Способ подготовки растительного лигноцеллюлозного сырья для глубинной ферментации грибов

 

Изобретение относится к биотехнологии и касается подготовки растительных субстратов, которые могут быть использованы при получении микробной биомассы. Цель изобретения - улучшение качества подготавливаемого сырья за счет повышения содержания белка в биомассе при выращивании на нем грибов. Способ заключается в том, что растительный субстрат (отходы чайной промышленности и др.) обрабатывают электрохимически активированной водой, полученной в зоне отрицательного заряда хлорплатинового электрода с редокс-потенциалом (-850) - (-980) мв с рН 11,5 - 12,5, при этом обработку ведут в два этапа со сменой воды между ними при температуре кипения смеси, гидромодуле 1:10 и продолжительности каждого этапа 25-30 мин. 7 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 (12 М 1/22, 1 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4306854/31-13 (22) 15.09.87 (46) 15.07.89. Бюл. В 26 (71) Институт биохимии растений

АН ГССР (72) И.Л.Хохашвили, Н.Ш.Сихарулидэе, Н.Г.Цикоридзе, P.Ã.Äàäèàíè, М.В.Мечехия, Г.И.Квеситадэе, А.Г.Лякумович и С.И.Агаджанян (53) ЬЬ3.15 (0ВВ.Ы) (56) Стахеев И.В. и др. Изучение роста гриба Pen.verruculosum БИМ

Г-122 на гетерогенных субстратных средах в зависимости от способа модификации субстрата. — Прикладная биохимия и микробиология, 1986, 22,3, с.363-367. (54) (;110(;Ob ПОДГОТОВКИ РАСТИТЕЛЬНОГО

ЛИГНОЦЕЛ(ПОЛОЗНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ГЛУБИННОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ ГРИБОВ

Изобретение относится к биотехнологии и касается подготовки растительных субстратов, которые могут быть использованы для выращивания грибов.

Цель изобретения — улучшение качества подготавливаемого сырья эа с;ет повышения содержания белка в биомассе при выращивании на ней грибов.

Изобретение заключается в том, что физико-химическую обработку лигноцеллюлозного сырья ведут злектрохимически активированной (ЭХА) водой, полученной в зоне отрицатель2 (57) Изобретение относится к биотехнологии и касается подготовки растительных субстратов, которые могут быть использованы при получении микробной биомассы. Цель изобретения— улучшение качества подготавливаемого сырья за счет повышения содержания белка в биомассе при выращивании на нем грибов. Способ заключается в том, что растительный субстрат (отходы чайной промьппленности и др.) обрабатывают электрохимически активированной водой, полученной в зоне отрицательного заряда хлорплатинового электрода с редокс-потенциалом (-850) (-980) мВ с рН 11,5-12,5, при этом обработку ведут в два этапа со сменой воды между ними при температуре кипения смеси, гидромодуле 1:10 и продолжительности каждого этапа 2530 мин. 7 табл. ного заряда хлорплатинового электрода с редокс потенциалом (-850) (-950) мВ с рН 11,5-12,5, при этом обработку ведут в два этапа со сменой воды между ними при температуре кипения смеси, гидромодуле 1:10 и продолжительности каждого этапа обработки 25-30 мин.

Электрохимическую активацию воды проводят в диафрагменном электролизере в течение 5-10 мин с добавлением

2 мл/л 1Х-ного КС1 в катодную камеру.

Способ предобработки ЭХА водой разработан для измельченных однолетних

1493667 обрезков виноградной лозы, отработанного чая (отходы производства чайных концентратов и напитков) и табачной пыли.

На укаэанных отходах, после предобработки, получены биомассы следующих термофильных микромицетов: Aspergillus versicolor Д-56 коллекционный номер:,фПР1 F-233; Sporotrichum pul- 10

verulentum шт. ИБР-1 коллекционный номер: ЦИПКО Г-235.

Пример 1. Отходы чайной промышленности обрабатывают ЭХА водой

1=(-850) — (-950) мВ и при рН 12,2, Через 30 мин кипения воду сливают и добавляют новую порцию ЭХА воды, модуль 1:10. Еще через 30 мин фильтруют. Отходы высушивают. В фильтрат добавляют минеральные соли, г/л:

NaNO> 3,0; KHzPO+ 2,0; M@SO< 7Н О

0,5; меласса 50,0. Высушенные отходы смешивают с питательной средой в соотношении 1:10,стерилизуют и засе25

BBIoT инокулятом штамма А.versicolor в количестве 10/ от объема питательной среды. Выращивание проводят при

40 С 3 сут. Биомассу отделяют от культуральной жидкости, сушат и измельчают. Содержание белка в биомассе 26,12/.

Пример 2. Отходы табачной п1. мышленности обрабатывают ЭХА водой l=-(-850) — (-950) и рН 12,2, модуль 1:10. Через 30 мин кипения поду 35 сливают и добавляют новую порцию 3ХА воды. Еще через 30 мин фильтруют.

Отходы высушивают. В фильтрат добавляют минеральные соли, г/л: NaNO>3 0;

KIi„PO,, 2,0; MgS04 7Н О 0,5; меласса 40

50,0. Высушенные отходы смешивают с питательной средой в соотношении

1:10, стерилиэуют и засевают инокулятом штамма A.vers)сolor в количестве 10i. о г объема питательной среды. 45 о

Выращивание проводят при 40 С 3 сут.

Биомассу отделяют от культуральной жидкости, сушат и измельчают. Содержание белка в биомассе 28,5/.

II р и м е р 3. Обрезки виноградной 50 лозы обрабатывают ЭХА водой с I= (-850) — (-950) мВ и рН 12,2, модуль 1:10. Через 30 мин кипения воду сливают и добавляют новую порцию ЭХА воды. Еще через 30 мин фильтруют. В фильтрат добавляют минеральные соли, г/л: NaNO З,O; КН, РО 2,0; MgSO4 1

«7Н<О 0,5; меласса 50,0. Высушенные отходы смешивают с питательной средой в соотношении 1:10, стерилизуют и засевают инокулятом штамма А.versicolor в количестве 10/ от объема питательной среды, Выращивание проо водят при 40 С 3 сут. Биомассу отделяют от культуральной жидкости, сушат и измельчают, Содержание белка в биомассе 23,0/.

Проведен экспериментальный сопоставительный анализ по составу исходного и обработанного растительного сырья, а также по результатам выращивания на нем термофильных микромицетов.

В табл.1 представлены результаты исследования содержания сырого протеина, полисахаридов и лигнина в субстратах до и после обработки различными методами.

В табл.2 представлены данные по углеводному составу экстрактивных веществ предобработанных субстратов.

В табл.3 представлены данные по влиянию предобработки лигноцеллюлозных субстратов на содержание сырого протеина в биомассах грибов A.versit

color Д-56 и S.pulverulentum шт.

ИБР-1. Как видно иэ табл.3, предлагаемый злектрохимический метод предобработки значительно увеличивает сопержание белка в биомассах по срав» нению как с нативным субстратом, так и с обработанными (-излучением, НС1 и 1 аОН образцами.

Биомассы, полученные на лигноцеллюлозных отходах, обработанных

3ХА водой, характеризуются низким содержанием нуклеиновых кислот н высокой степенью переваримости липндов и протеина (табл.4).

Аминокиспотныи состав белков представлен в табл.5. Как видно иэ табл.5, белки содержат все незаменимые и большинство заменимых аминокислот, Вместе с тем, содержание незаменимых аминокислот в белках превышает нормы

ФАО (табл.6).

В табл.7 представлены данные, на которые обоснован выбор пределов

3ХА воды. Как видно из табл.7, прн рН ниже 11,5 и окислительно-восстановительного потенциала I ниже (-850) мВ содержание белка в биомассе резко падает. Более высокие значения рН ) 12,5 и T. v (-950) мВ уже не влияют на содержание белка в биомассе, к тому же достижение этих пределов ;ре1493667 о оо

° л о боо м

С

Ф Ф м м съ ссъ

Ф м . Q о о

° ° о бс О

Ф Ф

-Ф с ъ о ьам

Ф Ф °

Ф с ъ Ф

О ссЪ

° Ф сч сч а а

Ф сч м омо

Ф Ф ° Ф

Ф м э Ф о а

Ф м м о счоа

Ф Ф Ф t а Фас

О сЪ

Ф ° а сч сЪ СЧ

° о в а а о о

Ф Ф ф о а ф о о о о

Ф Ф Ф б

Ь ссЪОа М

° ф

Ф t

iD с Ъ

-т м б о

Ф сч б

t Ф Ф Ф оъ мО ch

6) а

3 о а оъ а t о\ а асоо

° Ф а офа

Ю

Ф с Ъ о а

0l

Ц о

CC о о

О а

СЪ Ф ба с а О а

666 ) сЪ а б Ф

ОО с4 ccl о1сеоо

zee

О сч о сс сс сс Ф 4 о осс

e e (сс а. аа

ЗЫЗ 5 х и

3 о с Ъ ОМО О О а О

Ф б б Ф б сс ссъо о Оъ м сл Ф м

О с со -т

00 CO

М ОЕЛ Л сч м О

Ф Ф

Гъ-ъ ю а о а

С4 С (4 Cl lcl Ф Ф ill

lcl сч ю о м ccl a ccl

СЧ бс Ф r.с О С Ъ СЧ о моа о Ю Гч б б \Ч

ФЪ Q 4ъ с Q ° Оъ а оо

° а ° t tо сч о о сч Ф С 4 Г4 ° Ф ° со» а -ф о с м ïо м л т б ф

О аОО Г- т с

C \» СЧ» Ь

СЧ б 2 D Л М V Съ б ° Ф Ф Ф м а О а л

СЪ » ф ЧС сЪ ф

Ф

I 4 93667

Таблнца2

Влияние способа обработки субстрата на углевопный состав экстракта, I

Обработка

Табачная пыль

Отходы чайной промыюленностн

Обрезки виноградной лозы

Всего Глюкоза Пентоза Всего Глюкоза Пентоза

Всего Глюкоза Пентоза

1,5 1,1

0,8

4,0

2,8

1,О

1,5

0,4 1 8

2,3 2,0

1,5 1,1

2,0 2,5

3,0

1,О

2,8

5,0

4,0

4,5

2;5

111

3,0

6,0

2,9

7,0!,7

1,5

2,7

2,7

0,6

2,0

4,5

2,0

5 0

6,5

5,3

2,1

2,6

3,5

3,8

4,0

2,8

2,5

2,0

5,0

8,5

7,0

15,6

7,0

10,0

17,3

1,5

2,0

5,0

6 0

5,8

12,6

5,0

6,0

15,0

3,0

0,5

4,5

4,2

1,8

6,2

2,8

1,0

3,7

Т а б л и ц а 3

Влияние предобработки лигноцеллюлозных отходов на содеркание сырого протеина в биомассах грибов

Л.versicolor ll-56 и S.pulverulentum ют.ИБР-1

Обработка

Сырой протеин, I от сухой биомассы

Отходы чайной прожппленностм резки виноградной лозы

Табачная пыль

Л-versico- S.pulv:.ги.

1or 1епглп

A. ve rsicol or I S. pu1ve ro(1entum е rsico1or,pulveru

lentus:

17 5

21-,5 !

7,5 18,8

15,4

20,5

15,5 и,е

15,6

17,3

15,8

16,9

18,8

20,5

18,8

19,5

Иативный субстрат

Обработка 1I-ным NaOH

Обработка 0,3 ИГр

Обработка 0,8 ИГр

Обработка 0,8 И!p+1X-ным йаОН

Обработка 10I-ным NaOH

Обработка 1Х-ньа» НС1

Обработка ЭХЛ водой (католнтсм) 15,о 8,8

15,6

20,5

13„4

15,5

13,4

16,8

21,7

18,8

18,8

20,8

20,5

18,8

17,2

18,0

18,8

20,6

20,6

18,8

17,7

16,6

20,5

18,8

20,5

26,5

28,5

26,0

24,5

23,0

23,0 а блица 4

Внологическая ценность бномас.", полученных выращиванием термофильных микромицетоп А.vetsicolor í S.pulverulent ип иа лнгноцеллюлозных отходах,.обработанных 3ХА водой, Х от сухой биомассы

Компоненты биомасс

Обрезки винсградной лозы

Отходы чайн и ".рома> ленности

Табачная пыль.versi- S.pu1veruоlог Ientum

versicolor S.pulverulen- А.versico- S.pelvirutum lог lentum

Экстракция водой

Обработка 1I-ным йаОИ

Обработка 0,3 ИГр

Обработка 0,8 ИГр

Обработка 0,8 ИГр+

+1Х"вый К ОЙ

Обработка 1ОХ-ним

Na0H

Обработка 1Х-ным

НС1

Обработка ЭХЛ водой (католитоы) Вода

Кальций

Фосфор

Керстин, мкг/r

Липиды

Сырой протеин

Истинный белок

2,Э

0,2

0,5

3,0

23,0

l9,0

2,1

0i4

0,5

6,7

23,0

18,8

2,1

0,3

0,7

10,0

4,3

26,0

23,9

2,3

0,2

0 3

15,0

7,9

24 г

20,0

2,0

0,1

0,4

5,7

28,5

24,9

1,-"

0,2

0,5

4,2

26,5

23,8! 493667!

Продолжение табл.4

I абачвав пыль

Отходы чайной пр пенности

Обрезки вииоградно лозы

Компоненты биомасс

А.чегет

1ог

S. pel

1eIItu

А.versicolor S.pulverul

turn

Беэазотистые экстрагируемые вещества (БЭВ)

Яуклеиновые кислоты

Перевариваемость, 2: липидов протеинов

30,$

0,002

35,2

0,002

31,2

0,004

36,!

0,003

35,0

0,001

32,!

0,002

ВО

72

Таблица 5

Содержание а«инок«сл II биомассах, «олученных выращиванием термоф ., ых микромицетов «.I лигно» цел(полозных отхода.:, обработанных катод«l о .-, г на 100 г сухой 6«otI,IñcII

Аминокислоты

Содерж,IIIIIe ам«нокислоч т Отх ды чайной

ri 01ын пенности

Табачная пыль

Обрезки вина рад:.0й лозы

А. V t . г s 1

color

В,рU1vp.

rule«turn

А.versi- S.pulveeolor rule I1I пп

S,pulverul eIIt uI.I

А.1101 ы (—

i0, 1,4

2,4

0,6

° 0,9

0,8

1,5

1, 5

1,7

1,0

1,0

0,9

1,1

1,2

0,9

1,1

1,1

2,3

1,3

1,3

1,1

1,0

1,2

1,1

1,1

2,0

1,1

1,1

1,2

Пизин

Г«стицин

Аргинин

Аспаргин

Треонин

Серии

Глютамин

Иролин

Глицин

Алании

Валин

Изолейцин

Лейцин

Тирозин

Фенилаланин

Иетионин

1,3

2,0

1,1

1,7

1,0

1,5

2,8

0,7

1,5

1,4

1,6

1,5

2,8

0,5

1,0

1,0! 1

1,0

0,7

1,5

0,8

1,0

1,7

0,6

1,0

2,0

0,9

2,0

1,5

0 5

0,6

2,0

1,9 !,б

0,8

2,!

1,0

1,0

2,5

0,6

1,8

2,5

2,6

1,1

1,1

1,5

1,8

1,2

0,8

1 б

l,(i

l,0

1,9

Г)

1„2

2,0

1,4

2,0

1,5

0,6

0,8

1,2

) 493667

ТеЬляяа6

Солеряеяие амияоияслот, I от Ьеляе

7,9 7,6

4,2 4,2, 5 5

4,0

7 4

4,3

6,0

4,0

7,9

4,7

S 4

4 ° 2

4,0 6,2 5,4

4,5 5>7 5,Ь

3,5

5 0

6,3

5,6

5 8

5,8

4,1

6,7

6,0

7,0

4,0

5,5 9,1 5,Ь

75 108 63

10,0 10,4 Ь,4

11 2

10,5

5,6

19,1

12,2

S,8

6,4

12,0

6,4

Таблица7

Содержание белка в биомассе A.versicolor в зависимости от рН и I сcрpеeд bы1, X

12,2 !2,5

-930 -980

РН . $ 3 11ьО воды

1i 5 i2,2

-850 -920

13i0

-1050

Отходы чайной промьппленности

Обрезки виноградной лозы

Табачная пыль

16,0

25,5

26,0

26,22 26, 10 26,32

15,17 22,58

17,14 26,48

23,0

28,34

23,05

28,60

23,10 25,15

28,65 28,60

Редактор М.Товтин

Заказ 4066/28 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул . Гагарина, 101

Лиаия

Треоияя

Нетиояяя +

+ Ьстяя

8an_#_ll

Феяилалвяяя+

+Тироэия

Лейция

И9олейцни йаяокислотая4 состав Ьеляов я Ьиомассеи.термо4ельаа изпс р Оиице тол

Составитель З.Фалунина

Техред А.Кравчук Корректор A.0 ÐÓ 1àÐ

5 1 бует дополнительных затрат электроэнергии и времени °

Что касается гидромодуля, как видно из табл.7, снижение объема воды вызывает снижение выхода белка, увеличение объема не дает положительного эффекта.

Формула изобретения

Способ подготовки растительного лигноцеллюлоэного сырья для глубинной ферментации грибов путем физико4936б7

В химической его обработки, о т л и— ч а ю щ H и с я тем, что, с целью улучшения качества подготавливаемого сырья, физико-химическую обработку ведут электроактивированной водой, полученной в зоне отрицательного seряда хлорплатинового электрода с редокс-потенциалом (-850)-(-950) мВ с

10 рН 11,5-12,5, при этом обработку ведут в два этапа со сменой воды мелду. ними при температуре кипения смеси, гидромодуле 1:10 и продолжительности каждого этапа обработки 25»30 мин.