Биотехнология переработки отходов консервного, винодельческого, плодоовощного и сахарного производства.

Утилизация промышленных отходов позволяет решить две задачи: уменьшение загрязненности окружающей среды и мобилизация дополнительных сырьевых ресурсов для производства, белковых кормовых препаратов. На заводах консервной промышленности образуется ежегодно 1,0-1,2 млн. т отходов и большое количество сточных вод, в которых, например, после смывки картофеля содержится до 0,16 % крахмала, а их количество составляет 170-270 % массы перерабатываемого крахмала.

Для лучшего перевода питательных веществ в среду, растительные отходы подвергают термической обработке. Эта процедура позволяет также частично удалить постороннюю микрофлору. Разваривание выжимок в течение 1 ч. при температуре 100°С обеспечивает следующий выход РВ (редуцирующих веществ) (в мг глюкозы на 1г): для яблочных выжимок 141, для манговых - 200, для томатных - 46. На этих плодоовощных средах выращивают дрожжи и дрожжеподобные микроорганизмы.

Наиболее продуктивный штамм Candida tropicalis C-3 растет значительно интенсивнее на средах с плодоовощными выжимками, чем на одном фильтрате, что объясняется наличием у продуцента комплекса ферментов, способных расщеплять в процессе роста культуры полисахариды плодоовощных выжимок до усвояемых соединений. При производстве [а средах с плодоовощными выжимками отходом является фильтрат, полученный после отделения дрожжей и плотной фракции среды. Введение 30-50% этого фильтрата в исходную среду приводит к увеличению содержания белка в комплексном препарате.

При культивировании дрожжей С. tropicalis C-3 на отходах консервной промышленности оптимальный состав питательных сред следующий (в %): 1). Томатные выжимки 7, сульфат аммония 1,06, двузамещенный фосфат натрия 0,84 (выход препарата 56,8 г/л, сырого протеина 42,0 %);

2). Манговые выжимки 6,5, сульфат аммония 0,75, двузамещениый фосфат натрия 0,23 % (выход препарата 41,3 г/л, сырого протеина 26,8 %).

Оптимальная температура для роста С. tropicalis C-3 находится в диапазоне 32-35°С. Для синтеза белка она несколько выше и составляет 35-38⁰С. Оптимум рН от 5 до 5,5. Этот уровень рН поддерживается в ферментаторе путем подтитровывания среды аммиачной водой.

Разработана технологическая схема получения белковых кормовых продуктов из плодоовощных отходов консервных заводов, на которых возможна переработка отходой плодоовощных баз; капустного листа и картофельной мезги.

Оптимальный состав питательной среды для выращивания на пей дрожжей Candida tropicalis С-3 и Endomycopsis fibuligera C-4 следующий:

капустный лист 30 %, картофельная мезга - 12, картофельная вода – 5, (NH₄)₂SO₄ - 0,7 %. Длительность культивирования 8 ч., температура 36⁰С, рН 5. На картофельной мезге возможно выращивание грибов. Например, грибы рода Penicillium на этой среде дают выход биомассы до 0,6 г на 1 г субстрата за 48 ч роста с содержанием сырого протеина 58%, истинного белка - 46,6 %. Фильтрат культуральной жидкости можно частично использовать повторно для выращивания этого же микроорганизма.

Из быстрорастущих древоразрушающих базидиомицетов наиболее продуктивным по белку при глубинном культивировании на средах с отходами переработки картофеля можно назвать штамм Penicillium tigrinus ИБК-131. Оптимальным субстратом является нестандартная клубневая фракция картофеля в концентрации 100 г/л. На средах с картофельной мезгой, клеточным соком картофеля и концентратом клеточного сока гриб растет хуже. При использовании нестандартной клубневой фракции для роста культуры необходимо добавлять в среду азот. Наиболее благоприятные источники азота - кукурузный экстракт и NH₄NO;.'

В Германии разработан способ получения кормового белка из отходов, образующихся при консервировании ананасов. Дрожжи Hasenula sydoviorum СH3 и Candida utilis NCIM 3396 выращивают на осветленном водном растворе, полученном из твердых отходов ананасов, в ферментере с перемешиванием и аэрацией в течение 4 суток пои температуре среды 28°С. Для наиболее продуктивного штамма Hasenula sydoviorum CH3 при концентрации в среде NH ₄ОН 0,3% и рН 5,5 выход биомассы составляет 45 г/л, содержание белка, дНК и РНК - 21,9 г/л, 1,5 и 6,4 % соответственно. При сравнении со стандартом ФАО (продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН) белок имеет благоприятный состав аминокислот с высоким содержанием лизина (10,5 %).

В Грузии разработаны технологии получения белково-ферментного препарата с содержанием белка 70-75 % и высокой целлюлолитической активностью и производства сухого биошрота с содержанием белка 15-16 % из диффузионных соков виноградных и плодово-ягодных выжимок - отходов при изготовлении соков и вин. Грибы Fusarium senitectum и Sporotrichum pulverulentum выращивают поверхностным способом на промытых виноградных и плодово-ягодных выжимках.

Более целесообразным путем утилизации винных излишков по сравнению с общепринятой перегонкой является получение на этом сырье белка одноклеточных. В Италии разработан такой способ ферментации дрожжей С. utilis ISS28. Натуральное виноградное сусло разбавляют водой до концентрации сахара 37 г/л и изменяют соотношение C : N в начале культивирования до 15:1, при этом выход биомассы увеличивается до 60 % массы сырья. Культивирование осуществляется при температуре 22-26⁰ С и рН = 3,6-5,4.

В Италии отход винодельческой промышленности – виноградные выжимки без косточек обрабатывают в течение 3ч при 85⁰ С водным раствором 1,5 % SO₂ для растворения гемицеллюлоз и некоторых других соединений. Из фильтрата удаляют SO₂, а фильтрат нейтрализуют аммиаком и добавляют СаСl₂ для получения нерастворимых солей Са и К. На фильтрате, смешанном с термически обработанным жмыхом выжимок, выращивают Aspergillus VI. Ферментацию проводят при рН 4,5 и 74⁰ С в течение 27 ч. Полученная биомасса содержит 28 % сырого белка, незначительное количество нуклеиновых кислот и усваивается животными на 44 %.

В Грузии разработан способ получения кормовых белковых препаратов путем выращивания дрожжей на отходах перерабатывающей промышленности: предварительная обработка отжимов яблок 1 %-ным раствором NaOH превышает степень ферментативного гидролиза клетчатки на 12 %, а клетчатки отжимов помидор - на 26 %. При щелочной обработке измельченных отходов чайной промышленности и обрезков виноградной лозы происходит частичная делигнификация, что увеличивает степень ферментативного гидролиза и повышает долю конвертируемых в белок полисахаридов, увеличивает содержание белка r биомассе.