Особенности технологии белково-витаминных и белково-липидных концентратов на основе биомассы дрожжей.

Перспективным направлением получения белково-витаминных концентратов пищевого назначения является биотехнологическая переработка молочной сыворотки. Белково-витаминные концентраты могут выпускаться в жидком, сгущенном и сухом видах.

Сухой кормовой продукт "Провилакт". Технология продукта разработана сотрудниками Института микробиологии АН Беларуси. Она включает следующие технологические операции: приемка сырья и оценка его качества; подготовка сырья к ферментации, ферментация сыворотки; составление смеси и сгущение; гомогенизация смеси; сушка смеси; фасовка и упаковка готового продукта.

Молочную сыворотку, очищенную от казеиновой пыли и жира, пастеризуют при температуре 70-74 ⁰С с выдержкой 15-20 с, охлаждают до 8 ⁰С. Сыворотку перед ферментацией сгущают на вакуум-выпарной установке до концентрации сухих веществ 14-16 %, пастеризуют при температуре 90 ⁰С с выдержкой 3-5 мин, охлаждают до 24-28 ⁰С и направляют в ферментер, вносят минеральные соли в виде растворов 20 %-ной концентрации из расчета на 1000 кг сыворотки (в кг): сульфат аммония – 5,0; мочевина – 8,0; диаммонийфосфат – 3,0; хлорид калия – 1,0. Минеральные соли в среду вносят в два приема равными долями: перед ферментацией и через 6 дрожжевания.

В качестве продуцента при ферментации используют дрожжи T. candida ФКО. Посевной материал готовят из пастеризованной молочной сыворотки в несколько этапов. Коллекционная культура на сусловом агаре → Рабочая культура дрожжей на сусловом агаре → Глубинная культура дрожжей на стерильной молочной сыворотке (колбы на качалке) → Засевные дрожжи на стерильной сыворотке (инокулятор) → Посевной материал на пастеризованной молочной сыворотке (маточный ферментер).

Дрожжи из маточного ферментера в количестве 20-30 % общего объема среды вносят в рабочий ферментер, который заполняют на 50 % вместимости. Температуру среды в процессе ферментации поддерживают в пределах 24-28 ⁰С, рН 4,5-5,5 устанавливают в начале ферментации и в дальнейшем не регулируют.

Процесс ферментации заканчивают при снижении лактозы в растворе до 0,5 %. К этому времени концентрация сырой биомассы дрожжей достигает 160-240 г/л. После окончания ферментации сыворотку пастеризуют при температуре 80-85 ⁰С с выдержкой 15-20 с и охлаждают до 8 ⁰С. Из ферментированной и натуральной сыворотки составляют смесь согласно рецептуре, смесь тщательно перемешивают и сгущают на вакуум-выпарных установках до концентрации сухих веществ 28 %. Сгущенную смесь нагревают (при необходимости) до температуры 60 ⁰С и гомогенизируют при давлении 15 МПа. Такая обработка способствует разрушению дрожжевых клеток и улучшает растворимость сухого продукта

Сушат гомогенизированную смесь на распылительных сушилках при температуре воздуха, поступающего в башню, 170-185 ⁰С, температура уходящего воздуха – 80-90 ⁰С. Готовый продукт фасуют в многослойные бумажные мешки с мешками-вкладышами из полиэтилена и герметично упаковывают.

Микробный синтез жира на молочной сыворотке активно исследуют ученые всего мира. В качестве продуцента этого продукта могут быть использованы различные виды микроорганизмов. Некоторые штаммы Oidium lactis в условиях поверхностного культивирования синтезировали 12,5-14,3 г жира на 100 г лактозы сыворотки; микроскопические грибы Aspergillus ustus на молочной сыворотке с добавлением к среде нитрата аммония при глубинном культивировании использовали 96 % лактозы и накапливали 17 г/л биомассы, содержащей 13 % белка и 28 % жира. Дрожжи С. curvata на подсырной сыворотке и её ультрафильтрате накапливали до 15,6 г/л липидов (15-27 г липидов на 100 г лактозы). По расчетам американских исследователей при переработке пермеата в количестве 200-230 т/сут с помощью этих дрожжей можно получать ежесуточно 3,4 т липидов, 0,55 т протеина и 2,85 т клеточного материала в виде углеводов.

Перспективным продуцентом жира считают дрожжи Candida himicola. Дрожжи этого вида хорошо развиваются на очищенной от белков подсырной или творожной сыворотке без внесения дополнительных минеральных источников питания. Они способны накапливать до 27 г/л и более абсолютно сухой биомассы, содержащей до 36…40 % липидов. Жир дрожжей С. himicola содержит: 81,8 % триглицеридов, 2,7 % моно- и диглицерилов, 2,3 % фосфолипидов, 7,7 % свободных жирных кислот, 1,7 % стеринов, 1,6 % эфиров стеринов и воска и 2,1 % - неидентифицированная фракция. Это позволяет считать его как триглицериды с примесью других фракций. Исследованием жирнокислотного состава такого жира установлено, что на долю пальметиновой кислоты приходится 28,9 %, стеариновой – 13,7 %, олеиновой – 57-62 % и линолевой – 3,0-7,0 %. Кроме этих кислот в жире обнаружены: миристиновая, пальмитолеиновая, линоленовая. Состав синтезируемых липидов существенно изменяется под действием температуры, аэрации и активной кислотности (рН). Изменением этих факторы можно регулировать жирнокислотный состав липидов.

Предварительные расчеты показывают, что при переработке 1 т молочной сыворотки с использованием дрожжей С. himicola можно получить до 18 кг дрожжевого жира или при использовании сыворотки вместе с дрожжами до 45-48 кг сухого жиробелкового продукта. Использовать его можно в качестве кормовой добавки в рационах животных и птицы. Получены положительные результаты при использовании его в составе заменителей цельного молока.