Консорциум к-17 дрожжей и бактерий - продуцент комплекса витаминов, органических кислот, ферментов и целлюлозы и способ получения слабоалкогольного напитка с его использованием

 

Использование: биотехнология, пищевая и фармацевтическая промышленность. Сущность изобретения: консорциум дрожжей и бактерий Saccharomyces mandshuricus, Hausemaspora sp, Torulopsis globosa, Torulopsis sp, Saccharomyces Ludwigii, Saccharomyces lactis и Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti, Gluconobacter subaxydans, продуцирующий комплекс витаминов, органических кислот, ферментов и целлюлозы. Консорциум депонирован по ВКПМ (ГНИИГенетика) под В-7132. Способ предусматривает получение слабоалкогольного напитка с использованием консорциума дрожжей и бактерий ВКПМ В-7132, сбраживанием смеси исходного сырья, представленного углеводсодержащим субстратом и источником азотного компонента при температуре 24-32^oC в течение 4-5 суток. Жидкую фазу отделяют фильтрацией или центрифугированием. Получают тонизирующий напиток, обладающий лечебно-профилактическими свойствами. Напиток богат комплексом ферментов, витаминов, преимущественно группы В, аскорбиновой, уксусной, янтарной, яблочной, бензойной, койевой и другими кислотами. Оставшуюся твердую фракцию, представленную преимущественно микрофибриллами целлюлозы, можно использовать в качестве волокнистой добавки в хлебопечении, в фармацевтике в качестве ранозаживляющего материала. 2 с. и 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к биотехнологии, пищевой промышленности, фармакологии и имеет целью получение консорциума дрожжей и бактерий, продуцирующего одновременно продукты, производство которых должно обеспечить расширение ассортимента прохладительных напитков с полезными свойствами и получение твердого полисахарида для использования в фармакологии, электронике и других областях.

Известен способ получения фруктово-хлебного кваса [1] при котором с помощью культуры дрожжей получают напиток, обогащенный дополнительно полезными веществами по сравнению с обычным квасом, за счет внесения фруктовых соков.

Известен способ получения "чайного кваса" [2] Однако, микроорганизмы, синтезирующие его, в различных географических районах неодинаковы, а сам продукт в силу этого не имеет постоянного состава; к тому же в практике используется лишь жидкость в качестве напитка, а твердая фракция является отходом.

Наиболее близким к предложенному является способ получения слабоалкогольного напитка, согласно которому по известной технологии приготавливают настой чая из отходов чайного производства. Настой чая смешивают с 10%-ным сахарным сиропом, доводят смесь до кипения, смешивают с подготовленным конденсатом плодов шиповника, настаивают смесь 12-14 ч, а затем сбраживают при температуре 25-28^oC в течение 2-3 суток в хорошо аэрируемых условиях культурой гриба Medusomiyces Gisevii Linda в количестве 2,5-3% от объема смеси. Получают напиток с кислотностью 0,35% (в пересчете на яблочную кислоту) и содержанием сухих веществ 9,5% содержанием аминокислот 0,4% витаминов C и P в напитке соответственно равно 1,3 и 0,8% [3] Настоящее изобретение предусматривает получение консорциума микроорганизмов определенного состава и способ получения в едином технологическом цикле с помощью этого консорциума двух продуктов - слабоалкогольного напитка и твердого полисахарида, реализуя при этом принцип безотходного производства.

Поставленная цель достигается тем, что методом многоступенчатой аналитической селекции получен консорциум К-17, состоящий из 4 видов дрожжей и 3 видов бактерий, ферментирующий углеводсодержащие растворы с образованием 2 фракций твердой и жидкой.

Жидкая фракция, богатая витаминами (PP, C, ПАБК), ферментами, органическими кислотами (яблочная, бензойная, койевая, пировиноградная, уксусная, янтарная) используется в качестве слобоалкогольного напитка.

Твердый продукт представляет собой плотную массу, состоящую, главным образом, из микрофибрилл целлюлозы.

Условия ферментации оптимизированы по содержанию C и II и контролируются по параметрам температуры и кислотности ферментируемой (сбраживаемой) среды и содержанию компонентов. Процесс ведут методом погруженного (глубинного) или поверхностного выращивания.

После завершения процесса конечный продукт, состоящий из твердой и жидкой фазы, разделяют любым из известных способов (декантируют, фильтруют, центрифугируют); жидкую фракцию используют в качестве напитка или основы препарата для защиты растений; твердую фракцию, основа которой представлена микрофибриллами целлюлозы, имеющими кристаллическую решетку с размерами 3,9-8,0 и 6,3-23 используют в последующих технологических циклах, либо в качестве антисептического ранозаживляющего препарата.

Консорциум К-17 представляет собой неразделяемое сообщество дрожжей видов Saccharomyces mandshuricus, Hauseniaspora sp. Torulopsis globosa, Torulopsis sp. Saccharomyces lactis, Saccharomyces Ludwigii, и бактерий Acetobacter xylimem, Acetobater aceti, Gluconobact. suboxydans.

Консорциум депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ГНИИГенетика под номером В-7132.

Для получения консорциума отбирали микроорганизмы (дрожжи и бактерии из диких продуцентов "чайного кваса"), пересевая на углеводсодержащие среды с пуриновыми основаниями, сочетая при выращивании изоляты различных образцов продуцентов "чайного кваса".

Таксономический состав консорциума определяли высевом на диагностические среды и по ключам определителей. Соотношение компонентов консорциума может варьировать в зависимости от состава питательной среды.

Примеры конкретной реализации изобретения.

Пример 1. Для получения ферментированного напитка, содержащего все целебные ингредиенты в натуральном виде без синтетических добавок, посевную культуру консорциума К-17 вносили в соотношении 1:100 по объему в жидкий раствор, содержащий в 1 л питьевой воды хорошего качества 40 г сахарозы и 40 мл водного экстракта заранее приготовленного настоя целебных трав: зверобой, мята, лимонник, шалфей, рогоз, листья чая. Сбраживание вели в микроаэрофильных условиях при температуре 26±2^oC в течение 5 суток, после чего жидкость отделяли фильтрованием на хлопчатобумажном фильтре (полотне) и разливали в сосуды; твердую фракцию снимали с фильтра, разрезали на пластины, упаковывали в стерильные полиэтиленовые пакеты, соблюдая условия асептики и использовали в качестве антисептического ранозаживляющего материала.

Пример 2. Молочную сыворотку смешивали с 1%-ным настоем чайных листьев в соотношении 3: 1 по объему, добавляли 2% сахарозы и выращивали в этой среде культуру консорциума К-17 при 30±2^oC в течение 4 суток, после чего отделяли культуральную жидкость от твердой фракции центрифугированием и использовали жидкость в нативном состоянии в качестве напитка; твердую фракцию передавали для получения целлюлозусодержащего полимера.

Пример 3. Сорбозную палочку (отход производства витамина C) с питьевой водой в виде 10%-го раствора смешивали в соотношении 5:1 с 1%-ным настоем чая и на этой среде выращивали культуру консорциума К-17 при 28±2^oC в течение 4 суток, после чего отделяли культуральную жидкость и использовали ее как диетический напиток для больных сахарным диабетом. Твердую фракцию отделяли от жидкой декантированием и передавали для получения волокнистого материала, включаемого в качестве добавок в диетический хлеб.

Пример 4. Некондиционные соки плодов и ягод купажировали до содержания фруктозы до 10% добавляли отвар листьев чая в соотношении 1:1 (по объему) и вносили посевную культуру консорциума К-17 в количестве 5% от объема среды, после чего проводили сбраживание при 28±2^oC в течение 3 суток; полученную культуральную жидкость отделяли от твердой фракции и передавали на расфасовку для использования в качестве напитка; твердую фракцию высушивали и передавали для использования в микроэлектронике.

Контроль качества посевного материала осуществляли микроскопически, хроматографически и при помощи набора биохимических реакций, подтверждающих наличие полисахаридной фракции.

Процесс сбраживания питательной среды контролируют каждые 12 час, фиксируя показатели кислотности среды потенциометрически, плотность популяции прямым подсчетом в камере Горяева и высевом на чашки Петри.

Контроль качества твердой фракции осуществляли ИК-спектрометрией и в некоторых случаях рентгеноструктурным анализом.

В зависимости от концентрации углеводов в питательной среде, их химической природы, состава и композиции настоев и отваров растений, а также времени культивирования и шоковых воздействий на культуру в процессе сбраживания удается получить высокоэффективный слабоалкогольный тонизирующий напиток, обладающий целебным воздействием на организм человека и с/х животных.

Органолептическая характеристика напитка: кисло-сладкий, приятный на вкус, прозрачный, слегка опалесцирующий напиток с меняющимся, по желанию потребителя, ароматом, не содержащий искусственных добавок, богатый комплексом витаминов группы B и других БАВ, а именно ферментами (фосфотрансфераза, гликозилтрансфераза, оксиредуктаза, фосфофруктокиназа, ацилтрансфераза), обладает выраженным дезинфицирующим и антисептическим эффектом и хорошо зарекомендовал себя как лечебно-профилактическое средство при ангинах, тонзиллитах, колитах и иных дисбактериозах, головных болях, ряде сердечно-сосудистых нарушений, а также болезнях печени и желчевыводящих путей.

В специальных целях может производиться на заменителях сахара - специально подобранном сырье. Напиток содержит углекислоту и органические кислоты: яблочную, койевую, глюконовую, уксусную, янтарную в таком соотношении, которое позволяет хранить напиток длительное время без консервантов, без нарушения органолептических свойств. Вырабатываемая консорциумом К-17 углекислота позволяет добиться без специального оборудования известного эффекта "углекислотной экстракции" ценных в биологическом отношении компонентов растительного сырья, что является важным преимуществом заявляемого продукта и технологии его получения, так как известно, что в пиво-безалкогольной промышленности и фармакологии одним из самых перспективных направлений считается получение экстракционных препаратов при помощи CO₂-экстракции [4] Поскольку качественные и количественные показатели конечного продукта зависят от конкретной коммерческой цели и определяются видами используемого сырья, то сертификация продукта проводится для каждой партии дважды: в конце сбраживания (ферментации) по качеству культуральной жидкости, и вторично - после внесения "заказанных" добавок.

Полученный напиток к концу сбраживания имеет pH 3,5-5,5, микробное число от 10⁶ до 10⁸ и включает уксусную, яблочную, лимонную, щавелевую, бензойную, пировиноградную, янтарную, койевую, глюконовую кислоты, таннины, аминокислоты, витамины группы B, мультиферментативный комплекс, представленный ацилтрансферазой, гликозилтрансферазой, оксиредуктазой, фосфотрансферазами, в том числе гексокиназой, а также другие биологически активные вещества, имеющие значение как иммуномодуляторы [5] Сахара, в основном, представлены сахарозой, фруктозой, глюкозой. В случае ферментации на среде с молочной сывороткой остатки лактозы. При обогащении экстрактами и соками растений напиток приобретает комплекс биологически активных веществ, привносимых этими добавками.

Жидкая фракция конечного продукта может быть использована по прямому назначению как слабоалкогольный тонизирующий прохладительный напиток с лечебно-профилактическими свойствами; у жидкой фракции обнаружили также антибиотическую активность против возбудителя, например, фитофторы, т.е. возможно использование для борьбы с возбудителями болезней растений как для опрыскивания вегетирующих растений, так и при хранении; кроме того, жидкую фракцию можно применять для получения высококачественного творожного сгустка при сбраживании цельного молока, для депонирования лечебных растворов, как мягкое дезинфицирующее и антисептическое средство и в иных целях.

Твердая фракция конечного продукта после сбраживания (ферментации) может быть использована для производства полисахаридного материала в производстве полимерных пленок с тонкоструктурной решеткой целлюлозных волокон, оригинальной регулярной "упаковкой" микрофибрилл целлюлозы, как волокнистая добавка в диетические сорта хлеба.

Таким образом, обнаруживается возможность получения в одном технологическом цикле двух конечных продуктов, реализуя принцип безотходного производства.

Формула изобретения

1. Консорциум дрожжей вида Saccharomyces mandshuricus, Hauseniaspora species, Torulopsis globosa, Torulopsis species, Saccharomyces Ludwigii, Saccharomyces lactis и бактерий вида Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti, Gluconobacter suboxydans, К-17 (ВПКМ-В-7132) продуцент комплекса органических кислот, ферментов, витаминов, целлюлозы.

2. Способ получения слабоалкогольного напитка, предусматривающий приготовление смеси из исходного сырья, являющегося источником углеводсодержащего субстрата, азотного компонента, доведение температуры смеси до температуры заквашивания, сбраживание смеси в присутствии смешанной культуры микроорганизмов, отделение жидкой фазы и розлив в тару, отличающийся тем, что сбраживание осуществляют посевной культурой консорциума дрожжей вида Saccharomyces mandshuricus, Hauseniaspora species, Torulopsis globosa, Torulopsis species, Saccharomyces Ludwigii, Saccharomyces lactis и бактерий вида Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti, Gluconobacter suboxydans, К-17 (ВПМВ-7132) из расчета 1:100 по объему от смеси исходного сырья, сбраживание ведут при 24 32^oС в течение 3 5 суток.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что источником углеводсодержащего субстрата используют молочную сыворотку, мелассу, сорбозную патоку, осахаренное сусло, кондиционные и некондиционные плодово-ягодные соки.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что источником азотного компонента используют настои земляники, мяты, календулы, зверобоя, шалфея, липы, лимонника, боярышника.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение жидкой фазы осуществляют фильтрацией через хлопчатобумажный фильтр, центрифугированием или декантацией.