Способ безотходной переработки яблочных выжимок Советский патент 1992 года по МПК C12N1/14 

Изобретение относится к биотеХнОЛо гии, касается способов безотходной переработки вторичного растительного сырья с помощью микроорганизмов и может быть использовано на предприятиях консервной, соковой и винодельческой промышленное сти, а также на заводах по производству пектина.;

Известен способ переработки яблочных выжимок, по которому на них выращивают дрожжи Saccharomyces lipolyttco, или грибы Thrlchoderma reescl.. ,

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 базидиальных грибов. По этому способу перед культивированиемгрибовпроводят

кислотопонижение яблочных выжимок до

концентрации в них органических кислот, при которой обеспечиваемся активное развитие мицелия грибов. Для культивированияиспользуютштаммыгрибов-базидиомицетов Corlolus hirsutus № 358 или Funalla trogll ИБК-337 или Panus tigrlnus ИБК-131, или Daedalia guerclna № 350.

Недостатками данного способа являются ограниченные технологические возможности, 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 сырья без ущерба для его питательной ценности. Кроме того, проведение кислотопонижениятребуетрасхода

соответствующего сырья.(мела, дрожжей), а из-за большого содержания в сырье лигнина процесс культивирования грибов идет замедленно.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа.

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 выжимок. Выжимки стерилизуют, инокулируют мицелием высших базидиальных грибов и веДут твердофазное культивирование грибов до полного зарастания субстрата мицелием или плодовыми телами грибов.

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 известных способов, получая пектин.

На оставшейся после отфильтровывания кальций-пектатной соли жидкой фазе культивируютдрожжиродов

Saccharomyces или Candida,

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить из яблочных выжимок три продукта: мицелий или плодовые тела грибов, пект41н. кормовые дрожжи.

Яблочные выжимки содержат 2,26% от общего азота, целлюлозная часть субстрата представлена 17,1% полисахаридов, из которых 5,6%-легкогидролизуемая и 11,5% трудногидролизуемая фракции.

При экстрагировании выжимок из них выводят лигнин, органические кислоты и пектин, тормозящие рост грибо-базидиомицетов при твердофазном культивировании последних. В качестве экстрагентов используют минеральные (серная, соляная, азотная, 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 ббеспечивается оптимальное значение рН для осаждения пектина, это значение рН входит в оптимальные диапазоны рН для культивирования высших базидиальных грибов (рН

0 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.

0 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

5 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

0 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 экстрактаосуще5 ствляют 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 А1С1з. А1(504)з и CuS04. Вид 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.

0 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: рН 3,8-5,0:

температура 25-37°С: аэрация 1-2 дм возуха на 1 дм среды; время культивировання в зависимости от штамма 12-48 ч. Выход биомассы 12-38 f/дм.

Биомассу подвергают термолизу при 75-80°С в течение ,1 ч и полученный продукт реализуют в течение 48 ч.

Оставшиеся после извлечения пектина проэкстрагированные выжимки представяют собой лигно-целлюлозный остаток с низким содержанием органических кислот 2-4 г/кг) и лигнина. Значение рН таких выжимок а зависимости от применяемых эхстрагентов может колебаться в диапазоне 1,5-10 ед. При рН в диапазоне 4-7 на выжимках можно культивировать грибы без проведения нейтрализации. Выжимки инокулируют мицелием высших базидиальных грибов и последние культивируют до получения мицелия г0ибов и/или их плодовых тел.

Пример. Сухую яблочную выжимку Помещают в экстрактор, где проводят зкстракцию пектина 3 объемами 0,3%-ной соляной кислоты при температуре 70°С в течение 2 ч, рН среды 1,5. В полученной смеси проводят корректировку рН до 5,5 раствором аммиака, после чего фильтрацией отделяют экстракт от твердых частиц. В жидкий пектиновый экстракт добавляют 1 /3 объема 11 % CaCIa (гидромодуль 0,33). в результате чего переводят растворимый пектин в нерастворимую кальций-пектатную соль. Кальций-лектатную соль отделяют от жидкой фазы фильтрацией. Полученные полуфабрикат пектинового производства (пектат кальция) содержит 48% пектина. Этот полуфабрикат затем подвергают регенерации путем обработки пектата кальция 70%-ным этиловым спиртом с содержанием 5% (по объему) соляной кислоты из расчета 2 дм на 1 кг пектата кальция. Выход пектина составляет 33 г с Ч кг выжимки.

Жидкую фазу после отделения пектина . используют для получения кормовых дрожжей. Для этого соляной (КИСЛОТОЙ снижают рН до 3,5, вносят 2% посевного материала дрожжей Saccharomyces vini шт. Кахури 7, приготовленного путем последовательного пересева культуры из музейной пробирки во все возрастающие объемы до концентрации 107 кл/дм. Культивирование дрожжей ведут в течение 24 ч при 28°С и расходе воздуха на аэрацию 1 объем на 1 объем (среды до накопления биомассы дрожжей 37,5 г/дм в пересчете на сухие вещества). После зтого проводят термолиз жидких кормовых дрожжей доведением температуры до 80°С и выдерживанием биомассы при этой температуре в течение 1 ч. Выход жидких кормовых дрожжей с 1 кг яблочной выжимки составляет 980 г.

Оставшиеся после извлечения пектийа проэкстрагированные яблочные выжимки5 служат субстратом для культивирования базидиомицетов с целью получения белкового кормового продукта. Влажность выжимок составляет 50%, в составе этого субстрата содержится 1,4 пектина, 16,5 лигнина, 1,8

0 белка и 0,2% органических кислот. При такой концентрации органических кислот не требуется кислотопонижение. Влажность его тоже достаточна для культивирования грибов. Поэтому твердый остаток яблочной

5 выжимки после экстракции пектина стерилизуют в автоклаве в течение 1 ч при 1 атм. и температуре 120°С. Затем производят засев мицелием гриба Corlolus hirsutus шт. № 358 в соотношении посевного материала и

0 выжимки 1:30 (по объему. Твердофазное культивирование до полного зарастания субстрата мицелием осуществляют в специальных контейнерах -высотой слоя 10 см в течение 7 сут при 24°С. Полученную биомассу высушивают при 60°С. Готовый продукт содержит 18.6 белка и 7.2% липидов.

П р и м е р 2. Условия культивирования,

как в примере 1, но для твердофазного выращивания используют штамм гриба Panus

0 tigrinus ИБК-131. Выход пектина и дрожжей аналогичен примеру 1, содержание белка в кормовом продукте.при твердофазном культивировании гриба 18%.

П р и м е р 3. Условия, как в примере 1,

5 но для твердофазного выращивания используют штамм гриба Funalia trogil ИБЕ-337. Выход пектина и дрожжей, как в примере 1, содержание белка в кормовом продукте 18.5%.

0 П р и м е р 4. Условия, как в примере 1, йодля твердофазного выращивания используют штамм гриба Daedaella gqerclna N 350. Выход пектина и дрожжей, как в примере 1, содержание белка в кормовом продукте

5 18,0%.

П р и м е р 5. Условия, как в примере 1, но на жидкой фазе выращивают штамм дрожжей Candida krusei 1-26. Выход пектина и содержание белка в кормовом продукте, как в примере 1, выход дрожжей 60,5 г/дм (по сухой массе).

П р и м е р 6, Условия, как в примере 1, но экстракцию пектина ведуг путем обработки 3 объемами 0,1 %-ного NaOH при 10°С

5 в течение 2 ч, рН среды 10. После экстракции рН полученной смеси корректируют до

5,5 с помощью концентрированной HCI. Выход пектина составляет 32,4 г/кг, жидких кормовых дрожжей 965 г/кг, содержание белка в кормовом продукте 21,3%.

Формул а изобретения 1. Способ безотходной переработки яблочных выжимок, предусматривающий поверхностное выращивёние на них базидиальных грибов при заданных-значениях влажности и рН до максимального накопления белка в продукте, о т л и ч а ю щ ий с и тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа, из яблочных выжимок осуществляют экстрагирование пектина, доводят рН зкстракта до 5,,5 с последующим выделением пектина путем его осаждения, на оставшейся жидкой фазе в условиях азрир

Влияния корректировки рН пектинового экстракта на выхо пектина, кормовых дрожжей и

белка в кормовом продукте

вания выращивают дрожжи, а поверхностное выращивание базидиальных грибов осуществляют на яблочных выжимках после отделения экстракта.

2.Способ по п, 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что осуществляют поверхностное выращивание базидиальных грибов Cortplus hlrsufus ИБК № 358 или Funalla trogll ИБК337, или Painus tlgrinus ИБК-131, или DaedaHa quercina ИБК Ns 350.

3.Способ поп. 1,от л и ч а ю щи и с я тем, что выращивают дрожжи Saccharomyces vini щтамм Кахури 7 или Candida cfusel1-26.

Изобретение относится к биотехнологии, касается способов безотходной переработки вторичного растительного сырья спомощью микроорганизмов и может быть использовано на предприятиях консервной, СОКОВОЙ и винодельческой отраслей промышленности, а также на заводах по произ'- вЬдству пектина. Целью- изобретения является расширение технологических возт можностей способа. Способ заключается в экстрагировании из яблочных выжимок пектина с последующим его выделением путем Осаждения, выращивания на условиях азри- рования на жидкой фазе 'Дрожжей Saccharomyces vini штамм Кахури 7 или Candldo crusel 1-26, а на яблочных выжимках после отделения экстракта - поверхностном выращивании штаммов базидиальных грибов Coriolus hlrsutus N? 358 или Funalla trogii ИБК-337 или Panus tigrinus ИБК-131. или Daedalla querclna № 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%. 2 З.П.Ф-ЛЫ, 1 табл.

Условия проведения эксперимента описаны в примере 1.