Способ безотходной переработки яблочных выжимок

 

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. Цельюизобретения является расширение технологических возт можностей способа. Способ заключается в экстрагировании из яблочных выжимок пектина с последующим его выделением путем Осаждения, выращивания на условиях азрирования 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

" РЕСПУБЛИК

ЯЛ,» 1712402А1 (я)5 С 12 N 1/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится.к биотехнологии, касается способов безотходной переработки вторичного растительного сырья с помощью микроорганизмов и может:быть использовано на предприятиях консервной, соковой и винодельческой промышленно-. сти, а также на заводах по производству пектина.

Известен способ переработки яблочных выжимок, по которому на них выращивают дрожжи Saccharomyces lipolytico, 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 я вляется способ безотходной переработки яблочных выжимок, предусматривающий получение кормового белка путем культивирования базидиальных грибов. По этому способу перед культивированием грибов проводят кислотопонижение яблочных выжимок до

1 2 (21) 4726219/1.3 помощью микроорганизмов и может быть (22) 07.08.89 - . использовано на предприятиях консервной, (46)15.02;92. Бюл. М6.,::;:.-. - соковой и винодельческой отраслей про(71) Всесоюзный научно-исследовательскйй:мышленности, а также на заводах по произинститут винограда и продуктов его перера- водству пектина. Целью- изобретения ботки "Магарач" -:: -::,, является расширение технологических воз-. (72) B.Н.Ежов, А,К.Полонская, А.С.Луквнйн„. можностей способа. Способ заключается в .

В.В.Лебедев, Е.Г.Сонина. В.П,Яресьар:, экстрагировании из яблочных выжимок пекЛ.В.Головченко и И.И,Ильницкий . -:::.. тина с последующим его выделением путем (53) 663.15 (088.8).....,: .. осаждения, выращивания на условиях аэри(56) Hours R.À., Massuco А;Е;, Ег оф R,J. рования не жидкой фазе .дрожжей

Microbiol biomass product .from аррасе Saccharomyces vinl штамм Кахури 7 или

pomace in Bath and fed bath cultures. - Appt..:Candldo crusel 1-26, а на яблочных выжимMicrobial and Biotlchnol, 1985, ч. 23, М 1; p,.: ках после отделения экстракта — поверхно 33-37. стном выращивании штаммов .

Авторское свидетельство СССР:: . базидиальных грибов Corlolus hlrsutus М

ЬЬ 1622388, кл. С 12 N t/14, 1988, . : . 358 или Funaila trogii ИБК-337 или Panus

tlgrinus ИБК-131, или Оаеба!!а querclna N. (54) СПОСОБ БЕЗОТХОДНОЙ ПЕРЕРАБОТ- 350. После окончания процесса выход пекКИ ЯБЛОЧНЫХ ВЫЖИМОК тина составляет до 33 г/кг яблочных выжи(57) Изобретение относится к биотехноло- мок, кормовых дрожжей до 60 г/л, гии, касается способовбезотходной перера- содержание белка в кормовом продукте до ботки вторичного растительного сырья.с - 18,5%,2ç.ï.ô-лы,1 табл, 1712402 концентрации в них органических кислот, ная, сернистая) или органические (молочпри которой обеспечивается активное раз- ные) кислоты, а также едкий натр. витие мицелия грибов. Для культивирова- . После экстрагирования выжимок перед ния используют штаммы отделением экстракта проводят корректигрибов-базидиомицетов Coriolus Ыгзитоз М 5 ровку рН смеси до 5,3-5,5. Этим дбеспечи358 или Funalla trogli ИБК-337 или Partus вается оптимальное значение рН для

tlgrlnus ИБК-131, или 0aedalia guercina М осаждения пектина, это значение рН входит

350. в оптимальные диапазоны рН для культивиНедостатками данного способа являют- рования высших базидиальных грибов (рН ся ограниченные технологические возмож- 10 .4 — 7) и дрожжей (рН 3-6), оптимизация рН ности,таккакобеспечиваетсяполучениеиэ . всех сред достигается в один прием (см. сырья лишь одного продукта., при этом теря- таблицу). ются содержащиеся в выжимках пектин, ор-. Из данных таблицы видно, что оптиганические кислоты и другие полезные мальное связывание пектина в нерастворивещества, которые могутбыть извлечены иэ 15 мую соль и ее осаждение возможны в сырья без ущерба для его питательной цен- определенном и довольно узком диапазоне ности, Кроме того, проведение кислотопо- рН, а именно 5,3 — 5,5. Смещение его в ту или . ниже ния требует расхода иную сторону нецелесообразно с точки зресоответствующего сырья.(мела, дрожжей), а ния наиболее полного извлечения пектина. из-за большого, содержания в сырье лигни- 20 На выход дрожжей это смещение не оказына процесс культивирования грибов идет вает существенного влияния, так как неполэамедленно, ное осаждение пектина, а значит

Целью изобретения является расшире- дополнительное присутствие его в жидкой

we технологических воэможностей спосо- фазе,.предназначенной для выращивания ба. 25 дрожжей, не препятствует их развитию в

Способ заключается в следующем. Вы- связи с наличием в дрожжах сильного пексушенные или товарные яблочные выжимки толитического аппарата. экстрагируют одним из известных экстра- На выход грибов это смещение не окагентов. Доводят экстракт в смеси до рН 5,3- зывает влияния потому, что оптимальные

5,5. Отфильтровывают жидкий экстракт от 30 значения рН для культивирования высших выжимок. Выжимки стерилизуют, инокули- баэидиальных грибов находятся в диапазоруют мицелием высших базидиальных гри- не 4-7 и значения 5,3-5,5 входят в этот диабов и ведут,твердофаэное культивирование пазон. грибов до полного зарастания субстрата ми- Выделение пектина иэ экстракта осущецелием или плодовыми телами грибов. 35 ствляют путем его перевода в нераствориB отфильтрованном жидком экстракте мую кальций-пектатную соль, что . проводят осаждение пектина путем перево- обеспечивает получение компактного сырья да его в нерастворимую кальций-пектатную - с высоким содержанием пектина (до 50 ), соль, которую отделяют от жидкой фазы требующего значительно меньших расхофильтрацией и регенерируют одним иэ из- 40 дов на транспортировку, чем яблочные вывестных способов, получая пектин. жимки. Известно осаждение пектина из . На оставшейся после отфильтровыва- яблок 20 -ными растворами солей AlCis, ния кальций-пектатной соли жидкой фазе А!(504)з и CuS04, Вид используемой соли— культивируют дрожжи родов осадителя не оказывает существенного влиSaccharomyces или Catldlda, 45 яния на количество и качество осажденного

Таким образом, предлагаемый способ пектина. Поэтому выбор хлористого кальция позволяет получить из яблочных выжимок в качестве осадителя определила его стотри продукта: мицелий или плодовые тела имость и безопасность применения в пищегрибов, пекин, кормовые дрожжи. вой промышленности.

Яблочные выжимки содержат 2,26 от 50 Жидкая фаза, используемая для выраобщего азота, целлюлозная часть субстрата щивания дрожжей, (при экстрагировании с представлена 17,1 полисахаридов, из ко- гидромодулем 1:3) имеет следующий состав, торых 5,67-легкогидролиэуемая и 11,57 — -O : вода 95,5; сухие вещества 4 5, в том числе трудногидролизуемая фракции.. сахар (общее содержание) 3,4; кислоты (титПри экстрагировании выжимок из них 55 руемые) 1,05; пектиновые вещества 0 — 0,3; выводят лигнин, органические кислоты и нерастворимые соединения О. пектин, тормозящие рост грибо-базидиоми- Оптимальными являются следующие цетов при твердофазном культивировании условия культивирования дрожжей: содерз, последних. В качестве экстрагентов исполь- . жание сахаров 1-15 г/100 см; рН 3,8-5,0; о з зуют минеральные (серная, соляная, азот- температура 25-37 С; азрация 1-2 дм воз1712402! духа на 1дм среды; время культивирования в зависимости от штамма 12-48 ч. Выход биомассы 12-.38 г/дм .

Биомассу подвергают термолизу при

75-80 С в течение,1 ч и полученный продукт 5 реализуют в течение 48 ч.

Оставшиеся после извлечения пектина проэкстрагированные выжимки представляют собой лигно-целлюлозный остаток с низким содержанием органических кислот 10 (2-4 r/êã) и лигнина, Значение рН таких выжимок в зависимости от применяемых экстрагентов может колебаться в диапазоне

1,5-10 ед. При рН в диапазоне 4-7 на выжимках можно культивировать грибы без 15 проведения нейтрализации. Выжимки инокулируют мицелием высших базидиальных грибов и последние культивируют до получения мицелия грибов и/или их плодовых тел. 20

Пример 1. Сухую яблочную выжимку помещают в экстрактор, где проводят экстракцию пектина 3 объемами 0,3 -ной соляной кислоты при температуре 70ОС в течение 2 ч, рН среды 1,5. В полученной 25 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 СаС!2 (гидромодуль 0,33), в 30 результате чего переводят растворимый пектин в нерастворимую кальций-пектатную соль. Кальций-пектатную соль отделяют от жидкой фазы фильтрацией.

Полученные полуфабрикат пектинового 35 производства (пектат кальция) содержИт

48 пектинэ. Этот полуфабрикат затем подвергают регенерации путем обработки пектата кальция 70%-ным этиловым спиртом с содержанием 5 (по объему) соляной кис- 40 лоты из расчета 2 дм на 1 кг пектата кальция. Выход пектина составляет 33 r с 1 кг выжимки.

Жидкую фазу после отделения пектина, используют для получения кормовых дрож- 45 жей. 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 50 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 1объем (сре ды до накопления биомассы дрожжей 37,5 55 г/дм в пересчете на сухие вещества), После этого 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 r.

Оставшиеся после извлечения пектинэ проэкстрагированные яблочные выжимкислужат 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 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 выжимки после экстрэкции пектина стерилизуют в автоклаве в течение 1 ч при 1 атм. и температуре 120 С. Затем производят засев мицелием гриба Corlolus hlrsutus шт. ЬЬ

358 в соотношении посевного материала и 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.

Пример 2. Условия культивирования, как в примере 1, но для твердофазного выращивания используют штамм гриба Panus

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

Пример 3. Условия, как в примере 1, но для твердофэзного выращивания используют штамм гриба Funalia trogii ИБЕ-337.

Выход пектина и дрожжей, как в примере 1, содержание белка в кормовом продукте

18,5 .

Пример 4. Условия, кэк в примере 1, но для твердофэзного выращивания используют штамм гриба Daedaella guerclna N. 350.

Выход пектина и дрожжей, как в примере 1, содержание белка в кормовом продукте

18;0%, Пример 5. Условия, как в примере 1, но нэ жидкой фазе выращивают штамм дрожжей Candida krusei 1-26. Выход пектинэ и содержание белка в кормовом продукте, кэк в примере 1, выход дрожжей 605 г/дм (по сухой массе). з

Пример 6, Условия, как в примере 1, но экстракцию пектинэ ведуг путем обработки 3 объемами 0,1 -ного NaOH при 10 С в течение 2 ч, рН среды 10. После зкстракции рН полученной смеси корректируютдо

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 .

1712402. Влияния корректировки рН пектинового экстракта на выход пектина, кормовых дрожжей и белка в кормовом продукте

* Условия проведения эксперимента описаны в примере 1.

Составитель Л.Минеева

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор Ю.Середа

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 "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

1. Способ безотходной переработки яблочных выжимок, предусматривающий поверхностное выращивание на них базидиальных грибов при заданных значе: ниях влажности и рН до максимального накопления белка в продукте, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что. с целью расширения технологических воэможностей способа, из яблочных выжимок осуществляют экстрагирование пектина, доводят рН экстракта до 5,3-5,5 с последующим выделением пектина путем его осаждения. на оставшейся жидкой фазе в условиях аэрирования выращивают дрожжи, а поверхностное выращивание базидиальных грибов осуществляют на яблочных выжимках после отделения экстракта.

5 2. Способпоп.1,отличающийся тем, что осуществляют поверхностное выращивание базидиальных грибов Corlolus

ЫгмЬэ ИБК M 358 или Funalla trogll ИБК337, или Panus tigrinus ИБК-131, или

10 Оае4аПа querClna ИБК f4 350.

3, Способ поп.1,от лича ю щи йс я тем, что выращивают дрожжи

Saccharomyces vinl штамм Кахури 7 или

Candida crusei 1-26.