Αντικείμενο της παρούσας μελέτης ήταν η αξιολόγηση της δυνατότητας παραγωγής μικροβιακού λίπους από απόβλητα βιομηχανιών τροφίμων, το οποίο δυνητικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε για την παραγωγή πρόσθετων στα τρόφιμα υψηλής διατροφικής και φαρμακευτικής αξίας, είτε για την παραγωγή βιοντήζελ. Η παραγωγή μικροβιακού λίπους στηρίχτηκε στην αξιοποίηση των στερεών αμυλοπρωτεϊνούχων (κυρίως αμυλούχων) αποβλήτων από βιομηχανία παραγωγής προϊόντων ζαχαροπλαστικής. Τα αμυλοπρωτεϊνούχα απόβλητα μετατράπηκαν σε ένα θρεπτικό μέσο για την παραγωγή μικροβιακού λίπους μέσω ενζυμικής υδρόλυσης χρησιμοποιώντας ακατέργαστα ένζυμα (αμυλολυτικά και πρωτεολυτικά) που παρήχθησαν κατά τη διάρκεια ζύμωσης στερεής κατάστασης από τον βασιδιομύκητα Aspergillus awamori. Η ζύμωση στερεής κατάστασης πραγματοποιήθηκε με χρήση παραπροϊόντων άλεσης σίτου ως υπόστρωμα. Μετά το πέρας της ζύμωσης στερεής κατάστασης, τα εναπομείναντα στερεά προστέθηκαν σε υδατικό εναιώρημα των αμυλούχων αποβλήτων. Το υδρόλυμα που παρήχθη χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα για την πραγματοποίηση υγρής ζύμωσης του ελαιογόνου ζυγομύκητα Mortierella isabellina. Κατά τη διάρκεια της υγρής ζύμωσης αναλύθηκαν ποσοτικά οι κινητικές των συγκεντρώσεων: α) αναγόντων σακχάρων (με την μέθοδο DNS), β) γλυκόζης (ενζυμικά), γ) αζώτου που περιέχεται στις ελεύθερες αμινομάδες (με τη μέθοδο της νινυδρίνης), δ) μικροβιακής μάζας και ε) μικροβιακού λίπους. Επιλεγμένα δείγματα λίπους υπόκειντο σε μεθυλεστεροποίηση, ώστε να μετατραπούν σε πτητικά (FAME) κι έτσι να καταστεί δυνατός ο ποιοτικός προσδιορισμός τους με GC-FID. Από τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν διαπιστώθηκε ότι η μέγιστη συγκέντρωση γλυκόζης (70,87g/L) και αζώτου των ελεύθερων αμινομάδων (281,44mg/L) στο υδρόλυμα (κατόπιν 24ωρης υδρόλυσης του αποβλήτου συγκέντρωσης 100g/L) επιτεύχθηκε όταν τα αμυλολυτικά και πρωτεολυτικά ένζυμα που διενεργούσαν την υδρόλυση προέρχονταν από ζύμωση στερεής κατάστασης του μύκητα Aspergillus awamori διάρκειας τριών ημερών. Επίσης, διαπιστώθηκε ότι στην περίπτωση που η υδρόλυση του αποβλήτου συγκέντρωσης 100g/L είχε διαρκέσει 24h, η υψηλότερη συγκέντρωση μικροβιακής μάζας, που παρατηρήθηκε όταν το υδρόλυμα αυτό χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα ζύμωσης υγρής κατάστασης του μύκητα Mortierella isabellina, ήταν 19,60g/L, με αντίστοιχη συγκέντρωση ενδοκυτταρικού λίπους 13,07g/L, δίνοντας την υψηλότερη απόδοση βιομάζας σε λίπος που επιτεύχθηκε στα πλαίσια αυτής της μελέτης (66,7%). Η αύξηση της διάρκειας υδρόλυσης του αποβλήτου συγκέντρωσης 100g/L, από 24h σε 48h είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή 31,38g/L βιομάζας και 12,67g/L ενδοκυτταρικού λίπους, ενώ στην περίπτωση που, εκτός από τη διάρκεια της υδρόλυσης, αυξήθηκε και η συγκέντρωση του υδρολυθέντος αποβλήτου σε 150g/L, η μέγιστη παραγωγή βιομάζας και ενδοκυτταρικού λίπους που επιτεύχθηκε ήταν 45,73g/L και 19,37g/L αντιστοίχως.
Aim of the present study was to evaluate the possibility of microbial oil production from food industry wastes, which could be used either to produce additives for high nutritional and medical value foods or to produce biodiesel. Single cell oil (SCO) production was based on the exploitation of starch-based waste streams from the confectionery industry. The starch-based waste was converted into a nutrient-complete medium for microbial oil production by enzymatic hydrolysis using crude enzymes (amylolytic and proteolytic) that were produced during solid-state fermentation of the fungal strain Aspergillus awamori. Solid-state fermentation took place using wheat flour milling by-products as substrate. After the end of the solid-state fermentation, the remaining solids were added to a suspension of the starch-based waste to promote the enzymatic hydrolysis of starch and protein. The maximum glucose (70.87g/L) and free amino nitrogen concentrations (281.44 mg/L) were achieved after 24 h hydrolysis of 100g/L of the waste when solids from 72 h solid-state fermentation were used. The hydrolysate produced was used as fermentation medium in submerged cultures for the production of microbial oil by the oleaginous zygomyces Mortierella isabellina. In the case that a hydrolysate produced after 24 h hydrolysis with an initial concentration of 100 g/L waste was used as substrate for the submerged fermentation of the fungus Mortierella isabellina, the final cell dry weight was 19.6g/L with a corresponding concentration of single cell oil of 13.07g/L, which is the highest intracellular oil content obtained in the present study (66.7% w/w). An extension of the hydrolysis of starch-based waste to 48h (the initial solid concentration was 100 g/L) resulted in the production of 31.38g/L of total dry weight and 12.67g/L of single cell oil. In the case that the hydrolysate was produced from 150 g/L initial waste concentration and 48h hydrolysis duration, the maximum total dry weight and microbial oil production achieved were 45.73g/L and 19.37g/L respectively.
