Контроль та керування процесу екстракції в промисловій біотехнології бета-каротину з Blakeslea trispora

Abstract

Досліджено технологічні параметри, а саме температуру і тривалість процесу екстракції β-каротину з біомаси міцеліального гриба Blakeslea trispora рослинними оліями різного жирнокислотного складу і з різним вмістом природних антиоксидантів: рафінованими дезодорованими соняшниковою, високоолеїновою соняшниковою, кукурудзяною і кунжутною. Створено статистичні моделі залежностей вмісту β-каротину в олійних екстрактах означених рафінованих дезодорованих олій від температури та тривалості екстракції, а також величини аналітичних чисел, що характеризують вміст вільних жирних кислот (кислотне число) та первинних продуктів окиснення ліпідів (пероксидне число) від температури та тривалості екстракції. Визначено раціональні параметри екстракції β-каротину з біомаси Blakeslea trispora обраними екстрагентами (рафінованими дезодорованими соняшниковою, високоолеїновою соняшниковою, кукурудзяною і кунжутною оліями) для керування технологічними властивостями його розчинів. Доведено, що застосування вказаних рафінованих дезодорованих олій як екстрагентів практично не впливає на вміст цільового продукту в олійних екстрактах біомаси, але впливає на аналітичні числа екстрактів, що характеризують вміст вільних жирних кислот, пероксидів та гідропероксидів. Найбільший вміст вільних жирних кислот спостерігається під час екстрагування β-каротину з біомаси соняшниковою олією, мінімального вмісту вільних жирних кислот вдається досягти в екстрактах кукурудзяної і кунжутної олій. Найбільший вміст первинних продуктів окиснення ліпідів (пероксидів та гідропероксидів) спостерігається під час екстрагування β-каротину з біомаси соняшниковою олією, мінімального вмісту вільних жирних кислот вдається досягти в екстрактах кунжутної олії. За допомогою отриманих апроксимаційних залежностей можна прогнозувати вміст β-каротину, а також величини кислотного і пероксидного чисел в олійних екстрактах біомаси в означених рафінованих дезодорованих оліях в залежності від температури та тривалості процесу екстракції.

The technological parameters, namely temperature and duration of β-carotene extraction process from the biomass of filamentous fungus Blakeslea trispora with vegetable oils of various fatty acid compositions and with various contents of natural antioxidants (refined deodorized sunflower, viso-oleic sunflower, corn and sesame) have been investigated. Statistical models of dependences of β-carotene, as well as analytical numbers, characterizing the content of free fatty acids (acid number) and primary products of lipid oxidation (peroxide number) content, in oil extracts of the specified refined deodorized oils, from temperature and extraction duration have been built. Rational parameters of β-carotene extraction from Blakeslea trispora biomass with selected extractants (refined deodorized sunflower, high oleic sunflower, corn and sesame oils) have been determined for the extracts technological properties control. It has been proven that the use of these refined deodorized oils as extractants practically does not affect the content of the target product in oil extracts of biomass, but it does affect the analytical numbers of extracts characterizing the content of free fatty acids, peroxides and hydroperoxides. The highest content of free fatty acids in β-carotene containing biomass extraction with sunflower oil has been observed. The minimum content of free fatty acids in extracts with corn and sesame oils using has been be achieved. The highest content of primary products of lipid oxidation (peroxides and hydroperoxides) during β-carotene containing biomass extraction by sunflower oil has been observed. The minimum content of free fatty acids in extracts with sesame oil using has been achieved. It is possible to predict β-carotene content, as well as acid and peroxide numbers of oil extracts from biomass in specified refined deodorized oils, depending on temperature and extraction process duration using the obtained approximation dependences.