авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

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

-- [ Страница 1 ] --

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.

езультаты культивирования-0Рис.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.

 одержание белка в препаратах в-1

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

 лияние состава питательной среды на-2

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

 Влияние состава питательной среды-3

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


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

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.