WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Разработка технологии белкового препарата с повышенной биологической активностью с использованием пивной дробины

На правах рукописи

СВИРИДОВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БЕЛКОВОГО ПРЕПАРАТА С ПОВЫШЕННОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ

Специальность: 05.18.07 Биотехнология пищевых продуктов (пивобезалкогольная, спиртовая и винодельческая промышленности)

Специальность: 05.18.10 Технология чая, табака и биологически активных веществ и субтропических культур

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена на кафедре «Процессы ферментации и промышленного биокатализа» ГОУ ВПО «Московский Государственный Университет пищевых производств» и в лаборатории «Брожения и санитарии пивоварения» ГУ Всероссийского научно-исследовательского института пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности РАСХН

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор технических наук, профессор Гернет Марина Васильевна
ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: Член-корреспондент РАСХН, доктор технических наук, профессор Поляков Виктор Антонович кандидат технических наук Афанасьева Елена Дмитриевна
ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Московский Государственный Университет технологий и управления

Защита состоится «28» декабря 2006 года в 10 часов в ауд. III - 101 на заседании Диссертационного Совета Д.212.148.04 ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское ш., 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПП.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, МГУПП, учёному секретарю Совета.

Автореферат разослан «27» ноября 2006 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета, д.т.н. проф. Крюкова Е.В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время проблема экономного использования всех видов материальных и топливно-энергетических ресурсов рассматривается как одна из основных в повышении эффективности общественного производства. Задача состоит в том, чтобы вовлечь в сферу производства не только сельскохозяйственное сырье, перерабатываемое на предприятиях, но и вторичные сырьевые ресурсы (ВСР), так называемые «отходы».

Их использование позволяет расширить ассортимент продукции пищевого, технического и кормового назначения, создать дополнительные источники сырья и топлива, сократить площади под посевы технических культур, оздоровить воздушный и водяной бассейны в промышленных регионах. Одновременно появляется возможность организации малоотходного и безотходного производств и повышения их эффективности.

Законодательство многих европейских стран и США, при помощи крупных штрафов, заставляет владельцев промышленных предприятий искать способы повторного использования, утилизации или безопасного захоронения промышленных отходов. Вероятно, подобные санкции в ближайшем будущем ожидают и Россию. Для пивоваренной промышленности одной из главных проблем в этой сфере является утилизация пивной дробины. Поскольку она получается в большом количестве (2406,2 тыс.т. в 2005 году), содержит множество ценных веществ, но при этом обладает небольшим сроком хранения.

В последние годы в России вновь возобновились научно-исследовательские работы, позволяющие повысить эффективность использования вторичных сырьевых ресурсов пивоварения и обосновать возможность и целесообразность малоотходной технологии производства пива, что является, несомненно, актуальным.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка биотрансформации пивной дробины в кормовой продукт, обогащенный белком, амилолитическими ферментами и другими биологически активными веществами.

Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- выбор микроорганизмов, позволяющих на среде, содержащей пивную дробину, интенсивно накапливать белок и другие биологически активные вещества;

- определить оптимальный состав питательной среды;

- исследовать возможность использования электрохимически активированной воды (анолита) для стерилизации пивной дробины и культивирования на ней выбранного микроорганизма;

- исследовать воздействие биологически активного вещества «Витацит» на процесс культивирования микроорганизма и на свойства кормового белка;

Научная новизна.

- Проведен скрининг микроорганизмов и выбран Endomycopsis species 20-9, накапливающий при поверхностном способе культивирования белковую биомассу и комплекс амилолитических ферментов на среде, в состав которой входит пивная дробина;

- на основании изучения потребности Endomycopsis species 20-9 в источниках азота, углерода и микроэлементов выявлены зависимости накопления белка и амилолитических ферментов в биомассе и определены концентрации ингредиентов;

- впервые изучено влияние электрохимически активированных (ЭХА) растворов на способность дезинфицировать пивную дробину;

- исследовано влияние биологически активного препарата «Витацит» на рост микроорганизма Endomycopsis species 20-9 для получения белковых препаратов с повышенным содержанием биологически активных веществ.

Практическая ценность работы.

Разработана технология белкового препарата с повышенной биологической активностью с использованием пивной дробины:

- определен состав питательной среды для культивирования Endomycopsis species 20-9 на среде с пивной дробиной;

- установлены оптимальные режимы (величина рН, t, время контакта, гидромодуль) обработки пивной дробины ЭХА раствором (анолитом) для ее стерилизации. Срок хранения стерильности дробины составляет 72 часа без введения дополнительных мероприятий по асептике;

- установлено, что использование ЭХА растворов позволяет более чем в 2 раза увеличить биосинтез амилолитических ферментов;

- предложен способ повышения биологической активности кормового белка с применением препарата «Витацит» (заявка №2006137066, «Способ получения кормовой добавки», приоритет от 20.10.2006.)

- разработана ТИ получения белкового препарата на основе пивной дробины;

- расчётно-экономический годовой эффект от внедрения технологии утилизации пивной дробины для получения 100 тыс. т. кормового продукта составляет от 62,5 до 137,5 млн. руб. в год, в зависимости от используемых добавок.

Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на российской научно-практической конференции «Наукоемкие и конкурентоспособные технологии продуктов питания со специальными свойствами» (Углич, 11-12 сентября 2003 г); конференциях молодых ученых МГУПП 2004, 2005.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы, в которых отражены основные положения диссертации, а также подана заявка на патент (заявка №2006137066, «Способ получения кормовой добавки» приоритет от 20.10.2006).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 168 стр. машинописного текста, содержит 48 рис. и 52 табл. Библиография включает 168 наименований.

1. Обзор литературы

В обзоре литературы приведен состав и свойства пивной дробины, систематизированы различные способы утилизации пивной дробины в России и за рубежом. Обобщены и описаны факторы и механизм действия электрохимически активированных (ЭХА) систем. Рассмотрены состав и свойства комплексных препаратов «Витацитов» и определены перспективы их использования в пищевой промышленности, кормопроизводстве и других отраслях.

2. Материалы и методы исследования

Объектами исследования служили 11 культур дрожжей из коллекций МГУПП и ГУ ВНИИ ПБ и ВП, гидролизаты остаточных пивных дрожжей: «Протамин» и полученный с использованием ЭХА – воды, комплексные препараты «Витациты».

Культивирование микроорганизмов проводилось поверхностным способом на твердых питательных средах по стандартной методике (Грачева И.М. и др., 1982).

ЭХА - раствор готовили на установке для электрохимического синтеза активированных моющих, дезинфицирующих и стерилизующих растворов СТЭЛ -10Н-120-01 (мод. 20-03).

Количество белка определяли экспресс-методом По – Томбса (Загребальный С.Н., 1986), амилолитическую активность по Климовскому и Родзевич, осахаривающую активность стандартным методом (Грачева И.М. и др., 1982), содержание сахаров методом Бертрана – Шорля (Косминский Г.И., 1998), качественный и количественный состав аминокислот определяли методом ионообменной хроматографии на аминокислотном анализаторе Biotronic.

В диссертации приведены средние арифметические данные из трех повторностей. При проведении эксперимента использовали математические методы планирования и обработки результатов исследований с применением стандартного пакета программ.

3. Результаты исследования и их обсуждение

3.1 Отбор микроорганизмов активных продуцентов белка на среде, содержащей пивную дробину.

Для выбора наиболее перспективного штамма, способного накапливать значительное количество белка на среде, содержащей пивную дробину, было использовано 11 культур. Все представленные микроорганизмы относятся к дрожжам и дрожжеподобным микроорганизмам. Это Candida rugosa C5, Candida utilis 567, Candida tropicalis AII и С-3, Candida krusei B-I, Trichosporon species B-6 и m, Trichosporon cutanium 11-53, Endomycopsis fibuliger C-1 и С-2, Endomycopsis species 20-9.

Отбор продуцентов проводили по интенсивности их роста на среде сусло-агар, содержащей 8,0% СВ. Засев среды осуществляли уколом 24-часовыми культурами продуцентов, выращенными на стерильном пивном сусле с СВ 8,0% и рН 5,4. Об интенсивности роста микроорганизмов судили по росту гигантской колонии путем определения увеличения ее диаметра в течение 10 суток. Нами установлено, что способностью расти на плотной среде, обладают все исследуемые культуры, но наиболее интенсивный рост отмечен у дрожжей Endomycopsis fibuliger C1, Endomycopsis fibuliger C2, Endomycopsis species 20-9, Trichosporon species m.

Далее проводились исследования способности вышеперечисленных дрожжей образовывать большое количество белковых веществ в условиях поверхностного культивирования на твердой питательной среде, в качестве которой использовалась пивная дробина.

Полученные данные представлены на рис.1.

Наибольшее количество белковых веществ в культуре отмечено при культивировании Endomycopsis species 20-9.

Рис.1 Результаты культивирования продуцентов на пивной дробине.

Изучая динамику культивирования, нами было установлено, что оптимальная длительность культивирования Endomycopsis species 20-9 для накопления белка составляет 48-72 часа.

3.2 Выбор состава питательной среды для культивирования Endomycopsis species 20-9.

Известно, что пивная дробина достаточно богата питательными веществами. Для того чтобы при культивировании микроорганизмы получали полноценное питание (азотистые соединения, углеводы, микро- и макроэлементы и другие биологически активные вещества) необходимо на основании их индивидуальных особенностей проводить исследования по подбору питательных сред.

Из ранее проведенных исследований известно, что микроорганизм Endomycopsis species 20-9 при поверхностном способе культивирования хорошо развивается на питательной среде состоящей из пшеничных отрубей. Поэтому было проведено исследование возможности частичной замены пивной дробины пшеничными отрубями.

Следует отметить, что в задачу наших исследований входил принцип конструирования питательных сред, в которых дробина должна использоваться в максимально возможных концентрациях.

Полученные результаты представлены на рис. 2-4. За контроль принята среда, состоящая из 100% пшеничных отрубей.

Рис.2 Содержание белка в препаратах в зависимости от состава среды.

Рис.3 Влияние состава питательной среды на амилолитическую активность белковых препаратов.

Рис.4. Влияние состава питательной среды на осахаривающую активность белковых препаратов.

Анализируя полученные данные, следует отметить, что использование питательной среды, состоящей из 50% пшеничных отрубей и 50% пивной дробины, по абсолютно сухой массе, позволяет значительно повысить активности амилолитического комплекса поверхностной культуры при незначительном (по сравнению со 100% отрубями) снижении концентрации белковых веществ. Еще одним достоинством данной среды является тот факт, что ее исходная влажность, с учетом влажности обоих компонентов, близка к 60%, что наиболее благоприятно для поверхностного культивирования Endomycopsis sp. 20-9.

Изучив динамику потребления источников углерода при культивировании Endomycopsis species 20-9, в дальнейшем в качестве источников сахаров было решено использовать 16%-ное пивное сусло и крахмальную патоку. В результате проведения серии опытов было установлено, что использование источников сахаров для повышения содержания белковых веществ в культуре нецелесообразно, т.к. внесение любого из рассматриваемых компонентов не приводило к увеличению выхода белка. Однако следует отметить, что использование дополнительных источников сахаров в количестве 5% к массе питательной среды позволяет повысить амилолитическую активность препаратов на 23-28%.

Как известно жизнедеятельность микроорганизмов очень сильно зависит от присутствия в питательной среде оптимального количества органического и неорганического азота.

В качестве источников неорганического азота были выбраны фосфорнокислая и сернокислая соль аммония, т.к. из ранее проведенных исследований известно, что наиболее активный рост микроорганизма, сопряженный с потреблением углеводного питания и секрецией в среду ферментов, происходит в присутствии восстановленных формы азота в виде аммонийных солей. В качестве источников органического азота мы использовали гидролизаты остаточных пивных дрожжей: «Протамин» и полученный с использованием ЭХА – воды.

В результате проведенных исследований сделан вывод о том, что внесение источников азота благотворно влияет на накопление белков и амилолитических ферментов. Максимальное количество белков образуется при использовании фосфорнокислой соли аммония в количестве 2% к массе питательной среды (135,07% в сравнении с контролем), а максимальная амилолитическая активность наблюдается при использовании гидролизата остаточных пивных дрожжей в количестве 0,2% к массе питательной среды (156,04% в сравнении с контролем). Необходимо отметить, что при использовании обоих источников органического азота результаты были идентичными.

Известно, что совместное использование в питательной среде источников органического и неорганического азота благотворно сказывается на синтезе ферментов микроорганизмами.

Для подбора этих источников мы использовали (NH4)2HPO4 и гидролизат остаточных пивных дрожжей, т.к. согласно ранее проведенным опытам, именно эти источники азота являются наилучшими. Результаты опытов по влиянию комбинированных источников азота на жизнедеятельность Endomycopsis species 20-9 представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1. Влияние совместного внесения источников неорганического и органического азота на накопление белка.

Количество белка, % к контролю
* 0,5 % (NH4)2HPO4 1% (NH4)2HPO4 2% (NH4)2HPO4
0,1% гидролизата о.п.д. 124,21 164,90 146,50
0,15% гидролизата о.п.д. 144,72 158,82 133,62
0,2% гидролизата о.п.д. 155,58 148,25 114,05

* количества вносимых веществ указаны в % к массе питательной среды

Таблица 2. Влияние совместного внесения источников неорганического и органического азота на синтез амилолитическая ферментов.

Амилолитическая активность, % к контролю
* 0,5 % (NH4)2HPO4 1% (NH4)2HPO4 2% (NH4)2HPO4
0,1% гидролизата о.п.д. 91,98 114,54 113,35
0,15% гидролизата о.п.д. 94,43 102,97 106,92
0,2% гидролизата о.п.д. 106,17 97,48 100,92

* количества вносимых веществ указаны в % к массе питательной среды

Из таблиц видно, что наибольшее количество белка образуется при комбинированном внесении фосфорнокислой соли аммония и гидролизата остаточных пивных дрожжей в количествах 1% и 0,1% соответственно и составляет 164,9% в сравнении с контролем. Одновременно при использовании той же добавки в культуре наблюдалась максимальная амилолитическая активность, которая составляла 114,54% к контролю. При изменении дозы либо соли аммония, либо гидролизата происходит снижение содержания белковых веществ и амилолитической активности.

Разработанные в России препараты «Витациты» являются смешанолигандными комплексными соединениями биогенных металлов меди, магния, марганца, железа, кобальта и других компонентов, приготовленными по способу, описанному в патенте РФ №2116465. Эти соединения представляют собой биогенетические предшественники активных центров внутриклеточных ферментов. Термин «Витациты» переводится как «вита» - жизнь, «цита» - клетка.

«Витациты» оказывают положительное влияние как на весь организм в целом, так и на отдельные клетки. Способствуют активации обмена веществ клеток и ускоряют процесс переноса микроэлементов. Кроме того, будучи внесенными, в корма для животных, «Витациты» придают им лечебно-профилактические свойства. Так как исследования по влиянию лигандных соединений на способность культуры микроорганизма Endomycopsis species 20-9 продуцировать белковые и биологически активные соединения на различных питательных средах с целью получения кормовых препаратов ранее не проводились, в дальнейшем мы остановились на разработке таких препаратов.

С этой целью использовались два препарата: «Витацит 1», содержащий смешанолигандные комплексные соединения биогенных металлов меди, магния, марганца, железа, кобальта и «Витацит 2», содержащий, cмешанолигандные комплексные соединения вышеуказанных биогенных металлов, включающих также селен. Использование препарата «Витацит 2» основано на ранее проведенных исследованиях, из которых известно, что введение лигандного соединения селена (производное селеноцистеина) в питательную среду приводит к увеличению количества клеток дрожжей.

Результаты исследования влияния «Витацитов» на жизнедеятельность Endomycopsis species 20-9 представлены табл. 3-6. В качестве контроля принята среда, состоящая из смеси пивной дробины и пшеничных отрубей в соотношении 50/50 по абсолютно сухой массе без добавления «Витацитов».

Таблица 3. Влияние «Витацита 1» на накопление белка при культивировании Endomycopsis species 20-9.

Количество «Витацита 1», % к массе питательной среды Количество белка
24 ч 48 ч
г /100г абсолютно сухого вещества %, к контролю г /100г абсолютно сухого вещества %, к контролю
Контроль 25,67 100 36,19 100
0,01 23,26 90,61 55,25 142,67
0,05 23,69 92,29 45,33 145,26
0,1 24,22 94,35 60,28 156,56
0,5 21,12 82,28 48,47 133,93

Таблица 4. Влияние «Витацита 1» на накопление амилолитической активности при культивировании Endomycopsis species 20-9.

Количество «Витацита 1», % к массе питательной среды Амилолитическая активность
24 ч 48 ч
ед./100 г абсолютно сухого вещества %, к контролю ед./100 г абсолютно сухого вещества %, к контролю
Контроль 220,72 100 447,63 100
0,01 217,10 98,36 475,96 106,33
0,05 220,34 99,83 486,13 108,60
0,1 224,69 101,80 489,53 109,36
0,5 209,07 94,72 458,87 102,51

Таблица 5. Влияние «Витацита 2» на накопление белка при культивировании Endomycopsis species 20-9.

Количество «Витацита 2», % к массе питательной среды Количество белка
24 ч 48 ч
г /100г абсолютно сухого вещества %, к контролю г /100г абсолютно сухого вещества %, к контролю
Контроль 17,91 100 23,01 100
0,01 17,58 98,16 35,58 144,63
0,05 18,19 101,56 37,90 154,71
0,1 18,80 104,97 38,70 158,19
0,5 18,06 100,84 37,30 152,10

Таблица 6. Влияние «Витацита 2» на накопление амилолитической активности при культивировании Endomycopsis species 20-9.

Количество «Витацит 2», % к массе питательной среды Амилолитическая активность
24 ч 48 ч
ед./100 г абсолютно сухого вещества %, к контролю ед./100 г абсолютно сухого вещества %, к контролю
Контроль 268,53 100 668,00 100
0,01 298,77 111,26 770,40 115,33
0,05 311,52 116,01 780,69 116,87
0,1 312,50 116,37 785,70 117,62
0,5 297,64 110,84 734,87 110,01

Проведенные исследования показали, что оба препарата можно использовать в качестве добавки для повышения содержания белка и амилолитической активности. Следует отметить, что внесение обоих препаратов на фоне основной питательной среды (50% пшеничных отрубей и 50% пивной дробины) приводило к значительной интенсификации процесса биосинтеза. Однако использование в качестве добавки «Витацита 2» дало наилучшие результаты. Вероятно, это связано с тем, что лигандное соединение селена, содержащиеся в препарате, ингибирует процесс перекисного окисления липидов, которые локализованы в клетках дрожжей главным образом в мембранах, и защищает дыхательную систему микроорганизмов от окисления (действия кислородных радикалов). Подобные объяснения уже встречались в источниках литературы ранее.

Как известно «Витациты» активируют внутренние процессы обмена в клетках микроорганизма, способствуют синтезу ферментов и аминокислот. И хотя протеин пивной дробины по составу аминокислот считается полноценным, так как в нем содержатся все незаменимые аминокислоты, количества таких важных для скармливания животным аминокислот как лизин и метионин недостаточно. Нами были проведены опыты по определению влияния «Витацитов» на накопление аминокислот. Результаты представлены на рис.5.

Рис.5 Влияние «Витацитов» на накопление аминокислот при культивировании Endomycopsis species 20-9.

Из рис.5 видно, что использование «Витацитов», позволяет повысить количество ценных незаменимых аминокислот в кормовом продукте. Наибольшее количество аминокислот образуется при внесении в среду «Витацита 2». Содержание лизина и метионина увеличивается на 20% и 25% в сравнении с контролем. При использовании «Витацита 1» увеличение количества аминокислот чуть ниже и составляет 19% у лизина и 21% у метионина.

3.3. Определение стерилизующей способности анолита.

Как известно, пивная дробина быстро обсеменяется различными микроорганизмами в процессе ее хранения, срок которого не превышает 24 часа. В предыдущих опытах питательную среду стерилизовали в автоклаве паром при температуре 120 0С и давлении 0,5 мПа в течение 30 мин. Данный способ стерилизации дробины создает трудности для промышленности из-за специфики ее состава.

Известно, что ЭХА растворы (анолит) позволяют даже с учетом затрат на приобретение оборудования значительно сократить стоимость процесса стерилизации и упростить технологическую схему её проведения.

Результаты исследования по стерилизации пивной дробины анолитом (рН=3,2-3,5, =1000-1100 мВ) представлены в табл. 7.

Таблица 7. Влияние гидромодуля на стерилизующую способность анолита.

Гидромодуль (соотношение пивной дробины и анолита по массе) Количество микроорганизмов, КОЕ в 10 мг пивной дробины, в зависимости от продолжительности стерилизации
10 мин 20 мин 30 мин
контроль 44
1:10 0 0 0
1:5 0 0 0
1:3 0 0 0
1:2 0 0 0
1:1 6 3 1

Из табл. 7 видно, что анолит эффективно стерилизует пивную дробину при гидромодуле 1:2 и продолжительности обработки 10 мин. Уменьшение количества используемого для стерилизации анолита приводит к увеличению длительности обработки (при гидромодуле 1:1 продолжительность обработки составляет более 30 мин).

Определив, что анолит способен стерилизовать пивную дробину, было решено проверить, как обработка ЭХА раствором повлияет на её длительность хранения, т.к. присутствие анолита не должно позволять развиваться микроорганизмам. Для этого был проведен опыт, в котором пивная дробина стерилизовалась анолитом (рН=3,2-3,5, =1000-1100 мВ) при гидромодуле 1:2 в течение 10 мин. После чего хранилась в течение четырех дней при комнатной температуре в нестерильных условиях. Результаты опыта представлены в табл. 8.

Таблица 8. Влияние стерилизации анолитом на срок хранения дробины.

Продолжительность хранения, ч Количество микроорганизмов, КОЕ в 10 мг пивной дробины
Контроль 41
0 0
24 0
48 0
72 0
96 3

В результате проведенного опыта можно сделать вывод, что использование анолита для стерилизации пивной дробины позволяет увеличить срок ее хранения на 72 часа при хранении в нестерильных условиях. Если же после стерилизации дробину поместить в стерильное хранилище без доступа воздуха, то ее можно хранить в течение длительного времени. Полученные результаты соответствует данным о том, что ЭХА растворы с течением времени утрачивают свои свойства и вновь преобразуются в обычную воду.

3.5 Изучения влияния ЭХА - раствора (анолита) на жизнедеятельность Endomycopsis Species 20-9.

Известно, что ЭХА растворы обладают способностью активировать или ингибировать ферментные системы, причем различные биокатализаторы реагируют на них индивидуально. Для выяснения способности Endomycopsis species 20-9 синтезировать белок и амилолитические ферменты на стерилизованных анолитом питательных средах, нами была проведена серия опытов, результаты которых представлены в табл. 9 и 10. В качестве контроля использовалась питательная среда, стерилизованная в автоклаве.

Таблица 9. Влияние стерилизации питательной среды анолитом на накопление белка при культивировании Endomycopsis species 20-9.

Количество белка
24 ч 48 ч
г /100г абсолютно сухого вещества %, к контролю г /100г абсолютно сухого вещества %, к контролю
Контроль 29,66 100 42,30 100
Опыт 28,07 94,63 39,55 93,50

Таблица 10. Влияние стерилизации питательной среды анолитом на накопление амилолитической активности при культивировании Endomycopsis species 20-9.

Амилолитическая активность
24 ч 48 ч
ед./100г абсолютно сухого вещества %, к контролю ед./100г абсолютно сухого вещества %, к контролю
Контроль 228,42 100 403,12 100
Опыт 555,84 243,34 984,56 244,23

В результате проведенного опыта выяснилось, что стерилизация анолитом, очень сильно влияет на амилолитическую активность культуры, которая увеличивается почти в два с половиной раза и достигает 244,23%, в сравнении с контролем уже на 24 час культивирования. Использование анолита для стерилизации питательной среды немного снижает количество образующегося белка в культуре, но это, видимо, связано с вымыванием питательных веществ из среды, а не с непосредственным влиянием анолита. Содержание белка составляет 94,63%, в сравнении с контролем.

Следовательно, можно сделать вывод, что анолит можно использовать для стерилизации сред. Использование данной питательной среды для культивирования микроорганизма Endomycopsis species 20-9 приводит к значительному увеличению амилолитической активности. Эффект увеличения ферментативной амилолитической активности при обработке анолитом питательной среды уже упоминался в более ранних исследованиях. Однако данный вопрос еще слабо изучен, и нуждается в дополнительных исследованиях.

Определив, что использование анолита для стерилизации питательной среды не несет негативных воздействий, а, напротив, усиливает синтез ферментов при культивировании микроорганизма Endomycopsis species 20-9, была проведена серия опытов с использованием всех приемов, оказывающих благоприятное воздействие на процесс культивирования, биосинтез белка и биологически активных веществ. Условия проведения опытов и полученные данные представлены в табл. 11-13.

Таблица 11. Состав питательных сред, используемых для культивирования.

Название среды Вносимая добавка
Контроль * Без добавок.
Контроль 1 * Комбинированное внесение источников азота: 1% фосфорнокислой соли аммония и 0,1% гидролизата остаточных пивных дрожжей.
Контроль 2 * Внесение 0,1% «Витацита 2»
Опыт 1 ** Комбинированное внесение источников азота: 1% фосфорнокислой соли аммония и 0,1% гидролизата остаточных пивных дрожжей.
Опыт 2 ** Внесение 0,1% «Витацита 2»

* - стерилизация в автоклаве.

** - стерилизация анолитом.

Таблица 12. Количество белка в белковых кормовых препаратах.

Название среды Количество белка
24 ч 48 ч
г /100г абсолютно сухого вещества %, к контролю г /100г абсолютно сухого вещества %, к контролю
Контроль 13,90 100 32,54 100
Контроль 1 15,04 108,20 53,66 164,90
Контроль 2 16,26 116,98 51,89 159,45
Опыт 1 14,23 102,37 50,17 154,18
Опыт 2 15,39 100,72 49,12 150,95

Таблица 13. Амилолитическая активность белковых кормовых препаратов.

Название среды Амилолитическая активность
24 ч 48 ч
ед./100 г Абсолютно сухого вещества %, к контролю ед./100 г Абсолютно сухого вещества %, к контролю
Контроль 220,72 100 447,63 100
Контроль 1 209,80 115,05 261,06 118,32
Контроль 2 249,79 113,17 512,72 114,54
Опыт 1 607,84 275,39 1252,22 279,74
Опыт 2 510,53 231,30 1040,47 232,44

В результате проведенных исследований по комплексному использованию всех технологических приемов нами разработана технология производства двух кормовых препаратов. Способ получения первого кормового препарата предусматривает смешивание пивной дробины и пшеничных отрубей. Стерилизацию смеси анолитом. Введение культуры дрожжеподобного микроорганизма Endomycopsis species 20-9 и смеси источников неорганического и органического азота (фосфорнокислой соли аммония и гидролизата остаточных пивных дрожжей). Ферментацию смеси в течение 48 часов при температуре 28-30 0С, сушку смеси и фасование готового продукта. Готовый кормовой препарат обладает высоким содержанием белка, биологически активных веществ и высокой амилолитической активностью.

Способ получения второго кормового препарата отличается тем, что вместо смеси источников неорганического и органического азота в питательную среду вносится комплексный препарат «Витацит 2». Готовый кормовой продукт обогащен белком, аминным азотом, витаминами группы В, микроэлементами, и обладает лечебно-профилактическими свойствами.

Рис.6. Принципиальная аппаратурно-технологическая схема производства белковых кормовых продуктов.

1 установка ЭХА воды 9 отделение чистой культуры
2 резервуар для хранения анолита 10 водяной насос
3 бункер для пшеничных отрубей 11 емкость для использованного анолита
4 бункер для фосфорнокислой соли аммония 12 емкость для промывной воды
5 бункер для гидролизатов 13 смеситель периодического действия
6 бункер для «Витацитов» 14 растильная установка непрерывного культивирования
7 дозатор объемного действия 15 барабанная сушилка
8 стерилизатор

ВЫВОДЫ.

  1. Проведен скрининг среди 11 культур микроорганизмов из коллекции МГУПП и ГУ ВНИИ ПБ и ВП и установлено, что при культивировании на питательной среде, содержащей пивную дробину, наиболее интенсивный рост, накопление белка и комплекса амилолитических ферментов происходит при использовании в качестве продуцента культуры штамма Endomycopsis species 20-9.
  2. Определено, что основными компонентами питательной среды для культивирования Endomycopsis species 20-9 являются пивная дробина и пшеничные отруби в соотношении 1:1 (по абсолютно сухой массе). Установлено, что использование дополнительных источников азота положительно влияет на накопление белковых веществ и амилолитической активности: использование (NH4)2HPO4 в количестве 2% к массе среды повышает содержание белка в препарате на 35%, а гидролизата остаточных пивных в количестве 0,2% к массе среды дрожжей способствует увеличению биосинтеза амилолитического комплекса ферментов на 56%.
  3. Установлено благотворное влияние совместного использования источников органического и неорганического азота на накопление белка. Внесение (NH4)2HPO4 и гидролизата остаточных пивных дрожжей в количестве 1% и 0,1% к массе питательной среды соответственно приводит к увеличению содержания белка на 65%, при этом амилолитическая активность увеличивается на 15%.
  4. Впервые исследована возможность использование ЭХА – раствора (анолита с рН=3,2-3,5, =1000-1100 мВ) для стерилизации пивной дробины. Определен оптимальный режим стерилизации: количество анолита 2:1 к массе пивной дробины, продолжительность обработки 10 мин. В результате удалось не только получить стерильную среду, но и увеличить срок хранения на 72 часа без применения дополнительных асептических мероприятий.
  5. Установлено, что использование ЭХА растворов для стерилизации питательной среды позволяет увеличить амилолитическую активность в кормовом продукте более чем в 2 раза за счет активации ферментной системы.
  6. Разработан способ повышения биологической активности кормового препарата на основе пивной дробины при внесении «Витацита» в количестве 0,1% к массе среды. Содержание белка увеличивается на 58%, а амилолитическая активность повышается на 17-20%. Установлено, что увеличение содержания аминокислот лизина и метионина повышается на 20-25%.
  7. Разработана технологическая инструкция получения кормового препарата. Расчётно-экономический годовой эффект от внедрения технологии утилизации пивной дробины для получения 100 тыс. т. кормового продукта составляет от 62,5 до 137,5 млн. руб. в год, в зависимости от используемых добавок.

Список работ опубликованных по теме диссертации:

1. Храпенков С.Н., Гернет М.В., Свиридов Д.А., Кобелев К.В., Бахир В.М. Электрохимическая активация растворов при получении пивного сусла.// Пиво и напитки.- 2003, №4, с 18-19.

2. Храпенков С.Н., Гернет М.В., Свиридов Д.А., Кобелев К.В., Бахир В.М. Применение ЭХА растворов и ферментных препаратов для экстракции хмеля.// Пиво и напитки. - 2004, № 2, с 32-34.

3. Свиридов Д.А., Гернет М.В., Кобелев К.В. Пивная дробина в производстве белковых концентратов// Пиво и напитки. - 2005, №6, с.28-30.

4. Свиридов Д.А., Гернет М.В., Кругликов Б.В. Получение кормовых белковых препаратов, обогащенных амилолитическими ферментами с использованием пивной дробины// Пиво и напитки. – 2006, №3, с.28-30.

5. Заявка на патент №20066137066, приоритет от 20.10.2006. Способ получения кормовой добавки./ Лаврова В.Л., Михайловская Е.Н., Оганесянц Л.А., Свиридов Д.А., Шишков Ю.И.



 
Похожие работы:

«АБШИЛАВА Аида Нуриевна Совершенствование технологических процессов хранения и переработки плодов фейхоа с учетом сортовых особе н ностей Специальность 05.18.01 – технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства АВТОРЕФЕРАТ...»

«КУЗНЕЦОВА ОКСАНА ВЛАДИМИРОВНА Совершенствование биотехнологий высокоочище н ной - циклодекстринглюканотрансферазы и - циклодекстринов на основе новых штаммов рода Paenibacillus Специальность 05.18.10 - Технология чая, табака и биологически активных веществ и субтропических культур АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2008 Работа выполнена на кафедре Биотехнология Государственного образовательного учреждения высшего...»

«БАКЛАНОВ Кирилл Вадимович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫСОКОКАЛОРИЙНЫХ МАЙОНЕЗОВ Специальность 05.18.06 - Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2008 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный университет технологий и управления (ГОУ ВПО МГУТУ) Научный руководитель: доктор...»

«Шилов Олег Александрович Исследование качества молочного сырья и товароведная оценка молочных продуктов, полученных на ее основе Специальность: 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Орёл - 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Орловский государственный институт экономики и торговли на кафедре Технология,...»

«Шеховцова Татьяна Геннадьевна П роектировани е кондитерских изделий с улучшенными потребительскими характеристиками на основе эвристической товароведной экспертизы Специальность 05.18.15 – Товароведение пищевых продуктов и технология продуктов общественного питания АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Москва – 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский...»

«ТИХОНОВА НАТАЛЬЯ ВАЛЕРЬЕВНА НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ПОДХОДОВ К ОБЕСПЕЧЕНИЮ КАЧЕСТВА МЯСА И МЯСОПРОДУКТОВ Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Кемерово 2011 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кемеровский...»

«Юдин Алексей Юрьевич ПРИМЕНЕНИЕ ЖИРОВОГО ПРОДУКТА ЭНЗИМНОЙ ПЕРЕЭТЕРИФИКАЦИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПШЕНИЧНОЙ МУКИ Специальность: 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2011 Работа выполнена в ФГБОУ...»

«КУЛИЕВА Роза Гамедовна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕЦЕПТУР ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства 05.18.04 – Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар – 2013 Работа выполнена в Федеральном...»

«Джабоева Амина Сергоевна Создание технологий хл е бобулочных, мучных кондитерских и кулинарных изделий повышенной пищевой ценности с использован и ем нетрадиционного ра с тительного сырья 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства 05.18.15 – Товароведение пищевых продуктов и технология продуктов общественного питания АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора...»

«Каратаева Наталья Николаевна Усовершенствование технологии и разработка рецептур новых видов крема для бритья Специальность 05.18.06 - Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук...»

«КРИВОВОЗ Алексей Григорьевич Разработка и оценка товароведных свойств сахара и сахарсодержащих продуктов с улучшенными потребительскими характеристиками на основе тростникового сахара-сырца Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2011...»

«Чулюков Олег Геннадьевич ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЦЕЛЬНОГО ЗЕРНА ПО СПЕКТРАМ ПРОПУСКАНИЯ В БЛИЖНЕЙ ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ Специальность 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2007 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования...»

«ПЕТРИЧЕНКО ВАЛЕРИЯ ВЛАДИМИРОВНА РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ГЛАЗУРИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОРОШКОВ Специальность: 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном...»

«ПеРшаковА Татьяна Викторовна формирование потребительских свойств ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ С использованием препаратов микробного и РАСТИТЕЛЬНого происхождения Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва – 2012 Работа выполнена в АНО ВПО Центросоюза РФ Российский университет кооперации Научный...»

«Игнатьев Алексей Александрович Разработка способов повышения эффективности свеклоперерабатывающего отделения свеклос а харного завода Специальность: 05.18.05 – Технология сахара и сахаристых продуктов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кубанский государственный технологический университет. Научный руководитель доктор...»

«КУЛЬНЕВА Надежда Григорьевна НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И очистки ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ САХАРСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ Специальность 05.18.05 – Технология сахара и сахаристых продуктов, чая, табака и субтропических культур Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук Воронеж 2011 Работа выполнена на кафедре технологии сахаристых веществ ГОУ ВПО Воронежская государственная технологическая академия (ГОУВПО ВГТА) Научный...»

«ДРОФИЧЕВА Наталья Васильевна Разработка ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА многокомпонентных функциональных продуктов питания на основе плодового сырья Специальность: 05.18.01– технология обработки, хранения и...»

«ВЕРСТАКОВ АЛЕКСАНДР АНДРЕЕВИЧ ФОРМИРОВАНИЕ УЛУЧШЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЫБЫ ГОРЯЧЕГО КОПЧЕНИЯ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА Специальность: 05.18.15 – Товароведение пищевых продуктов и технология продуктов общественного питания АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный...»

«ОЛЕФИР Евгений Анатольевич РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ ПЛОДОВ ЯБЛОНИ В УСЛОВИЯХ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Мичуринск – наукоград РФ 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Кубанский государственный аграрный университет Научный руководитель: доктор...»

«САРАПКИНА Ольга Викторовна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РЫБООВОЩНЫХ ПРЕСЕРВОВ ИЗ РЫБ ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМОВ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства 05.18.04 – Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар – 2007 Работа выполнена в...»








 
2014 www.avtoreferat.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.