Спосіб безвідходної переробки яблучних вичавок

Изобретение относится к биотехнологии, касается способов безотходной переработки вторичного растительного сырья с Изобретение относится к биотехнологии, касается способов безотходной переработки вторичного растительного сырья с помощью микроорганизмов и может быть использовано на предприятиях консервной, соковой и винодельческой промышленности, а также на заводах по производству пектина. Известен способ переработки яблочных выжимок, по которому на них выращивают дрожжи Saccharomyces Mpolytico, илиТрибы Thrlchoderma reescl. —_ ^ помощью микроорганизмов и может быть использовано на предприятиях консервной, соковой и винодельческой отраслей про* мышленности, а также на заводах по производству пектина. Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа. Способ заключается в экстрагировании из яблочных выжимок пектина с последующим его выделением путем осаждения, выращивания на условиях аэрирования на жидкой фазе дрожжей Saccharomyces vfnl штамм Кэхури 7 или Candido crusei 1-26, а на яблочных еыжимках после отделения экстракта - поверхностном выращивании штаммов базидиальных грибов Coriolus hlrsutus N ? 358 или Funalia trogii ИБК-337 или Partus tlgrfnus ИБК-131. или Daedalia querclna N s 350. После окончания процесса выход пектина составляет до 33 г/кг яблочных выжимок, кормовых дрожжей до 60 г/л, содержание белка в кормовом продукте до 18,5%.2з.п.ф-лы, 1 табл. Недостатком известного способа являются его ограниченные технологические возможности, так как при этом теряется содержащийся в выжимках пектин. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ безотходной переработки яблочных выжимок, предусматривающий получение кормового белка путем культивирования базидиаль- . ных грибов. По этому способу перед культивированием грибов проводят кислотопонижение яблочных выжимок до С о ю 1712402 концентрации в них органических кислот, при которой обеспечивается активное развитие мицелия грибов. Для культивирований используют штаммы грибов-базидиомицетов Coriolus hlrsiJtus N 5 ? 358 или Funalia trogll ИБК-337 или Panus tfgrlnus ИБК-131, или Daedalla guerclna № 350, Недостатками данного способа являются ограниченные технологические возмож- 10 ности, так как обеспечивается получение из сырья лишь одного продукта, при этом теряются содержащиеся в выжимках пектин, органические кислоты и другие полезные вещества, которые могут быть извлечены из 15 сырья без ущерба для его питательной ценности, Кроме того, проведение кислотопонижения требует расхода соответствующего сырья.(мела, дрожжей), а из-за большого содержания в сырье лигни- 20 на процесс культивирования грибов идет замедленно. Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа. 25 Способ заключается в следующем. Высушенные или товарные яблочные выжимки экстрагируют одним из известных экстрагентов. Доводят экстракт в смеси до рН 5,35,5. Отфильтровывают жидкий экстракт от 30 выжимок. Выжимки стерилизуют, инокулируют мицелием высших базидиальных грибов и ведут твердофазное культивирование грибов до полного зарастания субстрата мицелием или плодовыми телами грибов. 35 В отфильтрованном жидком экстракте проводят осаждение пектина путем перевода его в нерастворимую кальций-пектатную соль, которую отделяют от жидкой фазы фильтрацией и регенерируют одним из из- 40 вестных способов, получая пектин. На оставшейся после отфильтровывания кальций-пектатной сопи жидкой фазе культивируют дрожжи . родов 45 Saccharomyces или Candida, Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить из яблочных выжимок три продукта: мицелий или плодовые тела грибов, пектин, кормовые дрожжи. Яблочные выжимки содержат 2,26% от 50 общего азота, целлюлозная часть субстрата представлена 17,1% полисахаридов, из которых 5,6%-легкогидролизуемая и 11,5% трудногидролизуемая фракции. При экстрагировании выжимок из них 55 выводят лигнин, органические кислоты и пектин, тормозящие рост грибо-базидиомицетов при твердофазном культивировании последних. В качестве экстрагентов используют минеральные (серная, соляная, азот ная, сернистая) или органические (молочные) кислоты, а также едкий натр. После экстрагирования выжимок перед отделением экстракта проводят корректировку рН смеси до 5.3-5,5. Этим обеспечивается оптимальное значение рН для осаждения пектина, это значение рН входит в оптимальные диапазоны рН для культивирования высших базидиальных грибов (рН 4-7) и дрожжей (рН 3-6), оптимизация рН всех сред достигается в один прием (см. таблицу). Из данных таблицы видно, что оптимальное связывание пектина в нерастворимую соль и ее осаждение возможны в определенном и довольно узком диапазоне рН, а именно 5,3-5,5. Смещение его в ту или иную сторону нецелесообразно с точки зрения наиболее полного извлечения пектина. На выход дрожжей это смещение не оказывает существенного влияния, так как неполное осаждение пектина, а значит дополнительное присутствие его в жидкой фазе, предназначенной для выращивания дрожжей, не препятствует их развитию в связи с наличием в дрожжах сильного пектолитического аппарата. На выход грибов это смещение не оказывает влияния потому, что оптимальные значения рН для культивирования высших базидиальных грибов находятся в диапазоне 4-7 и значения 5,3-5,5 входят в этот диапазон. Выделение пектина из экстракта осуществляют путем его перевода в нерастворимую кальций-пектатную соль, что обеспечивает получение компактного сырья с высоким содержанием пектина (до 50%), требующего значительно меньших расходов на транспортировку, чем яблочные выжимки. Известно осаждение пектина из яблок 20%-ными растворами солей АІСІз. AI(SO4b и CuSO4. Вкд используемой соли осадителя не оказывает существенного влияния на количество и качество осажденного пектина. Поэтому выбор хлористого кальция в качестве осадителя определила его стоимость и безопасность применения в пищевой промышленности. Жидкая фаза, используемая для выращивания дрожжей, (при экстрагировании с гидромодулем 1:3) имеет следующий состав, %: вода 95,5; сухие вещества 4,5, в том числе сахар (общее содержание) 3,4; кислоты (титруемые) 1,05; пектиновые вещества 0-0,3; нерастворимые соединения 0. Оптимальными являются следующие условия культивирования дрожжей: содержание Сахаров 1-15 г/100 см 3 ; рН 3,8-5,0; температура 25-37°С; аэрация 1-2 дм 3 воз 1712402 мовых дрожжей с 1 кг яблочной выжимки духа на 1 дм среды; время культивирования составляет 980 г. а зависимости от штамма 12-48 ч. Выход биомассы 12-38 г/дм3. Оставшиеся после извлечения пектина проэкстрагированные яблочные выжимки Биомассу подвергают термолизу при 75~80°С в течение 1 ч и полученный продукт 5 служат субстратом для культивирования базидиомицетов с целью получения белкового реализуют в течение 48 ч. кормового продукта. Влажность выжимок Оставшиеся после извлечения пектина составляет 50%, в составе этого субстрата проэкстрагированные выжимки представсодержится 1,4 пектина, 16,5 лигнина, 1.8 ляют собой лигно-целлюлозный остаток с низким содержанием органических кислот 10 белка и 0,2% органических кислот. При такой концентрации органических кислот не (2-4 г/кг) и лигнина. Значение рН таких вытребуется кислотопонижение. Влажность жимок в зависимости от применяемых эксего тоже достаточна для культивирования трагентов может колебаться в диапазоне грибов. Поэтому твердый остаток яблочной 1,5-10 ед. При рН в диапазоне 4-7 на выжимках можно культивировать грибы без 15 выжимки после экстракции пектина стерилизуют в автоклаве в течение 1 ч при 1 атм. проведения нейтрализации. Выжимки инои температуре 120°С. Затем производят ззкулируют мицелием высших базидиальных сев мицелием гриба Coriolus hlrsutus шт. № грибов и последние культивируют до пол358 в соотношении посевного материала и учения мицелия грибов и/или их плодовых тел. 20 выжимки 1:30 (по объему. Твердофазное культивирование до полного зарастания П р и м е р 1. Сухую яблочную выжимку субстрата мицелием осуществляют в специпомещают в экстрактор, где проводят экстальных контейнерах высотой слоя 10 см в ракцию пектина 3 объемами 0,3%-ной солятечение7 сут при 24°С. Полученную биомасной кислоты при температуре 70°С в су высушивают при 60°С. Готовым продукт течение 2 ч, рН среды 1.5. В полученной 25 содержит 18,6 белка и 7,2% липидов. смеси проводят корректировку рН до 5,5 раствором аммиака, после чего фильтраП р и м е р 2. Условия культивирования, цией отделяют экстракт от твердых частиц. как в примере 1, но для твердофазного выВ жидкий пектиновый экстракт добавляют ращивания используют штамм гриба Panus 1 /3 обьема 11 % СаСІ2 (гидромодуль 0,33), в 30 tigrinus ИБК-131. Выход пектина и дрожжей результате чего переводят растворимый аналогичен примеру 1, содержание белка а пектин в нерастворимую кальций-пектаткормовом продукте при твердофазном кульную соль. Кэльций-пектатную соль отделятивировании гриба 18%. ют от жидкой фазы фильтрацией. П р и м е р 3. Условия, как в примере 1, Полученные полуфабрикат пектинового 35 но для твердофазного выращивания испольпроизводства (пектат кальция) содержит зуют штамм гриба Funalla trogii ИБЕ-337. 48% пектина. Этот полуфабрикат затем подВыход пектина и дрожжей, как в примере 1, вергают регенерации путем обработки пексодержание белка в кормовом продукте тата кальция 70%-ным этиловым спиртом с 18,5%. содержанием 5% (по обьему) соляной кис- 40 П р и м е р 4. Условия, как в примере 1, лоты из расчета 2 дм на 1 кг пектата кально для твердофазного выращивания испольция. Выход пектина составляет 33 г с 1 кг зуют штамм гриба Daedaella guerclna № 350. выжимки. Выход пектина и дрожжей, как в примере 1. содержание белка в кормовом продукте Жидкую фазу после отделения пектина используют для получения кормовых дрож- 45 18,0%. Л р и м е р 5. Условия, как в примере 1, жей. Для этого соляной кислотой снижают но на жидкой фазе выращивают штамм рН до 3.5, вносят 2% посевного материала дрожжей Candida krusei 1-26. Выход пектидрожжей Saccharomyces vinl шт. Кахури 7, на и содержание белка в кормовом продукприготовленного путем последовательного пересева культуры из музейной пробирки 50 те, как в примере 1, выход дрожжей 60,5 г/дм3 (по сухой массе). во все возрастающие обьемы до концентрации 107 кл/дм . Культивирование дрожжей П р и м е р б . Условия, как в примере 1, ведут в течение 24 ч при 28°С и расходе но экстракцию пектина ведуг путем обравоздуха на аэрацию 1 объем на 1объем (среботки 3 объемами 0,1%-ногоЫаОН при 10°С ды до накопления биомассы дрожжей 37,5 55 в течение 2 ч. рН среды 10. После экстраг/дм 3 в пересчете на сухие вещества), После кции рН полученной смеси корректируют до этого проводят термолиз жидких кормовых 5,5с помощью концентрированной HCI. Выдрожжей доведением температуры до 80°С ход пектина составляет 32,4 г/кг, жидких и выдерживанием биомассы при этой темкормовых дрожжей 955 г/кг, содержание пературе в течение 1 ч. Выход жидких корбелка в кормовом продукте 21,3%. 1712402 8 Формула изобретения взния выращивают дрожжи, а поверхност1. Способ безотходной переработки ябное выращивание базидиальных грибов осулочных выжимок, предусматривающий поществляют на яблочных выжимках после верхностное выращивание на них отделения экстракта. базидиальных грибов при заданных-значе2. Способ по п. 1 , о т л и ч а ю щ и й с я ниях влажности и рН до максимального натем, что осуществляют поверхностное выракопления белка в продукте, о т л и ч а ю щ и щивание базидиальных грибов Corlolus й с я тем, что, с целью расширения технолоhlrsufus ИБК 1st 358 или Funalla trogil ИБКгических возможностей способа, из яблоч337, или Panus tigrlnus ИБК-131, или ных выжимок осуществляют 10 Daedatla querclna ИБК Ff 350. s e экстрагирование пектина, доводят рН экс3. Способ по п. 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тракта до 5,3-5,5 с последующим выделенитем, что • выращивают дрожжи ем пектина путем его осаждения, на Saccharoroyces vinl штамм Кахури 7 или оставшейся жидкой фазе в условиях аэрироCandida crusel 1-26. Влияния корректировки рН пектинового экстракта на выход пектина, кормовых дрожжей и белка в кормовом продукте Значение рН экстракта перед осаждени- Пектина, г/кг ем пектина 5,2 29 5,3 33 5,4 33 33 5,5 5.6 29 5,7 27 Выход Жидких кормовых Белка в кормовом дрожжей г/кг продукте, % 18.55 980 18,55 980 -980 18.55 18,55 980 18,55 980 18,55 980 Условия проведения эксперимента описаны в примере 1. Редактор Ю.Середа Составитель Л.Минеева Техред М.Моргентап Корректор О.Кравцова Заказ 509 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Па$£їтн, г. Ужгород, ул.Гагарина. 101