Спосіб одержання суміші амінокислот і низькомолекулярних пептидів з біомаси дріжджів

Изобретение относится к способам гидролиза белков и других высокополимерных соединений и их очистки, позволяющим использовать продукт гидролиза смесь аминокислот и низкомолекулярных пептидов в качестве основного вещества в пищевой и медицинской промышленности, как компоненты питательных сред - в микробиологической промышленности и использования побочного продукта представляемой технологии - клеточных остатков в производстве комбикормовых смесей (белковые добавки), а также в косметической промышленности. Известен способ получения смеси аминокислот и низкомолекулярных пептидов из биомассы дрожжей, предусматривающий автолиз дрожжей при нагревании в тесном контакте с плазмолизирующим и стерилизующим агентом с последующим отделением от реакционной массы клеточных остатков, очисткой на ионообменных смолах, концентрированием раствора и удалением аммиака упариванием с получением готового продукта в распылительной сушилке. Основными недостатками этого способа являются: неустойчивость и низкая воспроизводимость технологического процесса, большое количество оборотов, преждевременное снижение монообмена на смолах за счет отложения на них минеральных солей, что приводит к росту содержания фрагментов нуклеиновых кислот увеличению потерь аминокислот. При этом растут затраты на регенерацию, смол, расход деионизированной воды, пара и др. потери. Задача изобретения - стабилизация процесса получения смеси аминокислот и низкомолекулярных пептидов, обеспечивающая оптимальный выход аминокислот, глубокую их очистку от минеральных компонентов, стерильность процесса. Поставленная задача достигается за счет: - проведения предварительного измельчения биомассы пекарских дрожжей в специальном аппарате, отмывки от минеральных солей; применение деионизированной воды, прошедшей стадию озонирования; - осуществления предварительной подготовки биомассы дрожжей путем ее перемешивания с деионизированной водой после измельчения; использование метода мембранной ультрафильтрации при холодной стерилизации (вместо горячей стерилизации при 120°C), что позволяет вести глубокую очистку смеси аминокислот от пирогенных веществ, образующихся в процессе автолиза, а также снижение содержания ионов минеральных солей на 60 - 80% от их исходного содержания. При получении смесим аминокислот для удаления минеральных компонентов перед автолизом проводят фильтрацию разбавленной суспензии биомассы дрожжей на горизонтальной шнековой центрифуге с высоким фактором разделения. Для получения контакта биомассы дрожжей с водой и толуолом, ускорения и упорядочения технологического процесса, полученные с завода пекарские дрожжи измельчают в специальном аппарате, представляющем собой горизонтальное шнековое устройство с решеткой (диаметр 6 12мм). Измельченные дрожжи перемешиваются в реакторе с водой и насосом направляются на центрифугу. Отмытые от минеральных компонентов дрожжи подаются в реактор-автолизатор, снабженный мешалкой и рубашкой для обогрева и охлаждения. До подачи дрожжей в реактор подается вода, перемешанная с толуолом. Автолиз, при котором идет перевод в раствор аминокислот и низкомолекулярных пептидов, происходит при температуре в реакторе 48 - 50°C и перемешивании в течение 17 часов. Об окончании автолиза судят по отсутствию в реакционной массе белков и содержанию пептидов не более 20 - 25%/ По окончании автолиза содержимое реактора охлаждается направляется на центрифугирование для отделения клеточных остатков. Последние после их промывки деионизированной водой (прошедшей стадию озонирования) подаются на распылительную сушку. Использование метода мембранной ультрафильтрации при холодной стерилизации позволяет осуществить глубокую очистку смеси аминокислот и низкомолекулярных пептидов от пирогенных веществ (высокомолекулярных соединений липополисахароидной природы), образование которых при автолизе дрожжей биомассы закономерно. Мембранная ультрафильтрация ведется в аппаратах типа УМТ - 6 (УМТ - 17,6м2). После ультрафильтрации смесь аминокислот подается на ионообменную очистку. Стадия ионообменной очистки включает в себя очистку аминокислот от фрагментов нуклеиновых кислот и части красящих на анионите ИА-4, сорбцию аминокислот и низкомолекулярных пептидов на катионите КУ - 2 - 8 Чс с последующей десорбцией 1,0 - 2,0% - ным раствором аммиачной воды и после удаления аммиака - дополнительное снятие цветности раствора на анионите ИА-4. После того, как смесь аминокислот прошла очистку на анионите от фрагментов нуклеиновых и после упарки и удаления аммиака, дополнительного снятия цветности, введена холодная стерилизация. Стерилизованный раствор аминокислот и низкомолекулярных пептидов поступает на распылительную сушку. Полученная после сушки смеси аминокислот и низкомолекулярных пептидов имеет влажность 5 - 10%, содержит 65 - 70% свободных аминокислот, менее 25% низкомолекулярных пептидов, менее 1,0% нуклеиновых компонентов, менее 0,5 углеводов, зольность менее 0,5%, тяжелые металлы отсутствуют. Пример 1. В стерилизованный реакторферментер наливают 12л дистиллированной воды, в которую вводят 600мл толуола (ферментер) марки "ХЧ" и ведут перемешивание 15мин. Затем в реактор загружают промытую центрифугированием биомассу пекарских дрожжей. Для этого 40кг свежих дрожжей пропускают специальным шнековым устройством через решетку с отверстиями диаметром 6мм и в измельченном виде подают в реактор-смеситель, где смешивают с 20л дистиллированной воды. Перемешанная смесь дрожжей с водой насосом направляется в горизонтальную шнековую центрифугу с высоким фактором разделения, где фильтруется в течение 30 минут, а затем поступает в реактор автолизатор. Автолиз ведут при температуре 50°C, скорость вращения мешалки - 500об/мин. Время автолиза 17 часов. После этого автолизат центрифугируют, отделяют клеточные оболочки, промывают, а стерилизованную смесь аминокислот подают на ионообменную очистку. Стерилизацию ведут на ультрафильтрационной мембранной установке. Первая стадия ионообмена осуществляется на анионите ИА-4 (в гидроксильной форме), где идет процесс удаления высших пептидов, нуклеиновых и обесцвечивание гидролиза. Вторая стадия - сорбция аминокислот и низкомолекулярных пептидов и отведение от примесей на катионите КУ-2-8 чсв H+ форма. Десорбция аминокислот осуществляется 1 - 2% ным раствором аммиака. Полученный десорбент (элюат) проходит стадию упарки, при которой удаляется аммиак. Упаренный раствор проходит стерилизацию на мембранной ультрафильтрационной установке. Окончательная очистка концентрата аминокислот осуществляется на анионите ИА-4 в гидроксильной форме, где удаляются остаточные фрагменты нуклеиновых кислот, красящих вещество, а также фенилаланин и тирозин. Цветность концентрата аминокислот не превышает 0,35 при длине волны 450нм. Пройдя вакуум-выпарку (концентрирование) раствор аминокислот и низкомолекулярных пептидов поступает на распылительную сушку. На 40кг пекарских дрожжей получают 2,3 2,6кг чистой смеси аминокислот и низкомолекулярных пептидов, 0,35 - 0,45кг смеси нуклеиновых компонентов. Влажность смеси аминокислот - 6 - 8%. Содержание свободных аминокислот 65 - 70%, низкомолекулярных пептидов 25%, нуклеиновых компонентов менее 1,0%, углеводов - 0,3 - 0,4%, зольность - 0,2 - 0,5%, тяжелые металлы отсутствуют. Проведенные операции по повышению степени контактированных между биомассой дрожжей и ферментером (толуолом), осуществленные за счет предварительного измельчения и фильтрации улучшают выход аминокислот с высоким содержанием основного вещества, за счет использования деионизированной воды, прошедшей стадию озонирования. При этом стабилизируются последующие технологические операции: - отделение от реакционной массы клеточных остатков (сепарация и промывка); очистка аминокислот от примесей автолиза-та на ионообменных смолах с последующей десорбцией и упаркой готового продукта. Уменьшается количество оборотных продуктов, снижается расход воды и энергоресурсов. Сравнительный баланс показывает общее снижение потерь на 10%. Пример 2. Сравнительный материальный баланс.