Спосіб одержання білково-вітамінного продукту на основі грибів fusarium sambucinum імв f-100011 і mycelia sterilia (white) імв f-100014

1. Спосіб одержання білково-вітамінного продукту на основі грибів шляхом одержання інокулюмів двох штамів грибів та їх сумісного культивування при співвідношенні 1:1 в умовах аерації зі специфічною термічною обробкою та наступним виділенням продуктів культивування, який відріз U 2 (19) 1 3 цінність кормового продукту, незначний вміст водорозчинних і жиророзчиних вітамінів, відсутність каротиноїдів, убіхінону та інших біологічно активних речовин, у тому числі хітину та його похідних, а також досить значна тривалість процесу ферментації (до 72 годин) та значні енергетичні витрати за рахунок використання в способі термофільного продуцента. Відомо штам – Fusarium sambucinum ВКПМ F867 - продуцент комплексу біологічно активних речовин, для одержання яких рекомендовано використовувати поживне середовище, яке містить молочну сироватку [RU, 2259209, 20.08.2004]. Недоліком цього способу є використання дефіцитної в харчовій промисловості молочної сироватки, витрати на її попередній гідроліз, тривалість процесу вирощування посівного матеріалу. В отриманому продукті низький вміст білка та деяких вітамінів, відсутність ряду коферментів, у тому числі убіхінону Q10, хітину та його похідних, а також інших важливих біологічно активних речовин. Найбільш близьким аналогом до способу, що заявляється, є спосіб одержання хітинвмісного вітамінного препарату на основі грибів шляхом спільного культивування двох штамів грибів Fusarium sambucinum ВКПМ F-139 - продуцента вітамінів з високим вмістом тіаміну, біотину, нікотинової кислоти та хітину (12-14,3%) та Penicillium sclerotiorum IMB F-100015 - продуцента каротиноїдів (1-2мг/г) [UA, 49548 15.12.2004]. Процес культивування передбачає одержання посівного матеріалу (1 стадія ) і ферментації (2 стадія ), яку ведуть на середовищі Чапека, що містить як джерело вуглецю відходи цукрового виробництва (1%-ну мелясу), в умовах аерації при температурі 24-26°С з одночасним засівом двох штамів грибів Fusarium sambucinum ВКПМ F-139 та Penicillium sclerotiorum IMB F-100015, (при співвідношенні 1:1), протягом 48-60 годин. Після закінчення ферментації проводять термічну обробку отриманої суміші протягом 50-55 хвилин і в подальшому розділяють на рідку та тверду фазу шляхом фільтрації. В рідкому або висушеному стані отримана хітинвмісна вітамінна добавка може бути використана як кормова. Недоліком цього способу є невисока біологічна цінність одержуваного препарату, який характеризується незначним вмістом водорозчинних та жиророзчинних вітамінів, відсутністю ряду найбільш важливих вітамінів (фолієвої кислоти (В9), Е та В12), похідних нікотинової кислоти (НАД), а також коензиму А, мікроелементів, ессенціальних жирних кислот, низьким вмістом білка (36,4%), тривалістю процесу ферментації (2-стадія до - 60 годин). В основу корисної моделі поставлено задачу розробки способу для одержання високоякісного білково-вітамінного продукту на основі нових штамів грибів з високим вмістом вітамінів та скороченням тривалості процесу ферментації. Поставлена задача вирішена тим, що в способі, який заявляється, застосовується сумісне культивування двох нових видів штамів-продуцентів: Fusarium sambucinum IMB F-100011 - білкововітамінного продуцента з широким спектром вітамінів, у тому числі з високим вмістом нікотинової 41494 4 кислоти (вітаміну В3) та її похідних, біотину (вітаміну В7), убіхінону (Q10), каротиноїдів і штаму Мусеlіа sterilia (white) IMB F 100014 - білково-ферментного продуценту, з високим вмістом білка [Свідоцтво про первісне депонування штаму мікроорганізму в Депозитарії Інституту мікробіології і вірусології НАН України, реєстраційний номер - Fusarium sambucinum IMB F-100011 від 04.06.1998. Свідоцтво про первісне депонування штаму мікроорганізму в Депозитарії Інституту мікробіології і вірусології НАН України, реєстраційний номер - Мусеlіа sterilia (white) IMB F 100014 від 08.07.2001]. У результаті сумісного і культивування штамівпродуцентів Fusarium sambucinum IMB F-100011 і Мусеlіа sterilia (white) IMB F 100014 забезпечується значне збагачення одержуваного білкововітамінного продукту біологічно активними речовинами, в тому числі вітамінами, білком, ненасиченими жирними кислотами, мікроелементами. Отриманий заявленим способом продукт характеризується високим вмістом білка (52,054,0%), ліпідів (4,4-4,6%), вітамінів (у мкг/г: тіаміну (В1) -25,0-30,0, В3 - 800,0-1200,0, пантотенової кислоти (В5) - 1250,0-1400,0, В7 -18,0-20,5, В9 - 17,017,5, каротиноїдів - 9700-12000, коферменту НАД (НАД) - 450-600, E – 38,0-40,0, Q10 - 28,0-32,0), хітину - 7,2-7,8% (Таблиця), а також містить есенціальні жирні кислоти й мікроелементи. Штам Fusarium sambucinum IMB F-100011 (Anamorphic fungi, Tuberculariales, Tuberculariaceae), використаний у способі, що заявляється, має наступну морфологічну та фізіологічну характеристики. Штам Fusarium sambucinum IМВ F-100011 - атоксигений, має швидкий ріст, слабке спороношення. Конідієносці прості, типу фіалід, макроконідії з 2-3 перегородками, серповидної форми розміром 16-40×3,0-4,0мкм. Штам Fusarium samhucinum IMB F-100011 утворює хламідоспори, Гіфи міцелію потовщені – 4,5-5,0мк, зібрані в тяжі, заповнені жировими вкрапленнями. Штам Fusarium sambucinum IMB F-100011 утворює хламідоспори. Штам Fusarium sambucinum IMB F100011 росте добре на природних і синтетичних середовищах, засвоює широкий спектр вуглеводів: сахарозу, мальтозу, інозит, маніт, етанол, метанол, сорбіт, лактозу та органічні кислоти. Із джерел азоту добре засвоює: нітратний, амонійний азот, сечовину. Штам Fusarium sambucinum IMB F100011 росте в широких межах рН - 3,5-8,5. Штам Fusarium sambucinum IMB F-100011 мезофільний, оптимальна температура 26-28°С, при температурі понад 37°С не росте. Ознаки штаму Fusarium sambucinum IMB F-100011 стійкі. Штам Fusarium sambucinum IMB F-100011 - продуцент комплексу вітамінів, коферменту НАД, Q10, містить: білок 38,0-40,0%, амінний азот - 4,0-4,2%, ліпіди - 4,34,5%, вітаміни (в мкг/г: В1 - 8,0-12,0, В3 - 850,01000,0, піридоксин (В6) - 18-20, В7 - 15,5-18,0; В9 15,5-16,5, каротиноїди 9000-10000, НАД - 400-450, Е - 25-30, Q10 - 20-30), есенціальні жирні кислоти, незамінні амінокислоти, з перевагою лізину, триптофану. Штам Мусеlіа sierilia (white) IMB F-100014, (Anamorphic fungi, Agonomycetales Agonomycetaceae) використаний у способі, що 5 заявляється, відноситься до мезофільних штамів, характеризується добрим ростом, відсутністю спороношення. Росте добре як на штучному, так і на синтетичному середовищах. Гіфи міцелію розділені перегородками, тонкі 2-3мк у діаметрі. При глибинному культивуванні на рідкому середовищі Чапека гриб утворює характерні сплетення гіф пелети розміром з горошину білого кольору. Засвоює широкий спектр вуглеводів: глюкозу, сахаразу, мальтозу, лактозу, органічні кислоти. Легко засвоює нітратний, амонійний азот, сечовину, амінокислоти та інші органічні джерела азоту. Штам росте в широких межах рН - 3,0-9,0 при оптимальній температурі (26±2)°С Штам Mycelia sterilia (white) IMF-100014 - білково-ферментний продуцент, містить білок - 50,0-53,0%, незамінні амінокислоти, з перевагою лізину, триптофану, треоніну, вітаміни (в мкг/г В1 - 13,0-15,0, В5 - 750,0-800,0, В7 -18,5-19,0, В9-10,0-12,0, убіхінони (в тому числі Q10 - 8.5-10,0), Е - 30,0-35,0), хітин - 6,6-6,8%. Має сприятливий склад ліпідної фракції з високим вмістом ненасичених жирних кислот, загальний вміст ліпідів - 3,3-3,5%. Характеризується високою целюлозолітичною активністю. Використання в способі, що заявляється, штамів Fusarium sambucinum IMB F-100011 та Mycelia sterilia (white) IMB F-100014 підвищує біологічну цінність білково-вітамінного продукту, при сумісному їх засіві й культивуванні на середовищі Чапека з мелясою, забезпечує швидке накопичення біомаси, що скорочує строки ферментації до 44-46 годин замість 48-60 годин, як у найближчого аналога. Спосіб одержання білково-вітамінного продукту на основі грибів шляхом сумісного культивування Fusarium sambucinum IMB F–100011 і Mycelia sterilia (white) IMB F-100014 (аналогічно для всіх прикладів) на середовищі, що містить як джерело вуглецю мелясу та мінеральні компоненти, складається із двох стадій: одержання інокулюма та ферментації. Перша стадія - одержання інокулюма Продуценти засівають послідовно при співвідношенні 1:1, процес культивування проводять, в умовах аерації при температурі (26±2)°С протягом 44-46 годин, після закінчення процесу ферментації проводять термічну обробку за температури 4550°С протягом 40-45 хвилин, потім ферментаційну суміш фільтрують, одержують рідку та тверду фракції, тверду фракцію висушують, рідку фракцію залишають для індивідуального використання або до неї додають висівки та висушують. Одержують 3 вітамінно-білкові продукти: - тверда фракція може бути рекомендована як харчовий та кормовий продукт для використання з харчовій промисловості, сільському господарстві, в фармацевтичній промисловості та в косметології; - рідка фракція, яка містить значний склад вільних вітамінів, в тому числі Q10, може бути рекомендована для застосування в косметології та в сільському господарстві; - продукт з висівками, одержаний з рідкої фракції, може бути рекомендований для застосування в сільському господарстві. 41494 6 Винахід ілюструється наступними прикладами: Приклад 1 Стадія 1. Одержання інокулюма Fusarium sambucinum IMB F-100011 та інокулюма Мусеlіа sterilia (white) IMB F-100014. Готують поживне середовище для вирощування грибів (водний розчин), складу, %: азотнокислий амоній - 0,45, калій фосфорнокислий однозаміщений - 0,10, магній сірчанокислий - 0,05, калій хлористий - 0,05, меляса - 1,00; рН поживного середовища 5,4-5,7. Одержання інокулюма Fusarium sambucinum F-100011 та інокулюма Мусеlіа sterilia (white) F-100014 проводять в колбі Ерленмейєра або в інокуляторі «Біофер-1». В колбі Ерленмейєра або в інокулятор «Біофер-1» вносять поживне середовище, стерилізують, засівають суспензією конідій штаму Fusarium sambucinum F-100011 та проводять культивування на качалці в умовах аерації за температури (26±2)°С протягом 24-28 годин. Вегетативний інокулюм Мусеlіа sterilia (white) F-100014 одержують аналогічно, засіваючи поживне середовище змивом міцелію штаму Мусеlіа sterilia (white) F-100014. Стадія 2. Ферментація. Готують ферментаційне середовище, склад якого такий же, як і поживного середовища в Стадії 1. Ферментацію проводять в ферментері. Приготовлене ферментаційне середовище стерилізують, охолоджують до температури (25±5)°С, послідовно вносять 2,5% інокулюма Fusarium sambucinum F-100011 і 2,5% інокулюма Mycelia sterilia (white) F-100014. Процес культивування ведуть за температури 26-28°С в умовах аерації протягом 44-46год, після закінчення культивування проводять термічну обробку суміші протягом 4045хв., і одержану суміш розділяють на рідку й тверду фракції шляхом фільтрації, тверду фракцію висушують (склад твердої фракції, крім наведеного в Таблиці, містить незамінні амінокислоти, ненасичені жирні кислоти та мікроелементи - натрій, калій, кальцій, магній, цинк та ін.), рідка фракція містить, мг/л: хітин - 7,0-7,2, НАД - 3,6-4,0, вітаміни: В1 - 0,095-0,110, В3 - 5,5-6,5, В5 - 15,0-20,0, В9 0,25-0,30, каротиноїди - 12,0-12,6. Q10 - 0,2-0,4) та інші біологічно активні речовини (незамінні амінокислоти) й мікроелементи (натрій, калій, кальцій, магній). Приклад 2 Стадія 1. Одержання інокулюма Fusarium sambucinum IMB F-100011 і інокулюма Мусеlіа srerilia (white) IMB F-100014 аналогічно прикладу 1. Стадія 2. Ферментація. Ферментацію проводять аналогічно прикладу 1. Після фільтрації до рідкої фракції додають висівки в об'ємному співвідношенні 2:1 та висушують за температури до 60°С. Одержаний продукт містить: білок - 30-40%, вітаміни, мкг/г: В1 - 18-19, В3 480-520, В5 - 520-600 та інші, а також незамінні амінокислоти та мікроелементи. Неочікуваним ефектом способу, що заявляється, є те, що при сумісному культивуванні двох штамів Fusarium sambucinum IMB F-100011 та Mycelia sterilia (white) IMB F-100014 утворюється біомаса грибів із підвищеним вмістом вітамінів 7 41494 В1, В3, В5, В9, Е, Q10, у порівнянні з використанням відповідних монокультур. Перевагами способу, що заявляється, є: - використання нових штамів Fusarium sambucinum IMB F-100011 і Mycelia sterilia (white) IMB F-100014; 8 - значне збагачення білково-вітамінного продукту біологічно активними речовинами: білком, хітином, водорозчинними й жиророзчинними вітамінами; - скорочення часу ферментації; - безвідходне виробництво. Таблиця Характеристика білково-вітамінного продукту, отриманого шляхом спільного культивування грибів за способом, що заявляється (n=5) Варіанти способу За найближчим аналогом: Fusarium sambucinum BKM F-139 + Penicillium sclerotiorum IMB F-100015 За заявленим способом: Fusurium sambucinum F100011 + Мусеlіа sterilia (white) IMBF100014 Монокультура Fusarium sambucinum IMB F-100011 Монокультура Mycelia sterilia (white) IMB F100014 Білок, Ліпіди, Хітин, % % % 6,2 В1 В3 В5 B6 Вітаміни, мкг/г B7 В9 Каротиноїди НАД 16,018,0 E Q10 10000,020000,0 36,4 52,054,0* 4,44,6* 7,2- 25,0- 8507,8 30,0* 1200* 1250- 18,0- 18,0- 17,01400* 24,0 20,5 17,5* 9700,012000,0 500,0- 38,0- 28,0600,0 40,0* 32,0* 38,040,0* 4.34,5* 5,6- 8,0- 850,0- 850,0- 18,0- 15,5- 15,55,8 12,0* 1000,0* 1200,0* 20,0 18,0 16,5* 9000,010000,0 400,0- 25,0- 20,0450,0 30,0* 30,0* 50,053,0* 3,33,5* 6,6- 13,0- 500,0- 750,0- 18,5- 18,5- 10,06,8 15,0* 600,0* 800,0* 21,0 19,0 12,0* 6000,06500,0 510,0- 30,0- 8,5560,0 35,0* 10,0* * - дані ймовірні (р