Питательная среда для глубинного культивирования биомассы гриба blakeslea trispora вкпм f-117 - продуцента каротина

Изобретение относится к биотехнологии. Питательная среда содержит гречневую мучку, масло подсолнечное, калий фосфорнокислый однозамещенный, витамин B₁, β-ионон, водопроводную воду. Изобретение позволяет повысить биосинтетическую способность продуцента каротина и удешевить производство питательной среды. 4 табл.

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к питательным средам для культивирования продуцентов каротинсодержащей биомассы.

Известна питательная среда Циглера для культивирования продуцентов каротинсодержащей биомассы, включающая соевую муку 4,7%, кукурузную муку - 2,3%, масло подсолнечное - 4%, калий фосфорнокислый однозамещенный - 0,05%, витамин B₁ - 0,0002% и воду - остальное (Cigler A., Arnold U., Ancelerson R.F. Microbiological production carotinoides. 1958, V7, p 94-98).

Недостатком питательной среды Циглера является невысокая биосинтетическая способность продуцента и применение пищевого сырья для ее приготовления.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является питательная среда для глубинного культивирования биомассы гриба Blakeslea trispora - продуцента каротина, содержащая соевое масло - 43%, размельченную кукурузу, калий фосфорнокислый однозамещенный - 0,05%, витамин В₁ - 1 мг/%, β-ионон - 0,1% (US 2890989, 16.06,1959). Однако данная питательная среда не обеспечивает достаточно высокую биосинтетическую способность продуцента каротина.

Техническим результатом является повышение биосинтетической способности продуцентов каротинсодержащей биомассы и удешевление питательной среды.

Техническая задача решается тем, что питательная среда для глубинного культивирования биомассы гриба Blakeslea trispora ВКПМ F-117 - продуцента каротина содержит гречневую мучку (отход крупяного производства), калий фосфорнокислый однозамещенный, масло подсолнечное, витамин B₁, β-ионон, водопроводную воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гречневая мучка - 7-8

Масло подсолнечное - 3,75-4,00

KH₂PO₄ - 0,04-0,05

Витамин B₁ - 0,0002-0,0005

β-Ионон - 0,098-0,099

Водопроводная вода - остальное

Сущность изобретения заключается в том, что повышение биосинтетической способности продуцента каротина обеспечивается высокой концентрацией в гречневой мучке углеводородов изопреноидной природы - каротиноидов и терпенов.

Высокое содержание белка (30%) в гречневой мучке увеличивает биосинтетическую способность продуцентов каротина. Наличие стеринов (3%) в гречневой мучке также способствует повышению биосинтетической способности продуцентов каротина.

Установлено, что достижение более высокой биосинтетической способности продуцентов каротина возможно при использовании гречневой мучки, имеющей следующий химический состав (табл.1).

Таблица 1
Химический состав гречневой мучки
Продукт	Влажность, %	В % на сухое вещество
Белок	Жир	Крахмал	Клетчатка	Зола
Гречневая мучка	13,0	30,6	7,5	27,5	14,2	7,0

Интенсификации процесса биосинтеза могут способствовать витамины и минеральные вещества (табл 2 и 3).

Таблица 2
Содержание витаминов в гречневой мучке, мг/%
Продукт	В1	В2	PP	Е	Каротиноиды
Гречневая мучка	0,40	0,31	6,88	4,12	0,15

Таблица 3
Минеральный состав гречневой мучки, мг/%
Продукт	Минеральные элементы
Калий	Кальций	Фосфор	Цинк	Медь	Марганец	Железо	Кобальт
Гречневая мучка	11200	3400	7800	59	10,6	38,8	90,0	0,19

На увеличение биосинтетической способности продуцентов каротина могут оказывать влияние жирные кислоты. Содержание основных жирных кислот представлено в табл.4.

Таблица 4
Жирнокислотный состав липидов гречневой мучки
Жирная кислота	Содержание, % от суммы
С 12:0	0,10
С 14:0	0,72
С 14:1	0,02
С 15:0	0,14
С 15:1	0,03
С 16:0	20,24
C 16:1	0,20
С 16:1(9-цис)	0,82
С 17:0	0,09
С 17:1	0,05
С 18:0	2,03
С 18:1(9-цис)	31,37
С 18:1(11-транс)	1,69
С 18:2	34,17
С 18:3(ω-3)	2,09
С 20:0	1,27
С 20:1	2,56
С 22:0	1.46
С 22:1	0,95
Сумма насыщенных кислот	26,05
Сумма ненасыщенных кислот	73,95

Основным представителем жирных кислот является линолевая кислота, обладающая высокой биологической ценностью. Гречневая мучка содержит полиненасыщенные жирные кислоты ω-3 и ω-6.

Питательную среду готовят следующим образом. Гречневую мучку просеивают через сито диаметром 1 мм. Соли в заданном количестве растворяют в холодной водопроводной воде. В солевой раствор добавляют гречневую мучку, подсолнечное масло. Среду стерилизуют при 121°С в течение 45-60 мин, затем охлаждают

В ферментативные колбы, содержащие 50 мл среды, засевают культуру штамма микроорганизма в количестве 5-10% от объема среды в соотношении объемов 1:10.

Проводят глубинное брожение в течение 4-6 дней при 26-28°С в аэробных условиях при непрерывном перемешивании и аэрации в соотношении количества подаваемого воздуха 1/2:1 к объему питательной среды.

По истечении 36-48 часов от начала брожения загружают в количестве 0,099 вес. ч. β-ионон. По достижения максимальной концентрации каротина мицелий отделяют от жидкости фильтрацией.

Пример 1

Культивирование продуцента Blakeslea Trispora ВКМП-117 проводят в лабораторных колбах-качалках V=730 мм. Использовали питательную среду следующего состава, мас.%: гречневая мучка 7%, масло подсолнечное 4%, KH₂PO₄ 0,05%, витамин B₁ 0,0005%, β-ионон 0,099% и вода - до 100%. В ферментативные колбы, содержащие 50 мл среды, засевают двухдневную культуру гриба B₁ Trispora в количестве 10% от объема среды, в соотношении объемов, равном 1:10. Выращивание проводят при 26°С и перемешиванием при 220 об/мин. Спустя 48 часов от начала ферментации в колбы загружают 0,099 мас.ч. β-ионона, от объема среды.

При достижении максимальной концентрации каротиноидную массу отделяют фильтрацией.

Навеску биомассы 0,02 г помещают в бюкс, содержащей 0,5 мл трихлорэтилена и 7 мл ацетона.

После перехода пигментов в раствор биомассу дополнительно растирают в ступке до бесцветного состояния.

Раствор каротина в ацетоне переносят в мерную колбу на 200 мл. Объем доводят до метки ацетоном. Содержание каротина определяют фотометрически по стандартному раствору синтетического каротина. Содержание каротина в культуральной жидкости 166,7 мг/100 мл культуральной жидкости, что на 3,5% больше, чем на известной среде (161,3 мг/100 мл), содержание каротина в биомассе 45,9 г/кг, что на 6,5% больше чем на известной среде (43,1 г/кг).

Пример 2

Питательную среду готовят также, как в примере 1, отличием является то, что питательная среда содержит гречневую мучку в количестве 7,5%, витамина B₁ - 0,0002%, количество остальных компонентов аналогично примеру 1.

Согласно полученным результатам содержание каротина в культуральной жидкости составило 169,3 мг/100 мл культуральной жидкости, что на 4,4% больше чем на известной среде (161,3) мг/100 мл), содержание каротина в биомассе 47,1, что на 9,2% больше чем на известной среде (43,1).

Пример 3

Питательную среду готовят также, как и в примере 1 и 2, отличием является то, что питательная среда содержит гречневую мучку в количестве 8%, витамин В₁ - 0,0004%, количество остальных компонентов аналогично указанному в примерах 1 и 2.

При данном соотношении компонентов в среде содержание каротина в культуральной жидкости 181,1 мг/100 мл культуральной жидкости, что на 12% больше чем на известной среде, содержание каротина в биомассе 48,8 г/кг, что на 13,2% больше чем на известной среде (43,1).

При использовании запредельных значений концентраций гречневой мучки в питательной среде положительный эффект был невысоким.

Питательная среда для глубинного культивирования продуцента каротинсодержащей биомассы гриба Blakeslea trispora ВКПМ F-117 - продуцента каротина, содержащая гречневую мучку, калий фосфорнокислый однозамещенный, масло подсолнечное, витамин B₁, β-ионон, водопроводную воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гречневая мучка	7-8
Масло подсолнечное	3,75-4,00
Калий фосфорнокислый однозамещенный	0,04-0,05
Витамин B1	0,0002-0,0005
β-ионон	0,098-0,099
Водопроводная вода	остальное