Отходы производства концентрированных белковых продуктов из сои как сырьё для получения кормовых добавок

Смирнова, Вероника Дмитриевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Отходы производства концентрированных белковых продуктов из сои как сырьё для получения кормовых добавок
ВАК РФ 03.01.06, Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

Автореферат диссертации по теме "Отходы производства концентрированных белковых продуктов из сои как сырьё для получения кормовых добавок"

005008138

Смирнова Вероника Дмитриевна

Отходы производства концентрированных белковых продуктов из сои как сырьё для получения кормовых добавок

Специальность: 03.01.06 - Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 9 ЯНВ 2012

Москва - 2012

005008138

Работа выполнена на кафедре биотехнологии Российского химико-технологического университета имени Д.И.Менделеева.

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Шакир Ирина Васильевна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бирюков Валентин Васильевич

Московский государственный университет инженерной экологии

доктор технических наук, профессор Правдин Валерий Геннадьевич

Научно технический центр биологических технологий в сельском хозяй стве

Ведущая организация:

Тверской государственный технический университет

Защита состоится «14» февраля 2012 г. в Ю30 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 212.204.13 в Российском химико-технологическом университете имени Д.И.Менделеева по адресу: 125047, г. Москва, Миусская пл., д.9, в аудитории 443 (конференц зал)

С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-библиотечном центре РХТУ им. Д.И.Менделеева.

Автореферат диссертации разослан «/$> января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ДМ 212.204.13

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из мировых проблем при постоянно увеличивающемся населении Земли была и остается нехватка продуктов питания, в особенности белковой составляющей рациона человека. По данным ВНИИ питания РАМН за последние 20 лет дефицит пищевого белка в России превысил 1 млн. т. в год. Современные подходы для решения данной проблемы направлены на использование в пищевых целях растительного соевого белка, служащего признанной альтернативой животному белку.

В связи с этим в 2003 году Министерством сельского хозяйства России была принята целевая программа «Развитие производства и глубокой переработки сои в Российской Федерации на 2003-2011 гг.», реализация которой привела к увеличению производства данной культуры в нашей стране до 740 тыс. тонн/год. К 2020 году планируется довести производство сои в России до 12 млн. тонн [Устюжанин, 2011]. Однако, в рамках этой программы на сегодняшний день 95 % сои отечественного производства перерабатывается на кормовые цели, что является нерациональным, поскольку потенциал переработки данного сырья гораздо выше. За рубежом активно развиваются технологии глубокой переработки сои с получением белковых продуктов: концентратов и изолятов, которые находят широкое применение в пищевой промышленности [Alibhai, 2006, Wang, 2004 и др.].

Для развития технологий глубокой переработки сои в России необходим комплексный подход, учитывающий как недостатки уже известных технологий, так и потребности страны в продуктах вторичной переработки сырья.

Анализ литературы показал, что основным недостатком технологий производства концентрированных белковых продуктов из сои является значительное количество отходов, требующих дальнейшей переработки [Paula, 2008, Rodrigues, 2006]. Так, при получении концентрата белка сои выделением безазотистых экстрактивных веществ из 1 тонны обезжиренных соевых бобов образуется в среднем 260 кг соевой мелассы. Получение изолятов экстракцией белка из 1 тонны соевого шрота сопровождается образованием около б тонн соевой сыворотки и 300 кг депротеинизированного соевого шрота.

Указанная проблема может быть решена традиционными приемами переработки вторичного сырья микробной биоконверсией в продукты кормового назначения, что также является актуальным, Поскольку в настоящее время российское животноводство испытывает недостаток полноценных кормов. Стоит проблема низкого качества кормов - несбалансированность состава и недостаток белка, что ведет к снижению генетического потенциала продуктивности животных.

Таким образом, использование отходов с целью обогащения их микробным белком позволит решить экологические проблемы, возникающие при реализации технологий переработки сои, а также расширит сырьевую базу для получения кормовых продуктов.

В связи с этим целью настоящей работы явилась оценка качества образующихся отходов в технологиях получения концентрированных белковых продуктов, а также экспериментальное обоснование возможности использования отходов производства соевых белковых продуктов для получения на их основе кормовых добавок. Для достижения цели поставлены следующие задачи:

• Провести оценку влияния технологических параметров получения концентрированных продуктов из сои на состав образующихся отходов;

• Разработать технологию переработки соевой мелассы с получением высокобелковой кормовой добавки, для чего:

- провести скрининг микробных культур и выбрать микроорганизм, способный наиболее полно ассимилировать компоненты соевого углеводного экстракта;

- интенсифицировать процесс биоконверсии соевой мелассы путем воздействия агентом окислительного стресса на микроорганизм;

- исследовать влияние режимов культивирования выбранного продуцента на параметры технологического процесса и качество микробной биомассы;

• Разработать технологию переработки твердого остатка депротеинизирован-ного соевого шрота, образующегося при получении изолята белка сои, в белково-углеводную кормовую добавку, для чего:

- провести скрининг грибных культур по степени потребления субстрата и накоплению белка в биомассе при твердофазном культивировании на твердом остатке отхода производства изолята белка сои;

- исследовать способы повышения биодоступности компонентов отхода для культивирования дрожжей при использовании кислотного и ферментативного гидролиза, определить оптимальные параметры обработки твердого отхода;

• Определить возможность использования соевой сыворотки в качестве питательной среды для культивирования дрожжей.

Научная новизна результатов исследований. Среди набора дрожжевых и грибных культур, способных развиваться на питательных средах, содержащих нативные отходы переработки сои выявлены штаммы, обладающие наибольшей физиологической активностью (удельная скорость роста, максимальное накопление биомассы, содержание белка в биомассе). При культивировании на питательной среде, содержащей соевую мелассу, штамм Endomycopsis fibuligera, способен ассимилировать до 87,5 % углеводов мелассы, биомасса при этом содержит не менее 35,7 % истинного белка. На питательной среде с соевой сывороткой штамм Rhodotorua rubra, способен ассимилировать до 76,8 % углеводов, образующаяся биомасса содержит 48 % истинного белка. При твердофазном культивировании грибов на твердом отходе изолята белка сои оптимальными характеристиками обладает штамм Aspergillus niger - образующийся продукт содержит до 36,4 % истинного белка. Подтверждены ранее выявленные закономерности повышения ростовых характеристик микроорганизмов при использовании инокулята, активированного под действием пероксида

водорода (для культуры Endomycopsis fibuligera).Показано, что фильтрат куль-туральной жидкости Endomycopsis fibuligera при культивировании на питательной среде на основе соевой мелассы, может использоваться в качестве питательной среды для культивирования молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum.

Практическая значимость.

Проведена оценка влияния параметров получения концентрированных белковых продуктов из сои на состав отходов, что позволило выявить потенциальную ценность данного сырья для получения микробных белковых продуктов. Разработана технология переработки соевой мелассы с получением биомассы Endomycopsis fibuligera и жидкой пробиотической добавки на основе молочнокислых бактерий. Проведена технико-экономическая оценка эффективности реализации предложенной технологии при расчетной мощности производства 5000 т в год по перерабатываему сырью. Предложены варианты биоконверсии депротеииизированного соевого шрота в белково-углеводные кормовые добавки на основе дрожжей с содержанием сырого протеина не менее 39 %, на основе грибной культуры Aspergillus niger с содержанием сырого протеина не менее 52,0 %.

Разработаны лабораторные регламенты на получение кормовых добавок на основе соевой мелассы и депротеииизированного соевого шрота.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены в материалах IV и V Московских международных конгрессов «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2006 г.; Москва, 2007 г.); X и XII международных конференций «Окружающая среда для нас и будущих поколений»; Всероссийской научно-техничекой конференции «Наука-производство-технологии-экология» Киров, 2008 г.; Киров, 2009 г., Киров, 2010 г.), студенческом конкурсе инновационных проектов (Москва 2008 г), Международной химической ассамблее ISA-2008 (Москва 2008), 8-й Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов» (Харьков 2011 г.). Результаты исследования использованы в учебном процессе при подготовке студентов-биотехиологов.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов и их обсуждения, выводов, списка литературы, приложений. Работа изложена на 203 страницах текста. Работа содержит 36 рисунков, 42 таблицы и 5 приложений. Библиография включает 210 наименований, из них иностранных источников - 92.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы представлен состав сои, проведен сравнительный анализ основных технологий получения концентрированных белковых продуктов из сои. Приведены данные об образующихся отходах и способах их переработки при использовании физико-химических и биотехнологических методов. Описаны существующие способы интенсификации процессов микробной биоконверсии с использованием предварительной обработки субстрата, а также при воздействии окислительного стресса на микроорганизмы. Показана перспективность использования отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности при получении кормовых добавок. На основании анализа литературного обзора обоснована необходимость разработки технологических решений по получению кормовых добавок на основе отходов глубокой переработки сои.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основным объектом исследования являлся соевый шрот с содержанием белка 50,0 %, индекс растворимости белка (NSI) 83,2 %, содержание общих углеводов 29,7 %.

В качестве микробных объектов были использованы культуры грибов, относящиеся к родам Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, Fusarium, Phane-rochaete, дрожжей - Saccharomyces cerevisiae штамм SL-I00, а также промышленные расы "Я", II, XII, S. carlsbergensis, Candida tropicalis, C. utilis и С. maltosa, Rhodotorula rubra, Torulopsis fumata и Т. atilis, Yarrowia lipolytica, Endomycopsis fibuligera и бактерий Lactobacillus plantarum и Lactobacillus acidophilus , полученные из коллекции кафедры биотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Глубинное культивирование дрожжей и грибов проводили в колбах Эрленмейера объемом 250 мл (100 мл среды) при инкубировании на качалках New Brunswick Scientific G10 (150 об/мин) при температуре 30-32°С и 28-30°С, соответственно, а также в лабораторном ферментере Фермус-3 НПО «Биоавтоматика» (коэффициент массопередачи по кислороду - 800-850 ч-i) объемом 5 л с заполнением питательной средой на 70 % и постоянном перемешивании 250 об/мин.

Накопление микробной биомассы определяли прямым подсчетом клеток в камере Горяева, гравиметрическим методом и косвенно по содержанию белка. Рост молочнокислых культур и активность молочнокислого брожения оценивали по изменению рН среды при использовании рН-метра, а также при определении общей титруемой кислотности [Горбатова, 1997].

Пробиотическую активность молочнокислых бактерий, полученных при культивировании на соевой мелассе, устанавливали путем определения устойчивости культур к высокотемпературному воздействию (60-65°С), к желчи, ферментам пищеварительного тракта - трипсину и пепсину, поваренной соли (NaCl), фенолу, к щелочной реакции среды [Банникова, 1975].

Содержание сырого протеина, истинного белка, общих углеводов и общих жиров в исследуемом субстрате и продукте определяли в еоответст-

^ Семена сои ^

Дробление очистка *

Жирный соевый лепесток

^Соевое масло

Экстракция

масла растворителем

ОТХОД

Твердый остаток

Спиртовая экстракция углеводов i А

^Соевый шрот < 1 ► Щелочная экстракция белка

вии с ГОСТ 28178-89. Острую токсичность микробной биомассы - с помощью тест-культуры инфузорий Tetrachymenapyriformis [ГОСТ 28178-89].

Статистическую обработку данных проводили с использованием пакетов программ «Excel» и «Statistica 6.0».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Оценка влияния технологических параметров получения концентрированных продуктов из сои на состав образующихся отходов Анализ опубликованных в литературе данных, касающихся способов получения концентрированных белковых продуктов из сои, показал, что наиболее перспективной является технология, включающая предварительное обезжиривание соевых бобов с получением масла. В зависимости от целевого продукта дальнейшая переработка развивается в двух направлениях: в случае получения концентратов белка сои наиболее распространенной и полно отвечающей требованиям качества конечного продукта является спиртовая экстракция безазотистых соединений из соевого шрота. Отход - соевая меласса образуется на стадии регенерации экст-рагента из полученного углеводного экстракта. В случае получения изолятов белка сои, наилучшими характеристиками обладает продукт, образующийся в условиях щелочной экстракции белка из соевого шрота. При реализации этой технологии образуется два отхода: на стадии фильтрации суспензии соевого шрота образуется депротеинизировап-ный твердый остаток, на стадии выделения белка из экстракта образуется соевая сыворотка (схема 1).

Основные параметры ключевого этапа - экстракции компонентов из соевого шрота - варьируются для различных предприятий в некотором диапазоне, не оказывающем выраженного влияния на характеристики основных продуктов. Однако, изменение условий экстракции в определенной степени может оказывать влияние на состав отходов, что является немаловажным при исследовании дальнейших способов переработки вторичного сырья в кормовые добавки. Поэтому первым этапом нашего исследования стала оценка влияния параметров экстракции (температуры, продолжительности, концентрации экстра-гента, содержания сухого вещества в суспензии) на состав образующихся отхо-

Схема. 1. Схема переработки соевых бобов с получением концентрированных белковых продуктов

дов. При этом оценивали и качество целевого продукта - концентрата и изолята белка сои.

Извлечение бсзазотистых экстрактивных веществ го соевого шрота. В результате исследования установлено, что оптимальными условиями получения соевого углеводного экстракта без потери качества целевого продукта - концентрата белка сои, являются: продолжительность 60 мин., концентрация этанола -70 % об., температура 60°С, содержание сухого вещества в суспензии 14,5% (табл.1). Образующийся экстракт содержит 89,2 % углеводов в расчете на сухое

Таблица 1

Влияние параметров процесса экстракции углеводов из соевого шрота на состав образующегося отхода и концентрата белка сои

£ ё Соевый углеводный экстракт Концентрат белка сои

1-и и п « £ _ 8.§ Ш £ Температура экстракции, °С £ <я & * п [ Содержание сухс , го вещества в су< пензии, % Степень экстракции углеводов, % Содержание белка в экстракте, г/л Содержание сырого протеина, % Содержание углеводов, %

90 69,0 - - -

120 20 70,1 2,32±0,05 68,5±0,24 6,5±0,10

60 70 75,3 - - -

90 40 14,5 87,4 2,31±0,03 69,4±0,20 5,6±0,12

60 99,0 2,22±0,04 69,4±0,22 5,0±0,14

90 60 99,0 2,22±0,04 69,4±0,22 5,0±0,14

20 96 17,0 - - -

60 17,0 2,ЗОН),05 57,5±0,25 17,0±0,10

60 50 74,5 - - -

90 85,0 3,4±0,07 63,2±0,23 9,5±0,13

60 70 10 99,0 - - -

90 99.2 1,5±0,06 68,8*0,25 3,6±0,12

60 20 98,6 - - -

90 98,6 1.65±0,04 69,0±0,26 б,6±0,14

вещество. При анализе состава основного продукта исследуемой технологии -концентрата белка сои показано, что он содержит около 70 % белка и не более 5 % углеводов.

Необходимой технологической стадией процесса является регенерация экстрагента, сопровождающаяся изменением химического состава упариваемого экстракта. Варьирование кислотности экстракта позволило установить оптимальное значение рН - 5,5, что приводит не только к снижению ценообразования в процессе упаривания, но и к частичному гидролизу углеводов и повышению содержания редуцирующих веществ в составе экстракта.

Анализ состава экстракта различной степени концентрирования показал, что при достижении содержания 70% мае. СВ в готовой мелассе доли редуцирующих веществ и общих углеводов снижаются на 3,6 и 4,3 % соответственно, содержание белковых веществ (по сумме аминокислот) снижается на 30%, что свидетельствует о побочных реакциях при получении данного отхода (табл. 2.). Кроме того, в ходе вакуум выпаривания подкисленного до рН 5,5 экстракта наблюдается инверсия около 40%-ов сахарозы в глюкозу и фруктозу.

Таблица 2

Химический состав водно-спиртового экстракта и соевой мелассы _

Наименование отдельных Спиртовой экстракт Водный раствор Соевая ме- Соевая меласса

показателей экстрагента после ласса

удаления спирта

Содержание СВ, % масс. 3,6 13,6 45,2 69,6

Общие сахара, % от СВ 89,2 89,0 88,0 84,9

РВ (по методу Бертрана- 70,4 70,4 70,0 66,8

Шорля), % от СВ

Сырой протеин (Кх6,25) 3,1 3,1 3,1 3,1

Аминокислоты, % от СВ: 9,4 - - 6,6

Сроки хранения - менее суток 2 месяца 6 месяцев

Следовательно, наименьшие потери углеводов, ценных с точки зрения компонентов субстрата для микроорганизмов, наблюдаются при минимальной степени концентрирования экстракта, однако при установлении максимальных сроков хранения данных субстратов выявлена ограниченность их использования в концентрациях менее 70 %.

Таким образом, образующаяся соевая меласса представляет собой довольно сложную смесь водорастворимых Сахаров на фоне азотистых соединений. Наличие в ее составе значительного количества нередуцирующих веществ 18,1 % мае. может ограничить се использование в качестве источника углерода в традиционных микробиологических производствах.

Извлечение белковых веществ из соевого шрота при производстве изолята.

При исследовании влияния параметров щелочной экстракции белка из соевого шрота на состав образующихся отходов установлено, что высокое содержание углеводов в депротеинизированном твердом остатке согласуется с максимальной степенью экстракции белковых веществ в раствор. Оптимальными условиями получения данного отхода являются продолжительность экстракции 90 мин, рН экстракции 10, температура экстракции 25°С, гидромодуль 1:10. Де-протеинизированный остаток содержит 65,7 % углеводов. Вторым отходом данной технологии является соевая сыворотка, образующаяся при концентрировании и осаждении белка из раствора при использовании стандартных методов выделения (табл. 3).

Таблица 3

Состав отходов, образующихся при выделении белка из соевого шрота_

Твердый остаток Соевая сыворотка

Общие углеводы - 65,7 ±1,0 % Содержание сухих веществ - 4,6 %

- «Сырая клетчатка» - 16,4 ± 1,0 % от СВ Общие углеводы - 51,0, % от СВ

- Экстрагируемые спиртом сахара - 13,9 ± 0,2 % от СВ Редуцирующие вещества - 29,0, % от СВ

- полисахариды - 35,4 ± 1,0 % от СВ Олигосахара - 22,0 % от СВ

Сырой протеин - 22,5±0,5 % от СВ Общий жир -1,78 * 0,5% от СВ Зола - 10,0± 0,5 %отСВ Концектрация белковых веществ, 37,2 % от СВ ХПК- 100000 мг02/л

Биоконверсия соевой мелассы в дрожжевую биомассу

кормового назначения.

Как указывалось ранее, одним из отходов, образующихся при реализации технологии получения концентрата белка сои, является соевая меласса. Предварительные эксперименты по использованию ее в качестве источника углерода в процессах микробного синтеза показали, что наиболее целесообразной является аэробная биоконверсия данного отхода в белковую биомассу кормового назначения.

Отбор продуцентов белка проводили среди имеющихся в коллекции кафедры культур, используемых для получения белковых кормовых добавок. Критериями выбора были максимальное накопление биомассы, содержание белковых веществ в биомассе и степень потребления общих углеводов соевой мелассы (табл. 4). В результате исследования установлено, что наиболее перспективным штаммом, удовлетворяющим этим критериям, является Епйотусор-ш /¡ЬиИ^ега. При культивировании на питательной среде, содержащей соевую мелассу в количестве 20 г/л по общим сахарам, выход биомассы достигает 0,41 г/г, содержание сырого протеина в биомассе составляет 51,0 %.

Таблица4

Скрининг дрожжевых культур при культивировании на питательной среде, содержащей соевую мелассу (20,0 г/л по общим сахарам)

MincpoopraHH3M Максимальное накопление биомассы, г/л Степень потребления углеводов, % Экономический коэффициент, г/г Удельная скорость роста, ч Содержание сырого протеина в биомассе, %

S cerevisiae U 4,5±0,48 '82,4± 0,55 0,27 0,20 51,3 ±0,20

S. cerevisiae XU 4,3±0,40 78,9 ±0,68 0,27 0,19 50,6 ±0,18

S. cerevisiae SL100 4,1±0,33 78,1 ±0,70 0,27 0,25 49,0 ±0,16

S. cerevisiae "H" 4,5±0,48 74,6 ±0,73 0,30 0,17 48,9 ±0,15

S. carlsbergensis 3,9±0,20 72,2 ±0,75 0,27 0,18 47,2 ±0,13

Candida maltosa 3,8± 0,18 74,9 ±0,72 0,26 0,18 49,8 ±0,17

Candida tropicalis 4,4±0,45 82,4 ±0,52 0,27 0,18 54,2 ±0,25

Candida utilis 4,5 ±0,50 81,1 ±0,57 0,28 0,20 50,6 ±0,18

Yarrowia lipolytica 2,6±0,11 49,4 ±0,90 0,26 0,10 43,5 ±0,10

Rhodotorula rubra 4,2±0,36 79,0 ±0,65 0,27 0,20 48,9±0,15

Torulopsis utilis 4,0± 0,22 74,6 ±0,72 0,27 0,16 " 45,7 ±0,21

Endomycopsis fibuligera 7,4± 0,75 87,5 ±0,50 0,41 0,14 51,0 ±0,20

-биомасса, г/л

-удельная скорость роста, 1/ч0 ^

Влияние агентов окислительного стресса на эффективность биоконверсии соевой мелассы

Проведенные исследования позволили установить, что степень потребления углеводов при культивировании Епс1отусор$1.'; /?Ъи1щега на питательной среде, содержащей соевую мелассу, не превышает 88 %, что при повышенных начальных концентрациях субстрата может существенно затруднить очистку образующихся сточных вод в случае применения данного углеводного экстракта в промышленности. Ранее, на других биологических объектах [Оа\'1ез с! а!., 1995, Сорокодумов, 2005, Суясов, 2007] было показано, что пероксид водорода, как агент окислительного стресса, способен оказывать стимулирующее действие на ростовые характеристики микроорганизмов, повышая степень потребления компонентов субстрата. В связи с этим нами была исследована возможность повышения достигнутых ранее показателей при использовании пероксида водорода в качестве окислительного агента на стадии подготовки посевного материала Е,ги1отусор$\$ /гЬи^ега.

Результаты по установлению оптимальной концентрации пероксида водорода, а также фазы роста культуры для внесения стрессового агента показали, что положительный эффект наблюдается при внесении стрессор-ного агента в концентрации 1 г/л на 22 час культивирования, что соответствует экспоненциальной фазе роста культуры и согласуется с литературными данными. В этом случае максимальная скорость роста возрастает до 0,20 ч1 а максимальное накопление биомассы увеличивается на 9,5 % (рис.1.)

Для увеличения положительного влияния, наблюдаемого при однократном внесении пероксида водорода в культуральную жидкость, исследовали варианты многократного воздействия агентом окислительного стресса на Еп(1отусор$1.ч АЬи1щега в процессе пересевов как в оптимальных подобранных условиях, так и в условиях увеличивающейся концентрации пероксида водорода, а также в варианте снижения

Рис. 2. Адаптация ЕгиЬтусоржГЫщега к В03РаСТа ^туры При этом уста-

пероксиду водорода при более раннем вне- новлено, что наибольшии эффект

сении окислительного агента в каждом еле- наблюдается в случае многократ-дующем пассаже

концентрация перекиси водорода, г/л

Рис. 1. Влияние концентрации пероксида водорода на ростовые характеристики Еп<1отусор$15 /Ли^ет

-накопление биомассы, г/л

Ш ' "шыиектрация остаточных углеводов г/л

ных пересевов (5 пассажей) с последующим более ранним внесением окислительного агента в количестве 1 г/л в каждом следующем пассаже. Максимальное накопление биомассы в этом случае составляет 8,5 г/л, степень потребления углеводов повышается с 87,5 до 93,5 %.

Проведение комплекса мер при осуществлении аэробной биоконверсии углеводного экстракта сои с использованием инокулята Епс1отусор.ш АЬиГщега, подверженного многократному воздействию пероксидом водорода, на стадии подготовки посевного материала, позволило сократить продолжительность основного процесса ферментации (на 6-8 часов), повысить выход биомассы на 24 % и получить целевой продукт - дрожжевую биомассу, содержащую 48,6 % истинного белка.

Исследование режимов культивирования Еп(1отусор$1ЪрЬиИдега

Ключевой стадией биотехнологического производства является стадия ферментации. Поэтому на следующем этапе работы исследовали влияние режимов культивирования на эффективность биоконверсии соевой мелассы и качество продукта.

Предварительные исследования по подбору оптимальной концентрации соевой мелассы в среде при культивировании Епс/отусор.ш^ЬиИ^сга показали, что основные параметры процесса - максимальная удельная скорость роста, а также экономический коэффициент, остаются на высоком уровне при концентрации мелассы в среде не более 50 г/л по общим сахарам.

Отработку режимов культивирования осуществляли в лабораторном ферментере (объем 5 литров, заполнение 70 %). Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что при использовании штамма Еп<1отусор$\х[ЛиИ^ега для биоконверсии соевой мелассы оптимальным режимом культивирования является непрерывный. Вымывания не наблюдается при скорости протока 0,22 ч"1, при этом содержание сырого протеина и истинного белка в биомассе составляет не менее 58,0 и 45,0 % соответственно.

Таблица 5

Характеристики процессов биоконверсии соевой мелассы культурой ЕпЛотусорэиАЬиЬ^га селективного к пероксиду водорода при различных режимах глубинного культивирования (А

периодическое; Б -отьемно-доливное; В - непрерывное, Г - периодическое с подпиткой)

Характеристики А Б В Г

Удельная скорость роста, ч'1 •0,22 0,15' 0,22" 0,20

Накопление биомассы, г/л 21,0±0,25 17,4±0,22 24,5±0,20 45,0±0,50

Состав биомассы, % • сырой протеин • истинный белок 61,5±0,95 48,6±0,50 60,4±0,75 47,2±0,43 58,7±0,80 48,3±0,15 50,5±0,85 36,2±0,20

* - доля отъема культуральной жидкости каждый час

** - скорость протока культуральной жидкости

Повышение экономической эффективности процессов ферментации возможно при использовании замкнутого цикла водопользования. Кроме того, использование рециркуляции позволяет сократить объемы образующихся сточных вод. В связи с этим исследовали процесс культивирования дрожжей на пи-

тателыюй среде с содержанием соевой мелассы 50 г/л по общим углеводам с рециркуляцией фильтрата культуральной жидкости. Установлено, что при полном возврате фильтрата на стадию культивирования с учетом потерь при фильтрации, уже после 1 цикла степень потребления углеводов снижается до 55 %. Оптимальным является возврат 60 % получаемого на стадии выделения биомассы фильтрата. В этом случае выраженного угнетения ростовых характеристик не наблюдается, а концентрация остаточных углеводов с 5 цикла стабилизируется на уровне 14,5 г/л.

Образующийся фильтрат отличается значительным содержанием остаточных углеводов. Одним из возможных способов повышения степени утилизации углеводных компонентов соевой мелассы, может являться последовательное культивирование нескольких видов микроорганизмов. При культивировании микроорганизмов L. plantarum и L. acidophilus на культуральной жидкости, образующейся в ходе рецикла (60 %) при культивировании Endomycopsis fibidigera установлено, что максимальное накопление биомассы составляет 1,3 г/л для L. plantarum. Содержание остаточных углеводов при этом снижается в 1,8 раза. Кроме того, дополнительное введение в состав питательной среды азотсодержащих веществ приводит к повышению накопления биомассы в среднем в 2,3 раза (табл.6).

Таблица б

Влияние дополнительного внесения источников азота в состав питательной среды на основе фильтрата культуральной жидкости Endomycopsis fibuligera на ростовые характери-

стики L. plantarum (начальное содержание общих Сахаров - 14,5 г/л)

Источник азота Концентра- Остаточные Степень

ция биомас- углеводы, потребления

сы, г/л г/л углеводов, %

Дрожжевой экстракт- 0,5% 3,0 6,3 56,5

(ЫН4)2 504 - 4 г/л 2,7 7,7 46,8

Пептон-0,2% 3,3 6,7 53,7

(Ш4)2 804 -4 г/л + Пептон - 0,2 % 2,9 7,2 50,3

Без дополнительного источника азота 1,3 8,0 45,5

Таким образом, последовательное культивирование Endomycopsis fibuligera и Lactobacillus plantarum при биоконверсии соевой мелассы позволяет не только повысить степень использования субстрата, но и получить дополнительный продукт - биомассу молочнокислых микроорганизмов, которая может быть использована в качестве пробиотической добавки для животных. Проведенный анализ пробиотических свойств у исследуемой культуры при развитии на молоке и на питательной среде, содержащей соевую мелассу, показал, что культура устойчива к воздействию температуры в диапазоне 60-65°С, желчи и пищеварительным ферментам.

На основе проведенных исследований разработана принципиальная блок-схема переработки соевой мелассы в грибную биомассу и пробиотическую добавку кормового назначения (схема 2, табл. 7).

Схема.2. Принципиальная блок схема, включающая основные стадии технологического процесса (ТП) переработки соевой мелассы

Таблица 7

Технико-экономические параметры биоконверсии соевой мелассы мощностью 5000 т/год по объему перерабатываемого сырья в белковую биомассу и пробиотическую кормовую

добавку

Наименование показателя Единица измерения Значение показателей

1. Годовой выпуск продукции

а) в натуральном выражении

• белково-углеводная кормовая добавка т 1443,3

• жидкая пробиотическая добавка м3 3237,0

б) в оптовых ценах

• белковая кормовая добавка тыс. руб. за т 13,0

• жидкая пробиотическая добавка тыс. руб. за м3 80,0

2. Капитальные затраты тыс. руб. 42858,4

3. Полная себестоимость годового выпуска тыс. руб. 126580,5

4. Себестоимость единицы продукции

• белково-углеводная кормовая добавка тыс. руб. за т 6,0

• жидкая пробиотическая добавка тыс. руб. за м3 37,0

5. Стоимость годового выпуска продукции тыс. руб. 277722,9

6. Прибыль годовая тыс. руб. 151142,9

7. Рентабельность:

а) производственных фондов % 80,5

б) продукции % 51,1

8. Срок окупаемое™ капитальных вложений год 1,13

Использование депротеинизированиого соевого трота для получения микробных кормовых добавок

Одним из отходов производства изолята белка сои является депротеинизиро-ванный соевый шрот, в составе которого содержится, как было показано ранее, до 67,5 % углеводов. Существует два принципиальных подхода к биоконверсии такого рода субстратов - либо использование грибных культур при твердофазном способе культивирования, либо использование дрожжевых культур при предварительной обработке сырья с целью повышения биодоступности субстрата.

Биоконверсия дспротеинизированного соевого шрота в дрожжевую биомассу кормового назначения В настоящей работе были исследованы два вида предобработки субстрата -кислотный и ферментативный гидролиз. Определение параметров кислотного гидролиза позволило установить оптимальные условия его проведения - рН 1,5, концентрация субстрата 30 г/л, температура 128°С, длительность 90 мин. Полученный гидролизат содержал - 506,7 г/кг общих Сахаров.

При ферментативном

Таблица 8

Содержание Сахаров в гвдролизате, предобработанном фермен-

способе предобработки де-протеинизированного соевого шрота показано, что наибольший эффект наблюдается при воздействии ферментным препаратом Цел-ловиридин ГЗХ в течение 1,5 часа при температуре 55 °С на твердый отход, предварительно подвергшийся температурной обработке при повышенном давлении в автоклаве в течение 30 мин (табл. 8). Оптимальная концентрация препарата фермента Целловиридин ГЗХ при ферментативном гидролизе составила 4 % от массы загруженного субстрата. При изучении ферментативных гидролизатов, полученных при комбинировании способов предобработки установлено, что выход редуцирующих веществ увеличивается незначительно по сравнению с наиболее интенсивным способом обработки - термообработкой , и с

Й & 1 * а. л р н Время гидролиза, мин Концентрация углеводов в гидролЕоате

г/л к/кг

1 1,0 40 90 1,0±0,05 33,3±1,7

2 1,0 50 90 1,3±0,07 42,4±2,4

3 1,0 55 90 1,3±0,04 43,3±1,4

4 1,0 60 90 1,18±0,06 39,б±1,7

5 1,0 55 20 0,45±0,05 15,0±1,0

б 1,0 55 40 0,75±0,09 25,0±2,8

7 1,0 55 60 1,240,03 40,2±0,8

8 0,5 55 90 0,75±0,07 25,0±2,3

9 2,0 55 90 2,2±0,04 73,3±1,4

10 3,0 55 90 2,9±0,09 9б,7±2,9

И 4,0 55 90 3,5±0,10 116,7±3,3

12 5,0 55 90 3,5±0,06 116,7±1,9

13 4,0 55 90 8,1±0,10 200,0±3,3

14 4,0 55 90 9,1±0,15 303,3±5,0

15 4,0 55 90 4,4±0,11 147,7±2,6

16 4,0 55 90 10,5£0,20 350,0±6,7

17 4,0 55 90 9,8±0,15 326,7±5,0

1-12 без дополнительной обработки

13 - измельчение субстрата до размера частиц 1,0 мм

14 - термообработка субстрата в течение 30 мин при Т=121°С

15 - ультразвуковая обработка субстрата в течение 15 мин при Т=60°С

16 - совместная температурная обработка и измельчение

17 - совместная температурная и ультразвуковая обработка

экономической точки зрения использование нескольких методов предобработки нецелесообразно.

Конечным этапом оценки полученных гидролизатов явилось исследование их доброкачественности при культивировании дрожжей. Наилучшие результаты при культивировании на кислотном гидролизате получены для дрожжей Candida tropicalis - накопление биомассы составляет 293,0 г биомассы/ кг отхода, содержание сырого протеина в образующемся белково-углеводном продукте составляет 42,4 % . Лучшими ростовыми характеристиками при культивировании на ферментативных гидролизатах обладает штамм Saccharomyces cerevisiae II- накопление биомассы составляет 226,7 г/ кг отхода, содержание сырого протеина в продукте - 39,3 % (табл. 9).

Таблица 9

Ростовые характеристики дрожжей при их глубинном культивировании на предобработанных гогга-телышх средах, содержащих ЗОг/л субсграха (в числителе - характеристики для гцлролизата, предобра-бспанного ферментативным гидролизом (4 % ферменшош препарата, Т - 55°С, в знаменателе для суб-

страта,шлучешоговуелов^1а1Спотоштдрол1т(рН 1,5, Т - 121 °С)

Микроорганизм Степень потребления углеводов, % Максимальное накопление биомассы, г/л Удельная скорость роста, ч-1 Сырой протеин в продукте, %

Saccharomyces cerevisiae II 95,0/55,5 6,8/5,1 0,10/0,18 39,3/34,7

Saccharomyces cerevisiae "Я" 88,2/37,1 1,5/1,0 0,06/0,17 23,8/27,3

Candida mallosa 83,3/48,0 4,5/4,5 0,08/0,19 28,6/34,1

Candida tropicalis 80,3/90,5 5,2/8,8 0,07/0,19 29,7/42,4

Candida utilis 87,2/39,4 3,0/2,0 0,11/0,10 26,2/30,2

Yarrowia lipolytica 83,3/46,2 4,7/5,8 0,08/0,11 28,9/31,3

Rhodotornla rubra 79,4/34,5 4,5/5,6 0,07/0,17 28,6/35,1

Toridopsis utilis 86,2/86,3 5,5/3,7 0,05/0,15 30,2/33,2

Endomycoopsis fibuligera 85,2/54,3 3,0/2,0 0,06/0,18 26,2/30,2

Следует отметить, однако, что наиболее перспективной с точки зрения промышленной реализации является термическая обработка депротеинизированного шрота, ферментативный гидролиз и последующее культивирование на ферменто-лизате дрожжевой культуры Saccharomyces cerevisiae II.

Биоконверсия депротеинизированного соевого шрота в биомассу кормового назначения при твердофазном культивировании грибных культур

Альтернативным способом использования целлюлозсодержащего сырья является прямая биоконверсию в микробный продукт с использованием грибных культур. Скрининг 12 грибных культур по показателям степени использования субстрата, а также содержанию белка в биомассе, позволил выделить шесть штаммов степень использования субстрата для которых превысила 55 %. При этом наиболее перспективным штаммом является Aspergillus niger, содержание сырого протеина в продукте превысило 50 % (табл. 10).

Таблица 10

Ростовые характеристики некоторых грибных культур при их твердофазном культивировании _ (субстрат-твердый очходизолята белка сои)___

Микроорганизм Сырой протеин,»/» Накопление биомассы г/кг Общие углеводы, % Степень использования субстрата, %

Aspergillus niger 52,6+0,35 510,3 25,2*0,38 67,6*0,64

PeniciUium chryzogenum 50,2±0,29 502,5 35,7*0,14 54,1*0,50

PenicUlivm funiculosum 47,8±0,52 415,0 33,5*0,17 57,0*0,52

Trichoderma harsianum 38,1±0,40 162,1 34,8±0,12 55,3*0,51

Trichoderma viride 28,I±0,I8 316,8 30,1*0,15 61,4±0,60

Aspergillus flavus 49,4±0,40 407,6 26,8*0,30 65,6*0,55

Таким образом, данные свидетельствуют о том, что для получения белко-

во-углсводной кормовой добавки в случае твердофазного способа биоконверсии исследуемых отходов наиболее целесообразно использовать Aspergillus niger.

Разработка способов биологической конверсии соевой сыворотки, образующей при получении изолята белка сои

Соевая сыворотка - отход производства изолята белка сои, который содержит большое количество белковых веществ и Сахаров в соотношении 1:1,4 (г/л). При использовании соевой сыворотки в качестве питательной среды для глубинного культивирования дрожжей установлено, что максимальное накопление биомассы - 12,3 г/л составляет- для Rhodotorula rubra. При анализе состава дрожжевой биомассы максимальное содержание истинного белка также наблюдается для данной культуры и составляет 48,0 % (табл. 11).

Таблица 11

Ростовые характеристики некоторых видов дрожжей при их глубинном культивировании на соевой __сыворотке____

Микроорганизм Накопление биомассы, г/л Остаточное содержание углеводов, г/л Степень потребления углеводов, % Истинный белок в биомассе, %

Rhodotorula rubra 12,3*0,50 4,9*0,22 76,8*0,25 48,0*0,24

Saccharomyces cerevisiae SL-IQO 6,5±0,22 4,2*0,18 80,1*0,52 47,9*0,22

Candida scotii 3,4±0,12 7,3*0,31 65,4*0,25 46,0*0,16

Torulopsis utilis 3,8*0,15 5,4±0,27 74,4*0,35 42,2*0,12

Endomycopsis fibuligera 2,S±0,05 10,1*0,50 52,1±0,20 42,0±0,19

Поскольку соевая сыворотка содержит до 17 г/л белковых веществ, то считали целесообразным исследовать варианты обогащения ее углеводными компонентами. При определении ростовых характеристик микроорганизмов при культивировании на питательных средах, содержащих соевую сыворотку с дополнительным введением углеводов в количестве 5 г/л при использовании сахарозы и соевой мелассы, показано, что данные манипуляции приводят к повышению скорости роста и экономического коэффициента.

Кроме того, использование дрожжевого экстракта и минеральных компонентов для приготовления такой питательной среды является необязательным

условием, поскольку все необходимые компоненты имеются в составе соевой сыворотки.

Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод, что соевая сыворотка может быть использована для получения высокобелковой биомассы дрожжей Rhodotorula rubra, а также в качестве ингредиента комплексных сред как источник белковых и ростстимулирующих компонентов.

ВЫВОДЫ

1. Разработана технология переработки отхода производства концентрата белка сои (соевой мелассы) глубинным культивированием Endomycopsis fibuligera с получением продукта кормового назначения (содержание истинного белка не менее 45 %) и пробиотической добавки на основе молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum с содержанием КОЕ не менее 10 |0ед/мл.

2. Установлено, что предварительная обработка агентом окислительного стресса (пероксидом водорода) культуры Endomycopsis fibuligera на стадии приготовления посевного материала позволяет повысить степень утилизации углеводных компонентов соевой мелассы до 93,5% на стадии ферментации.

3. Предложены три способа переработки отхода производства изолята белка сои (депротеинизированного соевого шрота - содержание белка 22,5 %) с получением кормовой белково-углеводной добавки:

- кислотным гидролизом депротеинизированного соевого шрота с последующим глубинным гетерофазным культивированием на полученном гидролизате дрожжей Candida tropicalis, обеспечивающим повышение содержания белка в продукте до 42,4 %;

-твердофазным культивированием Aspergillus niger на нативном твердом остатке, обеспечивающим повышение содержания белка в продукте до 52,6 %.

4. Предложена технология переработки соевой сыворотки микробной биоконверсией в кормовую добавку на основе биомассы дрожжей Rhodotorula rubra, реализация которой позволит снизить эколого-экономический ущерб от загрязнений водных объектов на 62,2 %.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Смирнова, В. Д. Биотехнологический путь переработки отходов производства соевого белка / В.Д. Смирнова, Р.Ю. Киселева, И. В. Шакир, В. И. Панфилов // Экология и промышленность в России. 2010. № 5. с. 14-16.

2. Смирнова, В. Д. Интенсификация процесса биоконверсии отходов пищевой промышленности в дрожжевую биомассу кормового назначения / В.Д. Смирнова, И.В. Балакирев, Е.В. Башашкина, H.A. Суясов, И.В. Шакир // Химическая промышленность сегодня. 2010. № 8. С.10-15.

3. Смирнова, В.Д. Биоконверсия углеводного экстракта сои в кормовой продукт белковой природы / В.Д. Смирнова, И.В. Шакир // Материалы Международной научно-практической конференции «Биотехнология: вода и пищевые продукты». 2007. Москва,11-13 марта л.2 С.98.

4. Смирнова, В.Д. Исследование ферментативного гидролиза для интенсификации процесса биоконверсии отходов, образующихся при получении изолята белка сои / В.Д. Смирнова, Р.Ю. Учурова, В.И. Панфилов, И. В. Шакир // Материалы Международной научно-практическая конференция «Биотехнология: вода и пищевые продукты». 2008. Москва,11-13 марта ,ч.1 С. 251

5. Смирнова, В.Д. Получение белковой кормовой добавки на основе отходов производства изолята белка сои / В.Д. Смирнова, И.В. Шакир, Р.Ю. Киселева // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Наука-Производство-Технологии-Экология». Киров. 2008. С. 237-239.

6. Смирнова, В.Д. Использование соевой мелассы в качестве субстрата для культивирования молочнокислых бактерий / В.Д. Смирнова, И.В. Шакир, Т.В. Кузницова, В. И. Панфилов // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Наука-производство-Экология». Киров. 2010. С.106-108.

7. Смирнова , В. Д. Использование сухого остатка, образующегося после извлечения белка из соевого шрота, в качестве субстрата для глубинного гетеро-фазного культивирования дрожжей / В.Д. Смирнова, Р.Ю. Учурова, И.В. Шакир // Труды ХП международной конференции «Окружающая среда для нас и будущих поколений» Самара, 4-1 сентября 2007 г. с. 58

8. Смирнова, В.Д. Использование отходов производства изолятов белка сои для культивирования дрожжей / В.Д. Смирнова, Р.Ю. Учурова, В.И. Панфилов // Материалы ХШ международной конференции «Окружающая среда для нас и будущих поколений», Самара-Астрахань-Самара, сентябрь 2008 г. С.124.

9. Смирнова, В.Д. Биоконверсия отходов предприятий, перерабатывающих сою / В.Д. Смирнова, Т.В. Кузницова, П.А. Карпов // Тезисы V Международного конгресса молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2009». С. 99-103.

10. Смирнова, В.Д. Влияние условий получения белковых продуктов из сои на состав и биологическую ценность образующихся отходов / В.Д. Смирнова, И.В. Шакир, В. И. Панфилов // Материалы 8-й Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов». - Харьков, Украина. 2011. С.46.

Подписано в печать:

11.01.2012

Заказ № 6477 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Смирнова, Вероника Дмитриевна

Введение.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Общая характеристика сои.

1.1.1. Химический состав сои бобов сои.

1.1.2. Обзор технологий получения продуктов из сои.

1.1.3. Современное состояние и развитие переработки сои в России.

1.2. Современные технологии переработки отходов производства концентрированных белковых продуктов из сои.

1.2.1. Способы переработки соевой мелассы.

1.2.2. Способы переработки депротеинизированного соевого шрота.

1.2.3.Способы переработки соевой сыворотки.

1.3. Использование растительных отходов различных производств, для получения кормовых добавок.

1.3.1. Характеристика применяемых кормовых добавок.

1.3.2. Требования к микроорганизмам, используемым для получения кормовых добавок.

1.3.3. Современные подходы к биоконверсии растительных отходов с получением микробных кормовых добавок.

1.4. Способы интенсификации микробной биоконверсии растительных отходов.

1.4.1. Повышение биодоступности субстрата его предварительной обработкой.

1.4.2. Применение окислительного стресса для повышения ростовых характеристик микроорганизмов.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1. Объекты исследования.

2.1.1. Микробные объекты.

2.1.2.Соевый шрот.

2.2. Культивирование микроорганизмов.

2.3. Определение основных показателей микробной биомассы.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

Глава 3. Анализ технологии получения концентрированных белковых продуктов из сои с позиции качества образующихся отходов.

3.1. Влияние параметров экстракции углеводов из соевого шрота на состав образующейся соевой мелассы.

3.1.1. Интенсификация процесса спиртовой экстракции углеводов из соевого шрота при использовании ультразвуковой обработки.

3.1.2.Концентрирование углеводного экстракта сои при получении соевой мелассы.

3.1.3. Изменение характеристик соевой мелассы при длительном хранении.

3.2. Влияние параметров экстракции щелочной экстракции белка из соевого шрота на состав образующего твердого отхода

Глава 4. Исследование способов биоконверсии соевой мелассы.

4.1. Исследование анаэробных способов переработки соевой мелассы.

4.2. Исследование аэробного способа биоконверсии соевой мелассы производственными штаммами дрожжей.Ill

4.2.1. Выбор дрожжевых культур, перспективных для биоконверсии соевой мелассы.

4.2.2. Интенсификация биоконверсии соевой мелассы при воздействии агентами окислительного стресса на Endomycopsis fi.buli.gera.

4.2.3. Исследование режимов культивирования Endomycopsis fibuligera на питательной среде с соевой мелассой.

4.2.4. Технологическая схема комплексной переработки соевой мелассы в дрожжевую биомассу и пробиотическую добавку кормового назначения. L

Глава 5. Разработка способов биологической конверсии твердого остатка, образующегося при получении изолята белка сои.

5.1. Выбор микроорганизмов-деструкторов, перспективных для биоконверсии нативного твердого целлюлозосодержащего отхода переработки сои.

5.2. Разработка способов предобработки отхода, оптимальных для их последующего использования в качестве субстрата для культивирования микроорганизмов.

5.2.1. Интенсификация процесса биодеструкции твердого отхода кислотным гидролизом.

5.2.2. Выбор дрожжевых культур для биоконверсии твердого целлюлозосодержащего отхода переработки сои, предобработанного кислотным гидролизом.

5.2.3. Интенсификация процесса биодеструкции твердого отхода ферментативным гидролизом.

5.2.4. Выбор дрожжевых культур для биоконверсии твердого целлюлозосодержащего отхода переработки сои, предобработанного ферментативным гидролизом.

5.2.5. Технологическая схема переработки депротеинизированного сосвою шрота в белково-углеводную кормовую добавку.

Глава 6. Разработка способов биологической конверсии соевой сыворотки, образующейся при получении изолята белка сои.

6.1. Выбор дрожжевых культур, перспективных для биоконверсии соевой сыворотки.

6.2. Комплексное использование сосвой сыворотки и соевой мелассы при культивировании дрожжей.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Отходы производства концентрированных белковых продуктов из сои как сырьё для получения кормовых добавок"

Одной из мировых проблем при постоянно увеличивающемся населении Земли была и остается нехватка продуктов питания, в особенности белковой составляющей рациона человека. По данным ВНИИ питания РАМН за последние 20 лет дефицит пищевого белка в России превысил 1 млн. т в год. Современные подходы для решения данной проблемы направлены на использование в пищевых целях растительного соевого белка, служащего признанной альтернативой животному белку.

В связи с этим в 2003 году Министерством сельского хозяйства России была принята целевая программа «Развитие производства и глубокой переработки сои в Российской Федерации на 2003-2011 гг.», реализация которой привела к увеличению производства данной культуры в нашей стране до 740 тыс. тонн в год. К 2020 году планируется довести производство сои в России до 12 млн. тонн |1]. Однако, в рамках этой программы на сегодняшний день 95 % сои отечественного производства перерабатывается на кормовые цели, что является нерациональным, поскольку потенциал переработки данного сырья гораздо выше. За рубежом активно развиваются технологии глубокой переработки сои с получением белковых продуктов: концентратов и изолятов, которые находят широкое применение в пищевой промышленности.

Анализ литературы показал, что основным недостатком технологий производства концентрированных белковых продуктов из сои является значительное количество отходов, требующих дальнейшей переработки. Так, при получении концентрата белка сои выделением безазотистых экстрактивных веществ из 1 тонны обезжиренных соевых бобов образуется в среднем 260 кг соевой мслассы. Получение изолятов экстракцией белка из 1 6 тонны сои сопровождается образованием около 6 тонн соевой сыворотки и 300 кг депротеинизированного соевого шрота.

Указанная проблема может быть решена традиционными приемами переработки вторичного сырья микробной биоконверсией в продукты кормового назначения, что также является актуальным, поскольку в настоящее время российское животноводство испытывает недостаток полноценных кормов. Стоит проблема низкого качества кормов -несбалансированность состава и недостаток белка, что ведет к снижению генетического потенциала продуктивности животных.

• Провести оценку влияния технологических параметров получения концентрированных белковых продуктов из сои на состав образующихся отходов;

• Разработать технологию переработки сосвой мелассы с получением высокобелковой кормовой добавки, для чего:

• Разработать технологию переработки твердого остатка депротеинизированного соевого шрота, образующегося при получении изолята белка сои, в белково-углеводную кормовую добавку, для чего:

Научная новизна результатов исследований. Среди вариантов дрожжевых и грибных культур, способных развиваться на питательных средах, содержащих нативные отходы переработки сои, выявлены штаммы, обладающие наибольшей физиологической активностью (удельная скорость роста, максимальное накопление биомассы, содержание белка в биомассе). При культивировании на питательной среде, содержащей соевую мелассу штамм Endomycopsis fibuligera способен ассимилировать до 87,5 % углеводов мелассы, биомасса при этом содержит не менее 35.7 % истинного белка. На питательной среде с соевой сывороткой шгамм Rhodotorua rubra способен ассимилировать до 76,8 % углеводов, образующаяся биомасса содержит 48,0 % истинного белка. При твердофазном культивировании грибов на твердом отходе изолята белка сои оптимальными характеристиками обладает штамм Aspergillus niger - образующийся продукт содержит до 36,4 % истинного белка.

Подтверждены ранее выявленные закономерности повышения ростовых характеристик микроорганизмов при использовании инокулята, активированного под действием пероксида водорода (для культуры Endomycopsis fibulige го).

Показано, что фильтрат культуральной жидкости Endomycopsis fibuligera при культивировании на питательной среде на основе соевой мелассы, может использоваться в качестве питательной среды для культивирования молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum.

Практическая значимость.

Проведена оценка влияния параметров получения концентрированных белковых продуктов из сои на состав отходов, что позволило выявить потенциальную ценность данного сырья для получения микробных белковых продуктов. Разработана технология переработки соевой мелассы с получением биомассы Endomycopsis fibuligera и жидкой пробиотической добавки на основе молочнокислых бактерий. Проведена технико-экономическая оценка эффективности реализации предложенной технологии биоконверсии соевой мелассы при расчетной мощности производства 5000 т в год по перерабатываему сырью. Предложены варианты биоконверсии депротеинизированного соевого шрота в белково-углеводные кормовые добавки на основе дрожжей с содержанием сырого протеина не менее 39 %, на основе грибной культуры Aspergillus niger с содержанием сырого протеина не менее 52,0 %.

Разработаны лабораторные регламенты на получение кормовых добавок на основе соевой мелассы и депротеинизированного соевого шрота.

Заключение Диссертация по теме "Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)", Смирнова, Вероника Дмитриевна

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

- ферментативным гидролизом препаратом Целловиридин ГЗХ термически обработанного депротеинизированного соевого шрота и последующим глубинным гетерофазным культивированием на полученном ферментолизате дрожжей Saccharomyces cerevisiae II. Содержание белка увеличивается до 39,3 %; кислотным гидролизом депротеинизированного соевого шрота с последующим глубинным гетерофазным культивированием на полученном гидролизате дрожжей Candida tropicalis, обеспечивающей повышение содержания белка в продукте до 42,4 %;

4. . Предложена технология переработки соевой сыворотки микробной биоконверсией в кормовую добавку на основе биомассы дрожжей Rhodotorula rubra, реализация которой позволит снизить эколого-экономический ущерб от загрязнений водных объектов на 62,2 %.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Смирнова, Вероника Дмитриевна, Москва

1. Теплякова, Т.Е. Соя / Т.Е. Теплякова // В сб.: Теоретические основы селекции. Том. III. Генофонд и селекция зерновых бобовых культур (люпин, вика, соя, фасоль) / Под ред.: Б. С. Курловича и С. И. Репьева. С-Пб., ВИР, 1995. с. 196—217.

2. Нестерин, М. Ф Химический состав пищевых продуктов / Под ред. М. Ф. Нестерина и И. М. Скурихина. Москва.: Пищ. пром-сть, 1979. с. 3-147.

3. Доморощенкова, M. J1. Исследования рынка соевых белков / М. Л. Доморощенкова // Масложировая индустрия 2007: материалы седьмой Международной научно-практической конференции (24-25 окт. 2007 г.) / ВНИИЖ.С.-Пб., 2007.с. 79-83.

4. Hymowitz Т. On the domestication of the soybean. /Т. Hymowitz // Economic Botany. 1970. Vol. 24. №. 4.p. 408—421

5. Рунов Б.А. Соя ценный источник белка и масла / Б.А. Рунов // Хранение и переработка сельхозсырья. 1984. № 4. с. 13 -14.

6. Мякушко, Ю.П. Соя./под ред. Доктор с.-х наук, кандидата с.-х. наук В.Ф. Баранов. М. Колос. 1984. С. 332

7. National Nutrient Database for Standard Reference USD A, Release 24 (2011). Электронный pecypcl// http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/cgi-bin/1 istnutedit.pl. (дата обращения 28.09.2011).

8. Высоцкий В.Г. Роль соевых белков в питании человека / В.Г. Высоцкий, И.С. Зилова // Вопр. питания. 1995. №5. С. 20.

9. Справочник по диетологии / под ред.В.А.Тутельяна, М.А.Самсонова М.: Медицина, 2002. С.531

10. Токбаев М. М. Сравнительный биохимический состав продуктов и технологические свойства семян сои / М.М., Токбаев, В.С.Бжеумыхов, У.А Делаев // Хранение и переработка сельхозсырья. 2006. № 9. с. 47-53.

11. Qureshi N. Soy molasses as fermentation substrate for production of butanol using Closridium beijerinckii / N. Qureshi, A. Lolas, A. Blaschek // Journal of industrial Microbiology and biotechnology. 2011. № 26. P. 290-295

12. Ralph, L. Soluble Oligosaccharides and Galactosyl Cyclitols in Maturing Soybean Seeds In Planta and In Vitro / Ralph L. Obendorf, Marcin Horbowicz, Alexandra M. Dickerman, Patrick Brenac, Margaret H. Smith // Crop. Science, vol. 38. 1998. p. 78-84

13. Wang, H.J. Isoflavone Content of Commercial Soybean Foods / H.J. Wang, P.A. Murphy // J. Agric. Food Chem. 1994. - Vol. - 42. - P. - 1666-1673

14. Peterson Genistein inhibition of the growth of human breast cancer cells, independence from estrogen receptors and the multi-drag resistance gene/ Peterson, Barnes // Biochemical and biophysical research, communications vol. 179. 1991. №1. P. 661-667

15. Anthony M. Plant and mammalian estrogen effects on plasma lipids of female monkeys / M. Anthony. T. Clarkson. C. Hughes // Circulation, vol 90, p. 1259, 1994

16. Barnes M. Soybeans inhibit mammary tumors in models of breast cancer// Mutagens and carcinogenes in the diet. 1990. pp. 239-253

17. Peterson P. Genistein and biochanin A inhibition the growth of human prostate cancer cells but not epidermal growth factor rcceptor tyrosinautophosphorylation / Peterson P., Barnes M.// The Prostate vol. 22. 1993. - P. 335-345

18. Shanmugam N. Mechanisms of anti-atherosclerotic functions of soy-based diets / Shanmugam Nagarajan // Journal of Nutritional Biochemistry.2010. № 21. P. 255-260

19. Omoni, А. О. Soybean foods and their benefits: Potential mechanisms of action Text./ A. O.Omoni, R. E. Aluko // Nutrition Reviews. 2005. №63. P. 272283.

20. Isanga, J. Soybean bioactive components and their implications to health review./ J. Isanga, G. Zhang // Food Reviews International. 2008. №24. P. 252276.

21. Rufer, С. E. Antioxidant activity of isoflavones and their major metabolites using different in vitro assays / С. E. Rufer, S. E.Kulling // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006. №54(8). p. 2926-2931.

22. Messina, M. Hypothesized anticancer effects of soy: Evidence points to isoflavones as the primary anticarcinogens / M. Messina, B. Flickinger // Pharmaceutical Biology. 2002. №40. p. 16-23.

23. Соловьева В.Ф. Содержание ингибиторов трипсина в сменах и продуктах переработки зернобобовых / В. Ф. Соловьева // Проблемы питания. 2003. № 1. С. 13-14.

24. Мякиньков А.Г. Ингибиторы протеолитических ферментов Присутствие в растениях и связь с устойчивостью к болезням и вредителям! / А.Г. Мякиньков // Пищевая и перерабатывающая промышленность. Реферативный журнал. 2001. № I. С. 25.

25. Мосолов B.B. Ингибиторы протеиназ и их функции у растений (обзор) / В.В. Мосолов, Т.А .Валуева // Прикладная биохимия и микробиология. 2005. Т. 41. № 3. С. 261-282.

26. Кощаев А.Г. Воздействие ингибиторов протеаз из семян сои на организм цыплят-бройлеров / А.Г .Кощаев // Аграрная наука. 2007. № 4. С. 25-26.

27. Алёшин В.Н. Лектины масличных семян / В.Н. Алёшин, В.Г. Лобанов,

28. A.Д. Минакова // Известия вузов. Пищевая технология. 2005. №4. с. 19 20.

29. Шапкарин В. В. Биохимия / В. В. Шапкарин // Конспект лекций по «Технической биохимии». Кемерово - 2006.

30. Кретович В.Л. Биохимия растений. М.: Высшая школа. 1980. с. 119.

31. Tungland B.C. Nondigestible oligo- and polysaccharides (dietary fiber): their physiology and role in human health and food / B.C. Tungland, D.Meyer. // Comp. Rev. Food Sei. Food Safety. 2002; 1 (3). C. 73-92

32. Нагорнов С. А. Техника и технологии производства и переработки растительных масел / Нагорнов С. А., Дворецкий Д.С., Романцова C.B., Таров

33. B.П. Тамбов.: Изд. ГОУ ВПО ТГТУ. 2010. С. 93.

34. Щербаков В.Г. Биохимия и товароведение масличного сырья /учеб. для вузов / В. Г. Щербаков, В. Г. Лобанов,- 5-е изд., перераб. и доп. М. : Колос. 2003. 360 с.

35. Патент RU, 2058082, А23С11/00, A23J3/16, A23L1/20 Способ приготовления соевого молока / Иваницкий С.Б.; Иваницкий И.С.; Суруханов Б.Б. / Патентообл. Научно-производственная фирма "Ньютон" опубл. 20.04.1996

36. United states department of agriculture Электронный ресурс.// http://www.nal.usda.gov. (дата обращения 28.09.2010).

37. Патент RU, 2146456, А23С19/076, А23С19/02 Способ приготовления творога «Наринэ» / Хачатрян А.П.; Хачатрян Р.Г/ Патентообл. Хачатрян А.П.; Хачатрян Р.Г, опубл. 20.03.2000

38. Буряков Ю.П. Производство и переработка сои за рубежом / Ю.П. Буряков,- М., 1974, с. 18-21

39. Смойэ И. Эффективность применение лецитированной соевой муки для гидротации свинины / Смойэ И. // Мясная индустрия. 1996. № 4. С. 19-21.

40. Милорадова Е.В. Продукты ферментативной модификации соевой муки: научные и практические аспекты получения и применения в пищевых технологиях: Автореф. . дис. д-ра тех. наук. М., 2010. 47 с.

41. Толстогузов В. Б. «Новые формы белковой пищи: Технологические проблемы и перспективы производства», М.: Агропромиздат. 1987. 303с.

42. Патент 3635726 США, А 23 J1/14. Method of producing soy protein concentrate / S. Louis. Applicant: Griffith laboratories, опубл. 18.01.1972

43. Патент EG 11996 Египет; A23JJ/14; A23L1/2U; A23J3/00. Proces for preparing soy protein concentrate / Daftary R. Applicant: Archer Daniels Midland Co заявл. 03.03.1975; опубл. 28.02.1976

44. Патент 4265925 США, A23J1/14; A23L1/21I; A23L1/015; A23L1/314B4. Bland vegetable protein product and method of manufacture / Campbell M., Fiala R., Wideman J.D., Rasche J. . Applicant: Stalej MGF Co. опубл. 05.05.1981

45. Патент 3944676 США, A23C20/02B Process for the manufacture of soybean protein product / Fridman E.; Dolev A. Applicant: Centre Ind Red LTD. опубл. 16.03.1976

46. Патент 4113716 США, A23J1/14; A23J3/00; A23J3/16; A23L1/211. Process for preparing improved soy protein materials /Gomi Т.; Hisa Y.; Soeda T. Applicant: Ajinomoto KK. опубл. 12.09.1978

47. Страшненко E.C. Режимы получения соевого белка и его использование / Е.С. Страшненко, Трофимова Н.А. Тр. ВНИИКОП, 1974. Вып.20.51 57

48. Патент 4234620 США, A23JJ/J4; A23J3/00; A23J3/J4; A23J3/16 Water-soluble vegetable protein aggregates / Howard P., Campbell M., Zollinger D., Applicant: Staley MFG Co опубл. 18.11.1980

49. Wang, H. Preparation of Soy Protein Concentrate and Isolate from Extruded-Expelled Soybean Meals / H.Wang, L.A. Johnson, T. Wang // JAOCS. 2004. №81. P. 713-717

50. Лисицын А.Б. Функциональные соевые концентраты это перспективно / А.Б. Лисицын, В.И. Любченко, А.А. Иващенко // Мясная пром. - сть. 1994. № 5.С. 26-27.

51. Салаватулина P.M. Опыт США по использованию соевых белков в колбасном производстве / Салаватулина Р.М, Грасби А., Дирк Бок, Мыриков В.Н. // Мясная индустрия. 1998. № 1, С. 49 54

52. Патент 1172628, Канада, A23J1/J4; A23J3/00; A23J3/I6. Protein isolate having low solubility characteristics and process for producing same / Cho Iue, Frederiksen Ch., Hoer R. Applicant: Ralston Purina Co., опубл. 14.08.1984

53. Патент 101497647 КНР, С07К1/14: C07KI/30. Method for producing high calcium low sodium type soy protein isolate / Jishan Liu, Jian Zhang, Jianyong G., Zhi Zhou. Applicant: Shandong wonderful industry Gr, опубл.05.08.2009

54. Патент W02009006144, A23J1/14; A23J3/16; A23L1/211. Process for making soy protein isolates / Ndife L., Baxter J., Cole Chad. Applicant: Abbot lab., опубл.08.01.2009

55. Патент 101642184, КНР, A23J3/16 Injectable soy protein isolate and preparation method thereof / Yeifang Zhang, Yuxin Lu, Yuequan Liu, Zuoping Wang. Applicant: Harbin Hi Tech Soybean food Co., опубл 10.02.2010

56. Патент 101497648 КНР, C07K1/14; C07K1/30 Process for production of soy protein isolate / Jishan L., Jian Z., Jianjong G., Yang L., Wenhua Y. Applicant: Shandong wonderful industry Gr. Опубл. 05.08.2009

57. Патент 101497912 КНР, C07KI/14; C12P21/06 Method for producing soy protein isolate special for dairy / Jishan L., Jian Z., Jianjong G., Yang L., Wenhua Y. Applicant: Shandong wonderful industry Gr. Опубл. 05.08.2009

58. Патент 101642185 КНР, A23J3/J6 Injectable soy protein isolate and preparation method thereof / Yifang Z./ Applicant: Harbin Hi Tech Soybean Food Co., Опубл. 10.02.2010

59. Патент 2010330250 США, A23L1/305C; A23L2/66. Production of Acid Soluble Soy Protein Isolates ("S800") / Segall K„ Schweizer M., Green В., Medina S„ Gosnell В. Опубл. 30.12. 2010

60. Патент 101497911 КНР C07K1/14; C12P21/06. Method for increasing yield of soy protein isolate / Jishan L., Jian Z., Jianjong G. Yang L., Wenhua Y. Applicant: Shandong wonderful industry Gr. Опубл. Опубл. 05.08.2009

61. Fadi A. Characterization of low-phytate soy protein isolates produced by membrane technologies/ A. Fadi, Denis Ippersiela, François Lamarchea, Martin Mondor // Innovative Food Science & Emerging Technologies, vol. 11. 2010. Issue 1. P. 162-168

62. Alibhai Z. Production of soy protein concentrates/isolates: traditional and membrane technologies/ Zaileen Alibhai, Martin Mondor, Christine Moresoli, Denis Ippersiel, François Lamarcheb // Desalination. 2006. № 191. P. 351-358

63. Патент MY 75185 Low-phitate acid precipitated soy protein isolate, опубл. 31.12.1985

64. Патент GR 90300189 A23J1/14; A23L1/211; C12S3/14 Method for producing of phitate-free or low-phitate soy protein isolate and concentrate, Simell M., Elovainio M., Varia M., Applicant(s): ALKO Ltd. опубл. 10.10.1991

65. Патент 101497648 КНР, C07K1/14; C07K1/30 Process for production of soy protein isolate / Jishan L., Jian Z., Jianjong G., Yang L., Wenhua Y. Applicant: Shandong wonderful industry Gr. Опубл. 05.08.2009

66. Патент 1414107 Великобритания, A23J3/26; A23K1/00B2; A23K1/10; A23K1/18N6 Process for producing a canned pet food / Applicant(s): Quaker Oats Co., опубл. 19.11.1975

67. Горбатов A.B. Реология мясных и молочных продуктов / А.В. Горбатов. 1979. М.: Пищ. пром. -ть.- 383 с.

68. Дианова В.Т. Производство белкового текстурата из сои для использования в пищевой промышленности / В.Т.Дианова. 1988. М.: АгроНИИТЭИПП. Пищ. пром. сгь. Вып. 11. Р.32 - 34.

69. Раковский П.П. Пищевые соевые белковые продукты / П.П.Раковский, В.И.Тортика, М.П. Олейник // Пищ. и перерабатывающая пром. сть. 1986. № 10. С. 39-40.

70. Толстогузов, В. Б. Текстурированные белки соевых бобов впроизводстве пищевых концентратов/ В. Б. Толстогузов, В. Т. Дианова, Е. С.165

71. Страшненко //Пищевая и перерабатывающая промышленность. №3. 1985. С. 134.

72. Антонов С. И. Производство сои в России / С. И. Антонов, А. В. Григорьева // Зерновое хозяйство России. 2010. № 2. С. 16-20.

73. Устюжанин А. П. Программа развития соеводства Российской Федерации на 2010-2012 гг. и на период до 2020 г. / А. П. Устюжанин // Электронный ресурс. URL: http://ros-soya.Su/content/blogsection/6/60/ (дата обращения 07.09.2011).

74. Официальный сайт группы компаний «Содружество» // Электронный ресурс. URL: http://www.sodrugestvo.ru/QiaTa обращения 07.09.2010).

75. Официальный сайт группы компаний Янта Иркутский Масложировой комбинат // Электронный ресурс. http://yanta.n4.biz/ дата обращения (07.09.2010).

76. Официальный сайт группы компаний «Кубаньагропрод» // Электронный ресурс. URL: http://www.agroprod.ru/ (дата обращения 07.09.2010).

77. Официальный сайг компании «Кавикорм» // Электронный ресурс. URL: http://www.cavikorm.ru/ (дата обращения 07.09.2011).

78. Официальный сайт ассоциации перерабодчиков сои «Ассоя» // Электронный ресурс. URL: http://www.assoy.ru/^ara обращения 07.09.2010).

79. Калинин А. Продукты из сои: настоящее и будущее// |Электронный ресурс. URL: http://www.oilbranch.com/publ/view/31.html (дата обращения 07.09.2010).

80. Официальный сайт компании «Интер Соя» // Электронный ресурс. URL: http://www.soyka.ru/^aTa обращения 07.09.2010).

81. Официальный сайт компании «Белок» // Электронный ресурс. URL: http://foodwonder.narod.ru/ (дата обращения 07.09.2011).

82. Официальный сайт компании «Гислав М» // Электронный ресурс. http://www.rosdr.ru/food/col22819.html (дата обращения 07.09.2010).

83. USDA World agriculturl supply and demand estimates / электронный pecypcl // http://usdaQl.library.cornell.edu/usda/current/wasde/wasde-12-09-201 l.pdf (дата обращения 09.09.2011)

84. Campbell, M.F. Soy Protein Concentrate, in New Protein Foods / Campbell, M.F., C.W. Kraut, W.C. Yackel, and H.S. Yang // Seed Storage Proteins Vol. 5; edited by A.M. Altschul and H.L. Wilcke, Academic Press,London, 1985, pp. 300337.

85. Патент 119535 Израиль, A61K35/78; A61K7/48 Topical application of soy molasses Text. / Daniel Chajuss; Applicant Daniel Chajuss, № US005871743A, заявл. 28.10.1997, опубл. 16.02.1999

86. Патент 115110 Израиль, А61К35/78; A23L1/211 A novel use of soy molasses Текст./ Daniel Chajuss, Applicant Daniel Chajuss, № WO 97/07811 заявл. 07.08.1996, опубл. 06.03.97

87. Патент 2317112 Великобритания, Modified soy molasses Текст./ Daniel Chajuss, Applicant: Daniel Chajuss, заявл. 20.08.1997, опубл. 18.03.1998

88. Патент 2003095773 Япония, C05F5/00; C05G5/00, Fertilizer utilizing waste molasses and method of produsing the same / Applicant: Shimoji К., опубл. 2003-04-03

89. Патент 2010093037 США, C12N1/20; C12P13/04; C12P21/02, Growth of microorganisms in media containing soy components / Jarrell K.; Reznik G.; Pynn M., опубл. 15.04.2010

90. Montelongo J-L, Lactobacillus salivarius for conversion of soy molasses into lactic acid TextJ/ J-L. Montelongo, B.M. Chassy, J.D. McCord // J. Food Sci. 1993. №58. P. 863-866

91. Qureshi N. Soy molasses as fermentation substrate for production of butanol using Clostridium beijerinckii BA101 Text./ N. Qureshi, A. Lolas, H.P. Blaschek // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2001. № 26. P. 290-295

92. Daniel K.Y. Production of sophorolipids by Candida bombicola grown on soy molasses as substrate / K.Y. Daniel, Solaiman, D. Ashby Richard, Alberto Nunez, Thomas A. FogliaZ/Biotechnology Letters. 2004. № 26. P. 1241-1245

93. Ганиткевич, Я.В. Поверхностно-активные вещества микробного происхождения. Я.В. Ганиткевич // Биотехнология. 1988. Т. 4, № 5. С. 575583.

94. Oleophilic biofertilizer based on a Rhodococcus surfactant complex for the bioremediation of crude oil-contaminated soil / I.B. Ivshina |et al. // Sediment and Water. 2001. Vol. l.P. 20-24

95. Desai J. Microbial production of surfactants and their commercial potential / J. Desai, I. Banat // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1997. №61. P. 47-64

96. Kosaric N. Biosurfactants in industry / N. Kosaric // J. Am. Oil Chem. Soc. 1998. №64. P. 1731-1737

97. Rodriges L.R. Low-cost fermentative medium for biosurfactant production by probiotic bacteria / L.R. Rodriges, J.A. Teixera, R. Oliveira // Biochemical Engeneering Journal. 2006. № 32. P 135-142.

98. Патент WO 03/056933A2 Израиль, A23J7/00; C13F3/00; C13J1/02; C11B9/02; C13J1/06. A process for the production of soybean sugars and the product, produced thereof / Cegla, Uriel G. Applicant: Oladur Ltd., заявл. 11.11.2002. опубл. 17.07.2003

99. Jun L. Retention of isoflavones and saponins during the processing of soy protein isolates / Jun L. Padmanaban G. Krishnan. and Chunyang Wang// JAOCS. 2006. Vol. 83, no. 1. pp. 59-63.

100. Патент WO 9726269, B01J39/04; C07H17/07. A process for obtaining an isoflavone concentrate from soybean extract / Chaihorsky A., Applicant: ACDS Technologies Inc, опубл. 24.07.1997

101. Патент 6323018 (Bl) США, C07D311/36; C07D311/40, Recovery of isoflavones from soy molasses / Waggle D., Bryan В., Applicant: Protein Technologies International, Inc. опубл. 27.11.2001

102. Патент KR20020076095 (A) C07C35/16. Method for isolating chiroinositol ingredient from byproduct of processed soybean / Choi Chi Man, Jun Yeong Jung, Kim Jong Jin, Applicant: Amicogen Co. Ltd. опубл. 09.10.2002

103. Патент 4119435 США A23LL/314; A23L1/40; C08B37/18, Process for preparing soybean polysaccharides / Nakao Y., Miyashita K., Toda J., Applicant: Takeda Chemical Industries, опубл. 10.10.1978

104. Цуранова С.В. Применение продуктов переработки сои при производстве вафель / С.В. Цуранова, Н.А. Шуклина, Г.Л. Манукова, И.И. Уварова // Современные наукоемкие технологии. 2004. № 2. С. 120

105. Бойцова Т.М. Биотехнология получения рыборасгшсльного концентрата для первых обеденных блюд // Бойцова Т.М., Каленик Г.К., Рукосуев В.М., Бредихин А.Н. // Хранение и переработка сельхозсырья. 2010. №2. С. 35-38.

106. Кроха Н.Г. Влияние белковых текстуратов на реологические свойства комбинированных изделий / Н.Г. Кроха, В.Т. Дианова. В.Б. Толстогузов // Мясная индустрия СССР. 1985. № 12. С. 37 50.

107. Патент 2000102363 (А) Япония, А23С9/123; A23L1/20; A23L1/30. Production of health food containing okara as main ingredient / Shimoda Y. опубл. 11.04.2000.

108. Кузнецова A.A. Использование соевой окары для производства кулинарных изделий из малоценного рыбного сырья текст. / А.А. Кузнецова, JI.B. Лавочкина // Вестник Тихоокеанского государственного экономического университета. 2007. № 3. С. 68-72.

109. Хайруллин И. Н. Соевая окара как кормовая добавка при выращивании свиней на мясо / И. Н. Хайруллин, С.В. Дежаткина, А. 3. Мухитов // Вестник ветеринарии. 2009.Т. 50. № 3.С.55-60.

110. Lo G. S. Effect of soy fiber and soy protein on cholesterol metabolism and atherosclerosis in rabbits / G. S. Lo, R. H. Evans, K. S. Phillips, R. R. Dahlgren and F. H. Steinke //Atherosclerosis, vol.64. 1987. Issue 1. P. 47-54

111. Патент 2002225840 (А) Япония, B09B3/00; B65D1/00; B65D1/09 Biodegradable container and its manufacturing method / Yano Т., Kawasaki N., Sato T. Applicant: Nishikawa Rubber Co. Ltd. for Techno innovation of Agric, опубл. 14.08.2002

112. Патент 9132895 Япония, B09B5/00; D21HU/12; D21H13/00; D21H17/01; D21H17/02; D21H17/22. Paper using okara and its production / Ueda Michio; Shioda E., Hama Y., Izutsu K., Nakaishi T. Applicant: Shikoku K. Co. Ltd., опубл. 20.05.1997

113. Осадько М.И. Режимы ферментативной обработки сырья при получении соевого белка / М.И. Осадько, Г.Н. Румянцева // Хранение и переработка сельхозсырья. 2007. №3. с. 46-48

114. Румянцева Т.Н. Роль микробных ферментов при получении соевого белка / Т.Н. Румянцева, М.И. Осадько // Хранение и переработка сельхозсырья. 2007. №2. С. 53-54

115. Патент 23997 (UA), A23L1/052; С08В37/06. Process for pectin preparation of soya okara / Kapreliants L.V., Pozhytkova L.H. . Applicant: Odesa Nat Academy Food Tech. опубл. 11.06.2007

116. Khare S. K. Citric acid production from Okara (soy-residue) by solid-state fermentation / S. K. Khare. Krishna Jha and A. P. // Bioresource Technology, vol. 54. 1995. Issue 3. P. 323-325

117. Chienyan H. Reusing soy residue for the solid-state fermentation of Ganodcrma lucidum / Chienyan Hsieh, Fan-Chiang Yangb // Bioresource Technology, Vol. 91. 2004. Issue 1. P. 105-109

118. Wasser. Современная микология в России. Том 2. Материалы 2-го Съезда микологов России. М.: Национальная академия микологии, 2008. 548 с.

119. Wang, H.J. Mass balance study of isoflavones during soybean processing / Wang, H.J., and P.A. Murphy // J. Agric. Food Chem. 1996. 44: p. 2377-2383

120. Аграрный центр Томской области / Электронный ресурс. URL: http://agroconsul.tomsk.ru/nazametkukormoproizvodstvo-273.html (дата обращения 07.09.2009).

121. Соевая сыворотка / электронный ресурс. // http://www.jeanklebert.ru/cat365&rand=3837610653 (дата обращения 09.09.2011)

122. Wang C. Changes of isoflavones during processing of soy protein isolates / C. Wang, Q. Ma, S. Pagadala, M.S. Sherrard, and P.G. Krishnan // JAOCS. 1998. Vol. 75, no. 3. pp. 337-341

123. Патент 6565912B1 США, C07D311/36. Production of isoflavone enriched fractions from soy protein extracts / Gugger E., Grabiel R. Applicant: Archer Daniels Midland, опубл. 20.05.2003

124. Cheung P. С. -К. Chemical evaluation of some lesser known edible mushroom mycelia produced in submerged culture from soy milk waste / P. С. -K. Cheung // Food Chemistry, vol. 60. 1997. Issue 1. P. 61-65

125. Le Nguyen Growth of Lactobacillus paracasei ssp. paracasei on tofu whey / Le Nguyen Thib, Claude P. Champagnea, Byong H. Leea, Jacques Gouletb // International Journal of Food Microbiology, vol. 89. 2003. Issue 1. P. 67-75

126. Penasa E. Food Chemistry Volume 85, Issue 4, May 2004, P. 641-648

127. Wong M. H. Cultivation of microalgae in refuse compost and soy-bean waste extracts / M. H. Wong // Agricultural Wastes, vol. 12. 1985. Issue 3. P. 225233

128. Патент 101361493 (А) КНДР, A01N65/00; A01P3/00; A23L3/3472. Aspergillus flavus infection prevention soya whey extract bacteria inhibitor / Dongfeng W. Bin Zh., Li Zh.; Yangfeng H., Applicant: Ocean Univ China, опубл. 11.02.2009

129. Макарцев Н.Г. Кормление с/х животных.-К.:ГУП «Облиздат». 1999. С. 255-259.

130. Хазин Д.А. «Производство кормового микробного белка и его использование в кормлении сельскохозяйственных животных». Москва 1987. с. 123

131. Беккер 3. Э. Физиология и биохимия грибов / 3. Э. Беккер. М.: МГУ, 1988. 230 с.

132. Вильнер А. В.Использование для кормления сельскохозяйственных животных мицелиальной массы гриба A. niger отхода производства лимонной кислоты / Вильнер А. В., Блехов М. П., Чубинская В. А. М.: ВНИИСЭНТИ. 1965. - №6. С. 10-12

133. Беккер М. Е. Введение в биотехнологию / М. Е. Беккер. Рига: Пищевая промышленность, 1978. 231 с.

134. Отчет ГНУ ПЗК им. В.А. Афанасьева "Использование в рационах норок и соболей БАД "Флоравит Э" на основе Fusarium sambucinum в качестве кормовой добавки". 2006-2008 г

135. Воробьева А.И. Промышленная микробиология / А.И. Воробьева. М.: МГУ, 1989. 240 с.

136. Андреев, А. А.Производство кормовых дрожжей / А.А.Андреев, Л.И.Брызгалов. М.: Лесная промышленность, 1986. 212 с.

137. Борисова С. В. Использование дрожжей в промышленности: учеб. пособие / С. В. Борисова, О. А. Решетник, 3. Ш. Минголеева. С-П.: ГИОРД, 2008. 216 с.

138. Кудлай Д.Г. Бактериоциногения / Д.Г Кудлай, В.Г. Лиходец. Л: Медицина, 1966, 201 с.

139. Малик, Н.И. Пробиотики: теоретические и практические аспекты / Н.И. Малик, А.Н. Панин, И.Ю. Вершинина // Био;урнал для специалистов птицеводческих и животноводческих хозяйств. 2002. 3. С. 4-7.

140. Маннапова. Р.Т. Иммунный статус, естественный микробиоценоз птиц и методы их оценки / Р.Т. Маннапова, А.Н. Панин, А.Г. Маннапова, А.А. Гусев. Москва. 2001. 339с.

141. Патент 12/592590 США А61К35/74,А61Р43/00 Microbial feed additive / Inventor: James В. Watson. №0080783A1; заявл. 30.10.2009, опубл. 01.04.2010

142. Limkhuansuwan V Dccolorization of molasses melanoidins and palm oil mill effluent phenolic compounds by fermentative lactic acid bacteria /1.mkhuansuwarv V Pawinee Chaiprasert //Journal of Environmental Sciences. 2010. Volume 22, Issue 8, P. 1209-1217

143. Tondec T. Decolorization of molasses wastewater by Lactobacillus plantarum No. PV71-1861/ Tusance Tondec, Suntud Sirianuntapihoon I I Bioresource Technology.2008. V. 99,1. 14. Pages 6258-6265

144. Марченко, Г. H. Биосинтез и структура целлюлозы / Г. Н. Марченко, И.

145. A. Тарчевский; отв. Ред. А. П. Курашов. М.: Наука, 1985. 119 с.

146. Лобанок А. Г. Микробный синтез на основе целлюлозы / А.Г. Лобанок, В.Г. Бабицкая, Ж. Н. Богдановская. Минск: Наука и техника, 1988.-259 с.

147. Holtzapple, М.Т. Cellulose / R. Macrae, R.K. Robinson, M. J. Sadler: Encyclopedia of food science, Food technology, and nutrition. London: Academic press, 1993. P. 458-767.

148. Тюрина, Ж. П. Вторичное растительное сырье и способы улучшения его кормовых качеств / Ж. П. Тюрина, А.В. Альтман, А. А. Десятник. Кишинев: Штиинца, 1989. С. 1-15.

149. Кислухина О. В. Витаминные комплексы из растительного сырья / О.

150. B. Кислухина. М.:ДеЛи Принт, 2004. - 308 с.

151. Позняковский, В.М. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения / В.М. Позняковский, О.А. Неверова, Г.А Гореликова. Новосибирск: Сибирский университет, 2007. 415 с.

152. Быков, А.В. К пониманию действия кавигационной обработки на свойства отходов производств / А.В. Быков, С.А. Мирошников, Л.В. Межуева // ВЕСТНИК ОГУ. 2009. - №12 (106). - С. 77-80

153. Мордвинова. Е. М. Биоконвсрсия послеспирговой барды в белковый кормовой продукт / Е. М. Мордвинова // Автореферат на соискание ученой степени канд. биол. наук, Москва. 2009

154. Быков, В.А. Перспективы производства растительно-углеводного корма на основе гидролиза древесины и других растительных материалов /

155. В.А. Быков, В.В. Головин, И.И. Корольков // Гидролизная и лесохимическая промышленность. 1982. №10. С. 10-12.

156. Осадчая, А.И. Биотехнологическое использование отходов растениеводства / А.И. Осадчая, В.С Подгорский, В.Ф.Семенов. Киев: Наукова Думка, 1990. - 96 с.

157. Jiayang С. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review / Ye Sun, Jiayang Cheng // Bioresource Technology. 2002. № 83. P. 1-11.

158. Bhandari, N. Kinetic-studies of corn stover saccharification using sulfuric-acid / N. Bhandari, D.S. MacDonald, N.N. Bakhshi // Biotechnology and Bioengineering. 1984. № 26. P.320-327.

159. Bienkowski, P. Acid hydrolysis of pretreated lignocellulose from corn residue / P. Bienkowski, M.R. Ladisch, M.Voloch, G.T.Tsao // Biotechnology and Bioengineering Symposium. 1984, Series 14, P. 512-524.

160. Lee, Y.Y. Dilute-acid hydrolysis of lignocellulosic biomass / Y.Y. Lee, P. Iyer, R.W Torget // Advances in Biochemical Engineering and Biotechnology. 1999. № 65. P. 93.

161. Прищепов, Ф.А Культивирование дрожжей рода Candida на гидролизатах древесины в присутствии неутилизируемой твердой фазы / Ф.А. Прищепов, М.Н. Манаков, В.А. Быков // Прикладная биохимия и микробиология. 1985. Т.31. №2. С.252-254.

162. Быков В.А. Опыт производства кормовых добавок из опилок и щепы осины / И.И. Корольков. В.П. Леванова. В.И. Бойко. Р.П.Ливанова, С.П. Яблочкина // Гидролизная и лесохимическая промышленность. 1982. №6. С. 7-8

163. Жуков. Н.А. Конверсия растительного сырья при разломе в срсде водяного пара / Н.А. Жуков, Н. Л. Булдакова // Химия древесины. 1987. №3. С. 31-33

164. Булдакова, Н.Л. Конверсия растительного сырья при разломе в среде водяного пара./ Н.Л. Булдакова, А.Н. Треймаиис, УЛ. Тимерманис, Н.А. Жуков. 1988. №1. С. 56-60.

165. Lasep, M. A comparison of liquid hot water and steam pretreatments of sugar cane bagasse for bioconversion to ethanol / M. Lasep, D. Schulman, S.G. Allen, J. Lichwa, M. J. Antal, Lee R. Lynd // Bioresource technology. 2002. №81. P. 33-34.

166. Стахеев, И.В. Сравнение методов предварительной обработки древесины для конверсии в белок грибами / И.В.Стахеев, H.A. // Биоконверсия растительного сырья: Тез. докл. Всесоюз. симпоз. Рига, 1982. Т. 2. С. 264—265

167. Гравитис А.Я. Деградация еловой и березовой древесины под действием гамма-излучения / А.Я. Гравитис, П.П. Эриньш, В.А. Цините // Химия древесины. 1976. № 4. С. 17-23.

168. Климентов A.C. и др. Исследование радиационно-разрушенной древесины. / A.C. Климентов, Ю.А. Комков, C.B. Скворцов и др. // Химия древесины. 983. № 1. С. 33-37.

169. Скворцов C.B. Влияние g-облучения на химический состав древесины различных частей осиновых деревьев / C.B. Скворцов, A.C. Климентов, Л.Н. Краев // Гидролиз и лесохим. пром-сть. 1983. № 2. С. 10-11.

170. Петряев Е.П. Радиационно-микробиологическая переработка целлюлозосодержащих материалов / Е.П. Петряев // Тез. докл. Всес. конф. «Химия, технология и применение целлюлозы и ее производных». Владимир. 1985.С. 11.

171. Холькин Ю.И. Технология гидролизных производств / Ю.И. Холькин. М.: Лесная промышленность, 1989. 496 с.

172. Клесов A.A. Ферментативное превращение целлюлозы / А. А. Клесов // Итоги науки и техники. 1983. №1. С. 63-150.

173. Синицын, А.П., Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов: учеб. пособие / А.П. Синицын, А. В. Гусаков, В. М. Черноглазое. М.: изд. МГУ, 1995. 219 с.

174. Касаткина А.Н. Зерновая дробина как основа для получения биологически активных добавок с пробиотическими свойствами. Автореф. . канд. биол. наук. М., 2008. 22 с.

175. Будаева, В.В. Исследование ферментативного гидролиза отходов переработки злаков / В.В. Будаева, Р.Ю. Митрофанов, В.Н. Золотухин // Ползуновский вестник. 2008. №3. С. 322-327.

176. Синицын А.П. Сравнительное изучение влияния различных видов предобработки на скорость ферментативного гидролиза природных целлюлозосодержащих материалов / А.П. Синицын, Г.В. Ковалев, С.Р. Меса-Манреса// Химия древесины. 1984. №5. С. 60-71.

177. Ковальская, JL П. Технология пищевых производств / J1. П. Ковальская. М.: Колос, 1997. 752 с.

178. Максимова Г.Н.Использование биостимуляторов в процессе получения биомассы кормовых дрожжей / Г.Н. Максимова, А.Ю. Винаров // Обзорная информация. ВНИИСЭНТИ НП «Медбиоэкономика». М., 1990. Вып. 3.

179. Chem. Eng. News 1991, v.69, N34, p. 44

180. Синельников B.E. Проблемы чистой воды. М.: Знание, 1978. - 64 с.

181. Ruiz-Duenas F.J., Guillen F., Camarero S. et al. Regulation of Peroxidase Transcript Levels in Liquid Cultures of the Ligninolytic Fungus Pleurotus eryngii. Applied and Environmental Microbiology, 1999, Vol. 65, No. 10, p. 4458-4463.

182. Sack U. Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by manganese peroxidase of Nematoloma frowardii / Sack U., Hofrichter M., Fritsche W // FEMS Microbiology Letters. 1997. 152. p. 227-234.

183. Elkins G.J. Protective role of catalase in Pseudomonas aeruginosa biofilm resistance to hydrogen peroxide / Elkins G.J. Hassett D.J. Stewart P.S. Schweizcr H.P. McDermott T.R. // Appl. and Environ. Microbiol., 1999, 65, No. 10, p.4594-4600.

184. Izawa S. Importance of catalase in the adaptive response to hydrogen peroxide: analysis of acatalasaemic Saccharamyces cerevisiae / Izawa S., Inoue Y., Kimura A.//J. Biochem. 1996, 320, p. 61-67.

185. Jamieson D.J. Analysis of Saccharamyces cerevisiae proteins induced by peroxide and superoxide stress / Jamieson D.J., Rivers S.L., Stephen D.W.S. // Microbiology, 1994, 140, p.3277-3283.

186. Fiorenza S. Microbial adaptation to hydrogen peroxide and biodégradation of aromatic hydrocarbons / Fiorenza S., Ward C.H. // J. of Ind. Microbiol, and Biotechnol., 1997, 18, No 2/3. p. 140-151.

187. Hassan H.M. Regulation of the synthesis of catalase and peroxidase in Escherichia coli / Hassan H.M., Fridovich I. // J.Biol.Chem., 1978, 253, p.6445-6450.

188. Winquist L. Protection from toxic and mutagenic effects of H202 by catalase induction in Salmonella typhimurium / Winquist L., Rannug U., Rannug A., Ramel C.//Mutat.Res., 1984, 141, p.145-147.

189. Сафронов B.B. Интенсивная малоотходная систем биодеструкции загрязнений высококонцентрированных стоков. / Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. М: РХТУ им. Д.И.Менделеева. 2004г.

190. Каленов C.B. Культивирование дрожжей и галобактерий в условиях контролируемого окислительного стресса / Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. М: РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2007 г.

191. Суясов Н.А. Использование жировых отходов мясопереработки в качестве сырья для получения белковой кормовой добавки/ Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. М: РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2004 г

192. ГОСТ 27548-97 Корма растительные. Методы определения содержания влаги

193. ГОСТ 28178-89. Дрожжи кормовые: методы испытания. Введен 29.06.1989.-53 с.

194. ГОСТ 26226-95 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения сырой золы

195. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов.: 2-е изданиепереработанное и дополненное: Учеб. пособие М.: Колос., 1997. 288 с.178

196. ГОСТ 23042-85. Мясо и мясные продукты. Метод определения жира. Взамен ГОСТ 23042-85. Введен 01.01.88. 11 с.

197. Красноштанова, А. А. Общая биотехнология / А. А. Красноштанова, И. В. Шакир, И. А. Крылов: Лабораторный практикум. М: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2001. 66 с.

198. Чиркина, Т. Ф. Методические указания к выполнению лабораторного практикума по курсу «Пищевая химия» для студентов пищевых специальностей / Т. Ф. Чиркина, Э. Б. Битуева. Улан Удэ, 2000. 105 с.

199. Банникова Л.А. Селекция молочнокислых бактерий и их применение в молочной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1975. - 229 с.

200. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках: Учеб. для студентов биолог, спец. ун-тов. 4-е изд., перераб и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - с. 137-138.

201. Тарасова, Н. П. «Охрана окружающей среды» в дипломных проектах и работах / Н. П. Тарасова, Б. В. Ермоленко, В. А. Зайцев, С. В. Макаров. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2006. - 218 с.

202. СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод.

Информация о работе

Смирнова, Вероника Дмитриевна
кандидата технических наук
Москва, 2012
ВАК 03.01.06

Диссертация

Отходы производства концентрированных белковых продуктов из сои как сырьё для получения кормовых добавок - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы