Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биоконверсия пивной дробины с использованием разных видов дрожжей

ВАК РФ 03.02.14, Биологические ресурсы

Автореферат диссертации по теме "Биоконверсия пивной дробины с использованием разных видов дрожжей"

ФГКОУ ВИО «ГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

ПЛИЕВА ЗАРИНА АНАТОЛЬЕВНА

БИОКОНВЕРСИЯ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗНЫХ ВИДОВ ДРОЖЖЕЙ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Специальность 03.02.14 - биологические ресурсы

11 НОЯ 2015

Владикавказ - 2015

005564545

Работа выполнена на кафедре биологической технологии ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: Цугкнев Борис Георгиевич,

заслуженный деятель науки РФ и РСО-Алания, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, директор НИИ биотехнологии, заведующий кафедрой биотехнологии

ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет».

Официальные оппоненты: Градова Нина Борисовна, доктор биологических наук, профессор кафедры биотехнологии ФГБОУ ВПО «Московский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева»

Серба Елена Михайловна, доктор биологических наук,

старший научный сотрудник отдела биосинтетических

и биокаталитических нанотехнологий

ферментов, дрожжей, органических

кислот и биологически активных добавок

ФГБНУ «Всероссийский НИИ пищевой биотехнологии»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»

Защита диссертации состоится 28 ноября 2015 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.023.04 при ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет» по адресу: 362040, г. Владикавказ, ул. Кирова 37, Горский ГАУ, зал заседаний диссертационного совета.

Тел./факс: (8672) 53-99-26; E-mail: ggaubiores@mail.ru

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет» и на официальном сайте www.gorskigau.com

Тексг объявления о защите диссертации и автореферат диссертации отправлены для размещения на сайте Высшей аттестационной комиссии при Минобрнауки России littn://vak2.ed.gov.ru/ 25 сентября 2015 г.

Автореферат диссертации разослан «^-»октября 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

Гревцова Светлана Алексеевна

Введение.

Биотехнология является уникальной наукой, которая использует живые организмы и различные биологические процессы в практических интересах человечества. Биологические процессы, в том числе брожение, используются человечеством издревле. На процессе брожения основано производство пива, спирта, вина, хлеба, кисломолочных продуктов, консервирование плодов и овощей и т.д. (В.И. Рогов, 2004).

Соединяя достижения в различных областях знаний, биотехнология развивается, в основном, по четырем направлениям: промышленная биотехнология, инженерная энзимология, генная и клеточная инженерия.

Основные разделы биотехнологии - это те главные области научных исследований и методы, от которых зависит результативность многих направлений научно-технического прогресса и, в частности, пищевых технологий, которые позволяют разрабатывать доступные продукты нового поколения.

Изучение закономерностей формирования и функционирования микробных сообществ в настоящее время является актуальной областью исследований микробиологов и биотехнологов, что стимулируется широким практическим использованием микробных сообществ в промышленности и в техногенных процессах (A.A. Хохлачева, М.А. Егорова, Н.Е. Сузина, Н.Б. Градова, 2015).

В связи с тем, что основным компонентом большинства отходов является целлюлоза, а в гидролизатах преобладает глюкоза, усваиваемая всеми без исключения видами дрожжей, на гидролизатах можно выращивать самые разнообразные дрожжи, удовлетворяющие технологическим требованиям (Н.Б. Градова, O.A. Решетник, 1987).

Традиционные пути производства комбикормов с использованием животного белка и синтетических добавок не могут удовлетворить растущие потребности промышленного птицеводства в дешевом кормовом сырье и не отвечают требованиям экологической безопасности сельскохозяйственной продукции. В современных экономических условиях необходимо создание новых функциональных продуктов путем использования растительного сырья и применения биотехнологических приемов его ресурсосберегающей переработки (А.Г. Кощаев, 2013 (1); 2013 (2)).

Перспективными источниками белка, незаменимых аминокислот и других эссенциальных нутриентов являются вторичные биоресурсы перерабатывающих предприятий агропромышленного комплекса, что обусловлено способностью микроорганизмов синтезировать вещества, имеющие промышленное значение, в том числе белково-аминокислотные кормовые добавки и биологически активные вещества с функциональными свойствами для создания сбалансированных продуктов и эффективных для животноводства кормовых добавок (Е.М. Серба, 2015).

Целенаправленное применение ферментов для предварительной обработки пивной дробины является новым направлением, позволяющим создавать безотходные и экологически безопасные технологии (А.Н. Касаткина, Н.Б. Градова, Э.В.Удалова, 2008).

В настоящее время активно ведется работа по расширению кормовой базы нетрадиционными и при этом дешевыми кормовыми средствами, зачастую требующими повышения их пищевой полноценности (А.И. Петенко, 2007 (1); А.И. Петенко, 2007 (2); Г.А. Плутахин и др., 2013), а также по разработке и внедрению в производство кормовых добавок с функциональными свойствами (Г.А. Плутахин, 2010; А.Г. Кощаев, 2011).

Н.Б. Градова, А.Н. Касаткина, Е.К. Лещина (2008) предлагают использовать гидролизат пивной дробины также для культивирования молочнокислых микроорганизмов.

Целью диссертационной работы явилась биоконверсия пивной дробины с использованием ферментативного и кислотного гидролизов, а также штаммов разных

видов дрожжей, как местной селекции, так и полученных из музея Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) ФГНУ ГосНИИгенетика.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

1.Изучить химический состав пивной дробины.

2.Разработать оптимальные режимы производства гидролизатов из пивной дробины.

3.Провести скрининг наиболее продуктивных и перспективных для использования в биоконверсии пивной дробины штаммов дрожжей.

4.0пределить выход биомассы разных видов дрожжей при их культивировании на гидролизатах пивной дробины, как адап т ированных к данной питательной среде, так и без адаптации.

5.Изучить химический состав биомассы дрожжей, культивируемых на гидролизатах пивной дробины.

6.Провести расчет экономической целесообразности производства биомассы дрожжей, культивируемых в питательной среде на основе гидролизатов пивной дробины.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что получены новые для Республики Северная Осетия-Алания экспериментальные данные по содержанию в пивной дробине и её гидролизатах протеина, аминокислот, углеводов и других питательных, биологически активных веществ и химических элементов, что позволяет считать её ценным источником сырья для биосинтеза микробного белка.

Впервые исследованы закономерности роста штаммов разных видов дрожжей селекции НИИ биотехнологии Горского государственного аграрного университета и Института микробиологии АН Казахстана при культивировании их в питательной среде на основе гидролизатов пивной дробины, получаемых путем ферментативного и кислотного гидролизов. Проведен скрининг наиболее продуктивных и перспективных штаммов дрожжей - продуцентов микробного белка.

Практическая значимость работы заключается в обосновании целесообразности переработки пивной дробины с целью получения гидролизатов, с последующим производством на их основе микробного белка.

Разработана технология производства гидролизатов из пивной дробины.

Подобраны наиболее перспективные для использования в биоконверсии пивной дробины штаммы дрожжей, как селекции НИИ биотехнологии Горского ГАУ, так и полученных из музея ВКПМ ФГНУ ГосНИИгенетика.

Апробация работы. Основные материалы диссертационного исследования доложены на ежегодных научно-практических конференциях Горского государственного университета в 2010-2014 г.г.

Объем и структура работы: Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, результатов исследования, экономической эффективности проведенных исследований и списка литературы. Работа изложена на 129 страницах компьютерного текста, содержит 28 таблиц и 8 рисунков. Библиографический список включает 161 источников, в том числе 43 иностранных авторов.

Публикации результатов исследований. По материалам диссертационной работы опубликованы 7 научных статей, в том числе 4 - в издании, рекомендованном ВАК РФ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1.Показатели химического состава пивной дробины.

2.Показатели содержания сахара в гидролизатах пивной дробины.

3 .Технологические параметры осуществления ферментативного и кислотного гидролиза пивной дробины.

4.Результаты скрининга штаммов разных видов дрожжей, путем культивирования в питательной среде на основе гидролизатов пивной дробины.

5.Показатели химического состава биомассы дрожжей, культивируемых в питательной среде на основе гидролизатов пивной дробины.

б.Экономическое обоснование целесообразности производства микробного белка из пивной дробины.

Глава 1 ОБЗОР НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В данной главе приведен обзор основных работ как отечественных, так и зарубежных исследователей по теме диссертационной работы. В результате проведенного анализа источников литературы установлено, что пивная дробина является перспективным вторичным продуктом для биотехнологических производств.

Из обзора литературных данных также следует, что большую ценность для пищевой промышленности и кормопроизводства представляют дрожжи, широко применяемые в процессах биотехнологии.

Таким образом, мы можем рассматривать пивную дробину как перспективное сырье для процесса биоконверсии, с целью дальнейшего получения продуктов биотехнологических производств.

Глава 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Характеристика объектов исследований

В процессе выполнения диссертационной работы материалом для исследований явилась пивная дробина, получаемая при производстве пива на ООО ГКПД «Бавария» (г. Владикавказ).

С целью установления эффективности использования разных видов дрожжей для производства микробного белка на гидролизатах пивной дробины были использованы культуры штаммов дрожжей, как местной селекции, так и селекции Института микробиологии АН Казахстана, полученных из Всероссийского музея промышленных микроорганизмов (ВКПМ) ФГУП ГосНИИгенетика:

а) культуры штаммов дрожжей селекции Горского государственного аграрного университета, депонированные в ВКПМ ФГУП ГосНИИгенетика:

1. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y 3146;

2. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147;

3. Metscnikowia pulcherrima ВКПМУ-3148;

4. Cryptococcus flavescens ВКПМ Y-3149;

5. Hansenniasppora uvarum ВКПМ Y-3150;

6. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3151;

7. Mctscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3152;

8. Sacharomyces cerevisiae BKnMY-3414;

9. Sacharomyces cerevisiae ВКПМУ-3415;

10. Sacharomyces unisporis ВКПМУ-3416;

11. Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469;

б) культуры штаммов дрожжей селекции Института микробиологии АН Казахстана, предоставленные ВКПМ ФГУП ГосНИИгенетика:

1. Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437;

2. Candida guilliermondii ВКПМ Y-438;

3. Candida parapsilosis ВКПМ Y^139;

4. Candida tropicalis ВКПМ Y-440;

в) культура Sacharomyces cerevisiae K—7, используемая на спиртовых заводах.

2.2 Методы исследований

Свежую натуральную пивную дробину высушивали в сушильном шкафу до влажности 7-8%, после чего измельчали на мельнице.

В пивной дробине определяли наличие:

• первоначальной влаги - по ГОСТ 1396.3-92 (27548.98);

• «сырого» протеина - по методу Къельдаля, ГОСТ 1396.4 (28074-89);

»«сырого» жира-в аппарате Сокслета, ГОСТ 13496.15;

• «сырой» клетчатки - по Геннебергу и Штоману (модификация ЦИНАО) ГОСТ 1396.2-91; -л

• «сырую» золу - методом сухого озоления (температура 400 - 450°С), ГОСТ 26226-95.

• растворимых углеводов — по Бертрану;

• содержание лигнина - по Ермакову А.И. с соавт.(1972);

• содержание гемицеллюлоз - по Ермакову А.И. с соавт.(1972);

• содержание аминокислот - на анализаторе AAA- 400;

• содержание макро- и микроэлементов - атомно-адсорбционным методом.

Концентрацию микробной биомассы при культивировании разных видов дрожжей в

гидролизатах пивной дробины определяли весовым методом.

Гидролиз пивной дробины с использованием ферментов осуществляли в стеклянных бутылях емкостью 500 мл с использованием лабораторных качалок Cipan water bath shaker type 357 при амплитуде 250 колебаний в минуту и температуре 50-55°С в течение 2-2,5 часов.

Кислотный гидролиз осуществляли с использованием серной кислоты в стеклянных банках емкостью 3 литра, из расчета до 300 г сухой дробины на 1500 мл воды, с добавлением 8 мл концентрированной H2S04, что обеспечивало уровень рН в пределах от 2,7 до 3,0. Автоклавирование проводили при 1 атм. в течение 60 минут.

В культуральной жидкости число дрожжевых клеток определяли в камере Горяева.

Полученный экспериментальный материал обработан статистически по методу вариационной статистики по Стьюденту (Е.К. Меркурьева, 1970) и с использованием стандартных программ статистического анализа Statistika 7.0, Exel.

Глава 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1 Химический состав пивион дробины

Химический состав является важнейшим показателем оценки любого нетрадиционного сырья, пригодного для использования в различных биотехнологических процессах.

При проведении гидролиза пивной дробины нами разработана технологическая последовательность, которая включает: подбор температурных режимов предварительной обработки сырья; выбор ферментных препаратов и режима гидролиза.

Анализ данных, приведенных в таблице 1, позволяет считать, что пивная дробина является богатым питательными веществами субстратом.

Таблица 1 - Содержание в сухом веществе пивной дробины питательных веществ, %

№ Компоненты сухого вещества

образца Влага «Сырой» протеин «Сырая» клетчатка «Сырой» жир «Сырая» зола БЭВ Лигнин Гемицел-люлоза

1. 7,96 29,6 22,4 5,0 5,2 37,8 35,9 16,2

2. 7.58 28,1 22,5 5,6 4,87 38,9 36,9 15,8

3. 7,41 24,1 24,8 4,3 4,85 41,9 33,8 15,2

4. 7,55 30,5 26,9 4.8 5,10 32,7 36,5 14,9

5. 7,50 30,7 23,7 4,9 4,90 35,8 35,8 15,2

6. 7,70 31,5 22,4 5,0 5,30 35,8 33,8 14,9

7. 7,80 29,6 21,0 4,3 4,88 40,2 33,9 15,9

8. 7,39 27,8 24,3 5.5 4,85 37,5 35,2 16,1

9. 7,55 25,9 21,5 5,0 5,20 42,4 32,9 16,2

10. 7,42 29,9 20,9 5,1 5,30 38,8 34,0 15,9

М±м 7,5±0,06 28,7±0,77 23,0±0,63 4,9±1,73 5,04±1,76 38,36±13,4 34,8±12,2 15,6±5,49

Одним из важнейших компонентов любого корма, или продукта, предназначенного для питания, является протеин, содержание которого в сухом веществе пивной дробины составляет, в среднем, 28,7%, при максимальном показателе 31,5% и минимальном -24,1%, что позволяет считать его высокобелковым отходом пивоваренного производства.

Кроме протеина в пивной дробине содержится, в среднем, 23,0% «сырой» клетчатки, 4,9% «сырого» жира, 5,04% «сырой» золы, 38,36% безазотистых экстрактивных веществ.

Необходимо отметить, что пивная дробина, производимая на ООО ГКПД «Бавария», содержит большое количество гемицеллюлозы -15,6% и клетчатки - 23,0%, что обосновывает возможность использования данного сырья для получения питательной среды, с целью культивирования дрожжей и производства высокобелковой микробной биомассы, путем осуществления гидролиза гемицеллюлозы и сырой клетчатки.

Особый интерес представляет высокое содержание в пивной дробине лигнина -34,8%, который является основным объектом для проведения гидролиза.

3.2 Минеральный состав пивной дробины

Пивная дробина содержит большое количество калия, в среднем 3079,4 мг/кг, а железа 654,7мг/кг. Содержание кальция и магния в среднем составляет, соответственно, 3,85мг/кг и 1,17мг/кг, причем содержание кальция в пяти повторностях колеблется от 3,42мг/кг до 4,10мг/кг.

Содержание меди в воздушно-сухом состоянии, в среднем, составляет 18,7 мг/кг, при колебаниях от 18,4 до 19 мг/кг. Содержание фосфора, в среднем, равно 0,21мг/кг, причем самым высоким значением является 0,25мг/кг. Содержание кобальта варьирует от 0,04 до 0,06 мг/кг. Среднее значение содержания марганца составляет 13,1 мг/кг (табл. 2).

Таблица 2 - Содержание в сухом веществе пивной дробины минеральных веществ, мг/кг

Химические элементы Номер образца

1 2 3 4 5 М±м

Ре 658,9 665,2 642,3 641,2 665,9 654,7±6,06

Си 18,5 18,8 19,0 18,4 18,8 18,7±0,12

Со 0,05 0,06 0,04 0,06 0,04 0,05±0,005

Мп 13,5 13,2 13,0 13,2 12,9 13,1±0,11

гп 143,5 143,2 146,9 140,1 143,5 143,4±1,20

К 3078,0 3084,9 3058,4 3089,6 3086,1 3079,4±6,23

Са 3,85 3,42 4,10 3,99 3.89 3,85±0,12

М» 1,17 1,18 1,19 1,15 1,17 1,17±0,007

Р 0,21 0,25 0,19 0,19 0,21 0,21±0,01

3.3 Аминокислотный состав пивной дробины

Одним из целей диссертационного исследования было изучение аминокислотного состава пивной дробины. Предварительно пивная дробина высушивалась до остаточной влажности 7-8% и измельчалась до 1,5-2,0 мм. В ходе исследований в пивной дробине было определено 16 аминокислот, 7 из которых являются незаменимыми. Полученные результаты приведены в таблице 3.

Из анализа таблицы 3 следует, что в пивной дробине в наибольшем количестве содержатся заменимые аминокислоты: глютаминовая кислота - 5,05%, пролин - 2,89% и аспарагиновая кислота - 2,02%. Содержание других заменимых аминокислот в данном сырье, в среднем, колеблется от 0,82% до 2,11%. Причем, содержание аргинина равно 1,76%, серина - 1,26%, аланина 1,26%, глицина 1,01%, гисгидина - 0,91% и тирозина 0,82%.

В пивной дробине также обнаружены незаменимые аминокислоты, такие как изолейцин, лизин, лейцин, метионин, фенилаланин, треонин, валин, содержание которых, в среднем, колеблется от 0,36% до 1,61%, в частности метионин - 0,36%, лизина - 1,05%, фенилаланина - 1,61%, валика - 1.60%, изолейцина - 1,19%, треонина - 1,06% и лейцина -2,11%.

Таблица 3- Аминокислотный состав пивной дробины, получаемой в ООО ГКПД «Бавария», % от протеина

Наименование аминокислоты Номер образца

1 2 3 4 5 М±м

Аспарагиновая кислота 2,05 1,92 2,1 2,08 1,99 2,02±0,69

Треонин 1,02 1,1 1,03 1,05 1,1 1,06±0,01

Серин 1,28 1,26 1,3 1,21 1.25 1,26±0,01

Глютаминовая кислота 5,1 4,95 5,06 5,08 5,09 5,05±0,03

Пролин 2,99 2,79 2,59 3,01 3,1 2,89±0,10

Глицин 0.99 1,1 1,02 0,86 1,11 1,01±0,05

Алании 1,36 1,25 1,14 1,25 1,34 1,26±0,69

Валин 1,56 1,92 1,6 1,5 1,45 1,60±0,09

Изолейцин 1,19 1,25 1,14 1,15 1,25 1,19±0,66

Лейцин 2,25 2,3 1,99 1,89 2,15 2,11±1,18

Тирозин 0,77 0,89 0,85 0,77 0,86 0,82±0,46

Фенилаланин 1,59 1,74 1,56 1,49 1,69 1,61±0,90

Гистидин 0,89 0,85 0,79 1,06 0,99 0,91±0,51

Лизин 1,05 1,09 1,08 1,08 1,1 1,05±0,59

Аргинин 1,89 1,83 1,85 2,05 1,99 1,76±1,07

Метионин 0,24 0,28 0,28 0,27 0,19 0,36±0,09

Сумма аминокислот 26,22 | 26,52 | 25.38 25,8 26.65 26,11±0,26

3.4 Получение гидролизатов из пивной дробины

При проведении экспериментальных исследований в качестве ферментного препарата нами был выбран «Целоверидин Г20х». Гидролиз осуществляли в стеклянных бутылях емкостью 500 мл с использованием лабораторных качалок Cipan water bath shaker type 357 при амплитуде 100 колебаний в минуту.

При определении оптимальных условий ферментативной обработки исследуемого сырья показано, что оптимальными условиями ферментолиза дробины являются: диапазон

8

рН 5,0-5,5. температура - 50°С, интенсивность перемешивания 80-100 об./мин., время экспозиции 2 часа.

Ферментативный гидролиз проводили следующим образом: для гидролиза были подготовлены водные суспензии дробины от 1,0 до 15,0% при концентрациях раствора препарата «Целоверидин Г20х» от 1 до 15%.

Результаты, полученные при проведении ферментативного гидролиза пивной дробины, приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Прирост РВ (г/л) при разных соотношениях дробины и препарата

«Целоверидин Г20х»

Концентрация дробины Концентрация фермента, «Целоверидин Г20х», % (масс)

1 3 5 7 10 12 15

% (масс.) Масса (г) Концентрация РВ, г/л

1,0 20 0,5±0,24 1,2±0,72 1,5±0,89 1,7±1,03 2,3±1,44 2,9±1,85 3,5±2,26

2,0 40 1,9±1,17 2,2±1,37 2,6±1,64 2,9±1,85 3,3 ±2,11 3,9±2,51 4,2±2,74

3,0 60 2,5±1,58 3,1±1,96 3,8±2,47 4,3 ±2,78 5,1 ±3,34 6,0±3,96 6,9±3,62

5,0 100 3,7±2,43 4,2±2,74 5,0±3,26 6,5±4,29 7,9±4,32 8,1±4,43 9,7±5,58

7,0 140 4,4±2,85 4,9±3,20 5,7±3,75 6,9±3,62 8,7±4,87 9,5±5,40 10,7±5,54

9,0 180 5,1 ±3,34 5,9±3,91 6,6±4,33 7,5±4,04 8,9±5,02 9,9±5,74 11,0±5,73

10,0 200 6,7±4,45 7,4±3,94 7,9±4,32 8,9±5,02 9,7±5,58 10,9±5,68 13,6±6,81

12,0 240 7,5±4,04 8,5±4,78 9,6±5,52 10,9±5,68 11,9±5,92 13,0±6,52 15,1±7,54

15,0 300 4,4±2,85 7,7±4,18 8,1 ±4,43 8,9±5,02 10,2±5,91 11,5±5,82 13,4±6,71

Из анализа данных, приведенных в таблице 4 видно, что максимальный прирост редуцирующих Сахаров - 15,1 г/л наблюдался при обработке 12%-ной суспензии дробины 15% раствора фермента. С учетом того, что в исходной пивной дробине остаточный сахар составлял 1,95 г/л, концентрация общего сахара в гидролизате составила 17,05 г/л.

Дальнейшее увеличение суспензии дробины выше 15% приводило к заметному снижению прироста сахаров, что, вероятно, было связано с повышением вязкости среды и ухудшением массообменных характеристик в инкубируемой системе, как указывает на это А.Н. Касаткина (2008).

Таблица 5 - Прирост РВ (г/л) при проведении кислотного гидролиза пивной дробины

Концентрация дробины, % (масс.) Масса дробины, г Концентрация РВ, г/л

1,0 20 2,0

2,0 40 4,1

3,0 60 5,2

5,0 100 6,9

7,0 140 8,1

9,0 180 9,3

10,0 200 10,7

12,0 240 16,7

15,0 300 9,4

Из анализа данных, приведенных в таблице 5 следует, что максимальный прирост редуцирующих Сахаров - 16,7 г/л установлен при кислотном гидролизе 12 % -ной (масс.) суспензии пивной дробины.

Учитывая, что в исходной пивной дробине содержание остаточного сахара составляло 1,89 г/л, концентрация общего сахара в гидролизате равна 18,59 г/л.

3.5 Культивирование штаммов разных видов дрожжей на гидролизате из пивной дробины

В качестве продуцентов белка были использовали культуры штаммов разных видов дрожжей, как адаптированных к данной питательной среде (гидролизатам пивной дробины), так и без адаптации. Перечень использованных штаммов дрожжей:

селекции НИИ биотехнологии Горского ГАУ: Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146" Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147; Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148-Cryptococcus flavescens ВКПМ Y-3149; Hansenniasppora uvarum Y-3150" Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3151;Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3152; Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414; Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3415; Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416; Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469.

селекции Института микробиологии АН Казахстана: Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437; Candida guilliennondn ВКПМ Y-438; Candida parapsilosis BKIIM Y-439- Candida tropicalis ВКПМ Y-440.

Использованы также дрожжи Sacharomyces cerevisiae, штамм K-7, широко используемый в спиртовом производстве.

Культивирование дрожжей осуществляли в стеклянных бутылях емкостью 500 мл с использованием аэратора и лабораторной качалки Cipan water bath shaker type 357 при амплитуде 250 колебаний в минуту и температуре 35-37°С в течение 8-9 часов. В питательную среду вносили мочевину из расчета 3 г на 1 литр и устанавливали pH в пределах 4,0-4,5.

Известно, что при обеспечении дрожжей легкоусвояемым азотным питанием повышается их устойчивость к высоким концентрациям углеводов в среде (Л В Римарева. 2005; Р.Т. Валеева, 2007).

Результаты подсчета клеток дрожжей, не адаптированных к гидролизатам пивной дробины, приведены в таблице 6.

Установлено, что максимальный прирост клеток дрожжей наблюдался при инкубировании Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416, который составлял 223,2 млн /мл При инкубировании Cryptococcus flavescens ВКПМ Y-3149 и Hansenniasppora uvarum Y-3150 число дрожжевых клеток составило 130,9млн./мл и 131,1 млн./мл, соответственно.

Перспективным для культивировании в питательной среде из пивной дробины является Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y - 3147 при показателе 158,4млн./мл дрожжевых клеток.

Число клеток Sacharomyces cerevisiae K-7, Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414 Metscnikowia pulcherrima ВКПМ У-3151составили 90,0 млн./мл, 84,9 млн./мл, 89,4 млн./мл' соответственно, через 8 часов культивирования.

Минимальное значение количества дрожжей - 73,9 млн./мл наблюдалось при культивировании Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437.

Результаты, полученные при изучении прироста биомассы дрожжей на основе пивной дробины, позволяют считать, что данный вид сырья является перспективным для производства питательной среды, с целью дальнейшего культивирования на ней различных видов и штаммов дрожжей.

Номер образца Используемые виды и иггаммы дрожжей

Metscnikowia xilchemma ВКПМ Y-3146 Metscnikowia Dulcherrima ВКПМ Y-3147 Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148 Cryptococcus fiavescens ВКПМ Y-3149 Hansenniasppora uvarum Y - 3150 Metscnikowia pulchemma ВКПМ Y-3151 Metscnikowia pulchemma BKI1M Y-3152 Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414 Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3415 Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416 Rhodotorula glutinis ВКПМ Y- 3469 I V 1 ü ro §7 e >- ic ■r « Candida guilliermondii BKaM Y-438 Candida parapsilosis ВКПМ Y-439 Candida tropicalis ВКПМ Y-440 Sacliaromyces cerevisiae К - 7

1 112,5 158,1 80,9 133,6 133,0 97,0 87,0 85,2 77,4 220,1 77,8 76,8 82,9 76,8 72,8 96,7

2 127,9 147,9 75,6 129,7 128,1 96,8 82,3 95,3 76,9 225,9 80,8 77,2 81,2 79,1 71,8 94,8

3 130,4 153,4 91,3 134,0 127,9 88,4 76,8 77,8 68,1 231,8 84,2 71,9 77,0 80,1 79,6 85,7

4 110,0 162,8 82,7 122,5 130,8 77,9 79,6 86,7 80,9 240,8 86,1 78,8 72,8 82,1 78,2 84,9

5 128,7 170,5 77,9 134,9 135,9 86,9 81,4 79,8 71,9 197,8 74,9 65,2 79,4 74,3 72,9 88,1

MJ-m 121,9168,3 158,4188,7 81,6145,7 130,9173,2 131,1173,3 89,4150,1 81,4145,5 84,9147,6 75,0142,0 223,21125,0 80,7145,2 73,9141,4 76,8144,0 78,4143,8 75,0141,9 90,0150,4

Таблица 7 - Накопление биомассы штаммами разных видов дрожжей, не адаптированных« питательной среде, г/л

Виды и штаммы дрожжей

Номер образца Vletscnikowia pulcherrima ВКПМ Y- 3146 Metscnikowia pulcherrima ЗКПМ Y-3147 Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y- 3148 Cryptococcus fiavescens ВКПМ Y-3149 Hansenniasppora uvarum Y - 3150 Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y- 3151 C3 flJ "3 <N a 'S 5 M а 2 a Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414 Sacharomyces cerevisiae ЬкПМ Y-3415 Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416 Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469 Trichosporon cutaneum ВКПМ Y- 437 Candida guilliermondii ВКПМ Y-438 Candida parapsilosis ВКПМ Y-439 Candida tropicalis ВКПМ Y-440 Sacharomyces cerevisiae K-7

Накопление биомассы, г/л

1 16,7 33,8 8,94 21,65 20,3 12,2 8,05 8,40 6,77 42,4 10,8 9,25 9,45 8,25 9,86 9,25

2 17,0 31,8 7,64 18,35 22,7 11,4 9,23 8,20 8,55 32,7 8,5 9,55 8,65 9,20 8,95 10,85

3 10,5 22,1 8,39 19,88 17,7 9,1 8,25 9,85 7,90 31,3 15,6 9,50 12,45 9,55 10,38 11,5

4 10,2 24,8 9,02 19,59 16,0 9,4 9,55 7,95 6,70 28,2 8,8 8,40 9,85 10,10 11,05 10,45

5 9,5 15,5 8,66 20,60 19,5 7,8 9,78 11,55 8,05 33,7 9,0 8,90 10,40 9,76 11,41 16,40

6 10,1 23,9 8,94 19,98 20,8 9,1 10,9 11,15 6,65 36,9 9,7 9,61 11,80 7,45 8,45 10,40

7 17,9 21,0 6,89 19,74 22,9 9,3 8,85 10,65 7,10 39,8 12,2 10,02 10,58 11,85 7,90 11,70

8 15,8 24,9 8,28 18,41 20,8 9,2 11,45 9,43 9,20 32,9 9,5 8,23 9,92 12,25 10,95 10,76

9 17,5 29,5 8,56 18,60 19,8 10,9 9,26 10,12 8,93 36,2 10,7 8,59 11,63 10,11 10,20 10,50

10 11,8 30,4 10,40 19,79 19,3 6,6 9,84 10,49 9,52 33,2 11,8 9,51 9,61 10,02 9,49 11,31

M±m 13,7±1,18 25,7± 1,87 7,63±0,30 19,66±Ö34 19,9±0,69 9,5±0,54 9,51±0,35 9,77±0,41 7,93±0,36 34,7±1,38 10,6±0,7 9,15±0,19 10,4±0,39 9,8510,48 9,86±0,38 11,61±0,63

Из анализа материалов, приведенных, в таблице 7 следует, что концентрация биомассы не адаптированных к гидролизатам пивной дробины дрожжей колеблется, в среднем, от 7,63 г/л (Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148) до 34,7 г/л (Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416). Если рассматривать колебания в разных образцах с Sacharomyces umsporis ВКПМ Y-3416 наличия биомассы дрожжей, то данный показатель является во всех образцах стабильно высоким и колеблется от 28,2 г/л до 42,4 г/л. Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416 представляет собой штамм селекции НИИ биотехнологии Горского ГАУ. Значительный прирост биомассы дрожжей обеспечило культивирование на гидролизатах пивной дробины Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147. При инкубировании данного штамма средний прирост биомассы составил 25.7 г/л при колебаниях от 15,5 г/л до 33,8 г/л. Данный штамм Metscnikowia pulcherrima ВКГ1М Y-3147 также выделен и идентифицирован в НИИ биотехнологии Горского ГАУ.

Следует отмеппъ хорошие результаты при работе с дрожжами местной селекции Cryptococcus flavescens ВКПМ Y-3149, которые обеспечили концентрацию биомассы -21,65 г/л, а в среднем -19,66 г/л.

Штамм Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414 при культивировании на гидролизатах пивной дробины без предварительной адаптации обеспечил незначительную концентрацию биомассы - в среднем 9,77 г/л, а максимальное накопление - 11,55 г/л.

Культура штамма Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3415 также показала незначительную концентрацию биомассы - всего, в среднем, 7,93 г/л, а максимально- 9,52 г/л.

Дрожжи Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437, которые являются продуцентами кормового белка, дали, в среднем, концентрацию биомассы 9,15 г/л, при колебаниях от 8 23 ло 10,02 г/л.

Культура Candida guilliermondii ВКПМ Y-438 обеспечила, в среднем, накопление биомассы, равный 10,4 г/л, при максимальном показателе 12,45 г/л.

Концентрация биомассы при инкубировании на гидролизатах пивной дробины Candida parapsilosis ВКПМ Y-439 колеблется от 8,25 до 12,25 г/л, при среднем значении 9,85г/л.

Дрожжи Candida tropicalis ВКПМ Y-440, на гидролизатах из пивной дробины, в среднем накапливают 9,86 г/л биомассы, при колебаниях от 7,90 до 11,41 г/л.

Широко используемая в спиртовой промышленности раса Sacharomyces cerevisiae штамм К-7 на гидролизатах пивной дробины накапливает биомассу, в среднем, 11.61 г/л, а колебания концентрации биомассы в 10 вариантах составляют от 9,25 до 11,70 г/л.

Дрожжи Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469 в среднем накапливают 10,6 г/л биомассы, при максимальном показателе 15,6 г/л.

Средняя концентрация биомассы клеток штамма Y-3151 Metscnikowia pulcherrima в среднем составляет 9,5 г/л, при колебаниях от 6,6 до 12,2 г/л. Практически идентичные показатели концентрации биомассы обеспечило культивирование штамма Y-3152 Metscnikowia pulcherrima.

Сравнительно высокую концентрацию биомассы обеспечивает культивирование Hansenniasppora uvarum Y-3150 - в среднем 19,9 г/л, при колебаниях от 16,0 г/л до 22,9 г/л.

Средний уровень концагграции биомассы на гидролизатах пивной дробины показывает Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146 - в среднем 13,7 г/л при колебаниях от 9,5 г/л до 17,9 г/л.

3.6 Химический состав биомассы дрожжей, культивируемых в питательной среде на основе гидролнзата пивной дробины

В процессе изучения химического состава образцов дрожжевой биомассы, получаемой на питательной среде из пивной дробины, было исследовано содержание в них жира, протеина, клетчатки, зольных элементов, БЭВ, Ca, Mg, Р, Ca, Со, Р, Fe, К, Zn, Мп

Таблица 8 - Химический состав биомассы дрожжей, выращенных на гидролизатах пивной дробины

(средние показатели по каждому штамму)

№ №. Виды и штаммы дрожжей Определяемый компонент

| «Сырой» протеин «Сырой» жир [ «Сырая» клетчатка «Сырая» зола со Г) из а и f а. о О и, с 2 О п N

Показатель, % Показатель, мг/кг

1 Metscnikowia pulchemma BKIIM Y-3146 50,7 6,35 4,02 6,01 32,90 4,94 3,97 0,37 0,12 0,16 1237,0 19,5 25,8 659,6

2 Metscnikowia puldierrima ВКГ1М Y-3147 51,4 4,51 4,55 5,39 34,15 3,81 2,3 0,51 0,11 0,21 1425,3 16,2 24,38 497,9

3 Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148 49,4 5,28 5,88 5,87 33,57 6,12 3,41 0,43 0,2 0,34 5564,6 17,0 21,8 556,9

4 Cryptococcus llavescens BKTIM Y-3149 49,7 5,50 4,49 5,32 34,9 4,18 3,0 0,39 0,22 0,22 1521,4 16,3 27,2 596,5

5 Hanscniasppora uvarum ВКПМ Y-3150 51,9 5,79 4,81 5,22 32,3 3,77 2,12 0,57 0,19 0,42 5193,0 19,5 30,7 549,7

6 Mctscmkowia pulcherrima BKIIM Y-3151 47,9 4,7 4,7 4,93 37,7 2,53 1,94 0,17 0,18 0,18 5279,6 21,4 30,1 558,3

7 Metscnikowia pulcherrima BKIIM Y-3152 48,8 6,02 4,9 5,47 34,9 3,27 2,32 0,44 0,25 0,35 5496,0 18,7 31,3 664,7

8 Sacharomyccs ccrcvisiacBKTlM Y-3414 51,8 5,87 3,57 4,24 34,5 6,40 2,97 0,35 0,24 0,24 8879,8 11,4 14,3 227,5

9 SacharomycescerevisiaeBKIIM Y-34I5 49,8 5,52 3,32 3,79 37,7 8,8 7,6 0,53 0,22 0,25 2899,1 10,4 14,2 224,7

10 Sacharomyccs unisporis ВКПМ Y-3416 48,9 5,34 2,89 3,98 38,6 6,40 5,97 0,09 0,23 0,23 5386,3 19,5 33,1 556,9

11 Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469 48,1 3,99 3,67 4,1 40,1 3,43 1,79 0,32 0,21 2,11 21196,6 18,6 28,8 453,7

12 Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437 49,9 6,90 3,И 6,11 33,9 5,32 4,33 0,42 0,21 0,32 5784,4 19,5 15,2 765,5

13 Candida guillicrmondii BKIIM Y-438 50,1 6,34 2,89 5,36 35,2 3,28 3,0 0,23 0,29 0,21 7245,2 20,3 16,2 695,8

14 Candida parapsilosis ВКПМ Y-439 49,8 5,32 3,29 5Д 35,9 5,04 3,2 0,28 0,24 0,29 11547,0 20,3 12,0 843,4

15 Candida tropicalis BKIIM Y-440 50,8 5,78 4,21 6,44 32,4 3,40 2,20 0,26 0,31 0,21 8957,3 17,6 14,0 765,2

16 Sacharomyces cerevisiae штамм K-7 47,8 4,12 3,99 5,62 38,4 5,26 3,60 0,11 0,06 0,06 17758,3 16,9 24,4 387,0

Как видно из анализа данных, приведенных в таблице 8, показатель содержания «сырого» протеина в образцах биомассы колеблется в среднем от 47,8% (Sacharomyces cerevisiae цпамм К-7) до 51,9% (Hanseniasppora uvarum Y-3150). На долю «сырого» жира, приходится в среднем от 3,99% (Rhodotomla glutinis ВКПМ Y-3469) до 6,90 % (Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437). Среднее содержание «сырой» клетчатки колеблется от 2 89% (Candida guilliermondii ВКПМ Y-438; Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416) до 5,88%,' при этом самое большое его содержание наблюдается в биомассе Metscnikowia pulchcnima ВКПМ Y-3148. Надоло «сырой» золы находится от 3,79% (Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3415) до 6,44% (Candida tropicalis ВКПМ Y-440). Безазотистые экстрактивные вещества также отмечаются высоким содержанием в биомассе дрожжей и их концентрация

°Т 32'3% ^ Tanscniasppora uvarum ВКПМ Y-3150) до 40,1% (Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469).

В ходе изучения аккумуляции в биомассе разных видов дрожжей металлов было выявлено, что штамм Hanseniasppora uvarum Y-3150, при его культивировании на гидролизате из пивной дробины в среднем накапливает свинца 0,57 мг/кг. Кобальт накапливается в значительно меньшей концентрации и не превышает значения 0,19 мг/кг Калии и цинк содержатся в весьма значительных концентрациях и достигают максимально, 17758,3 мг/кг в биомассе Sacharomyces cerevisiae К-7 и 843 4 мг/кг в биомассе Candida parapsilosis ВКПМ Y-439.

Таким образом, в результате изучения химического состава биомассы дрожжей выращиваемых на гидролизатах пивной дробины, установлено высокое содержание в ней питательных веществ и минеральных компонентов и тем самым представляет собой эффективную кормовую добавку в рационы сельскохозяйственных животных и птицы

3.7 Результаты адаптации штаммов дрожжей к росту в питательной среде, приготовленной на основе гидролнзатов пивной дробины, полученных ферментативным способом

Предварительную адаптацию культур штаммов дрожжей, использованных при выполнении диссертационной работы, осуществляли путем ежедневной перевивки в питательную среду, приготовленную из пивной дробины при использовании ферментативного гидролиза в течение 15 дней, т.е. до получения стабильного результата по приросту числа дрожжевых клеток и их биомассы.

Культивирование адаптированных штаммов дрожжей разных видов в питательной среде, производимой из пивной дробины, осуществляли по методике, приведенной в главе «Объекты и методы исследований».

Результаты подсчета клеток штаммов дрожжей, адаптированных к питательной среде, произведенной из пивной дробины, приведены в таблице 9.

Данные таблицы 9 свидетельствуют о том, что максимальный прирост числа кчеток дрожжей наблюдался при инкубировании дрожжей 8асМаготусе.ч игшропз ВКПМ У-3416 в культуральной жидкости которых число клеток составило 798.27 млн./мл Хорошие показатели прироста числа клеток также наблюдались при инкубировании Тп'сЬохпогоп сщапеит ВКПМ У-437 и ЯасЬаготусе* ссгеуЫае ВКГТМ ¥-3415 при числе дрожжевых клеток 786,14 млн./мл и 738,63 млн./мл, соответственно.

Таблица 9 - Число дрожжевых клеток п культуральной жидкости при инкубировании адаптированных к питательной среде штаммов дрожжей, млн./мл

Используемые виды и штаммы дрожжей

Номер образца Metscnikowia pulchenima ВКПМУ-ЗМб Metscnikowia pnlcherrima ВКПМ Y- 3147 Mctscnikowia pulclicrrima ВКПМ Y-3148 С О й 2 я С 1 'S >-§ 2 р.» с Е | « о 6 2 а? С ы М р 'Ё _ й £ М 7 а 1 ig и. с "S ^ о а Й о 2 Metscnikowia pnlcherrima ВКПМ Y-3152 Sacharomyces ccrevisiae ВКПМ Y-3414 Sacharomyces ccrevisiae ВКПМУ-3415 Sacharomyces unisporis ВКПМ Y- 3416 Rhodotomla glutinis ВКПМ Y- 3469 Trichosporon cutaneura ВКПМ Y - 437 Candida guilliennondii ВКПМ Y-438 Candida parapsilosis ВКПМ Y - 439 Candida tropicalis ВКПМ Y-440 Sacharomyces cerevisiae К -7 1

1 524,15 754,36 621,04 754,16 621,74 748,67 623,47 763,16 785,16 796,86 698,37 780,39 693,25 638,28 732,64 521,34

2 489,37 1 652,37 527,69 721,38 564,37 763,15 576,68 649,37 746,28 806,38 721,13 821,36 714,03 621,45 668,29 574,39

3 472,9 749,25 562,39 698,15 642,15 742,34 635,16 694,15 763,14 795,16 736,21 782,39 652,39 663,51 596,37 623,58

4 521,37 712,38 611,20 718,81 601,37 782,16 598,45 598,49 694,75 768,95 698,31 794,37 684,38 639,48 623,87 651,37

5 460,9 691,28 567,46 76!,94 596,15 750,34 547,95 634,48 703,85 824,01 632,87 752,19 627,34 725,39 658,47 524,67

М±ш 493,73 ±14,1 711,92 ±21,1 577,95 ±19,1 730,88 ±13,2 605,15 ±14,5 757,33 ±7,9 596,34 ±17,6 667,93 ±31,6 738,63 ±19,2 798,27 ±9,9 697,37 ±19,7 786,14 ±12,5 674,27 ±17,1 657,62 ±20,3 655,92 ±25,7 579,07 ±29,0

Минимальное значение числа клеток дрожжей - 493,73 млн./мл выявлено при культивировании Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146.

Перспективными для культивирования в питательной среде из пивной дробины являются дрожжи Cryptococcus flavescens ВКПМ Y-3149, при среднем количестве дрожжей 730,88 млн./мл и Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147, при среднем количестве дрожжей 711,92 млн./мл.

Обнадёживающие показатели прироста числа дрожжевых клеток получены при культивировании штаммов дрожжей Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469, Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414, Candida tropicalis ВКПМ Y-440 - 697,37 млн./мл, 667,93 млн./мл, 655,92 млн./мл дрожжевых клеток соответственно, через 8 часов инкубирования.

После культивирования в питательной среде, произведенной из гидролизата пивной дробины, биомассу дрожжей отделяли методом центрифугирования. Полученные результаты приведены в таблице 10.

Из анализа материалов, приведенных, в таблице 9 следует, что концентрация биомассы дрожжей при их культивировании в питательной среде на основе гидролизата пивной дробины колеблется, в среднем, от 16,37 г/л до 36,83 г/л.

Установлено, что при культивировании дрожжей Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416 местной селекции в среднем концентрация биомассы составила 36,83г/л, при максимальном значении, равной 42,4г/л.

Средняя концентрация биомассы дрожжей Metscnikowia pulcherrima ВКГ1М Y-3151 достиг 28,92г/л, при колебаниях от 27,46 до 30,02г/л.

Следует отметить удовлетворяющие результаты при работе с дрожжами местной селекции Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147, которые дали максимальную концентрацию биомассы 33,80 г/л, а в среднем -28,2 г/л.

При культивировании дрожжей Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414 средняя концентрация биомассы составила 19,67 г/л, при максимальном накоплении 20,60 г/л. Для штамма дрожжей Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3415 средняя концентрация биомассы равна 25,94 г/л, а максимальный показатель - 26,34 г/л.

Дрожжи Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437 селекции Института микробиологии АН Казахстана, являющиеся продуцентами кормового белка, при культивировании в питательной среде из пивной дробины дали концентрацию биомассы 31,26 г/л, при колебаниях от 28,94 до 33,06 г/л.

Установлено, что дрожжи Candida guilliermondii ВКПМ Y-438, также селекции Института микробиологии АН Казахстана, обеспечили концентрацию биомассы, равную всего 21,07 г/л, при максимальном значении 22,41 г/л.

Дрожжи Candida parapsilosis ВКПМ Y-439, селекции того же института, обеспечивают концентрацию биомассы от 20,37 до 23,05 г/л, а в среднем - 21,43 г/л.

В сравнении с культурами дрожжей местной селекции нами также испытаны на концентрацию биомассы продуценты кормового белка селекции Института микробиологии АН Казахстана, дрожжи Candida tropicalis ВКПМ Y-440, которые при культивировании на гидролизатах пивной дробины, в среднем, концентрируют 20,27 г/л биомассы, при колебаниях от 19,27 до 21,60 г/л.

Спиртовая раса дрожжей Sacharomyces cerevisiae, штамм К-7, которые широко используются при производстве этанола, обеспечивают незначительную концентрацию биомассы - всего, в среднем, 16,46 г/л.

Таблица 10 - Концентрация биомассы в культуральной жидкости при инкубировании адаптированных к питательной среде штаммов дрожжей, г/л

Номер образца Используемые виды и штаммы дрожжей

Metscnikowia pulchcrrima ВКПМ Y-3146 Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y — 3147 Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148 i Cry ptococcus tlavesccns ВКПМ Y- 3149 1 Hansenniasppora uvarum 1 ВКПМ Y-3150 ! Metscnikowia pulcherrima КПМ Y - 3151 Metscnikowia pulcherrima BKI1M Y-3152 Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414 Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3415 Sacharomyccs unisporis BKIIM Y- 3416 Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469 R 3 СЭ с S 3 r-« £ с -t 2 1 S.» •Si m о ^ JZ F H ш Candida guilliermondii ВКПМ Y-438 Candida parapsilosis ВКПМ Y-439 Candida tropicalis ВКПМ Y- 440 Sacharomyces cerevisiae K-7

1 16,70 33,8 17,32 23,15 22,04 29,67 20,13 18,64 26,37 42,4 22,37 31,25 20,11 21,33 20,17 17,27

2 17,0 31,80 17,39 21,37 22,70 30,02 20,18 19,28 25,48 38,69 23,08 33,06 21,35 22,15 19,67 17,06

3 16,48 25,31 16,87 22,10 22,30 29,82 21,37 19,63 26,09 31,35 23,61 32,61 21,37 23,05 21,33 16,85

4 15,68 24,80 16,88 23,14 21,30 27,46 20,09 19,33 26,30 38,20 24,18 31,24 22,09 20,37 20,18 16,53

5 17,80 27,92 17,45 22,42 19,50 28,37 19,61 20,60 25,55 33,70 25,64 33,02 20,38 21,16 20,03 16,60

6 16,90 23,90 17,21 23,16 20,80 27,91 18,96 20,37 24,99 36,90 26,09 29,64 20,71 20,62 19,28 15,99

7 17,98 29,60 16,95 24,06 22,90 28,63 19,67 20,18 26,08 39,80 24,67 28,94 21,41 21,37 20,14 16,34

8 15,86 24,98 16,90 23,64 20,82 29,06 20,17 19,37 26,34 37,85 26,38 31,67 22,4.1 22,01 21,08 15,89

9 17,50 29,54 17,45 22,14 21,89 28,74 20,61 19,67 25,87 36,21 23,67 30,28 21,30 .21,37 21,60 16,33

10 11,89 30,49 17,52 23,08 19,31 29,61 20,52 19,66 26,34 33,20 25,30 30,97 19,66 20,95 19,27 15,82

М±т 16,37± 0,58 28,2 ±1,12 17,19± 0,08 22,82± 0,26 21,35± 0,41 28,92± 0,28 20,13± 0,21 19,67± 0,19 25,94± 0,15 36,83± 1,10 24,49± 0,44 31,26± 0,46 21,07± 0,28 21,43± 0,26 20,27± 0,27 16,46± 0,16

3.8 Культивирование дрожжей в питательной среде на основе гидролизатов пнвной дробины, полученных кислотным способом (адаптированные штаммы)

Питательную среду осветляли фильтрованием через бумажный фильтр поел внесения мочевины из расчета 3 г на I л и устанавливали рН 4-4,5 а затем автоклавировали при 1 атм. 40 минут.

Количество дрожжевых клеток подсчитывали через 8 часов культивирования в камере Горяева.

Культивирование дрожжей осуществляли в стеклянных бутылях при непрерывной подаче воздуха и температуре 30°С в условиях термостата.

Полученные результаты приведены в таблице 11.

Из анализа данных, приведенных в таблице 11 следует, что максимальный прирост числа клеток дрожжей - 731,04 млн./мл в суспензии наблюдался при культивировании ЗасИаготусез иш8роп5 ВКПМ У-3416. Эффективные показатели прироста дрожжевых клеток также получили при инкубировании культур ТпсЬоБрогоп сЩапешп ВКПМ У-Ш и Мейсшко^а рикЬетта ВКПМ У-3151 - 719,43 млн./мл и 696,77 млн./мл. соответственно

Минимальное значение количества дрожжей - 473,10 млн./мл наблюдалось при выращивании М^сшколма рЫсЬсгпгпа ВКПМ У-3146. Число клеток СгурЮсоссиБ ПауезсепБ ВКПМ У-3149 было равно 687,63млн./мл, а ЯасЬаготуссз сегетте ВКПМ У-3414 - 631,14 млн./мл, соответственно.

Таким образом, установлено, что питательная среда, приготовленная ^ использованием гидролизата пивной дробины, полученного путем кислотного гидролиза, является благоприятной средой для интенсивного размножения культур дрожжей разных видов. Однако, полученные данные несколько ниже, чем при использовании гидролизата, произведенного путем ферментативного гидролиза.

При культивировании дрожжей на питательной среде, приготовленной на основе гидролизата пивной дробины, полученной путем использования кислотного гидролиза (табл. 12), самую высокую среднюю концентрацию биомассы получили при культивировании дрожжей ЗасЬаготусея шшроп.ч ВКПМ У-3416 - 33,84г/л, при максимальном показателе 35,12 г/л.

Дрожжи ТпсЬозрогоп сШалешп ВКПМ У-437 при культивировании в питательной среде из пивной дробины также показали удовлетворительный прирост биомассы - 28 93 г/л, при колебаниях от 28,67 до 29,32 г/л.

Удовлетворяющие результаты средней концентрации биомассы были получены и при культивировании дрожжей ЯасЬаготуссз сегеУ1мае ВКПМ У-3415, Мйхсшкоича рикЬегпта ВКПМ У-3151 и МсЧяст'ко^ч'а ри1сЬегпта ВКПМ У-3147 - 24,19 г/л, 27,55 г/л и 22,32 г/л, соответственно.

с

Таблица 11 - Число клеток дрожжей в культуральной жидкости, млн./мл при кислотиом гидролизе пивной дробины (адаптированные штаммы)

№№ Используемые виды и штаммы дрожжей

Месткома рЫсИетта ВКПМ У-3146 МеКсткоуота ри1сЬетта ВКПМ У-3147 Ме15Сгико\\"1а рикЬетта ВКПМ У-3148 V) С 8 и Л о с 2 2 гп В 2 о-с ей и со 5 5 сз > 3 1 6 а § 8 § | а > МеЬсгпкоиаа ри1с!1етта ВКПМ У-3151 Мексткоита ри1сЬегпта | ВКПМ У - 3152 I ^асЬаготусез сегеу^ае ВКПМ У -3414 [ ЯасИаготуссь сегсу^ас ■ВКПМ У-3415 8ас11аготусс5 игшропБ ВКПМ У-3416 К1ю(Зо1оги1а glutiшs ВКПМ У-3469 1 ТпсЬозрогоп сШапеит ВКПМ У-437 СапсШа gшlliermondii ВКПМ У-438 СагиНйа рагарзйоэЬ ВКПМ У-439 | Саг^ёа 1гор1саПз ВКПМ У-440 1 8асЬаготусс5 сегеугаае К- 7

1 512,34 698,37 521,37 698,37 564,39 712,35 587,28 625,37 714,38 712,54 652,38 742,35 623,57 596,37 630,24 521,34

2 452,37 689,34 539,37 712,38 542,87 698,37 576,34 643,28 687,39 725,68 628,57 698,38 635,49 587,26 625,67 520,39

3 469,14 681,37 502,91 674,38 592,36 679,51 523,97 653,24 693,28 743,65 623,97 712,68 649,68 605,37 576,30 534,79

4 478,69 625,37 496,82 649,38 547,28 719,34 612,57 599,68 658,37 749,68 635,14 724,38 628,91 613,27 611,32 560,14

5 452,97 672,35 563,15 703,68 582,49 674,28 578,54 634,17 702,38 723,68 674,38 719,37 634,27 611,30 648,21 553,24

М±т 473,10 ±12,30 673,76 ±14,25 524,72 ±13,59 687,63 ±12,80 565,86 ±10,7 696,77 ±9,86 575,74 ±16,15 631,14 ±10,21 691,19 ±10,48 731,04 ±7,63 642,88 ±10,32 719,43 ±8,05 634,38 ±4,88 60X71 -±5,42 618,34 ±13,47 537,98 ±9,08

Таблица 12 - Концентрация биомассы дрожжей, адаптированных к питательной среде, при их культивировании на гидролизате пивной дробины, полученного в результате кислотного гидролиза, г/л

№№ Используемые виды и штаммы дрожжей

Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146 Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147 Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148 Cryptococcus flavescens ВКПМ Y-3149 Hansenniasppora uvarum Y - 3150 Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3151 Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3152 Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414 Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3415 Sacharomyces unisporis ВКПМ Y- 3416 Rhodotorula glutinis ВКПМ Y - 3469 Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437 Candida guilliermondii ВКПМ Y-438 Candida parapsilosis ВКПМ Y-439 Candida tropicalis ВКПМ Y-440 Sacharomyces cerevisiae K —7

1 11,50 22,25 16,38 22,50 16,15 29,50 18,95 18,64 23,51 35,12 26,67 28,95 19,67 20,92 18,59 14,25

2 14,21 21,48 17,29 23,10 22,75 24,50 19,28 18,61 27,15 34,48 20,25 28,67 19,99 18,67 19,27 15,39

3 12,35 23,67 16,79 19,37 18,75 26,31 19,61 19,21 23,37 33,76 23,37 29,32 20,37 23,23 19,56 15,05

4 13,24 21,58 17,11 21,42 17,85 27,85 18,56 19,27 24,64 32,87 21,87 28,84 19,95 20,14 19,37 16,25

5 12,87 22,64 16,91 22,03 19,56 29,61 18,52 18,84 22,28 32,94 24,94 28,91 19,75 18,42 18,85 17,47

М±т 12,83 ±0,50 22,32 ±0,44 16,89 ±0,19 21,68 ±0,71 19,0 ±1,22 27,55 ±0,08 18,98 ±0,23 18,91 ±0,15 24,19 ±0,27 33,84 ±0,48 23,42 ±0,16 28,93 ±0,11 19,94 ±0,13 20,27 ±0,14 19,12 ±0,19 15,68 ±0,26

При культивировании дрожжей Candida guilliermondii ВКПМ Y-438 средний показатель концентрации биомассы равен 19,94 г/л. Дрожжи Candida parapsilosis ВКПМ Y-439 обеспечили всего концентрацию биомассы, равную 20,27 г/л. Аналогичный результат получен при культивировании Candida tropicalis ВКПМ, штамм Y-440 - 19,12г/л.

Для дрожжей Sacharomyces cerevisiae штамма К-7 средняя величина концентрации биомассы равна 15,68 г/л, при колебаниях от 14,25 до 17,47г/л.

Дрожжи Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469 в среднем концентрируют 23,42 г/л биомассы, при максимальном показателе 26,67г/л, а средняя концентрация биомассы штамма Y-3148 Metscnikovvia pulcherrima ВКПМ составляет 16,89 г/л, при колебаниях от 16,38 до 17,29г/л.

Самую минимальную концентрацию биомассы - 12,83 г/л обеспечили дрожжи Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146.

Результаты, полученные нами при определении концентрации биомассы дрожжей, позволяют утверждать, что гидролизаты пивной дробины, полученные путем кислотного гидролиза, являются перспективной питательной средой для выращивания большинства изучаемых нами штаммов разных видов дрожжей.

3.9 Экономическая эффективность проведенных исследований

По данным Росстата средняя цена концентратов и кормовых смесей в России составила в июле 2015 г. 8,3 тыс.руб./т, или 8,3 рубля за 1 кг.

Из 240 граммов высушенной пивной дробины получили максимальную концентрацию биомассы дрожжей Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416, равный 36,83 г, или 153,4 г из 1 кг сухой пивной дробины. Стоимость 1 кг кормового белка составляет 8,3 рубля. Себестоимость 1 кг кормового белка из пивной дробины равна 6,75 руб. Соответственно, прибыль с одного килограмма производимого из пивной дробины кормового белка

составляет 1,55 рубля.

Рентабельность производства кормового белка из пивной дробины рассчитали по

формуле:

Рп = —Х 100 тле

Ср 'гд

Рп - рентабельность реализованной продукции,

П — прибыль,

Ср - полная себестоимость реализованной продукции:

Л,=1,55 : 6,75х100%=22,96%

Следовательно, рентабельность производства кормового белка из пивной дробины составила 22,96%.

В результате проведенных расчетов экономической целесообразности производства кормового белка из гидролизатов пивной дробины установлено, что данное сырье является перспективным для процесса биоконверсии.

Заключение

Важной отраслью биотехнологии является пищевая биотехнология, которая направлена на решение проблем дефицита продуктов питания, повышения их качества и разработки новых пищевых продуктов с использованием биотехнологических методов и приемов.

К новым направлениям пищевой биотехнологии относится получение белковых препаратов, включающих в себя производство ферментов, белковых продуктов, концентратов и изолятов.

Особо дефицитным составляющим пищи для человека и кормов для животных является белок, который можно производить путем биоконверсии растительного и минерального сырья соответствующими микроорганизмами, что может решить две основные задачи - создание экономически целесообразного процесса производства необходимого белкового продукта и утилизацию возможных экологических загрязнителей.

Одним из перспективных видов сырья для микробной биоконверсии являются отходы агропромышленного комплекса и пищевой промышленности, в том числе пивная дробина, спиртовая барда и др.

Пивная дробина отличается значительным содержанием макро- и микроэлементов, аминокислот, лигнина, гемицеллюлозы, клетчатки, зольных элементов, безазотистых экстрактивных веществ и т.д., что обосновывает её использование в качестве сырья для производства кормового белка.

При изучении химического состава пивной дробины нами было установлено, что среднее содержание в её сухом веществе органических компонентов составляет: «сырого» протеина - 28,7%, «сырой» клетчатки-23,0%, «сырого» жира- 4,9%, «сырой» золы- 5,04%, безазотистых экстрактивных веществ -38,1%, гемицеллюлозы -15,6%, клетчатки - 23% и лигнина -34,8%.

Наличие в белке пивной дробины заменимых аминокислот достигает* глютаминовой кислоты - 5,05%, пролина - 2,89%, аспарагиновой кислоты - 2,02%, аргинина - 1,76%, серина - 1,26%, аланина -1,26%, гистидин - 0,91%, глицина -1,01% и тирозина -0,82%. В белке пивной дробины также обнаружены незаменимые аминокислоты: метионин - 0,36%, лизин - 1,05%, фенилалашш - 1,61%, валин - 1,60%, лейцин -2,11%. изолейцин - 1,19% и треонин-1,06%.

При определении макро- и микроэлементов было выявлено, что значение калия в сухом веществе, в среднем, составляет -3079,4 мг/кг, железа -654,7 мг/кг, кальция - 3 85% магния -1,17%, меди-18,7 мг/кг, фосфора-0,21%, кобальта - 0,05мг/кг, марки ша -13,1 мг/кг.

В процессе выполнения диссертационного исследования установлены оптимальные параметры проведения кислотного и ферментативного гидролизов пивной дробины.

Для определения способности развиваться и концентрировать микробную биомассу на гидролизатах пивной дробины были использованы культуры штаммов дрожжей:

- селекции НИИ биотехнологии Горского ГАУ: Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y— 3146, Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147, Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148. Cryptococcus flavescens ВКПМ Y-3149, Hansenniasppora uvarum Y-3150, Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3151, Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3152, Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414, Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3415, Sacharomyces unisporis ВКПМ Y—3416 и Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469;

- селекции Института микробиологии АН Казахстана: Trichosporon cutaneum ВКПМ Y—437, Candida guilliermondii ВКПМ Y-138, Candida parapsilosis ВКПМ Y-439 и Candida tropicalis ВКПМ Y-440;

- широко используемые в спиртовой промышленности дрожжи Sacharomyces cerevisiae, штамм К-7.

Экспериментально установлено, что исследуемые штаммы дрожжей обеспечили следующие показатели числа клеток при культивировании на гидролизатах пивной дробины:

при ферментативном гидролизе (адаптированные штаммы):

1. Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416 - 798,27млн/мл;

2. Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-^t37 - 786,14 млн/мл;

3. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3151 - 757,33 млн/мл;

4. Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3415 - 738,63 млн/мл;

5. Cryptococcus flavescens ВКПМ Y-3149 - 730,88 млн/мл;

6. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147 - 711,92 млн/мл;

7. Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469 - 697,37 млн/мл;

8. Candida guilliermondii ВКПМ Y-438 - 674,27 млн/мл;

9. Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414 - 667,93 млн/мл;

10. Candida parapsilosis ВКПМ Y-^t39 - 657,62 млн/мл;

11. Candida tropicalis ВКПМ Y^440 - 655,92 млн/мл;

12. Hansenniasppora uvarum Y-3150 - 605,15 млн/мл;

13. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3152 - 596,34 млн/мл;

14. Sacharomyces cerevisiae К — 7 - 579,07 млн/мл;

15. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148 - 577,95 млн/мл;

16. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146 - 493,73 млн/мл. при кислотном гидролазе (адаптированные штаммы):

1. Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416 - 731,04 млн/мл;

2. Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437 - 719,43млн/мп;

3. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3151 - 696,77 млн/мл;

4. Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-Ч15 - 691,19млн/мл;

5. Cryptococcus flavescens ВКПМ Y-3149 - 687,63млн/мл;

6. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147 - 673,76 млн/мл;

7. Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469 - 642,88 млн/мл;

8. Candida guilliermondii ВКПМ Y-438 - 634,38 млн/мл;

9. Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414 - 631,14 млн/мл;

10. Candida tropicalis ВКПМ Y-440 - 618,34 млн/мл;

11. Candida parapsilosis ВКПМ Y—139 - 602,71 млн/мл;

12. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3152 - 575,74 млн/мл;

13. Hansenniasppora uvarum Y-3150 - 565,86 млн/мл;

14. Sacharomyces cerevisiae К—7 -537,98 млн/мл;

15. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148 - 524,72 млн/мл;

16. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146 - 473,10 млн/мл.

Определяя концентрацию биомассы исследуемых штаммов дрожжей при их культивировании на гидролизатах пивной дробины получены следующие данные: при ферментативном гидролизе (адаптированные штаммы):

1. Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416 -36,83 г/л;

2. Trichosporon cutaneum ВКПМ Y -137 -31,26 г/л;

3. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3151 -28,92 г/л;

4. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y -3147 - 28,2 г/л;

5. Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3415 -25,94 г/л;

6. Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469 - 24,49 г/л;

7. Cry ptococcus flavescens ВКПМ Y-3149 - 22,82 г/л;

8. Candida parapsilosis ВКПМ Y-439 - 21,43 г/л;

9. Hansenniasppora uvarum Y—3150 -21,35 г/л;

10. Candida tropicalis ВКПМ Y-140 - 20,27 г/л;

11. Candida guilliermondii ВКПМ Y-438 -20,13 г/л;

12. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3152 -20,13 г/л;

13. Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414 - 19,67 г/л;

14. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148 - 17,19 г/л;

15. Sacharomyces cerevisiae K-7 -16,46 г/л;

16. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146 - 16,37 г/л.

при кислотном гидролизе(адаптированные штаммы):

1. Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416 - 33,84 г/л:

2. Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-^137 - 28,93 г/л

3. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3151 - 27,55 г/л

4. Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3152 - 24,19 г/л

5. Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469 - 23,42 г/л

6. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147 - 22,32 г/л

7. Ciyptococcus flavescens ВКПМ Y-3149 -21.68 г/л

8. Candida parapsilosis ВКПМ Y—439 - 20,27 г/л

9. Candida guilliermondii ВКПМ Y-438 -19^94 г/л

10. Candida tropicalis ВКПМ Y-440 -19,12 г/л

11. Hansenniasppora uvarum Y-3150 -19,0 г/л

12. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3152 - 18,98 г/л

13. Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3414 - 18,91 г/л

14. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148 - 16,89 г/л

15. Sacharomyces cerevisiae K-7 -15,68 г/л,

16. Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146 - 12,83 г/л.

Анализируя полученные результаты необходимо отметить, что наиболее интенсивным ростом и показателем числа дрожжевых клеток в 1 мл при выращивании на гидролизате пивной дробины, полученной путем ферментативного гидролиза, отличились культуры штаммов дрожжей Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416, Trichosporon cutaneum ВКПМ Y 437, Metscnikowia lcherrima ВКПМ Y-3151, Sacharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3415 Cryptococcus flavescens ВКПМ Y-3149 и Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147' Наименьшее число дрожжевых клеток в 1 мл суспензии получено при культивировании культуры штамма дрожжей Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146.

При культивировании на гидролизате, полученном путем кислотного гидролиза, наиболее высоким микробным числом отличились культуры штаммов дрожжей Sacharomvces unisporis ВКПМ Y-3416 и Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437, а наименьшим микробным числом отличилась культура штамма дрожжей Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146.

Также установлено, что наибольшая концентрация биомассы получена при культивировании на гидролизате, произведенном в результате ферментативного гидролиза дрожжей Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416 селекции НИИ биотехнологии Горского ГАУ - в среднем 36,83 г/л и Trichosporon cutaneum ВКПМ \-АЪ1 селекции Института микробиологии АН Казахстана - в среднем 31,26 г/л. Перспективными продуцентами микробного белка являются также дрожжи Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3151 обеспечивающие концентрацию биомассы, равную 28,92 г/л, а также дрожжи Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3147 - 28,20 г/л. Наименее продуктивными при культивировании на ферментативном гидролизате пивной дробины оказались штаммы дрожжей Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3148, Sacharomyces cerevisiae K-7 и Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146, обеспечившие концентрацию биомассы, равную 17,19 г/л, 16,46 г/л и 16,37 г/л.

При культивировании на гидролизате, полученном в результате кислотного'гидролиза, наиболее продуктивными оказались культуы штаммов дрожжей Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416, Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437 и Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3151, концентрация биомассы которых достигла 33,84 г/л, 28,93 г/л и 27,55 г/л, соответственно. Самим низким показателем концентрации биомассы - 12,83 г/л отличились дрожжи Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146.

Таким образом, данные, полученные нами при изучении штаммов разных видов дрожжей, позволяют считать, что пивная дробина является перспективным сырьем для биосинтеза высококачественного белка.

Выводы:

1.Установлено, что пивная дробина - отход производства пива представляет собой ценное сырье для биоконверсии штаммами разных видов дрожжей, с целью получения микробного белка Ценность пивной дробины как сырья для биосинтеза белка обусловлена содержанием в нем значительного количество питательных веществ, аминокислот, а также макро - и микроэлементов, необходимых для развития микроорганизмов - продуцентов белка.

2. Определены оптимальные режимы ферментативного и кислотного гидролиза пивной дробины. При использовании ферментативного гидролиза максимальный прирост редуцирующих Сахаров - 15,1 г/л наблюдался при обработке 12%-ной суспензии дробины 15% раствора фермента Показатель общего содержания сахара в гидролизате достигал 17,05 г/л. При кислотном гидролизе уровень прироста редуцирующих Сахаров оказался достаточно высоким при гидромодуле 240 г сухой дробины на 1500 мл воды, с добавлением 8 мл концентрированной Н2804. - 16,7 г/л. Общее содержание сахара в

гидролизате составило 18,9 г/л.

3.Наиболее интенсивным ростом и показателем числа дрожжевых клеток в 1 мл при выращивании на гидролизате пивной дробины, полученном путем ферментативного гидролиза, отличаются культуры штаммов дрожжей БасЬаготусех игшрот ВКПМ У-3416 (798,27 млн./мл), ТпсЬоврогоп си1апеиш ВКПМ У^37 (786,14 млн./мл), Мйясшкоита кИегпта ВКПМ У-3151 (757,33 млн./мл), ЗасЬаготусез сеге\ч51ае ВКПМ У-3415 (738,63 млн./мл), СгурЮсоссиэ ЛаусйсепБ ВКПМ У-3149 (730,88 млн./мл) и Мейсшкоила ри1сЬетта ВКПМ У-3147 (711,92 млн./мл). Наименьшее число дрожжевых клеток в 1 мл суспензии получено при культивировании штамма дрожжей МеичсшЪ^а ри1сЬешта ВКПМ У—3146 (493,73 млн./мл).

4.Установлено, что при культивировании на гидролизате, произведенном путем кислотного гидролиза, наиболее высоким микробным числом отличаются штаммы дрожжей ЗасИаготусез игшроНя ВКПМ У-3416 (731,04 млн./мл) и ТпсЬоэрогоп сШапеиш ВКПМ У-^137 (719,43 млн./мл), а наименьшее микробное число - 473,1 млн./мл получено при культивировании штамма дрожжей М^всшкоита рЫсЬегпта ВКПМ У-3146.

5.Наибольшую концентрацию биомассы обеспечивает культивирование на гидролизате, полученном путем ферментативного гидролиза дрожжей ЗасЬаготусез гипероне ВКПМ У-3416 - в среднем 36,83 г/л и ТпсЬоврогоп сШапешп ВКПМ У-437- в среднем 31,26 г/л. Перспективными продуцентами микробного белка являются дрожжи Ме1зсгнко\у!а рЫсЬетта ВКПМ У-3151, обеспечивающие концентрацию биомассы, равную 28,92 г/л, а также дрожжи Ме15стко\у1а ри1сЬегпта ВКПМ У-3147 с концентрацией биомассы 28,20 г/л.

6.Наименее продуктивными при культивировании на фермеш-ативном гидролизате пивной дробины являются культуры штаммов дрожжей МеЬсшкоила рикЬегпта ВКПМ У-3148, ЗаЛаготусез сегеу^ае К-7 и Ме15сшко\\1а ри1сЬешта ВКПМ У-3146, обеспечившие концентрацию биомассы, равную, соответственно, 17,19 г/л, 16,46 г/л и 16,37 г/л.

7.Наравне с ферментативным гидролизом пивной дробины эффективным является также проведение кислотного гидролиза. При культивировании на гидролизате, полученном в результате кислотного гидролиза пивной дробины, наиболее продуктивными оказались дрожжи БасИагошусеБ игшропз ВКПМ У-3416, ТНсЫкрогоп сШапешп ВКПМ У-437 и Ме1зсгпко\\г<1 рикЖетта ВКПМ У-3151, концентрация биомассы которых достигает

33,84 г/л, 28,93 г/л и 27,55 г/л, соответственно. Самым низким показателем концентраци биомассы - 12,83 г/л отличаются дрожжи Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3146.

8.В биомассе штаммов разных видов дрожжей, получаемой путем культивирования н гидролизатах пивной дробины, содержание протеина колеблется от 47,8% /Sacharomyce cerevisiae штамм К-7) до 51,9% (Hanseniasppora uvarum ВКПМ Y-3150).

9.На долю «сырого» жира в образцах биомассы дрожжей приходится, в среднем, о 3,99% (Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469) до 6,9% (Trichosporon cutaneum ВКПМ Y-437) среднее содержание «сырой» клетчатки в биомассе дрожжей колеблется от 2,89°/ (Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416) до 4,77% (Metscnikowia pulcherrima ВКПМ Y-3151) а самое большое его наличие выявлено в биомассе дрожжей Metscnikowia pulcherrim ВКПМ Y-3151 (4,77%); «сырая» зола в исследованных образцах биомассы представлена о 3,79% (Sacharomyces unisporis ВКПМ Y-3416) до 6,44% (Trichosporon cutaneum ВКПМ Y 437); наличие безазотистых экстрактивных веществ в биомассе дрожжей колеблется о 32,61% (Candida tropicalis ВКПМ Y-440) до 40,13% (Rhodotorula glutinis ВКПМ Y-3469).

Предложения производству

1.Ha основании экспериментально полученных результатов и учитывая богаты химический состав биомассы дрожжей, культивируемых на гидролизатах пивной дробины рекомендуем использование пивной дробины для промышленного производств микробного белка, путем культивирования разных видов дрожжей.

2.Учитывая результаты культивирования штаммов разных видов дрожжей питательной среде на основе пивной дробины, считаем возможным использовали осветленного гидролизата пивной дробины в качестве основы для приготовления агаризованной питательной среды, с целью инкубирования чистых культур дрожжей.

Список работ, опубликованных по теме диссертации: в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ:

1. Плиева, З.А. Химический состав пивной дробины / З.Л. Плиева, Б.Г. Цугкиев / Известия ФГОУ ВПО « Горский государственный аграрный университет». Выпуск 49 часть 4. -Владикавказ, 2012. - С. 376-379.

2. Плиева, З.А. Аминокислотный состав пивной дробины / З.А. Плиева // Известия ФГОУ ВПО « Горский государственный аграрный университет». Выпуск 49, часть 4 -Владикавказ, 2012.-С. 379-381.

3. Плиева, З.А. Минеральный состав пивной дробины / З.А. Плиева, А.М. Хозиев // Известия ФГОУ ВПО « Горский государственный аграрный университет». Выпуск 51, часть 4. Владикавказ, 2014. - С. 331-333.

4. Хозиев А.М. Размножение дрожжей на питательной среде, приготовленной на основе пивной дробины / А.М. Хозиев З.А. Плиева, // Известия ФГОУ ВПО « Горский государственный аграрный университет». Выпуск 51, часть 4. Владикавказ, 2014,- С. 344-347.

в других изданиях:

5. Плиева, З.А. Биоконверсия пивной дробины, с целью получения питательного гидролизата / З.А. Плиева // «Вестник научных трудов молодых ученых» ФГБОУ ВПО ГГАУ. - В. 49. - Владикавказ, 2012. - С. 67-69.

6. Плиева, З.А. Химический состав биомассы дрожжей, культивируемых на гидролизатах из пивной дробины / З.А. Плиева // «Вестник научных трудов молодых ученых». ФГБОУ ВПО ГГАУ. - В. 49. - Владикавказ, 2012. - С. 83-86.

7. Плиева, З.А. Культивирование разных видов и штаммов дрожжей на гидролизате из пивной дробины / З.А. Плиева // Материалы международной научно - практической конференции, посвященная 95-летию Горского ГАУ 26-27 ноября 2013 г -Владикавказ, 2013.Т-С. 194-197.

Подписано в печать 26.10.2015 Гарнитура Times New Roman. Печать трафаретная. Формат 60X84 1/16. Бумага офсетная, Усп.печ.л. 1,0 Тираж 140 экз. Заказ № 2810

Отпечатано в типографии

РСО-Алания, г. Владикавказ, ул. Фрунзе,24 тел.(918)829-29-94 macstro-osetm@mail.ru