Опыт изучения топинамбура в Армении

Введение

Успехи современной биотехнологии и промышленной микробиологии создали реальные возможности успешного решения жизненно важных проблем продовольствия, топливно-энергетической и экологической программ. Наряду с переработкой и утилизацией крахмал и целлюлозосодержащего сырья, в последние годы большой интерес уделяется использованию инулинсодержащего сырья, в основном топинамбуру (Jerusalem artichoke, Helianthus tuberosus L.) и корневому цикорию (Cichorium intybus var. sativum L.).

Исключительно важное значение инулинсодержащее сырье имеет для производства сахаристых продуктов – фруктозы, фруктозо-глюкозного сиропа (ФГС) и других подсластителей, имеющих решающее значение для ликвидации сахарного дефицита, исчисляемого в России в пределах 5 млн т в год. Выработка и широкое внедрение в пищу этих продуктов имеет огромное оздоровительное значение для населения в предотвращении и борьбе с этим заболеванием, которым сейчас в России страдает по далеко не полным данным не менее 10 млн человек. Вырабатываемый на основе инулинсодержащего сырья этиловый спирт может иметь пищевое назначение и рассматриваться как перспективная альтернатива углеводородному горючему и сырью для нефтехимической промышленности.

В отличие от крахмала и целлюлозы, являющихся растительными полимерами из глюкозы, инулин может служить источником получения пищевых, кормовых продуктов, фруктозы, ФГС, этанола, пребиотиков, подсластителей и гидроксиметилфурфурола – источника синтеза многих ценных лекарств, пигментов и других соединений.

Топинамбур имеет ряд преимуществ перед многими с/х культурами, используемыми для получения сахара, а его морозостойкость и возможность уборки клубней осенью и весной позволяет создать на его сырьевой базе круглогодичное функционирование сахарных заводов, что имеет огромное экономическое и социальное значение.

Наиболее важным преимуществом использования клубней топинамбура является одностадийное ферментное получение фруктозо-глюкозного сиропа. В полученном ФГС содержание фруктозы составляет не менее 75-90%, что весьма трудоемко при гидролизе крахмала и другого сырья. Таким образом, возможно в одну стадию получить из инулина, содержащегося в клубнях топинамбура, ФГС третьего и более высоких поколений. На рынке стоимость фруктозы почти в 10 раз дороже традиционного сахара-сахарозы.

В СССР, России, Украине, Армении и других республиках накоплен большой опыт по изучению топинамбура, селекции новых сортов, получению и применению его различных продуктов. Планируемый широкий комплекс научно-производственных работ в этой области следует приветствовать и реализовать все необходимые меры для его успешной реализации. Надо учесть опыт многих организаций СНГ, а также зарубежных специалистов для исключения возможных ошибок. Мне лично пришлось буквально сопровождать развитие этих работ, начиная с первых разработок по переработке клубней топинамбура (Research Institute of Agriculture, Ontario, Canada), производственных работ во Франции и других стран.

В нашей Республике еще в 1987г. по инициативе Института микробиологии Правительство Армении приняло специальное постановление, утвердившее программу Топинамбур. В 1990г. была принята Всесоюзная программа Топинамбур, в которой важная роль была отведена нашему Институту. После развала Союза, преемником этих работ явился Центр депонирования микробов, который и ныне активно работает в этом направлении. Были разработаны новые микробиологические и биохимические методы переработки клубней топинамбура, выделены активные штаммы экстремофильных микроорганизмов – продуцентов инулиназ, что позволяет проводить процессы в экстремальных условиях с высокой продуктивностью. В Армении выполнялся и большой комплекс с/х и медико-биологических исследований по применению клубней топинамбура и инулина в профилактике и лечении сахарного диабета (Р. Едоян, С Априкян, Г. Шекоян и другие).

Разработанная нами принципиальная схема ферментативно микробиологической переработки клубней с использованием иммобилизованных клеток обеспечивает непрерывность процесса. Иммобилизация клеток была осуществлена с использованием крахмала поперечно сшитого бета-циколдекстрином. Потеря инулиназной активности при проточном гидролизе в течение 10 дней составляла около 20%.

При использовании различных сортов необходимо ориентироваться на высокое содержание инулина в клубнях. Нашими опытами было показано, что при зимнем хранении в почве клубней отмечается значительный гидролиз крахмала. Нами был разработан способ обработки растений, обеспечивающий высокое содержание инулина в клубнях.

На основании комплекса работ была разработана схема интегрированной безотходной технологии клубней топинамбура. В наших опытах утановлено, что отходы переработки клубней с зеленой массой - хороший субстрат для метанового брожения.