Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАСТОЯ ЧАЙНОГО ГРИБА

Изобретение относится к области биотехнологии, микробиологической, пищевой и перерабатывающей промышленности и может быть использовано для получения настоя чайного гриба путем выращивания его в водном растворе, содержащем продукт пчеловодства - пчелиный подмор.

Пчелиный подмор представляет собой комплекс погибших пчел. С технологической точки зрения подмор - это природное сырье, имеющее в своем составе белок, хитин, меланины, воск, витамины, минеральные соли, органические кислоты, углеводороды, флавониды, биологически активные вещества, стимулирующие рост и развитие клеток, свободные аминокислоты, жирные кислоты, нуклеиновые кислоты. Принципиально в составе подмора пчел присутствуют все продукты пчеловодства (мед, перга, обножка, воск, пчелиный яд, прополис, маточное молочко), которые содержат более 400 различных компонентов (Ю. Константинов. Продукты пчеловодства. Природные лекарства. - М.: Изд-во «Центрполиграф». - 2014, 160 с). Он обогащен воском и воскоподобными веществами, содержащими сложные эфиры, предельные углеводороды, свободные жирные кислоты, ароматические вещества.

Число флавонидных и фенольных соединений (14-16%) характеризует так называемые «цветные спирты» каротиноидной природы и используется в качестве определяющего показателя препаратов, получаемых от пчел. Обращает на себя внимание аномально высокое значение содержания витамина C - 0,5-0,7 мг на 1 г экстракта пчел. Для сравнения: содержание витамина С в цитрусовых составляет 0,4-0,6 мг на 1 г. Аскорбиновая кислота, присутствующая в пчелином подморе, имеет большое значение для его использования в лечебно-профилактической практике.

Наиболее интересным с точки зрения современной биотехнологии является хитин. Хитин представляет собой ацетилированный аминополисахарид, входящий в состав кутикулы насекомых, панциря ракообразных и клеточной стенки грибов. В кутикуле насекомых, в том числе и пчел, хитин находится в комплексе с меланинами. При этом важным является способность хитина в определенных условиях (под воздействием ферментов, органических кислот) превращаться в биологически активное вещество - хитозан, используемое в медицине, пищевой промышленности, косметике, сельском хозяйстве, радиобиологии, токсикологии, фармакологии, иммунологии и ветеринарии. На сегодняшний день известно более 70 направлений применения хитозана (Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение / Под. ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. - М.: Наука, 2002. - 368 с.).

Таким образом, пчелиный подмор представляет собой исключительно сложный комплекс, содержащий биологически активные вещества, обеспечивающие стимуляцию роста и развития клеток растительного, животного и микробного происхождения, усиливая их метаболизм и продукцию ими жизненно важных биологически активных веществ, используемых как в медицине, так и в пищевой промышленности (Немцов С.В., Зуева О.Ю., Хисматуллин Р.Г. и др. Хитозан из подмора - новый продукт пчел / Пчеловодство. - 2001. - №5. - С. 50-51; Немцов С.В., Зуева О.Ю., Хисматуллин Р.Г. Апизан / http://beewellms.ru/ru / tentorium - shop - apizan).

Известен способ выращивания чайного гриба в 10%-ном растворе сахара и чая (Хачатрян В. Чайный гриб. - Санкт-Петербург: Диля, 2007, - 160 с.).

Недостатком способа является длительное созревание (до 8 суток) настоя и значительный расход ценного пищевого продукта - сахара.

Известны также способы получения настоя чайного гриба путем культивирования его в водных растворах, содержащих азотсодержащие вещества (аммонийные соли, аммонийные фосфаты, лимонную кислоту, крахмал, глицерин, дрожжевые экстракты (Даниелян Л.Т. Чайный гриб и его биологические свойства. - М.: Медицинская литература, 2010. - 83 с.).

Недостатком способов является высокая стоимость исходных продуктов и слабая стимуляция симбионтов (дрожжей и уксуснокислых бактерий, составляющих основу чайного гриба). При этом не наблюдается ускорение созревания чайного напитка и улучшение вкусовых качеств продуктов.

Известен способ выращивания дрожжей на минеральных питательных средах, содержащих источники углерода, азота, фосфора, микроэлементов с использованием в качестве стимулятора роста дрожжей α-аминокарболовых кислот, входящих в состав натуральных компонентов, таких как аргинин, лейцин и лизин, а также витаминов группы В, особенно пантотеновой кислоты и пиридоксина (Патент Франции №1538957, кл. C12C, 1969).

Недостатком способа является высокая стоимость исходных продуктов.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ получения биомассы дрожжей в условиях аэрации при температуре 25+40°C и pH 3,0+6,0 на питательной среде, содержащей источники углерода, азота, минеральные добавки и стимуляторы роста. В качестве питательной среды используют гидролизаты или ферментолизаты зерносырья и/или отходы мукомольного производства. В качестве биостимуляторов роста клеток дрожжей используют (все 100%): сульфит натрия (1·10⁴±1·10^-8), гиббериллиновые кислоты (1·10^-7±1·10^-17), водорастворимые олигосахарины хитина (1·10^-5±1·10^-9), при общей концентрации (1·10^-5±1·10^-10) к объему (Патент РФ №2384612, кл. C2, 2007).

Недостатком способа является то, что стимулирующий эффект увеличения биомассы дрожжей достигается лишь при сочетании с указанными компонентами, что делает способ весьма дорогим и экономически малоэффективным. При этом прирост биомассы составляет всего 5-15%, что является явно недостаточным, поскольку между биомассой и конечным продуктом, продуцируемым микробом-продуцентом, существует прямая корреляционная связь, т.к. чем больше биомасса, тем больше продуцируемый конечный продукт. Кроме того, способ предполагает использование в качестве стимулятора роста водорастворимых олигосахаридов хитина (хитозана), получение которого является технологически сложным, трудоемким и дорогостоящим.

Поскольку чайный гриб в процессе выращивания синтезирует и продуцирует в культуральную жидкость уксусную, янтарную, глюконовую, щавелевую, лимонную, яблочную, пировиноградную кислоты и ферменты: каталазу, липазу, протеазу и карбоксилазу, содержащийся в подморе пчел хитин под воздействием указанных кислот подвергается естественному сукцинированию, декарбоксилированию и деацилированию, превращаясь в легкодоступную и высококачественную питательную субстанцию для клеток микроорганизма - продуцента напитка чайного гриба - гидрофильный катионный биополимер - хитозан, представляющий собой аминополисахарид 2-амино-дуокси-в-Д-глюкан, являющийся высокоактивным стимулятором роста и развития клеток, а также идеальным усилителем вкуса и аромата (Л.С. Гальбрайх. Хитин и хитозан. Строение, свойства, применение. // Соросовский образовательный журнал. - 2001. - Т.7. - №1. - С. 51-56).

Использование хитинсодержащего сырья - подмора пчел в качестве питания для чайного гриба с целью получения напитка позволяет заменить в ростовой среде дорогостоящий пищевой продукт - сахар на дешевый, доступный и более активный источник питания - отработанный продукт пчеловодства, содержащий целый ряд биологически активных компонентов для полноценного развития, синтеза и продукции полезных для человека метаболитов, ряд которых (уксусная, щавелевая, янтарная кислоты) сбраживает полисахара в моносахариды, а ферменты (амилаза, декарбоксилаза, сукцинатдегидрогеназа) превращают хитин пчелиного подмора в хитозан - ценнейшее биологически активное вещество, тем самым отпадает необходимость получения хитозана промышленным способом, являющимся весьма дорогим, сложным, а самое главное - технологически опасным, поскольку для превращения хитина в хитозан путем деацилирования и деминерализации сырья необходимо применять концентрированные кислоты, щелочи (50-80%), а также высокие температуры (130-180°C).

Задачей изобретения является получение настоя чайного гриба, позволяющего получать ускорение созревания настоя, улучшение вкусовых качеств готового продукта, ускорение роста и увеличение биомассы микроорганизма - продуцента и снижение затрат на получение конечного продукта путем замены дорогостоящего источника питания - сахара на более доступный и дешевый источник питания - отработанный продукт пчеловодства - подмор пчел.

Поставленная задача решается тем, что способ получения настоя чайного гриба включает культивирование микроорганизма в условиях аэрации при комнатной температуре (23-25°C) в углеводсодержащей питательной среде, в качестве источника углеводов и стимулятора роста используют высушенный гомогенат подмора пчел из расчета 8-10 г на 1 л питательной среды.

В качестве микроорганизма - продуцента настоя чайного гриба используют микробную ассоциацию Medusomyces Gisevii Lindau, находящуюся в симбиозе штаммов Sacharomyces cerevisae, Torula, Acetobacter xilinum.

В качестве источников углеводов и стимулятора роста используют отходы пчеловодства - подмор пчел, содержащий высокомолекулярные соединения - полисахариды как составную часть хитина.

Замена сахара хитинсодержащим компонентом - подмором пчел в питательной среде культивирования чайного гриба значительно ускоряет процессы клеточного метаболизма благодаря превращению в питательной среде хитина в хитозан, обладающего метаболизмстимулирующим и ростостимулирующим действиям, а также придающий вкус и аромат напитку.

На первом этапе получения настоя чайного гриба проводят подготовку основного технологического сырья - пчелиного подмора. Для этой цели собирают свежих погибших пчел без признаков плесени и разложения. Сырье просеивают через сито с крупными ячейками, чтобы отделить его от мелкого мусора. Затем подмор подсушивают в духовом шкафу, печи при температуре +40-45°C или над батареей центрального отопления. Сухой материал подвергают гомогенизации на шаровой мельнице или электрокофемолке. Степень дисперсности контролируют микроскопически, которая должна составлять в пределах 60-90 мкм. Полученный порошок упаковывают в бумажные пакеты по 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 г, подвергают стерилизации путем автоклавирования при 100°C и давлении 1,0-1,5 атмосфер. Простерилизованные пакеты с гомогенатом (порошком) подмора пчел хранят в холодильнике и используют в качестве источников углерода в среде культивирования.

Технологический процесс получения настоя чайного гриба осуществляют следующим образом. Для приготовления настоя чайного гриба используют простерилизованную трехлитровую банку с широким горлышком, которую закрывают несколькими слоями марли. От материнского гриба отделяют нижний слой и кладут его в банку с кипяченной водой (1,5-2 л). Предварительно на дно банки кладут приготовленный на первом этапе простерилизованный гомогенат (порошок) пчел, который пересыпают в стерильный марлевый мешочек, завязывают ниточкой и опускают на дно банки, концы ниточки оставляют снаружи за горлышком банки для замены питательного материала после слива готового настоя и внесения очередной порции питательного материала (высушенного гомогената подмора пчел).

Банку с содержимым помещают в теплое (20-25°C) место подальше от окна для исключения прямого попадания прямых солнечных лучей. По завершении цикла (в зависимости от степени созревания настоя через 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 сут) настой гриба сливают через слой марли, проводят контрольное дегустирование. По мере созревания его используют в качестве напитка.

Степень созревания напитка оценивают дегустационно (по вкусовым качествам) и химически по концентрации глюкуроновой кислоты, которая по мере созревания не обнаруживается, а также по накоплению биомассы чайного гриба в процессе культивирования.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа были приготовлены образцы напитка, полученного путем выращивания чайного гриба в течение 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 суток после внесения в питательную среду различных количеств гомогената подмора пчел (1; 2; 4; 8; 10 и 20 г) на 1 л питательной среды, что составляло 0,1; 0,2; 0,4; 0,8-1,0; 2,0 мас. %.

Параллельно были получены контрольные образцы напитка чайного гриба, выращенные в течение 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 суток по известному способу на питательной среде, содержащей 100 г сахара и 5 г черного чая на 1,0 л питательной среды.

Пример 1. Получение образцов напитка чайного гриба путем культивирования микроорганизма - продуцента в течение 2 суток при содержании в питательной среде гомогената подмора пчел в количестве 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,0; 2,0 мас. %.

Пример 2. При сохранении условий примера 1 получают образцы напитка чайного гриба путем выращивания продуцента в течение 3 суток при содержании в питательной среде аналогичных концентраций гомогената пчел, приведенным в примере 1.

Пример 3. Получают образцы напитка чайного гриба путем культивирования продуцента в течение 4 суток при сохранении условий примера 1.

Пример 4. Получают образцы напитка чайного гриба путем выращивания продуцента в течение 5 суток на средах, содержащих аналогичные концентрации гомогената пчел, приведенным в примере 1.

Пример 5. Получают образцы напитка чайного гриба путем выращивания продуцента в течение 6 суток при сохранении условий примера 1.

Пример 6. Получают образцы напитка чайного гриба путем выращивания продуцента в течение 7 суток при сохранении условий примера 1.

Пример 7. Получают образцы напитка чайного гриба путем выращивания продуцента в течение 8 суток при сохранении условий примера 1.

Пример 8. Получают образцы напитка чайного гриба путем выращивания продуцента в течение 9 суток при сохранении условий примера 1.

Пример 9. Получают образцы напитка чайного гриба путем выращивания продуцента в течение 10 суток при сохранении условий примера 1.

Технологические показатели получения напитка чайного гриба представлены в таблице 1.

Таким образом, введение гомогената подмора пчел в питательную среду культивирования чайного гриба приводит к существенному улучшению всех технологических показателей качества синтезируемого продукта - напитка чайного гриба: время выращивания (созревание напитка) снижается на 50%; прирост биомассы возрастает на 59%; расходный коэффициент по питательном субстрату (источнику питания) снижается в 10 раз (1 мг/мл подмора пчел против 10 мг/мл сахара в известном способе).

Предлагаемое изобретение по сравнению с известным техническим решением имеет следующие преимущества:

- ускорение созревания конечного продукта;

- использование дешевого отработанного продукта пчеловодства в качестве источника питания;

- экономия ценных пищевых продуктов: чая и сахара;

- ускорение накопления биомассы микроорганизма-продуцента;

- улучшение вкусовых качеств получаемого продукта; превращение хитина пчелиного подмора в хитозан благодаря выработке продуцентом в процессе культивирования органических кислот и ферментов;

- невысокая стоимость, экологическая чистота и более высокая биологическая полноценность пищевого продукта.