Маточная культура плесневого гриба

В настоящее время в пивоваренной промышленности применяют плесневой гриб Аспергиллюс оризе штамм 476-И. Производственный посевной материал получают размножением чистой культуры гриба в питательной среде из пшеничных отрубей. Размножение производят последовательными посевами в три стадии:

пробирка → колба стеклянная → колба алюминиевая → посевная кювета

Выращивание маточной культуры производится в специальной растительной камере чистой культуры - в посевных кюветах. Гриб в кюветах растет до появления обильного спороношения. По окончании выращивания для лучшей сохранности и измельчения культуры ее в кюветах подсушивают пропусканием через растительную камеру сухого теплого обеспложенного воздуха в течение нескольких часов. Подсушенную культуру вплоть до ее использования в производстве хранят в специальном шкафу.

Подготовка, стерилизация питательной среды, засев ее маточной культурой и раскладка в кюветы. Пшеничные отруби, используемые для выращивания гриба Аспергиллюс оризе, являются хорошей питательной средой, в которой полно и в благоприятном соотношении содержатся необходимые для гриба питательные составные части: крахмал, аминокислоты, минеральные вещества и стимуляторы роста. Отруби и отходы, получаемые при помоле и переработке других зерновых культур, не имеют такого состава. Отруби для выращивания гриба должны отвечать определенным требованиям:

1. Отруби должны быть крупными, широколопастными.

2. Содержание крахмала в отрубях должно быть не ниже 20%.

Отруби, поступающие для приготовления питательной среды, содержат большое количество микроорганизмов. Для освобождения от них отруби стерилизуют паром в специальном стерилизаторе. По окончании загрузки отрубей, до обработки паром, в стерилизатор добавляют формалин и соляную кислоту. Формалин способствует полной стерилизации. Соляная кислота добавляется для подкисления отрубей до pH 4,8-4,9. Это улучшает стерилизацию и создает необходимые условия для развития гриба. Кроме того, при подкислении питательной среды получаемый ферментный препарат обладает меньшей протеолитической активностью. Это условие необходимо для пивоваренного производства, так как иначе происходит слишком глубокий распад белков и снижается качество пива. При производстве ферментного препарата для других отраслей промышленности подкисление отрубей не требуется.

Стерилизацию отрубей паром производят при давлении 0,3 ати (103-104°С в течение 1-2 чв зависимости от качества отрубей. После стерилизации отруби охлаждают до 40°С пропусканием через рубашку стерилизатора холодной воды и подачей холодного обеспложенного воздуха в стерилизатор. Охлажденную питательную среду в стерилизаторе засевают маточной культурой гриба в количестве 0,3% от количества отрубей. Помимо освобождения от микроорганизмов, питательная среда в процессе стерилизации должна быть доведена до определенной влажности. Часть влаги поступает с паром, вторую часть воды вводят в стерилизатор. К обсемененной питательной среде добавляют охлажденную кипяченную воду до влажности 57-59%, являющейся оптимальной для роста гриба и накопления ферментов. После этого обсемененную питательную среду раскладывают в кюветы равномерным слоем высотой не более 25 мм. Заполненные кюветы устанавливают на этажерку и отвозят в растительную камеру.

Выращивание плесневого гриба в растительной камере. В растительной камере поддерживают оптимальные условия для роста гриба и накопления им ферментов: температура 30°С, относительная влажность воздуха 97-100%; длительность выращивания 24-26 ч. Гриб в процессе своей жизнедеятельности потребляет кислород и выделяет в окружающую среду продукты обмена, а также большое количество тепла. Поэтому воздух в растительных камерах должен систематически обмениваться и уносить с собой избыточное тепло. Обеспложивание воздуха производится пропусканием его через висциновые и ватные фильтры. Для экономии воздуха, часть его возвращают в виде рециркуляционного с пропуском его через воздухоохладитель.

Весь цикл выращивания гриба можно разделить на две стадии.

В первой стадии происходит набухание и прорастание спор. Рост мицелия невооруженным глазом не заметен. Дыхание гриба и связанное с этим выделение тепла практически не ощутимы. Температуру в первой стадии поддерживают 32°С, обмен воздуха двух-, трехкратный в час, относительная влажность воздуха не ниже 95-98%. Продолжительность первой стадии 8-10 ч.

Во второй стадии интенсивность роста гриба усиливается, через 14-15 ч проращивания образуется видимый невооруженным глазом мицелий гриба. Температура прорастающей среды повышается, и может происходить интенсивное испарение влаги и подсыхание питательной среды, что губительно влияет на развитие гриба и образование ферментов. Поэтому, начиная с 10 ч после посева, постепенно снижают температуру воздуха, доводя ее к 15-16 часам до 27-28°С, а относительную влажность воздуха повышают до 100%. Нельзя допускать в процессе выращивания гриба спорообразования, которое резко снижает ферментативную активность гриба. Через 24-26 ч выращивания отруби в кюветах схватываются мицелием гриба. Они имеют форму и консистенцию плотного пирога и готовы для съема на сушку. Влажность полученного препарата 38-40%.

Дробление, сушка и расфасовка ферментного препарата. По окончании выращивания гриба сросшуюся мицелием массу питательной среды осматривают для удаления зараженных мест, а затем измельчают и высушивают.

Дробление осуществляется на дробилке, а затем в дезинтеграторе. Измельченный сырой ферментный препарат поступает в непрерывно-действующую барабанную сушилку. Высушивание проводят горячим воздухом при 86-90°С. Из-за интенсивного испарения температура высушиваемого препарата не должна превышать 45°С. Длительность пребывания каждой высушиваемой частицы препарата в сушилке 7-8 мин. Высушенный препарат с влажностью 10-11% охлаждают до комнатной температуры, перемешивают для получения однородного продукта и упаковывают в мешки.

Согласно техническим условиям, ферментный препарат плесневого гриба Аспергиллюс оризе должен отвечать следующим требованиям:

а) мелкозернистый продукт с включением небольших гранул диаметром не более 5 мм;

б) желтовато-коричневого или серого цвета;

в) влажность 10-12%;

г) осахаривающая способность (ОС) не ниже 100 амилазных единиц (на воздушно-сухое вещество). Осахаривающую способность препарата выражают числом амилазных единиц в 100 г сухого препарата. За амилазную единицу принимается стократная доза того количества фермента, которая в строго определенных условиях - концентрация крахмала, температура и pH - осахаривает крахмал с такой интенсивностью, когда константа гидролиза равна 0,01;

д) протеолитическая способность (ПС) не ниже 125 единиц (на воздушно-сухое вещество).

Протеолитическая способность препарата выражается числом граммов казеина, гидролизуемых 100 г препарата за 1 ч при 50°С;

е) водная вытяжка ферментного препарата не должна быть мутной; допускается легкая опалесценция.

Ферментный препарат должен храниться при температуре не выше 25°С. Влажность ферментного препарата не должна повышаться более 14%. Более значительное увлажнение снижает ферментную активность.

Выращивание ферментного препарата в спиртовой промышленности. В спиртовом производстве поверхностным способом выращивают плесневые грибы Аспергеллюс авамори и Аспергиллюс оризе в основном при таком же режиме, как и в пивоваренном производстве. Длительность выращивания плесневых грибов в растительной камере 32-36 ч. По окончании выращивания сырую культуру гриба смешивают с водой, к смеси добавляют для дезинфекции формалин и используют для осахаривания разваренного крахмалистого сырья. Если выращенная культура гриба предназначена для отправки на другие заводы, ее высушивают и транспортируют в сухом виде.

Выращивание плесневых грибов в непрерывно-действующей установке. Существует несколько типов непрерывно-действующих установок для выращивания плесневых грибов на сыпучих средах. Единый агрегат, разработанный ВНИФСа, в котором осуществляют все технологические операции выращивания микроорганизмов, показан на рис. 4.2. Технологический режим выращивания плесневых грибов на этой установке: длительность выращивания 36 ч; температура питательной среды в процессе роста 32°С, аэрацию и охлаждение среды производят воздухом при 28-30°С и начальной относительной влажности 98-100%, начальная влажность питательной среды 60%; конечная влажность выросшей культуры 55-56 %.

Пшеничные отруби из бункера 1 поступают на стальную ленту транспортера 2. Непрерывно перемещаясь с движущей лентой, отруби проходят через камеру стерилизации 3, где их нагревают до 140°С и затем около 30 минвыдерживают при данной температуре. После этого на стерилизованные отруби сверху дозатором 5 из мерника 4 подают холодную стерильную воду, которая увлажняет их до 40-45% и охлаждает до 40-45°С. Затем на отруби подают посевную культуру из сборника 6 в количестве 0,6% от количества отрубей и остальную стерильную воду, чтобы довести конечную влажность засеянной среды до 60%. Отруби, вода и посевная культура одновременно поступают на два вращающихся распределительных барабана 7, которыми они переводятся во взвешенное состояние. При этом отруби тщательно перемешиваются с водой и посевной культурой и ложатся на движущиеся под барабанами лотки цепного транспортера, где можно производить вторичное перемешивание с помощью зубчатых ворошителей 8.

Загруженные лотки 9 цепного транспортера 10 перемещаются, переходя из одного горизонтального участка на следующий (нижележащий). Лотки с питательной средой движутся в камере, что исключает попадание инфекции с окружающего воздуха.

Камера ращения разделена на три зоны соответственно трем фазам роста. В первой зоне, в которой проходят пять ветвей транспортера, в течение 10-12 ч набухают конидии гриба, при этом культура не выделяет тепла, поэтому в первую зону для поддержания температуры питательной среды около 30°С подается 1-2% воздуха от общей потребности.

Во второй зоне, где движется десять ветвей транспортера, происходит активный рост грибов с выделением тепла до 75 ккал/кг час. В эту зону подают до 96-98% расходуемого воздуха для обеспечения культуры плесневых грибов кислородом и отвода выделяемого ими тепла. Продолжительность второй фазы 12-16 ч, рост гриба в этой фазе в основном заканчивается.

В третьей зоне движется пять горизонтальных участков, продолжительность ее 10-12 ч; эта фаза характеризуется накоплением ферментов в выросшей культуре; выделение тепла почти не происходит. Количество подаваемого воздуха составляет 1-2% от общего его расхода

Во все зоны подают кондиционированный воздух при температуре 28-30°С и относительной влажностью 98-100%. Сепаратор 11 служит для отделения частичек воды из кондиционированного воздуха, подаваемого в камеру ращения. На самую нижнюю ветвь транспортера лотки поступают с выросшей культурой, имеющей влажность около 55%. Здесь они проходят небольшую туннельную сушилку 12, в которой культуру подсушивают теплым воздухом (60-65°С)до влажности 12%. Из сушилки лотки поступают к разгоузочному устройству; вращающаяся цилиндрическая щетка 13с набором стальных проволок снимает отдельные частицы культуры, которые поступают в разгрузочный бункер 14, а из него транспортером 15 - на расфасовку. Лоток, выходя из-под стальной щетки, автоматически переворачивается опрокидывающим устройством 16 на 180° и попадает под вторую щетку 17 с капроновой щетиной, которая окончательно очищает его внутреннюю поверхность. Освобожденные лотки поступают в моечную камеру 18, где горячей водой смывают оставшиеся частицы. Из камеры мойки лотки поступают в камеру стерилизации лотков 19. Лотки нагревают паром через змеевики или при помощи электрических нагревательных элементов.

Стерилизованные лотки по выходе из камеры стерилизации поднимаются по вертикальному участку транспортера на повторную загрузку питательной средой; во время подъема поддерживают стерильные условия, для охлаждения лотков подают кондиционированный воздух. Выращивание плесневых грибов на установке ВНИИФСа характеризуется следующими преимуществами: 1) себестоимость продукции ниже; 2) исключается ручной труд.