечивает достаточно интенсивного развития микроорганизмов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ культивирования продуцента гидролитических ферментов для осахаривания крахмалсодержащего сырья, предусматривающий приготовление производственной питательной среды, стерилизацию ее и внесение предварительно подготовленного посевного материала [2] Недостатком известного способа является недостаточно высокая активность продуцируемых ферментов.

Цель изобретения получение ферментов с высокой активностью, что позволяет сократить расход при осахаривании и интенсифицировать процессы осахаривания крахмалсодержащего сырья в спиртовом производстве.

Для этого в способе культивирования продуцента гидролитических ферментов для осахаривания крахмалсодержащего сырья, предусматривающем приготовление производственной питательной седы, стерилизацию ее и внесение предварительно подготовленного посевного материала продуцента, для достижения технического результата посевной материал, стерильную питательную среду перед ферментацией и культуральную жидкость в течение всего процесса ферментации в зоне перемешивания и аэрации обрабатывают постоянным магнитным полем с магнитной индукцией в центре потока 35-80 мТл.

Следует отметить, что в микробиологии известно, что омагничивание среды повышает продуктивность микроорганизмов (см. например, патент ГДР N 224615, 1985). Однако указанная выше совокупность существенных признаков является новой и только она (совокупность) обеспечивает значительное (на 30-40%) повышение гидролитической активности осахаривающих ферментов, так как под влиянием постоянного магнитного поля именно при данных параметрах изменяются реологические свойства питательного субстрата, изменяется проницаемость биологических мембран клеток микроорганизмов, ориентация макромолекул, повышается массопередача воздуха, а также магнитное поле влияет на регуляторную способность микроорганизмов к биосинтезу. Только такое комплексное воздействие магнитного поля на основных участках ферментации при заданных режимах позволяет решить поставленную задачу и достичь технического результата.

Способ заключается в следующем.

Для культивирования в производственных условиях жидкую питательную среду готовят следующим образом. Крахмалсодержащее сырье смешивают с водой, при необходимости разваривают, охлаждают, осахаривают солодовым молоком или бактериальной α-амилазой, затем среду стерилизуют, обрабатывают постоянным магнитным полем, например, в системе магнитотронов ПаТ-VII при магнитной индукции в центре потока 35-80 мТл и вводят конидии продуцента, которые подвергают аналогичной магнитной обработке. Набухшие конидии, попадая в питательную среду, также обработанную в магнитном поле, сразу начинают прорастать. Процесс идет при непрерывной аэрации воздухом, подаваемым через барботер в ферментатор при перемешивании лопастной мешалкой. В процессе культивирования культуральную жидкость также обрабатывают постоянным магнитным полем с магнитной индукцией 35-80 мТл в зоне максимального массообмена и аэрации растущей культуры.

П р и м е р 1. Посевной материал Asp.awamori Т-2 ВУД N F-203 продуцент амилолитических ферментов в виде конидий заранее готовят в лабораторных условиях, подвергают магнитной обработке в магнитной системе магнитотронов ПаТ-VII с магнитной индукцией в центре потока 35 мТл и передают на производство. Производственную среду готовят следующим образом. Кукурузную муку смешивают с водой при 45^оС в соотношении 1:3, полученную массу разваривают в течение 30 мин при 148^оС. Разваренную массу охлаждают до 60^оС, осахаривают солодовым молоком в течение 30 мин, стерилизуют при 120^оС в течение 30 мин, охлаждают до 35^оС и подвергают однократной магнитной обработке в системе магнитотронов ПаТ-VII с магнитной индукцией в центре потока 35 мТл.

Готовые, обработанные магнитным полем конидии, попадая в ферментатор на обработанную магнитами питательную среду, начинают сразу же активно прорастать; ферментацию проводят при 35^оС, давлении 0,03 мПа и аэрации стерильным воздухом в количестве 30 м³/м³ среды в час. Воздух подают в нижнюю зону ферментатора через барботер при вращающейся мешалке, на лопасти которой над барботером установлены магнитотроны. Таким образом, культуральную среду на протяжении всего цикла ферментации (120 ч) подвергают магнитной обработке при магнитной индукции потока 35 мТл. Активность ферментов: глюкоамилазы 270 ед/мл, α-амилазы 45 ед/мл (соответственно 190 и 30 ед/мл без магнитной обработки).

П р и м е р 2. Выращивают штамм Asp. oryzae 251-90. Посевной материал выращивают на среде следующего состава, мас. мука ячменная 4,0; мука соевая 0,3; солодовые ростки 1,0; однозамещенный фосфорнокислый калий 1,0; масло растительное 0,015; вода остальное. Продолжительность выращивания 30 ч. Готовую культуру подвергают магнитной обработке аналогично примеру 1, но с магнитной индукцией в центре потока 80 мТл. Готовую обработанную магнитным полем культуру передавливают в ферментатор на производственную питательную среду следующего состава, мас. мука ячменная 4,0; мука соевая 0,3; солодовые ростки 1,0; однозамещенный фосфорнокислый калий 0,5; масло растительное 0,025, вода остальное. Питательную среду стерилизуют при 120^оС в течение 30 мин, затем охлаждают до 30^оС и подвергают аналогичной магнитной обработке постоянным магнитным полем с магнитной индукцией в центре потока 80 мТл. Ферментацию проводят при 28^оС и давлении 0,01 МПа. Количество воздуха при аэрировании поддерживают равным 1,18 г O₂/ч. В процессе аэрации осуществляют магнитную обработку культуральной среды аналогично примеру 1 только при магнитной индукции потока 80 мТл. Выращивание продолжается 36 ч. Активность полученного ферментного препарата Амилопротеоризина Гх 251-90 по α-амилазе составляет 15 ед/мл, по протеазе 11,5 ед/мл ПС. Без магнитной обработки активность ферментов α-амилазы 10,0 ед/мл, протеазы 8,3 ед/мл.

П р и м е р 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Отличие состоит в том, что магнитную обработку постоянным магнитным полем посевного материала, стерилизованной питательной средой и культуральной жидкости осуществляют при магнитной индукции потока 50 мТл. Активность ферментов составила: глюкоамилазы 280 ед/мл, α-амилазы 50 ед/мл.

Таким образом в результате магнитной обработки постоянным магнитным полем при указанных режимах на стадии подготовки посевного материала, подготовки среды и ферментации значительно повышается активность гидролитических ферментов за счет улучшения реологических свойств среды регуляции обменных процессов микроорганизмов, активизации внутримолекулярных структур РНК, повышения генеративной способности клеток и активизации процессов массообмена. Указанные режимы обработки являются оптимальными и обеспечивают решение поставленной задачи.

Формула изобретения

СПОСОБ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ПРОДУЦЕНТА ГИДРОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ ДЛЯ ОСАХАРИВАНИЯ КРАХМАЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ, предусматривающий приготовление производственной питательной среды, стерилизацию ее, внесение предварительно подготовленного посевного материала продуцента, проведение ферментации при аэрации и перемешивании культуральной жидкости, отличающийся тем, что посевной материал, стерильную питательную среду перед ферментацией и далее культуральную жидкость в течение всего процесса ферментации в зоне перемешивания и аэрации обрабатывают постоянным магнитным полем с магнитной индукцией в центре потока 35 80 мТл.