способ получения пектина

Формула изобретения

1. Способ получения пектина, включающий приготовление гидролизующего агента путем культивирования микроорганизмов, смешивание полученного гидролизующего агента с растительным пектинсодержащим сырьем, экстрагирование смеси и выделение готового продукта, отличающийся тем, что в качестве микроорганизмов используют дрожжи Zygofabospora marxiana BKM Y-848, для получения гидролизующего агента их культивируют на питательной среде, содержащей свежеприготовленную молочную сыворотку, дрожжевой автолизат и стандартные соли Ридера, а в качестве пектинсодержащего сырья используют выжимки плодов и ягод, подвергнутые предварительной промывке, сушке, экстракции 96%-ным этанолом и смешиванию полученного осадка с водой в соотношении 1:4.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидролизующий агент вносят в количестве 0,03-0,04% на 1 г сухих выжимок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам получения пектина из отходов плодово-ягодного сырья.

Известен способ получения пектина из растительного сырья [1], заключающийся в обработке растительного сырья, в качестве которого используют яблочные выжимки и чесночную шелуху, комплексным ферментным препаратом, обладающим целлюлолитической и пектолитической активностью с константой пектазно-целлюлазного комплекса 1:10, разделении фаз и выделении целевого продукта из жидкой фазы.

Недостатком данного способа является получение продукта невысокого качества из-за высвобождения метанола в жидкую фазу при изменении степени этерификации и содержания метоксильных групп в жидкой фазе, трудоемкости технологического процесса и загрязнения окружающей среды отходами производства.

Известен способ получения пектиновых веществ из выжимок растительного сырья [2], включающий ферментацию выжимок энзимами микроорганизмов Trichoderma longbrachiatum Rifai BKM F-2911, разделение твердой и жидкой фаз и выделение целевого продукта из жидкой фазы.

Недостатком данного способа является недостаточно высокое качество продукта из-за использования гриба Trichoderma longbrachiatum, приводящего к появлению в готовом продукте токсических веществ и спор, что требует специального контроля в технологическом процессе.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения пектина [3], заключающийся в изготовлении гидролизующего агента путем культивирования на субстрате микроорганизмов рода Bacillus, смешивании полученного гидролизующего агента с растительным пектинсодержащим сырьем, экстрагировании смеси и выделении целевого продукта. При этом в качестве микроорганизмов используют неразрушающие пектин штаммы Bacillus subtillis, Bacillus cereus, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus circulans, Bacillus coagulans, Bacillus firmus, Bacillus licheniformis, Bacillus pumilis. Bacillus macerans, аналогичные штаммы или мутантные штаммы этих бактерий. В качестве растительной ткани, содержащей пектиновые вещества, используют кожуру или оболочку долек цитрусовых. Данный способ позволяет извлекать 30-35% пектиновых веществ от теоретически возможного количества.

Недостатками данного способа являются недостаточно высокое качество продукта, низкий выход готового продукта, сложность и трудоемкость процесса из-за трудности и сложности получения неутилизирующих пектин штаммов микроорганизмов, а также загрязнение окружающей среды из-за недостаточно полной деградации пектинсодержащего сырья.

Задачей изобретения является повышение выхода и улучшение качества готового продукта - пектина, сохранение экологически чистого процесса его получения и упрощение этого процесса.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения пектина, включающем изготовление гидролизующего агента путем культивирования микроорганизмов, смешивание полученного гидролизующего агента с растительным пектинсодержащим сырьем, экстрагирование смеси и выделение готового продукта, отличием является то, что в качестве микроорганизмов используют дрожжи Zygofabospora marxiana BKM Y-848, продуцирующие комплекс ферментных препаратов эндополигалактуроназы, гемицеллюлазы и целлюлазы, а в качестве растительного пектинсодержащего сырья используют предварительно обработанные отходы плодов и ягод.

Отличием также является то, что гидролизующий агент получают путем культивирования дрожжей Zygofabospora marxiana BKM Y-848 на питательной среде, содержащей свежеприготовленную молочную сыворотку, дрожжевой автолизат и стандартные соли Ридера, а также то, что в качестве отходов плодов и ягод используют яблочные, облепиховые, брусничные, черничные, черносмородиновые, цитрусовые (мандариновые, грейпфрутовые, апельсиновые, лимонные) предварительно обработанные выжимки и отходы ананасов, а также то, что выжимки подвергают предварительной обработке, включающей промывку, сушку, экстрагирование 96%-м этанолом и смешивание полученного осадка с водой в соотношении 1:4, а также то, что гидролизующий агент вносят в количестве 0,03-0,04% на 1 г сухих выжимок.

Использование в качестве микроорганизма дрожжей Zygofabospora marxiana BKM Y-848, продуцирующих комплекс ферментных препаратов эндополигалактуроназы, гемицеллюлазы и целлюлазы, позволяет создать оптимальные условия, способствующие разрушению целлюлозно-гемицеллюлозно-пектиновых связей и освобождению пектина без изменения степени этерификации и содержания метоксильных групп из-за отсутствия фермента в дрожжах пектинэстеразы. Использование яблочных, облепиховых, брусничных, черничных, черносмородиновых, цитрусовых (мандариновых, грейпфрутовых, апельсиновых, лимонных) предварительно высушенных выжимок и отходов ананасов обусловлено наличием большого количества биологически активных веществ, в частности пектина, и улучшит экологию окружающей среды при производстве пектина. Для северных районов использование местных плодово-ягодных ресурсов, а именно яблочных, облепиховых, брусничных, черничных, черносмородиновых выжимок, приобретает особое значение, т.к. климатические условия определяют потребность в биологически активных веществах, таких как пектин.

Перед использованием предварительно подготовленное сырье экстрагируют 96% этанолом, что позволяет удалить эфирные масла, пигменты и другие примеси, содержащиеся в отходах плодов и ягод. Внесение гидролизующего агента в количестве 0,03-0,04% на 1 г сухих выжимок обеспечивает более полное разрушение целлюлозно-гемицеллюлозно-пектинового комплекса.

Способ осуществляют следующим образом.

Пектин получают путем приготовления гидролизующего агента при культивировании дрожжей Zygofabospora marxiana BKM Y-848 на питательной среде, содержащей молочную сыворотку, дрожжевой автолизат, минеральные соли Ридера, глубинным способом в анаэробных условиях в течение 2,5-3 суток при температуре 28-30°С. В состав солей Ридера входит: NaCl - 0,05%, MgSO₄·7H₂O - 0,07%, (NH₄)₂SO₄ - 0,3%, КН ₂PO₄ - 0,1%, К₂HPO₄·3Н ₂O - 0,01%. Питательную среду помещают в колбу на 750 см³, заливают 100 см³ водопроводной воды, рН доводят до 3,5 и стерилизуют при 0,5 МПа в течение 30 мин. После охлаждения среду засевают дрожжами Zygofabospora marxiana BKM Y-848 ЦМПМ ВНИИГенетика Y-303. Культивирование проводят в течение 2,5-3 суток при 28-30°С в анаэробных условиях. После этого отделяют жидкую фазу от твердой центрифугированием при 3000 об/мин в течение 12-15 мин. Полученную бесклеточную культуральную жидкость используют в качестве гидролизующего агента. Полученный гидролизующий агент (бесклеточную культуральную жидкость), содержащую активный комплекс ферментов: внеклеточную эндополигалактуроназу, гемицеллюлазу, целлюлазу, смешивают с предварительно промытыми и высушенными отходами плодов и ягод и экстрагируют 96% этанолом при 80-90°С в течение 2,5-3 часов для удаления эфирных масел, пигментов и других примесей. Полученную массу (осадок) смешивают с водой в соотношении 1:4 и добавляют гидролизующий агент в количестве 0,03-0,04% фермента на 1 г сухих выжимок. Ферментацию проводят 45-60 минут. По истечении времени ферментации отделяют жидкую фазу от твердой. Твердую фазу утилизируют, а жидкую упаривают до ¹/₂ объема и высушивают до содержания сухих веществ 9,1-9,5%. Содержание пектина в высушенном осадке - 55%.

Пример 1. Пектин получают путем смешивания гидролизующего агента с предварительно обработанными брусничными выжимками. Гидролизующий агент получают при культивировании дрожжей Zygofabospora marxiana BKM Y-848 на среде, содержащей свежеприготовленную молочную сыворотку (2%), дрожжевой автолизат (0,1%) и стандартные соли Ридера, помещенные в коническую колбу на 750 см³ при рН 3,5 в течение 3^х суток при 30°С в анаэробных условиях. Полученную бесклеточную культуральную жидкость используют для гидролиза. 50 г промытых и высушенных брусничных выжимок экстрагируют 96%-м этанолом, полученный осадок смешивают с водой в соотношении 1:4 и добавляют гидролизующий агент в количестве 0,03% на 1 г сухих выжимок. По истечении времени ферментации фильтрат упаривают до ¹/₂ объема и высушивают. Высушенный осадок - пектин с содержанием сухих веществ 9,1-9,5%. Содержание пектина составляет 50-55%.

Пример 2. Способ получения пектина осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве растительного сырья были взяты черничные выжимки. Содержание пектина составляет 35-40%.

Пример 3. Способ получения пектина осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве растительного сырья были взяты черносмородиновые выжимки. Содержание пектина составляет 45-50%.

Использование предлагаемого способа позволит улучшить качество готового продукта, т.к. гидролизующий агент, полученный из дрожжей Zygofabospora marxiana BKM Y-848, не содержит токсических веществ и спор; увеличить выход готового продукта по сравнению с прототипом с 30-35% до 35-55%, упростить процесс, т.к. не требуется специального контроля в технологическом процессе, получить пектин высокого качества, обладающий сорбционными свойствами к ионам тяжелых металлов, что важно при выведении их из организма, активный в отношении грибов и бактерий, уменьшая их рост, тем самым способный очищать живые организмы от вредных веществ, не нарушая бактериологического баланса организма.

Источники информации

1. RU, патент 2095372, C1 37.06, 1998.

2. RU, патент 2090088, C1 A 23 L 1/0524, 1997.

3. RU, патент 2059385, C1 A 23 L 1/0524, С 08 В 37.06, 1999.