Способ получения питательного субстрата для выращивания сибиреязвенного микроба
Владельцы патента RU 2748307:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "48 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ получения питательного субстрата для выращивания штамма СТИ-1 сибиреязвенного микроба, включающий обезвоживание на сушильной установке распылительного типа жидкого питательного субстрата, содержащего ферментативный гидролизат казеина и раствор обработанного кукурузного экстракта в соотношении 70% и 30%, при скорости подачи на сушку от 20 до 25 дм3⋅ч-1, температуре воздуха на входе от 118 до 122°С и на выходе от 85 до 90°С. Способ обеспечивает получение технологичного в применении питательного субстрата с увеличенным сроком годности при производстве сибиреязвенной вакцины. 5 табл.
Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способам получения основ питательных сред и наиболее эффективно может быть использовано в производстве сибиреязвенной вакцины.
В настоящее время известен способ получения питательного субстрата для приготовления питательной среды (ПС) в производстве сибиреязвенной вакцины (прототип [1]). Способ заключается в последовательном приготовлении ферментативного гидролизата казеина (ФПС), раствора обработанного кукурузного экстракта (КЭ) и смешивании жидких компонентов в расчетном соотношении по значению общего азота.
Недостатком известного способа является жидкая форма основы, что исключает возможность ее длительного использования и хранения. Основные свойства питательного субстрата сохраняются при узком диапазоне температуры хранения - от 5 до 10°С, не более одного месяца.
Согласно исследованиям [2, 3], сухие питательные основы и среды, по сравнению с жидкими, намного эффективнее в связи с их большим сроком годности, стандартностью и удобством в использовании. Нами предлагается способ приготовления сухого питательного субстрата, состоящего из смеси ФГК и раствора обработанного КЭ в соотношении 70% и 30%, обезвоженного на сушильной установке распылительного типа А1-ФМУ с технологическими параметрами: скорость подачи препарата на сушку от 20 до 25 дм3⋅ч-1, температуре воздуха на входе от 118 до 122°С, температуре воздуха на выходе от 85 до 90°С.
Предлагаемый способ позволяет получить сухой питательный субстрат с заданными свойствами, со сроком годности три года и расширенным температурным диапазоном хранения - от 0 до 30°С.
Наличие первично-следственной связи между совокупностью существенных признаков предлагаемого изобретения и достигаемым техническим результатом показано в таблице 1.
Задачей, решаемой изобретением, является обезвоживание питательного субстрата, содержащего 70% ФПС и 30% раствора обработанного КЭ, на сушильной установке распылительного типа.
Данная задача решается за счет того, что заявленный способ получения питательного субстрата, предусматривает ферментативный гидролиз казеина, обработку кукурузного экстракта (сгущенного), смешивание жидких компонентов (ферментативного гидролизата казеина и раствора обработанного кукурузного экстракта) в соотношении 70% и 30% и обезвоживание полученного жидкого питательного субстрата на сушильной установке распылительного типа при скорости подачи препарата на сушку от 20 до 25 дм3⋅ч-1, температуре воздуха на входе от 118 до 122°С, температуре воздуха на выходе от 85 до 90°С.
Техническим результатом изобретения является сухой питательный субстрат с заданными свойствами, со сроком годности до трех лет и расширенными температурными условиями хранения - от 0 до 30°С. Приготовленный сухой питательный субстрат технологичен в использовании, что позволяет сократить сроки приготовления из него ПС.
Способ приготовления питательного субстрата состоит в следующем.
Приготовление ФГК. В реактор заливают расчетное количество воды и загружают приготовленную навеску казеина в соотношении 10:1. Гидролизуемую смесь нагревают до температуры (80±1)°С и выдерживают 2 ч при постоянном перемешивании. Затем смесь охлаждают до температуры (50±1)°С и при работающей мешалке вносят фарш поджелудочных желез (ПЖ), в соотношении казеин: ПЖ - 2:1 и ферментируют в течение 2 ч при указанной температуре. Концентрацию ионов водорода корректируют до значения (8,1±0,1)ед. рН 40% раствором едкого натра в течение всего процесса гидролиза. После окончания ферментации гидролиз осветляют сначала при рН 4,1-4,5 концентрированной соляной кислотой, затем при рН 7,8-8,0 40% раствором едкого натра, кипятят при каждом из указанных значений в течение 5 мин, фильтруют.
Характеристика ферментативного гидролизата казеина по физико-химическим показателям представлена в таблице 2.
Приготовление раствора обработанного КЭ. Расчетное количество (4,25 л) кукурузного экстракта помещают в варочный котел, затем добавляют 17 л дистиллированной воды. Полученный раствор перемешивают до полного растворения исходного КЭ и отстаивают смесь в течение 20 ч. После отстаивания, образовавшуюся надосадочную жидкость (необработанный КЭ) декантируют и определяют в ней содержание общего азота, которое должно составлять от 3000 до 3500 мг %. В варочный котел мерно, по расчету содержания общего азота, заливают раствор необработанного КЭ и дистиллированную воду. Полученный раствор нагревают до температуры (62±5)°С и устанавливают концентрацию ионов водорода 20% раствором натрия гидроокиси до (7,1±0,2) ед. рН. После чего нагревают до температуры (85±5)°С и фильтруют с помощью нутч-фильтра через картон. Полученный раствор обработанного и фильтрованного КЭ разливают в стеклянную тару и стерилизуют при температуре (123±3)°С в течение 30 мин. Стерильный раствор обработанного КЭ по внешнему виду представляет собой прозрачную жидкость темно-коричневого цвета с характерным запахом.
Характеристика раствора обработанного КЭ по физико-химическим показателям представлена в таблице 3.
Приготовление жидкого питательного субстрата. Согласно технологии производства сибиреязвенной вакцины, в готовой ПС, используемой для выращивания штамма СТИ-1 сибиреязвенного микроба, должно содержаться ФГК (70%) и раствора обработанного КЭ (30%).
В варочный котел наливают расчетные количества (по содержанию общего азота) ФГК и раствор обработанного КЭ. Полученную смесь тщательно перемешивают и доводят 20% раствором едкого натра до величины концентрации ионов водорода (7,3±0,4) ед. рН. Содержимое котла нагревают при непрерывном перемешивании до кипения. Горячий питательный субстрат фильтруют через картон на нутч-фильтре.
Характеристика жидкого питательного субстрата по физико-химическим показателям представлена в таблице 4.
Приготовление сухой формы питательного субстрата.
Высушивание питательного субстрата проводят на распылительной сушильной установке типа А1-ФМУ с виброкипящим слоем гранул инертного материала при следующих технических параметрах:
температура воздуха на входе - от 118 до 122°С;
температура воздуха на выходе - от 85 до 90°С;
скорость подачи препарата на сушку - от 20 до 25 дм3⋅ч-1;
Технологические параметры высушивания обеспечивают выход готового сухого продукта в количестве 80 г из 1 дм3 жидкого субстрата. Питательный субстрат представляет собой гигроскопичный, мелкодисперсный, гомогенный порошок светло коричневого цвета; препарат в количестве 2 г растворяется 98 см3 дистиллированной воды при кипячении в течение 1 мин; двухпроцентный водный раствор препарата прозрачный, коричневого цвета имеется незначительный осадок.
Характеристика приготовленного сухого питательного субстрата по физико-химическим показателям:
потеря в массе при высушивании - 2,91%;
концентрация общего азота - 10,13%;
концентрация аминного азота - 4,44%;
концентрация ионов водорода
двухпроцентного водного раствора - 7,0 ед. рН.
Согласно нормативным требованиям в сухих гидролизатах используемых в технологии иммунобиологических препаратов (ИБП) [1] потеря в массе при высушивании не должна превышать 5%. Следовательно, распылительное высушивание при выбранных технологических параметрах позволяет получить продукт с необходимой остаточной влажностью.
В таблице 5 представлена сравнительная характеристика жидкого и сухого питательных субстратов по физико-химическим показателям.
Таким образом, заявленное распылительное высушивание жидкого питательного субстрата, содержащего 70% ФПС и 30% обработанного КЭ на сушильной установке распылительного типа А1-ФМУ с технологическими параметрами: скорость подачи препарата на сушку от 20 до 25 дм3⋅ч-1, давление сжатого воздуха на распылителях 0,02 МПа, температура воздуха на входе от 118 до 122°С, температура воздуха на выходе от 85 до 90°С обеспечивает получение сухой питательной основы для бактериологических сред с заданными свойствами.
Проведенные исследования по определению срока годности питательного субстрата, методом ускоренного старения [4] показали, что условия хранения, при которых качество сухого питательного субстрата не изменится на протяжении всего гарантийного срока, могут быть созданы в помещении с температурой от 0 до 30°С и относительной влажностью воздуха не более 70%. Срок годности препарата при данных условиях хранения составляет три года.
Кроме того сухой питательный субстрат технологичен в использовании, что позволяет сократить сроки приготовления из него ПС.
Таким образом, предлагаемый способ получения питательного субстрата, для приготовления ПС на сушильной установке распылительного типа, позволит получить сухую форму препарата, тем самым увеличить срок годности продукта с одного месяца до трех лет, значительно расширить диапазон температуры хранения продукта от 0 до 30°С, обеспечивая при этом его стандартность и технологичность в применении.
Литература
1. Регламент: ПР №08461522-26-19 / Промышленный регламент ПР №08461522-011-09 на производство вакцины сибиреязвенной живой лиофилизата для приготовления суспензии для подкожного введения, накожного скарификационного нанесения. - Утв. нач. НИЦ «48 ЦНИИ» Минобороны России, г. Киров, 2019.
2. Зайцев, В.Ф. Некоторые направления стандартизации питательных основ из казеина / Зайцев В.Ф. [и др.] // Сб. науч. трудов к 75-летию НИИ микробиологии МО РФ, 14-16 апреля 2003. - С. 145.
3 Телишевская А.Я. Белковые гидролизаты: получение, состав, применение. - М.: «Россельхозакадемия», 2000. - 296 с.
4. Определение сроков годности сухих микробиологических сред и питательных основ методом «ускоренного хранения» при повышенной температуре: Методические рекомендации. - Махачкала, 1987. - 6 с.
Способ получения питательного субстрата для выращивания штамма СТИ-1 сибиреязвенного микроба, предусматривающий ферментативный гидролиз казеина, обработку кукурузного экстракта сгущенного, смешивание жидких компонентов ферментативного гидролизата казеина и раствора обработанного кукурузного экстракта в соотношении 70% и 30%, отличающийся тем, что жидкий питательный субстрат подвергается обезвоживанию на сушильной установке распылительного типа при скорости подачи препарата на сушку от 20 до 25 дм3⋅ч-1, температуре воздуха на входе от 118 до 122°С, температуре воздуха на выходе от 85 до 90°С.
