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 микробных нутриентов – биокорректоров на базе целлюлозосодержащего сырья

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ГОРИН КИРИЛЛ ВИКТОРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МИКРОБНЫХ НУТРИЕНТОВ БИОКОРРЕКТОРОВ НА БАЗЕ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Специальность: 05.18.07 – Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2011

Работа выполнена на кафедре “Биотехнология” ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Борисенко Евгений Георгиевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ермолаева Галина Алексеевна
кандидат технических наук Лыско Ксения Андреевна

Ведущая организация: ФГУ Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева.

Защита состоится: « __ »____________ 2011 г. в ____ ч. в ауд. ____ на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.04 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГУПП.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, ФГБОУ ВПО МГУПП, ученому секретарю Совета Д 212.148.04

Автореферат отправлен по адресу referat_vak@mon.gov.ru для размещения в сети Интернет Министерством образования и науки РФ и размещен на сайте http://www.mgupp.ru .

Автореферат разослан «__» ноября 2011 г.

Ученый секретарь Совета, к.т.н. Тимофеев Д.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Во всем мире, и в России в том числе, весьма острой является проблема дефицита животного белка, сбалансированного по незаменимым аминокислотам. Значительный интерес в этом плане представляет использование белка одноклеточных. В Советском Союзе микробная биомасса в виде дрожжей, выращенных на гидролизатах целлюлозосодержащего сырья и на парафинах нефти (1,5 млн. тонн в год), была очень эффективным обогатителем кормов для сельскохозяйственных животных, однако практически все производства кормовых дрожжей в настоящее время свою деятельность прекратили из-за распада промышленного животноводства, дороговизны сырья, электроэнергии и материального оснащения. Однако сама идея интенсивного использования микробного белка остается весьма актуальной. Причем такой белок становится все более интересным не только как компонент кормов для животных, но и пищи для людей.

Существующие мощности подавляющего большинства биотехнологических предприятий, возведенных в основном еще в советское время, либо разрушены, либо морально и физически устарели и требуют модернизации с использованием инновационных технологий.



Очень актуальным становится вопрос по каким направлениям вести эти инновации. В “Стратегии национальной безопасности Российской Федерации до 2020 года”, утвержденной Указом президента Российской Федерации №537 от 12 мая 2009 г., к числу главных направлений обеспечения национальной безопасности в среднесрочной перспективе отнесена продовольственная безопасность. Микробная биомасса является важнейшим нутриентом человека у народов очень многих стран, однако в нашей стране это направление особенного развития не имело.

Второй немаловажной проблемой является нарушение структуры питания населения. Нехватка в рационе полноценных белков, витаминов, пищевых волокон, макро- и микронутриентов, полезных микробов в пище вызывает рост социально опасных заболеваний, в том числе желудочно-кишечных. Часто причиной этих заболеваний является нарушение микробиоценозов желудочно-кишечного тракта. Возбудителями заболеваний человека и животных нередко становятся условно-патогенные бактерии, приобретающие плазмиды токсигенности, колонизационной резистентности и антибиотикоустойчивости.

Не менее актуальной проблемой является защита окружающей среды от отходов агропромышленных предприятий (спиртзаводов, молзаводов, животноводческих комплексов и т.п.). В пищевых отраслях образуется до 45 млн т вторичных ресурсов и отходов в год, из которых значительная часть используется неэффективно, направляясь в отвалы или выливается в водоемы, тем самым нанося огромный вред окружающей среде.

Все вышеприведенные проблемы могут эффективно решаться путем микробной биоконверсии сложных субстратов, составленных из первичных и вторичных, твердых и жидких агропромышленных продуктов растительного и животного происхождения.

Инструментом биоконверсии исходных субстратов являются прежде всего микроорганизмы, отличающиеся высокой способностью накапливать богатую незаменимыми аминокислотами биомассу на твердых и жидких субстратах, а полученные в результате микробной ферментации продукты имеют очень серьезные перспективы для использования в качестве основы или компонента пищи и кормов.

Цель и задачи исследования: Целью настоящей работы стала разработка универсального способа биоконверсии различных видов первичного и вторичного агропромышленного и прежде всего растительного сырья, отходов его переработки, в том числе и ксенобиотиков в биологически активные полуфабрикаты, обогащенные микробным белком.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. Отселекционировать новые штаммы дрожжей и бактерий из молока млекопитающих, способные расти на твердых негидролизованных растительных субстратах.

2. Сконструировать жидкие и твердые питательные среды для выделенных дрожжей и выявить из них наиболее перспективные, подобрать оптимальный состав и условия культивирования.

3. Сконструировать дрожже–бактериальные ассоциации для совместного культивирования на твердых и жидких субстратах.

4. Разработать рецептуры полуфабрикатов пищевых продуктов и кормов.

5. Оценить химическую и биологическую ценность полученных полуфабрикатов и приготовленных из них продуктов.

Научная новизна.

- Впервые разработана методика выделения дрожжей и молочнокислых бактерий из женского грудного молока.

- Показана возможность эффективной биоконверсии практически любого целлюлозосодержащего растительного сырья с помощью сконструированных дрожже–бактериальных ассоциаций; установлена перспективность использования для этих целей прежде всего дрожжей рода Pichia и молочнокислых бактерий Lactobacillus acidophilus. - Установлено, что взаимоотношения дрожжей - суперпродуцентов биомассы и молочнокислых бактерий при совместном аэробном культивировании на твердых средах не носят конкурентного характера. В условиях же анаэробной ферментации наблюдается стимулирующее влияние дрожжей на рост молочнокислых бактерий, а развитие дрожжей при этом подавляется.

- Сформулированы представления о механизме действия выделенных дрожжей и молочнокислых бактерий а также твердых и жидких полуфабрикатов на патогенную микрофлору. Молочнокислые бактерии в чистых культурах и в составе пищевых продуктов в большей или меньшей степени подавляют рост патогенных стафилококков и продукцию стафилококкового энтеротоксина. Дрожжи, выделенные из грудного молока, такой выраженной способностью не обладают и они его могут даже стимулировать подобно сахаромицетам.

- Таким образом, in vitro показано, что дрожжи прежде всего являются нутриентами для бактерий, а молочнокислые бактерии являются потенциальным регулятором микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Результаты исследований выявленных зависимостей послужили обоснованием предложенной в работе технологии производства новых видов нутриентов – биокорректоров на основе аэробно – анаэробной биоконверсии целлюлозосодержащего сырья дрожже – бактериальными ассоциациями.

Практическая значимость результатов работы. Отобраны штаммы дрожжей, обладающие высокой продуктивностью и скоростью роста на различных видах целлюлозосодержащего сырья. Сформированы дрожже-бактериальные ассоциации для эффективной биоконверсии растительных субтратов. Сконструированы твердофазные питательные среды для дрожже-бактериальных ассоциаций. Определены общие закономерности роста дрожже - бактериальных ассоциаций на простых и комплексных твердых питательных средах, определены оптимальные параметры субстратов и условия роста. Разработана двухэтапная технология получения продуктов пищевого и кормового назначения, по которой на аэробном этапе осуществляется в основном накопление дрожжевой биомассы на увлажненном субстрате, после добавления же жидкого компонента ферментация осуществляется в анаэробном режиме с накоплением бактериальной массы, продуктов ее метаболизма и формированием специфического комплекса органолептических свойств новых продуктов. Предложена рецептура и технология производства новых продуктов – напитков на основе отрубей и сенной муки, обогащенных дрожжами и молочнокислыми бактериями. Дана физико-химическая и микробиологическая характеристика продукта. Разработана технологическая инструкция получения дрожже-бактериального полуфабриката, получаемого путем аэробной твердофазной ферментации пшеничных отрубей.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на российских и международных конференциях и симпозиумах: Международная научно-практическая конференция “Биотехнология. Вода и пищевые продукты” (Москва, 2008); VI Научно-практическая конференция с международным участием “Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации. Эффективное использование ресурсов отрасли” (Москва, 2008); VI международной научно-практической конференции “ Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты.”; X юбилейном международном форуме “Высокие технологии 21 века” (Москва 2009); Первой научно-практической конференции с международным участием “Безопасность и экология предприятий пищевой промышленности. Инновационные решения использования отходов пищевых производств” (Москва 2009); VII международная научно – практическая конференция и выставка “Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты (Москва 2009); Первой международной научно-практической конференции “Идентификация фальсифицированных пищевых продуктов. Контроль содержания и безопасность наночастиц в продукции сельского хозяйства и пищевых продуктах” (Москва 2009); EurasiaBio 2nd International Congress-Partnering & Exhibition on Biotchnology and Bioenergy, Moscow 2010; III межведомственной научно-практической конференции “Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров”, (Москва 2010).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, библиографического списка, включающего 204 источника (в том числе 82 – на иностранных языках) и 7 приложений. Работа изложена на 160 страницах, содержит 39 рисунков, 22 таблицы.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы рассмотрены общие представления о пищевой цепи животных и человека, охарактеризован каждый составляющий её уровень. Приведена краткая история индустриального производства микробного белка. Рассмотрен микробный биоценоз желудочно – кишечного тракта, его роль в колонизации кишечника макроорганизма, приведены современные средства его коррекции. Также приведены данные по стафилококку и стафилококковым энтеротоксинам и их роли в желудочно – кишечной патологии. Дана характеристика молока млекопитающих, химический и микробиологический состав, а также его роль в становлении и поддержании микробиоценоза человека.





2 ЭСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исследования проводились на кафедрах “Биотехнология” МГУПП, “Биология почв” МГУ, а также в лабораториях «Молекулярные основы патогенности» (группы «Стафилококковых инфекций») и лаборатории “Генная инженерия патогенных микроорганизмов” ФГБУ «НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи» Минздравсоцразвития России.

2.1 Материалы и методы исследований

Объектом исследования были различные штаммы дрожжей и бактерий, выделенные из молока млекопитающих, микробиоценозов молочнокислых продуктов, производственных заквасок и пробиотических продуктов.

Образцы молока млекопитающих высевали на твердофазную питательную среду (пшеничные отруби), в которую добавляли 50 мкг/г гентамицина. После инкубации в аэробных условиях при температуре 28-32С выделяли доминирующие культуры и оценивали их продуктивность. Критерием оценки служила концентрация дрожжевых клеток в 1 г субстрата, накопленная в процессе ТФФ. Подсчет клеток осуществляли микроскопически в камере Горяева. Размеры клеток определяли с помощью окуляр-микрометра. Идентификацию дрожжей проводили по общепринятой методике (Бабьева И.П., 1979) согласно определителям дрожжей. Идентификацию дрожжей до вида проводили методом ПЦР-анализа (Фомичева Г.М. и др., 2006).

В качестве основы питательных сред использовалось целлюлозосодержащее сырье: сенная мука, травяная мука, соломенная мука, шрот подсолнечный, шрот соевый, а также зерно, продукты и отходы его переработки, корнеплоды, овощи.

ГФ вели в качалочных колбах на круговых лабораторных качалках при 180-220 об./мин. Продолжительность ферментации – 24 - 48 ч, температура 30±2°С.

ТФФ в лабораторных условиях проводили в чашках Петри и в качалочных колбах при высоте слоя 1-3 см и влажности субстрата 50-55%. Чашки Петри или колбы помещали в термостат на 24 - 72 часа при температуре воздуха 30±2°С и влажности 90-95%.

Содержание сырого протеина определяли по методу Несслера, величину рН измеряли потенциометрическим методом.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по программе Excel 97 Microsoft Office, вычисляя среднее значение и стандартное отклонение для каждой величины, а также доверительный интервал при уровне значимости 95%.

2.2 Результаты исследований и их обсуждение.

2.2.1 Селекция дрожжей суперпродуцентов биомассы на целлюлозосодержащем сырье.

В литературе очень много сведений о лактобактериях и бифидобактериях молока и в частности женского грудного молока, об их роли в формировании микробиоценозов ребенка, потребляющего это молоко.

И в то же время очень мало сведений о дрожжевой компоненте этих продуктов. В настоящей работе мы сделали попытку осветить этот малоизученный вопрос. В общей сложности было выделено более 100 дрожжевых культур. Так как доминирующей в молоке все-таки является бактериальная составляющая, а дрожжи, если даже они в нем встречаются, все-таки вряд ли могут конкурировать с бактериями, в женском грудном молоке дрожжи искали на разных стадиях его формирования (молозиво и стационарное молоко), а само культивирование вели как без подавления бактериальной флоры, так и при подавлении ее антибиотиком гентамицином. В таблице 1 представлены результаты этой серии экспериментов.

Таблица 1

Рост дрожжей из натурального молока на пшеничных отрубях.

№ п/п Источник дрожжей Коли-чество иссле-дуемых образцов Количество выросших дрожжевых культур
На отрубях с антибиотиком На чистых отрубях
Положительных результатов % Положительных результатов %
1 Натуральное коровье молоко 31 30 96,7 29 93,5
2 Женское молозиво 43 3 6,97 2 4,65
3 Женское грудное молоко стационарное 32 25 78,1 15 46,87


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.