SU1493667A1 - Способ подготовки растительного лигноцеллюлозного сырь дл глубинной ферментации грибов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к биотехнологии и касаетс  подготовки растительных субстратов, которые могут быть использованы при получении микробной биомассы. Цель изобретени  - улучшение качества подготавливаемого сырь  за счет повышени  содержани  белка в биомассе при выращивании на нем грибов. Способ заключаетс  в том, что растительный субстрат (отходы чайной промышленности и др.) обрабатывают электрохимически активированной водой, полученной в зоне отрицательного зар да 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 кипени  смеси, гидромодуле 1:10 и продолжительности каждого этапа 25-30 мин. 7 табл.

Description

1

(21)4306854/31-13

(22)15.09.87

(46) 15.07.89. Бюл. № 26

(71)Институт биохимии растений АН ГССР

(72)ИЛ.Хохашвили, Н.Ш.Сихарулидзе, Н.Г.Цикоридзе, Р.Г.Дадиани, М.В.Мече- хи , Г.Н.Квеситадэе, А.Г.Л кумович

и С.И.Агаджан н (ЬЗ) Ь63.13 (088.8) (Ь6) Стахеев И.В. и др. Изучение роста гриба Pen.verruculosum БИМ Г-122 на гетерогенных субстратных средах в зависимости от способа модификации субстрата. - Прикладна  биохими  и микробиологи , 1986, 22,3, с.363-367.

(34) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ РАСТИТЕЛЬНОГО JttirHOUEJDDOJ103HOrO СЫРЬЯ ДЛЯ ГЛУБИН- HOfi ФКРМЕНТАЦИИ ГРИБОВ

(57) Изобретение относитс  к биотехнологии и касаетс  подготовки рас- тительиьк субстратов, которые могут быть использованы при получении микробной биомассы. Цель изобретени  - улучшение качества подготавливаемого сырь  за счет повышени  содержани  белка в биомассе при выращивании на нем грибов. Способ заключаетс  в том, что растительный субстрат (отходы чайной промышленности и др.) обрабатывают электрохимически активированной водой, полученной в зоне отрицательного зар да хлорплатинового электрода с редокс-потенциалом (-850) - (-980) мБ с рН 11,5-12,5, при этом обработку ведут в два этапа со сменой воды между ними при температуре кипени  смеси, гидромодуле 1:10 и продолжительности ка здого этапа 25- 30 мин. 7 табл.

§ (Л

Изобретение относитс  к биотехнологии и касаетс  подготовки растительных субстратов, которые могут быть использованы дл  выращивани  грибов.

Цель изобретени  - улучшение качества подготавливаемого сырь  за счет повышени  содержани  белка в биомассе при выращивании на ней грибов .

Изобретение заключаетс  в том, что физико-химическую обработку лигноцеллюлозного сырь  ведут электрохимически активированной (ЭХА) водой, полученной в зоне отрицательного зар да 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 кипени  смеси, гидромодуле 1:10 и продолжительности каждого этапа обработки 25-30 мин.

Электрохимическую активацию воды провод т в диафрагменном электролизере в течение 5-10 мин с добавлением 2 мл/л 1Х-НОГО КС1 в катодную камеру.

Способ предобработки ЭХА водой разработан дл  измельченных однолетних

;о

Сдд 0)

а

обрезков виноградной лозы, отработанного ча  (отходы производства чайных Концентратов и напитков) и табачной пыли.

На указанных отходах, после предобработки , получены биомассы следующих термофильных микромицетов: Asper- gillus versicolor Д-56 коллекционный номер: ЦИ11М F-233; Sporotrichum pul- verulentum шт. ИБР-1 коллекционный номер: ЦМПМ F-235.

Пример 1. Отходы чайной промышленности обрабатывают ЭХА водой 1(-850) - (-95U) мВ и при рН 12,2. Через 30 мин кипени  воду сливают и добавл ют новую порцию ЭХА воды, модуль 1;1U. Кще через 30 мин фильтруют . Отходы высушивают. В фильтрат добавл ют минеральные соли, г/л: NaNO, 3,0; . 2,0; 0,5; меласса Ь0,0. Высушенные отходы смешивают с питательной средой в соотношении 1:10,стерилизуют и засевают инокул том штамма А.versicolor в количестве 10% от объема питательной среды. Выращивание провод т при 3 сут. Биомассу отдел ют от культуральной жидкости, сушат н измельчают . Содержание белка в биомас- се 26,12%.

II р и м е р 2. Отходы табачной п{ --мьшшенности обрабатьшают ЭХА водой 1.--(-850) - (-У50) и рК 12,2, модуль 1:10. Через 30 мин кипени  соду сливают и добавл ют новую порцию ЭХА воДы. Еще через 30 мин фильтруют. Отходы высушивают. В фильтрат добавл ют минеральные соли, г/л: NaNOj3,0 КН,РО.; 2,0; MgSO. 0,5; меласса 50,0. Высушенные отходы смешивают с питательной средой в соотношении 1:10, стерилизуют и засевают инокул том штамма А.versicolor в количестве 10% от объема питательной среды. Выращивание провод т при 40°С 3 сут. Биомассу отдел ют от культуральной жидкости, сушат и измельчают. Содержание белка в биомассе 28,5%.

II р и м е р 3. Обрезки виноградно лозы обрабатывают ЭХА водой с 1 (-850) - (-950) мВ и рН 12,2, модуль 1:10. Через 30 мин кипени  воду . сливают и добавл ют новую порцию ЭХА воды. Еще через 30 мин фильтруют. В фильтрат добавл ют минеральные соли, г/л: NaNO, 3,0; 2,0; MgSO, THjO 0,5; меласса 50,0. Высушенные отходы смешивают с питательной средо

5

5 0 5

в соотношении 1:10, стерилизуют и засевают инокул том штамма А.versicolor в количестве 10% от объема питательной среды. Выращивание провод т при 40 С 3 сут. Биомассу отдел ют от культуральной жидкости, сушат и измельчают. Содержание белка в биомассе 23,0%.

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

В табл.1 представлены результаты исследовани  содержани  сьфого 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 вли нию предобработки лкгноцеллюлоз- ных субстратов на содержание сырого протеина в биомассах грибов А.versicolor Д-56 и S.pulverulentum шт. ИБР-1. Как видно из табл.3, предлагаемый электрохимический метод предобработки значительно увеличивает содержание белка в биомассах по сравнению как с нативным субстратоМ{ так и с обработанными У -излучением, НС1 и NaOH образцами.

Биомассы, полученные на лигно- цел;1юлозных отходах, обработанных ЭХА водой, характеризуютс  низким содержанием нуклеиновых кислот и высокой степенью переваримости липи- дов и протеина (табл.4).

Аминокислотный состав белков представлен в табл.5. Как видно из 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 ЭХА воды. Как видно из табл.7, при рН ниже 11,5 и Окислительно-Еосста- ковительного потенциала I ниже (-850) мВ содержание белка в биомассе резко падает. Более высокие значени  ,5 и I (-930) мВ уже не вли ют на содержание белка в бисзмассе, к тому же достижение зтих пределов сребует дополнительных затрат электроэнергии и времени.

Что касаетс  гидромодул , как видно из табл.7, снижение объема воды вызывает снижение выхода белка, увели- чение объема не дает положительного эффекта.

Формула нэобретени- 

Способ подготовки растительного лигкоцеллкшоэного сырь  дл  глубинной ферментации грибов путем физикохимической его обработки, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества подготавливаемого сырь , физико-химическую обработку ведут электроактивированной водой, полученной в зоне отрицательного зар да хлорплатинового электрода с ре- докс-потенциалом (-850)-(-950) мВ с рН 11,5-12,5, при этом обработку ведут в два этапа со сменой воды мелщу, ними при температуре кипени  смеси, гидромодуле 1:10 и продолжительности каждого этапа обработки 25-30 мин.

а ч о

о о

.. о о

п 1Л

k го

ш о

о vo f

- -

о

о«

еГ

с

о п о со ч -«

со до

°.

г ем

м о «о с оо г-

°. .

С(Ч

о

m

о о о

о о п « 2 «

00

о

о со

ш «е

о

с

гч - -

м Г «TV ОЧ

-

к

О«Л

ео 00 оо ос

O

шоеоооо со

(

о м о

in ON

о оо

(Л t

о

1Л

« оо

00 -

чО 00-

г

00

V

чо о

со о

«см rj

со - -

оо

(Ч

-

оо о ст г- - сч -

.ст

4- 00

« го «- -

ёёё

14

|Г| оо 00 3 М

о о о о о а -

Z ч |« п ;4  

sse S si

о ч о о о S о

О X « о о I о

и а

tS 188§ + §

а м t4 а.л а а о, О - 9 г

Вли ние способа овраВотки субстрата на углеводный состав экстракта, I

Вли ние предобработрск лигноцеллюлоэкых отходов на содержание сырого протеина в биомассах грибов A.vereicolor Д-56 и S.pulverulentum шт.ИБР-1

Биологическа  ценность бномасг:, получени х вырацив нием термофильных микромицетоп A.vetsicolor и S.pulverulentum на лигноцеллххпозных отходах, оСраОстанньос ЭХА р.одой, 2 от сухой биомассы

Компоненту биомасс

кг/г

теин

бклок

2.3

0,2 0.5 О 3,0

:;з,у

19,0

Т«блипв2

Таб ицаЗ

Твблиц Д

0

,3

2,1

0,3

0.7

10,0

«.3

26,0

23,9

2,3

0,2

0,3

15,0

7,9

24, С

20,С

2,0

0.1 0,4

О

5.7

28,5

24,9

1,:

0,2

0,5

О

4,2

26,5

23,8

32,1

0,002

70

80

31,2 0,004

72 78

Содержание анинсжисло г 1з биомассах, полученных выращиванием термофильных микромицетов ни лигно- целлюлозных отходах, обработанных католитом, г на 100 Г сухой биомассы

Продолжение табл.4

35,0 0,001

ео

90

ТаблицаЗ

Аминокислотный состав белков в бномассшс.тсриофвльтос мнкромшхетов

Таблица

Содержание белка в биомассе A.versicolor в зависимости от рН и I среды, %

J 6.7

6.4

12,0

6,4

Claims (1)

1. Формула изобретени-я ;д

   Способ подготовки растительного лигноцеллюлозного сырья для глубинной ферментации грибов путем физико химической его обработки, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества подготавливаемого сырья, физико-химическую обработку ведут электроактивированной водой, полученной в зоне отрицательного заряда хлорплатинового электрода с редокс-потенциалом (-850)-(-950) мВ с pH 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.

   Влияние, различных способов предобработки на ^.еллилозосодержащие субстраты

   ООО см о оо со

   ООО о о σ>

   со со о lA Ch Ο>

   СЧ 'J о о оо

   О Ά <Г

   ЭО О СП

   Ш 00 СО Я • · · о О О О Й * о о о ό о гч <» <т о со оо

   ООО

   О -т ш * СЧ ГЧ

   I 493667

   1 О

   Таблица2

   Влияние способа обработки субстрата на углеводный состав экстракта, X

   Обработка Обрезки виноградной Отходы чайной промышленности Табачная пыль Всего лозы Глюкоза |пентоэа Всего Глюкоза Пентоза Всего | Глюкоза Пентоза Экстракция водой ’,8 ’,5 0,4 2,8 1.0 0,8 4.0 1.5 1,1 Обработка 1Х-ным КаОН 4,5 1,7 2,7 6,0 2:5 3,0 5,0 2,3 2,0 Обработка 0,3 МГр 2,0 1,5 0,6 2,9 1.1 1 .0 4,0 1,5 Μ Обработка 0,8 МГр 5,0 2,7 2.0 7,0 3,0 2,8 ‘,5 2,0 2,5 Обработка 0,8 МГр+ ♦1Х-НЫЙ КаОН 6,5 2,8 4,0 7,5 3,8 3,5 5,3 2,1 2,6 Обработка ЮХ-юхм КаОН 17,3 7,0 10,0 15,6 7,0 8,5 5,0 2,0 2,5 Обработка 1Х-ным НС1 15,0 ь,и 5,0 12,6 5,8 6,0 5,0 2,0 1,5 Обработка ЭХА водой (католитом) 3,7 2,8 1,0 6,2 1,8 4,2· 4,5 0,5 3,0

   Влияние предобработки лигноцеллюлозных отходов на содержание сырого протеина в биомассах грибов A.versicolor Д-56 и S.pulverulentum пт.ИБР-1

   Обработка Сырой протеин, X от сухой биомассы ¹ Обрезки виноградной лозы Отходы чайкой про- Табачная пыль мьшшенности т A.versicolor 1 ; pulveru- Л.ve rsicolor S.pulveru- A-versico- 1 S.pulve lentun’. letitum lor 1 lentjta Нативный субстрат 15,6 13,4 18,8 15,6 17,5 15,4 Обработка 1Х~ным NaOH 17,3 15,5 20,5 '8,8 2Ц5 20,5 Обработка 0,3 МГр 15,8 13,4 18,8 15,6 17,5 15,5 Обработка 0,8 МГр 16,9 16,8 19,5 20,5 18,8 16. e

   Обработка 0,8 ΜΓρ+12-иым

   NaOH 17,7 17,2 20,6 20,5 21.7 20,8 Обработка ЮХ-нымЫаОН 18,0 18,0 20,6 18,8 18,8 20,5 Обработка 1Х-ньм НС1 16,6 18,8 18,8 20,5 18,8 18,8 Обработка ЭХА водой (католитом) 23,0 23,0 26,0 24,5 28,5 26,5

   Т в б л и ц а 4 Биологическая ценность биомасс, полученных вырацнвяннем термофильных микроницетсв A.versicolor и S.pulverulentum на лигноцеллюлозных отходах, обработанных ЗХА р.одой,

   X от сухой биомассы

   Компоненты биомасс Обрезки виноградной Отходы чайн< й промыш- Табачная пыль ЛОЗЫ ленностк A. ve rsicolor S.pulverulen- A.versico- S.pelveiu- A · v e г 5 i- I S.pulve turn lor lent urn color J 1 entire Вода 2,3 2,1 2,1 2,3 2,0 1.2 Кальций 0,2 0,4 ' 0,3 0,2 o.i 0,2 Фосфор 0,5 0,5 0,7 o,3 0.4 0,5 Каротин, мкг/г 0 0 ιο,ο 15,0 0 0 Липиды 3,0 6,7 4,3 7.9 5,7 4,2 Сырой протеин 23, и 23,0 26,0 24,5 28,5 26,5 Истинный белок 19,0 18,8 23,9 20,C 24,9 23,8

   11 1493667 12

   Продолжение табл.4

   Компоненты биомасс Обрезки виноградной Отходы чайной промыт- Табачная пыль лоэы ленности A.versicolor I S.pulverulen- A.versico- S.pelveru- A.verei- S.pulveru- J turn lor lentum color lentua

   Беэаэотистые экстрагируемые вещества

   (ВЭВ) 32,1 31,2 35,0 36,1 35,2 30,5 Нуклеиновые кислоты 0,002 0,004 0,001 0,003 0,002 0,002 Перевариваемость, X: липидов 70 72 80 80 75 70 протеинов 80 78 90 85 80 80

   Таблиц а5

   Содержание аминокислот н биомассах, полученных выращиванием термофильных микромицетов на лигноцеллюлозных отходах, обработанных католитом, г на 100 г сухой биомассы

   Аминокислоты

   Содержание аминокислот

   Обрезки виноградном лозы Отходы чайной промышленности Табачная пыль /1. ver sicolor S. pulverulent uni λ.versi- J S.pulve oloi | rulentum A. versicolor S.pu 1 vcrulent un>

   Лизин

   Гистидин Аргинин Аспаргин

   Треонин Серин Глютамин

   Иролин

   Глицин Аланин

   Валин

   Изолейцин Лейцин Тирозин Фенилаланин Метионин

   1,3 1,2 2,0 1,0 1,1 0,7 1,7 1,5 1,0 0,8 1,5 1,0 2,8 1,7 0,7 0,6 1,5 1,0 M 2,0 1,⁶ 0,9 1,5 2,0 2,8 1 ,5 0,5 0,5 1,0 0,6 1,0 2,0

   1,5 1 ,4 1,7 2,4 1,0 0,6 1,0 1.2 0,9 0,9 1 , I 0,8 2,0 1,5 - - 1,0 1,2 1,2 0,9 1,1 1,1 1,1 1,1 2,0 2,3 1,1 1,3 1,1 1,3 1,2 1,1

   1,9 1 -0 1,8 1,2 0,8 0,8 2,1 1,8 1,0 1,0 1,0 i,0 2,5 1,9 0,6 1,0 1,8 1,2 2,4 2,0 1 ,4 1 ,4 2,5 2,0 2,6 1,5 1,1 0,6 1,1 0,8 1,5 1,2

   I

   Таблйцаб

   Аминокислотный состав белков в биомассах термофильных мнкромицатов

   Аминокислоты Норма ФАО Содержание аминокислот, X от белка Образки виноградной лозы Отработанный чай Табачная пыль A.versicolor S.pulverulenium A.vereicolor S.pulverulentu· A.veraicolor S.pelve” rulencua Лианн 5,5 7,9 7,4 5,4 6,0 7,9 7,6 Треонин 4,0 4.7 4,3 4,2 4,0 4.2 4,2 Метионин * ♦ Цистин 3.5 6,3 5,8 4,1 4,0 6,2 5,4 Валии 5.0 5.6 5,8 6,7 4,3 5.7 5,8 Фенилаланин* ♦Тирозин 6,0 »1.2 19,1 6.4 5,5 9,1 5,8 Лейцин 7.0 10,5 12,2 12,0 7,5 10,8 6,3 Изолейцин 4,0 5,6 5,8 6,4 10,0 10,4 8,4 ₄ T a блиц a 7

   Содержание белка в биомассе Λ.versicolor в зависимости от pH и I среды, %

   ^pH ЭХА 11,0 11,5 12,2 12,2 ГпТ' 1 13,0 s' воды -800 -850 -920 -930 -980 -1050 Отходы чайной промышленности 16,0 25,5 26,0 26,22 26,10 26,32 Обрезки вино- градной лозы 15,17 22,58 23,0 23,05 23,10 25,15 Табачная пыль 17,14 26,48 28,34 28,60 28,65 28,60