Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка биотехнологии получения концентрата аминокислот и лечебно-профилактического корма на основе диффузионного сока сладких виноградных выжимок

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Разработка биотехнологии получения концентрата аминокислот и лечебно-профилактического корма на основе диффузионного сока сладких виноградных выжимок"

П D Vtt

2 5 ДПР 1393

шотёрство шга, шошеП мши и 'йшической политики v*

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВ ti ЛIА Я АКАДШИ! ШЩШГС ПРОИЗВОДСТВ

На нранак рукописи

ОУЛНЙ.'АлЮО ОАКЬУШ ГУСЕМ íJl'JIíí

УjiK: 6ß3.1 'Iii. (Ш, 32. ( ( M. 3) без, : бзп, fias ( о ne, а ) tí3r>. 087.24(0-13.3)

РАЗРАБОТКА П10ТЙШЛ01ГИ ПОЛУЧЕНИЯ КОШШГГРАТА

аминокислот и льишо-ирогшикшадошро uomia на 013ЮИЕ дим>узшшого сокл шдшх вшопрадш вишыс

Специалшооаь 03.00.23, - Цютахнологии

Автореферат дясоертацщ« на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнено на кафедре "Биотехнология и вкологичс безопасность производств "Московской государственной окал,ем; пищевых производств.

Научный руководитель - академик МИА РФ В.М.Кантере

Консультант - с.н.с., к.т.н. Мухамеджанова

Официальные оппонента: д.т.н., профессор А.Ю.Бинаро)

к.т.н., н.с. М.В.Шеватина

Ведущее предприятие» НПО "Вшмаш"

Защита состоится 1993 года в

на заседания Специализированного совета К.063.51.04 Московс государственной академии пищевых производств (125080, Мост Гчлоколамское шоссе, д. II, МГАП11).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академг

Автореферат разослан "/•£" 1993 года.

Ученый секретарь Специализированного совета

к.т.н. , доцент А.И.Садова

\

О ИНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. В настоящее время проблема, связанная с ликвидацией дефицита белка,остро сток! в нашей стране и за рубеком. В связи с зтим развитие биотехнология, основанной на использовании биохимической деятельности микроорганизмов, становится особенно актуальным. Широкое использование аминокислотных добавок позволяет получить новые биологически ценные продукты для питания человека, а также является одним из решающих условий научно-технического прогресса в развитии кормопроизводства и животноводства.

В связи с тем, что объем производства концентратов аминокислот не удовлетворяет полностью потребности народного хозяйства,возникает необходимость поиска альтернативных путей их получения.

Дяя животноводства перспективным направлением является использование специальных штаммов дрожжей в качестве антибактериальных препаратов, позволяющих бороться с инфекционными заболеваниями и интоксикациями животных.

Поэтому перспективной является задача производства концентрата аминокислот и лечебно-пройилактического корма на основе биомассы, полученной при культивировании дрожгей на питательных средах, приготовленных из сладких виноградных выжимок.

Бюконверсия вторичных продуктов винодельческой промышленности позволит не только получить ценные продукта, но и уменьшить загрязнение окружающей среды, внесет вклад в решение экологических проблем региона.

Диссертационная работа выполнялась в рамках комплексной научно-технической программы 04.101 "Продовольствие" и Российской программы "Научное обеспечение перерабатывающих отраслей АПК".

Цель работы: разработать технологии получения концентрата аминокислот и лечебно-профилактического корма ¡¡а основе диффузионного сока сладких виноградных выжимок.

Для ее реализации были поставлены и решены следующие задачи:

- изучить процесс экстракции сладких виноградных выжимок с целью получения диффузионного сока, пригодного для приготовления питательной среда;

- отобрать микроорганизмы, способные расти и накапливать биомассу на питательной среде, приготовленной на основе сладких виноградных внщмок;

- выбрать условия культивирования дрожжей для синтеза белка, а также 'накопления запасного углевода трегалоэы в клетках дрожжей;

- исследовать процессы автолиза дрожкевой биомассы с целью получения концентрата аминокислот;

- разработать режима сушки дрожжевой биомассы и условий хранения препаратов сухих дрожжей.

Научная новизна. Отобраны птамш дрожжей ЯсМ-сАрьГОтуШ Сwevisiaß. | обладавдие высокой скоростью роста, активно синтезирующие белок при глубинном культивировании на среде, приготовленной на основе экстракта сладких виноградных выжимок.

Определены режимы экстракции сладкой виногладной выпиши, обеспечивающие наибольший выход РВ в акстракт.

Изучен!,• и определены условия культивирования, обеспечивающие максимальное накопление биомассы дрожкей vhooromyas C&ce-vis/ctz cur. Xj~7 и cur. T-3lc.

Разработаны технологические режимы процесса автолиза биомассы шт. $cutharornjczi слге^/'я'си , позволяющее получить концентрат аминокислот пищевого и кормового назначения.

Разработаны режимы культивирования дрокжей шт. туШ C&rßts/sicU Г-К К. , повышающие содержание углевода трега-лозн в клетке дрожкей. Изучен процесс сушки дронжевой биомассы шт. fß-cc/jarornyui cerw/u'ae Т-SK позволяющий получить лечебно-профилактический корм (ЛПК) на основе живых ¡слеток дроккей.

Определены режимы хранения лечебно-профилакщческого корна, обеспечивающие сохранность живых клеток продуцента до 72,4 % при температуре 20°С в течение 90 дней.

Практическая цеиноать. На основе полученных в диссертационной работе результатов разработана биотехнология переработки сладкой виноградной виаошкн с целью получения кот.знтрата аминокислот и лечебно-профилактического корма.

Проведены испытания предложенного способа на опытло-промышленной установке на базе винзавода )Ь I Ханларского РАПО Азербай-дканской республики.

Наработаны опытные партии концентрата аминокислот и лечебно-профилактического корма.

Разработаны рекомендации по использованию неочищенного концентрата аминокислот в качестве источника шинного азота при культивировании пекарских дрожкей на мелассе.

Очищенный концентрат аминокислот использовали при приготовлении яблочного мармелада "Достлуг". Установлено, что он обогадает продукт биологически активными веществами.

Доказано, что применение сухих дрожжей в кормлении телят и бройлерных цыплят сокращает их падеж.

Годовой экономический эффект от производства концентрата аминокислот и лечебно-профилактического корма составляет 184 и 1.00 тис. руб. при производстве препаратов 240 а 420 т/год соответственна.

Апробация работы.Основные положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов "Вклад молодых ученых в развитие виноградао-вшюдельческой отрасли" (Ялта, 1990) « на научной конфренции молодых ученых и специалистов "Новые направления в совершенствовании и разработке технологий продуктов питания" (Москва, 1991).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 печатные

работы.

Структура и объем работы. Основной текст диссертации изложен на 206 страницах машинописного текста, содержит 47 таблиц и 22 рисунка, состоит из введения, трех глав, выводов, списка цитируемой литературы, приложения.

' ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы, формулируется цель и задачи исследований, отмечается новизна и практическая ценность полученных результатов.

Глава I представляет собой литературный обзор, посвященный характеристике сырья - сладкой виноградной выжимки, изучению влияния условий культивирования на накопление и качество биомассы дрожжей. В данной главе рассматриваются методы получения смеси аминокислот из дрожжевой биомассы, их биохимический состав, возмок-нпсть применения смеси аминокислот в различных отраслях народного хозяйства, а такие рассматриваются методы получения активных сухих дрожжей и роль активных дрожжей в профилактике болезней квотных и человека. Показана перспективность получения концентрата аминокислот и лечебно-профилактического корма культивированием винных дрожжей на питательной среде, приготовленной на основе сладких виноградных выжимок.

В главе 2 изложены методы и материалы, приведена характеристика материалов, используемых при выполнении работы. В главе 3 обсуждаются результаты исследований.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ' В качестве сырья использовали отхода винодельческой промышленности - сладкие виноградные выжимки, с сахаристостью 8 %, из сортов винограда Алиготе, Ркацители, выращенные в Ханларском районе Азербайджанской республики. Поскольку сладкие виноградные выжимки содержат достаточное количество экстрагируемых редуцирующих вещвся

показано, что гидролиз сырья проводить нецелесообразно.

Для выращивания микроорганизмов использовали диг>;гузпошшй сок, полученный при экстракции выжимок горячей умягченной водой.

На основании экспериментов выбрали режим экстракции - температура 75+5°С, время экстракции 45+5 м»н, гидромодуль Iпри котором глубина перехода ИЗ в диффузионный сок составляет 81-82 % В диффузионном соке после экстракции выжимок с сахаристостью 8 % содержится в среднем 4,7 % сухих веществ, редуцирующих веществ 3,2 %, пектина 0,10 %, органических кислот 0,20 %, дубильных веществ 0,15 %, азотистых веществ 0,18 %, лигшдов 0,10 %.

Методом тонкослойной хроматографии был определен качественный состав моносахаридов жидкой фракции, выявлено, что она в основном представлена гексозами (до 90,3 %), основная часть углеводов представлена глюкозой и фруктозой.

Подбор элективного продуцента белка. При выборе продуцента белка было проведено исследование 16 штаммов винных дрожжчц рода . ^Cvcchcwomyaej cet'esisr'ae , традиционно используемых для приготовления продуктов питания и являющихся абсолютно непагогешшш.

Результаты исследований показали, что среди изученных ита..- . мов наибольшей продуктивностью и высоким содержанием белка в биомассе обладает tw- fcmúctforriym ure.i//Srt'cu~ 0-7 из коллекции музея ВНИИВиПИ "Магарач", который выбран в качестве продуцента биомассы для получения концентрата аминокислот.

Для получения лечебно-профилактического корма отобран шт. iac&fiCWOtni/ces C£Sev/¿+ae из коллекции музея кафедры

"Технология продуктов переработки винограда МТИГПГ, характеризующийся высокой скоростью роста на экстракте сладких виноградных выжимок и обладающий способностью накапливать повышенное содержание трегалозы в клетке дрожжей, что является важной характеристикой для получения сухого лечебно-профилактического корма.

Подбор состава питательной среды. Большое влияние на скорость потребления питательных веществ, время генерации клеток и уровень накопления биомассы оказывает соотношение углеродсодержащего компонента, азота и фосфора в питательной среде.

Для изучения этого влияния использовали диффузионный сок виноградной выжимки,-которая содержала 3,1 % РВ, 0,10 % азота и 0,016 % фосфора. В данную среду в качестве дополнительного источника азота добавляли сульфат аммония от 0 до 0,4 %, а источника фосфора - однозамещенный фосфорнокислый калий от 0 до 0,20 %. Помимо источников азота и фосфора при культивировании дрожжей шт. /(жеи/н'ое £)-Т в питательную среду добавляли 0,04 % дрожжевого автолизата, как стимулятора роста.

На основании экспериментов установили, что культивирование дрожжей шт^особогогпусМ с£Ре<//&й£ £•7 целесообразно проводить на питательной среде тгрп соотношении РВ: Л/ : Р в значениях 10:0,50:0,05, а для т^сиЖаготуся? сеге^/'.и'ас Г-8то соотношение составляет 10:0,45:0,05.

Влияние посевного материала на рост дрожжей. Правильный выбор величины и возраста посевного материала, а также условий выращивания и состава питательной среда для посевного материала позволяет сократите длительность культивирования и увеличить накопление биомасса.

На основания проведенных экспериментов подобраны условия получения активного посевного материала для шт. Яхсс^суо+^усы а/7^/^/ее Д-7 и Т-8К: питательная среда - диффузионный сок с содержанием РК 3,1+0,1 %•, рН среды 5,1+0,1; температура культивирования 30-32°С: в качестве дополнительного источника азота в среду вносили сульфат аммония в количестве 0,20 к 0,25 %, а фосфора ~ однозамещекнн<д фосфорнокислый калий в количестве 0,08 % соответственно.

Выявили, что максимальное накопление биомассы для обоих

штаммов наблюдается при дозе засева 5,5 % об. При этом накопление биомассы для шт. ■$CUlb(X.('OrntfM cZ№/'siat r-7 „ т-8К составляет 12,8 г/л и IT,3 г/л и приходится к 18-му и 17-му часу культивирования соответственно.

Исследование влияния возраста посевного материала на рост дрожжей показали целесообразность использования для виращявания Sctciharomym cwevniat шт. Д-7 и шт. Т-8К 16-ти и 14-ти часовые культуры соответственно, обеспечивающие накопление биомассы 13,2 г/л и 11,5 г/л и сокращающий длительность культивирования на I час. Отмечено, что посевной материал, полученный в условиях глубинного культивирования дрокжей

шт. Д-7 и шт. Т-8К возможно хранить в течение 10 часов в холодильнике без снижения физиологической активности дрожжей.

Выбор условий культивирования дрожяеи шт. саАu/'O/riCfCt-s ае . Л.т7. На основании проведенных опытов выбрали температуру ферментации 30-32°С и значение pH среди 5,2+0,1» при кото-рои накопление биомассы составляет 13,5-13,8 г/л; потребление PD 86,8-88,7 %, в биомассе содержится: сырого протеина 44-45 % от АСВ, белка 39-40 % от ACL.

Максимальное накопление биомассы наблюдалось при подаче воь-духа 1,о об/об,мин и частоте вращения мешалки 200 об/мин, что

о

соответствует интенсивности аэрации 2,50+0,1 кг 02 гл/тюс.

Основные показатели процесса культивирования шт. $смеЬаг>с>ту-t&i czfCf/zHQe. д_7 на среде из диффузионного сока приведет в табл. I. ' Таблица I

Показатели процесса культивирования шт. fdce-f'^^bmyiej

ce-re^/^he 8-f.

№

пп.

Параметры Значение

1. Накопление биомассы, г/л . 13,5-13,0

2. Содержание белка в биомассе, % от AGB 39,0 - 40,0

- 10 -

_Продолжение таблицы I

3. Выход белка, г/л 5,40 - 5,52

4. Выход биомассы от субстрата, г/г 0,027- 0,028

5. Выход белка от субстрата, мг/г 9,90 - 10,90

6. Степень потребления РВ. % от исходного_07.0 - 88„0

Разработка условий получения концентрата аминокислот из биомассы дроккей ит. г^Мл^дс- Л-7. Для извлечения ценных компонентов биомассы проводили ее автолиз, т.е.гидролиз белка под действием собственных протеолитических ферментов дрокжей.

Автолиз дрожжей активизировали одновременным воздействием на биомассу повышенно!" температуры и плазмолизиругацих агентов. В качестве плазмолизирущего агента использовали этанол в концентрациях 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 % об. Автолиз проводили в термостате при температуре 45-50°0 в течение 25 часов. Автолизу подвергалась биомасса дрожжей т.1см>с/). Д-7, содержание оицего азота - 7,1 %.

Результаты автолиза биомассы шт. Д-7 представлены в табл.2.

Таблица 2

Влияние концентрации шгазмолиэирукщей добавки на процесс езтолиза биомассы дрожжей ит.ЗоссМаго^слг с&Г&'/нЪе.

Растворимая Клеточные Аминный Степень

№ Варианты часть остатки азот ГИДРОЛИЗЕ

ПП % г/г АСВ % г/г АСВ мг/мл мг/г АСВ % от общ.

I 2 3 4 5 6 7 8 9

I.' Контроль без этанола 20,1 0,20 79,9 0,80 2,75 18,3 25,8

2. Этанол, % 0,5 27,1 0,27 72,9 0,73 / 3,11 20,7 29.1

1,0 36,2 0,36 63,8 0,64 4,00 . 26,7 37,6

2,0 38,7 0,39 61,3 0,61 4,29 28,6 40,7

[Трололг.ение таблица 2

I

2

3 4 5 6 7.8_9

3,0 4,0 5,0

40,4 0,40 59,5 0,60 4,83 32,2 45,0 42,8 0,43 57,2 0,57 5,31 35,4 49,8 ' 44,3 0,44 55,7 0,56 5,37 35,8 50,4

Как видно пэ таблицы 2, наиболее эффективным для автолиза является концентрация этанола 5,0 % об., выход растворимых веществ из клеток дрожжей в этом случае превышает контроль на 24,2 %. Содержание аминного азота в автолизата составляет 35,8 мг/г АСВ, при этом глубина гидролиза белка'составляет 50,4 %.

Для исследования динамику процесса автолиза проводили с использованием этанола в концентрациях 1,0; 3,0; 5,0 % об. в качестве контроля выбрали автолизируемую смесь без внесения этанола. Пробы отбирали через каждые 5 часов, продолжительность автолиза

25 часов.

Результаты экспериментов показаны на рисунках 1-4.

Как видаю из рис. I и '2 для проб с концентрацией 1,0; 3,0; 5,0 % об. этанола (кривая 2; 3; 4) содержание сухих веществ в растворимой части стабилизируется к 20-му часу автолиза. Особенно интенсивно, практически по линейной зависимости, процесс автолиза протекает в первые 10 часов. За это время в растворимую часть переходит примерно 80 % СВ от общей их массы.

Несколько инач картина наблюдается при изучении накопления аминного азота (рис. 3) и степени гидролиза (рис. 4).

Как видно из рис. 3, дая проб с концентрацией этанола 1,0 и 3,0 % об. интенсивное накопление аминного азота (практически по линейной зависимости) продолжается до 20 часов автолиза (кривые 2; 3), после чего наблюдается незначительное увеличение их содержания в растворимой части. Для проб с концентрацией этанола 5,0 % об. (кривая 4) интенсивное накопление аминного азота продолжается до

0 5 10 15 20 25 а* Длительность авголкза, час

Рис.1. Динамика накопления сухих веществ в рас-ТБоркыой части авто-лизата.

О 5 Ю 15 20 25 Длительность автолиза,час

Рис.3. Динамика накопления аминного азота.

Длительность автолиза,час Длительность автолиза,час

Рис.2. Изменение массы юге- Рис.4. Изменение степени точных остатков. гидролиза.

fia рисунках 1,2,3,4 позлщш обозначает концентрацию этанола в

автолизируемой смэси: I- 0(Контролъ),2- 1,0 %ой.,3- 3,0 %об.,

1- 5,0 %о6.

10-ти часов автолиза, в интервале 15-20 часов автолиза наблюдается незначительное увеличение их содержании в растворимой части, а после 20-тн часов автолиза содеркание ашнного азота практически не меняется и остается примерно на одном уровне.

К 20-му часу автолиза для проб с концентрацией этанола 5,0 % об. степень гидролиза достигает 51,8 % (рис. 4).

На основании экспериментальных данных выявлено, что дальнеИ-шее увеличение концентрации вносимого отанола практически не увеличивает выход аминокислот в растворимой части автолизата.

Таким образом, процесс автолиза биомассы дрогхеи кт. ftt-C^e~ ГОтусдЗ С&сеш/ае. Д-7 целесообразно проводить с использованием этанола в концентрации 5,0 % об. в течение 20 часов.

Существенное влияния на процесс автолиза дрожжевой биомассы оказывают pH автолизируемой среда и температура. Изучение влияния pH среди на процесс автолиза показывает,что максимальное накопление сухих веществ в растворимой части наблюдается при pH 3,2-4,2, а амшшого азота - при pH 3,5-4,0.

Исследование влиянии температуры на процесс автолиза биомассы дрожжей шт. Д-7 показали, что наилучшей температурой для проведения автолиза является 50°С, при этом содержание сухих веществ в растворимой частя к 20-му часу автолиза составляет в среднем 43,9$, амияный азот накапливается - 36,5 мг/г АСВ.

Проведенные работы по интенсификации процесса автолиза показали, что предварительная гомогенизация дрок;;;евой биомассы способствует скорейшему выходу растворимых компонентов, в тог* числе аминокислот в автолязат.

Б качестве контроля исследовалась проба гомогенизированной суспензии без внесения шгязмолизирукцего агзнта и обычная дрожжевая суспензия с этанолом в концентрации 5,0 % об. Процесс изучался в динамике в течение 25 часов.Результаты экспериментов представ-

лены в таблице 3.

Таблица 3

Динамика накопления сухих веществ в растворимой части авто-лизата.аминного азота к степени гидролиза в процессе автолиза предварительно гомогенизированной суспензии дрожжевой биомассы

Концентрация этанола,5? об.

Длительность автолиза

0 I 5 1 ю 1 15 | 20 | 25

0 7,2 18,6 29,5 36,7 40,8

12,6 22,9 39,6 44,2 45,8

15,3 25,8 41,3 44,9 46,2

20,0 35,1 42,7 45,4 46,8

24,8 39,6 43,9 45,8 47,5

30,0 41,3 44,8 46,2 48,4

О Ф РЗ >>

и о

Я Ч ш к я

[н ГО СО

о к :з а

о сз Р-1 (И

Контроль I О Т.О 2,0 3,0 4,0 5,0

Н/Г

контроль П 5,0

24,5 36,2 40,8 43,6 45,4

ю ы

о га к

Ьа а>

то и

¡а о

« >>

<в о

и

о

Р-1

Н/Г

Контроль I 0 3,4 1.0 2,0 3,0 4,0 5,0

5,9 9,6 23,7 29,5 34,Б

7,8 18,9 31,6 35,5 38,4

11,2 21,9 33,0 36,9 39,0

13,2 28,8 35,5 38,0 39,3

17,2 30,2 37,4 38,1 39,6

18,6 31,7 38,3 39,1 40,2

Контроль П 5,0

15,5 25,6 31,3 36,2 38,1

со п 1 § Контроль 1 0 4,7 8,2 13,1 . 32,9 41,0 48,3

1,0 10,8 "26,3 43,9 50,7 53,3

8 3 Р. со 2,0 15,5 30,4 45,9. 51,3 54,2

и г, ^ Л К ф В ' ф В о !£ К со а) К И « О Ф >> Рн О 3,0 4,0 18,3 23,9 40,0 41,9 49,3 •51,9 52,8 Ь2,Э 54,6 55,0

О Р-1 5,0 25,8 44,0 53,2 54,3 55,8

Н/Г Контроль П 5,0 21,5 35,5 43,5 50,3 52,9

Примечание: Содержание общего азота в биомассе - 7,2 %.

Как видно из таблицы 3, процесс интенсивного накопления сухих веществ для контроля I (гомогенизация,без этанола) и контроля П (этанол 5 % без гомогенизации),а также для опытных проб с концентрацией этанола 1,0; 2,0: 3,0 % об. идет до 15 часов, а для проб с концентрацией этанола 4,0 и 5,0 % od. до 10 часов автолиза. После 15-20 часов автолиза не наблюдается значительного нарастания содержания СВ в растворимой части п концентрация СВ составляет 39,6-48,4 % от общей массы СВ в суспензии и не зависит от предварительной гомогенизация среды.

Как видно из таблица 3, предварительно гомогенизируя среду, можно ускорить процесс автолиза, так как для опытных проб с концентрацией этанола 5,0 % об. к 15-му часу накапливается примерно столько СВ и ашнного азота, сколько в контроле П к 20-му часу автолиза. При этом для опытных проб с концентрацией этанола 5,0% об. к 15-му часу и дал контроля П к 20-му часу автолиза содержание СВ в растворимой части составляет 44,8 и 43,6 г/100 г от АСВ, аминного азота 38,3 и 36,2 мг/г от АСВ, степень гидролиза 53,2 и 50,3 % соответственно.

Предварит льная гомогенизация позволяет снизить расход этанола до 3,0 % об., при проведении процесса к 20-ти часам автолиза степень гидролиза составляет 52,8 %', накапливается 38,0 мг/г от АСВ аминного азота.

Исследование состава очищенного концентрата аминокислот.Авто-лизат дрожжей шт. Szccbarorrjcet cefei/isioe^-i очищали от нуклеоти-дов,меланоидов,полисахаридов с использованием ионнообменной храмо-тогрзфш на смолах ИА-Ip и КУ 2x8 по методике, разработанной в институте электроорганических соединений АН СССР.

В табл.4 приведен состав концентрата аминокислот, полученный после очистки.Отношение незаменимых аминокислот к общему содержанию аминокислот в концентрате на основе биомассы дрожжей шт.Д-7

составляет 0,48 : I. Таблица 4

Аминокислотный состав очищенных автолизатов дрожжей

Аминокислоты Содержание гД 00 Г АСВ Аминокислоты Содержание г/100 г АСВ

Иэолейлин 4,90+0/40 Шстидин 2,04+0,62

Лейцин 7,10+0,50 Аргинин 3,36+0,30

Лизин 5,97+1,60 Аспарагиновая 4,54+0,50

кислота

Метионин 1,27+0,20 Алании 8,80+2,40

Фенилаланин 6,46+0,30 Глицин 2,88+0,60

Треонин 2,43+0,20 Глутаминовая 8,24+1,20

кислота

Валин 4,84+0,60 Пролин 2,59+0,60

Триптофан 0,23+0,10 Серии 2,68+0,50

Цистик 0,55+0,05

Тирозин 0.73+0,20

Сумма незаменимых аминокислот 33,20_1,50 Cyi.ii,ю заменимых аминокислот 35,47+4,80

Суша всех

адинокислот 68,67+7,30

Выход концентрата аминокислот составляет 24-28 гДОО г АСД, содержание всех аминокислот в препарате 68,67+7,30 % от АСВ, пептидов, примерно, 26 % от АСВ.

Выбор оптимального режима условий культивирования дрожкей шт.SvMhajcornyc&S cerev/sia е Т-8К. Для получения лечебно-профилактического корма культивировали т. SuwfxirWif&S ceftí/fS/ae Т-8К в питательной среде, приготовленной на основе экстракта сладких виноградных выишок.

Для изучения влияния условий культивирования на рост культуры дрожжей шт. Т-8К культивироьаыие хгроводили на подобранной питательной среде в лабораторном ферментере.

С помощью математических методов планирования эксперимента

подобран режим культивирования: температура 30-32°С; рН среда 5,1+0,1; степень аэрации 1,0 об/об.глин; скорость вращения мешалки 200+20 об/мин; длительность культивирования 17 часов, при котором накапливается 11,9+0,2 г/л дрожжевой биомассы.

Поскольку определяющая роль в пригодности дрожжей к сушке принадлежит содержанию сухих веществ и запасного углевода трега-лозы в клетке, все режимы получения дрожжей направлены к максима л геному накоплению этих веществ в клетке.

Для получения биомассы дрожжей с высок™ содержанием сухих веществ и трегалоэы в клетке культивирование дрожжей проводили в питательной среде о повышенным осмотическим давлением, для Чего в питательную среду добавляли I % хлорида натрия. Отмечено, что накопление биомассы увеличивалось по сравнению с контролем (без введения хлорида натрия) на 6,4 % и составляло 12,1+0,2 г/л.

Лимитируя в конце культивирования среду по углеводному питанию, по количеству подаваемого воздуха можно способствовать накоплению трегалозн в клетке.

С этой целью культивирование проводили с использованием двух-стадкйного непрерывно-проточного способа, что обеспечивает па первом этапе процесс дозревания, накопления запасных углеводов.

В таблице 5 показана кинетика роста дрожжей ■$С1СсЬ(Х/7'г"71У~~ С£6 Т-8К три разработанном режим- культивирования.

Как видно из табл. 5, максимальный часовой прирост.достигается к 6-му часу культивирования и удельна, скорость роста составляет к = 0,322 час"1.

Таблица 5

Кинетика роста дрожжевой биомассы шт. ^.Ш'ё^/Ъ/Ье Г-В/С

при разработанном двухстадийнои непрерывно-проточном способе

Пепиолн Чосы Часовой при- Удельная ско- Накопление рост,г/чао рость роста, биомассы __чао~ I_

Накопительный 0 0 0, в

- 18 - Продолжение таблицы 5

I - 3 4 5

Накопительной 0-1 0 0,6

1-2 0 0,6

2-3 0,11 0,155 0,71

3-4 0,29 0,290 1,0

4-5 0,47 0,320 1,47

5-6 0,70 0,322 2,17

6-7 0,96 0,307 3,13

7-8 1,31 0,296 4,44

8-9 1,53 0,256 5,98 .

9-10 1,81 0.232 7.80

0'. -¡срочный хемостат 0,212 9,81

Дозревание 5 средний прирост за 5 часов 0,358 11,6

Из-за недостаточного потребления РВ к этому периоду нецелесообразно проводить непрерывное культивирование после 6-ти часов ферментации.

К 10-му часу культивирования удельная скорость роста составляет 0,212 час"-1, накапливается 9,8 г/л биомассы, потребляется 76 % РВ. После 10-ти часов культивирования происходит непрерывный отбор культуральной жидкости, при скорости разбавления 4,717 час.

Процесс дозревания происходит щ>и непрерывном режиме в отборочном ферментере в течение 5 часов. Ери отом сокращается режим подачи воздуха на 50 % по сравнению с обычной аэрацией.

При апробации двухступенчетого способа культивирования накопление биомассы снижается на 8-9 % по сравнению с одноступенчатым культивированием без дозревания. Однако, содержание трегалозы в дрожжевой клетке увеличивается с 6,2 % до '9-11 % от АСВ.

- 19 -

Количество почкующихся клеток в культуральной жидкости в конце процесса не превышает 8 %, а количество жизнеспособных клеток составляет 87,3+1,0 %.

Разработка режима сушки дрожжевой биомассы и условий хранения сушеных дрожжей. Препарат активных сухих дрожжей шт. Т-8К получили из дрожжевой пасты с содержанием сухих вещестз 16 % методом сублимационной и конвективной сушки.

При конвективной сушке дрожжевой пасты в качестве сушильного агента использовали теплый воздух, температуру которого варьировали от 50 до 80°С. Толщина слоя высушиваемого продукта составила в среднем 5 см. - -

Полученные экспериментальные данные приведены в таблице 6.

Таблица 6

Влияние температуры сушки на выживаемость дрожжевых .

клеток (значение среднее)

Температура сушильного агента, °С

50 55 60 65 70 75 80

Максимальная температу- -

ра нагрева продукта,°С 30 35 ' 40 45 50 55 60

Титр активных дрожжей,$

к исходному 69,4 62,3 56,5. 26,4 13,0 10,4 4,8

Продолжительность про-

цесса сушки, час 5,4 4,6 4,2 3,7 2,9 '2,4 2,6

Как видно из таблицы 6, повышение температуры сушильного агента выше 60°С приводит к существенному снижении выживаемости клеток, а снижение температуры ниже 55°С экономически нецелесообразно -

Немаловажным фактором, влияющим на процесс конвективной сушки, является толщина слоя высушиваемого продукта.На основании

лабораторных исследований выявлено, что наилучшим является режим 'сушки при толщине слоя 2,5 - 3,5 см, при котором время сушки со-отавляет 3,1 - 3,6 часа, а выживаемость дрожжевых клеток -62 3 - 62,8 % от исходного их содержания.

При сублимационной сушка выживаемость дрожжевых клеток значительно выше, чем при конвективном способе сушки. При этом методе в меньшей степени ¡шактивируются ферменты клеток и хорошо сохраняется жизнеспособность микроорганизмов.

На основании экспериментальных данных выбран режим сублимационной сушки: температура предварительного замораживания - 40°С; скорость замораживания 3,0 * 5,0 град/с; среднее остаточное давление в сублиматоре - 20 Па; максимальная температура сушки + 40°С, при которой титр активных дрожжевых клеток в препарате о влажностью 7-8 % составляет 86,0+90,0 % от исходного их содержания.

При хранении готового продукта критерием послужила сохранность жизнеспособности клеток в продукте, присутствие посторонних микроорганизмов.

Продукт.влажностью 7-8 % хранили в крафт-мешках массой нетто 10-кг. На основании проведенных опытов выявлено, что при температуре 20°С продукт хорошо сс :раняется в течение 90 дней, при которой титр активных дрожжевых клеток составляет 70-75 % от исходного их содержания после сушки. Содержание инфицирующих микроорганизмов в препарате не превышает предельно допустимых норм, вывода И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

I. Исследовано 16 культур винных дрожжей $(Х£(ЖагогпуС£Ь . С£У£1//5/0£. , способных утилизировать РВ экстракта сладких виноградных вшйщок. Отобран шт. ^асс-Ьагаг^уШ д_7| обладающий высокой скоростью роста и содержащий высокий уровень белка. Отобран шт. $ОХг<Ьри>с>р1усе1 е. Т-8К, Обладающий способностью накапливать повышенное содержание запасного углерода

треголозы в клетке дрожжей и пригодный для получения' сухого лечебно-профилактического корма.

2. Разработан режим процесса экстракция: температура экстра -гента 70-75°С, гидромодуль 1.2 (при влажности выжимок 70 %), длительность экстракции 40-50 мин, экстрагент - подкисленная вода.

3. Подобран состав питательной среды на основе диффузионного сока сладких виноградных выжимок, содержащий РВ 3,1+0,1 %:

- для т.Усис^алотуШ сегеу/'ше д_7 соотношение РВ: & :Р составляет 10:0,50:0,05; в среду вносится 0,04 % об. дрожжевого автолизата.как стимулятора роста;

- для шт.УсшЬаГотусед (¿геи/уяг ' т-8К соотношение РВ:/Аг составляет 10:0,45*0,05; в среду вносится 1,0 % об. поваренной соли,как осмотически активного вещества. При культивировании дрожжей в этой среде в клетке дрожжей накапливается до 6,2 % от АСВ треголозы.

4. Подобраны условия получения посевного материала:

- для шт.ЬыЬсиотут д_7 посевная доза 5,5 возраст посевного материала 16-ти часовой, обеспечивающий накопление биомассы 13,2+0,2 г/л за 17 часов- культивирования;

- для шт.^ассЬмотуш мгеМ&ае т-8К посевная доза 5,5$ об. возраст посевного материала 14-ти часовой, титр за 16 часов культивирования.

Допустимое время хранения посевного материала 10 часов в холодильнике .

5. Выбраны условия культивирования дрожжей шт. / ССРРл'п/пе Д-7 с целью получения концентрата аминокислот - посевная доза 5,5 % об., температура 30-32°0, рН среда 5,1+0,1, расход воздуха

п

2,50 кг/ОдМ час, длительность ферментации 17 часов, обеспечивающие накопление биомасса - 13,7+0,3 г/л.

6. Подобраны условия автолиза дрожжевой биомассы шт. ^(Х-С?^-

- 22 -

Г 0 inj eis ewev/Sfae- температура 49-50°С, плазмолизирующий . агент - 5 % об. этанол, pH среды 3,8-4,0, длительность автолиза 20 часов, ооеспечивамцая глубину гидролиза белка 51-53 %, амин-ного азота 36-38 мг/г от АОВ при содержании в биомассе белка 3940 %. Выявлена возможность сокращения расхода этанола при автолизе предварительно гомогенизированной суспензии до 3,0 % об.

7. Разработаны условия культивирования дрожжей шт. S&cchofO-rri<fC&l CZf&i/i^iCfZ Т-8К с целью получения лечебно-профилактического корма: температура 30-32°С, рй среды 5,2+0,1; расход воздуха в первый 10 часов культивирования Т,0 об/об.мин, а в последующие 5 часов - 0,5 об/об.мин; скорость перемешивания среды 200+20 об/мин, обеспечивающая накопление биомассы 10,6+0,2 г/л, увеличивающая содержание треголозы в клетке до 9-II % от АСВ.

8. Подобраны режимы сушки активных дрожжей для получения лечебно-профилактического корма:

- при лиофильной сушке: температура предварительного замора-кивания - 40°С, скорость замораживания 3+5 град/с, максимально до-■ пустимая температура нагрева + 40°С. При остаточной влажности продукта 7-8 титр активных клеток составляет 86-90 % к исходному их содержанию в препарате;

- при конвективной сушке: температура сушильного агента 50-60°С, максимально допустимая температура нагрева + 40°С. При остаточной влажности продукта 7-8 % титр активных клеток составляет 65-80 % к исходному содержанию в препарате.

9. Выявлена возможность хранения ЛПК в крафт-мешках при температуре 20°С в течение 90 дней, при этом титр активных дрожжевых клеток составляет 70-73 % от исходного их содержания.

10. Годовой экономический эффект от производства концентрата аминокислот и лечебно-профилактического корма при объеме производства 240 и 420 составляет 184 и 100 тыс.руб. соответственно.

II. Проведены опыты по применению лечебно-профилактического корма:

- использование при кормлении бройлерных цыплят в течение 15 дней приводит к дополнительному приросту рса в среднем на 109,8 г

• па одну голову, экономический эффект составил 94 коп на одну голову;

- при кормлении телят заболеваемость животных колибактери-озом, диспепсией снижается на 40 %, падеж телят от указанных болезней снижается в среднем в 4 раза с 13,3 % до 3,6 %.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Расулзаде А.Д., Ахмедов А.И., Сулейманов С.Г. Исследования по рациональной переработке виноградной выжимки на белковый корм. Дематический сборник трудов Азербайджанского научно-исследовательского института виноградарства и виноделия. Баку, 1988, с.115.

2. Сулейманов С.Г., Сторчевая О.А., Борисенко А.Е. Культиви--рование дрожжей на виноградных выяимках. /Тезисы докладов Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов. г.Ялта, 3-5 апреля 1990 г., с. 206-207.

3. Сулейманов С.Г. Дрожжевой автолизат как стимулятор роста пекарских дрожжей. /Сборник тезисов докладов УШ конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летшо образования МТИПП, Москва, II-14 июня 1991 г., с. 92-93.

4. Сулейманов С.Г. Дроюки как лечебно-профилактический продукт. /Сборник тезисов докладов УШ конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летию образования МТИПП, Москва, 11-14 июня 1991 г., с. 54-55.