Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка технологии биологической переработки коньячной барды на основе применения высших базидиальных грибов

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии биологической переработки коньячной барды на основе применения высших базидиальных грибов"

РГб ОГ

2 В АЩ* ] О УКРАИНСКАЯ АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК Институт винограда и вине "Магарач"

На правах рукописи

ЧЕРНОУСОВА Инна Владимировна

УДК: 663.241.002.8:282.284 (043.3)

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБС ¡И КОНЬЯЧНОЙ БАРДЫ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫСШИХ БАЗИ-ДИШНЫХ ГРИБОВ

03.00.23.-би0т9хк0л0гня

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ялта 1993

Работа выполнена в Институте винограда и вина "Магарач",в Институте б 'охишш и физиологии микроорганизмов АН России,на Симферопольском винзаводе комбината "Крымоозхозвшшром".

Научный руководитель: кандидат технических наук старший научный сотрудник Скорикова Т.К.

Научный консультант: доктор технических наук,профессор Ежов В.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Лауреат Государсч ;енной премии Украины,профессор Зинченко В.И.

кандидат биологических наук, доц лт Куркина В.М.

Ведущая организация: Симферопольский винодельческий завод

Защита состоится 21 апреля 1993 г.в 10 часов на заседании специализированное совета Д.020.58.02 при Институте винограда и вина "Магарач" по адресу: ЗЗДгоО.Крым.г.Ялта/ул.Кирова.ЗЬ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИВиВ^"Магарач". Автореферат разослан "Ц? марта 1993 г.

Ученый секретарь специализированного и! ¡.] _ Кишковская С.А. совета,д.т.н..профессор .

1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работа. Проблема утилизации отходов промышленной переработки различных сельскохозяйственных культур, в том числе винограда,имеет актуальное экономическое и экологическое значение.

С учетом проведенных в последнее время работ па совершенствованию технологии переработки отходов различных отраслей промышленности, сочетаниях принципы фальтрацш, центрифугирования, а таюхе адсорбции и коагуляции,наиболее перспективным направлением их переработки является использование методов биотехнологии,заключающихся в трансформации исходного сырья в ценные пищевые и кормовые продукта с одновременным снижением степени загрязненности.

Для бногрвнсформации отходов различных отраслей промышленности используют бактерии (Лобанюк,Игнатович, 19-35) ;дрожзда (Троицкий, 1935;Еков, 1988;Glmea, 1988),высшие грибы класса Deuteromycetea (Silva,1985;Закордонец,1986;Громозова,1990;Slm,1990;Разуваев, 1991)

В настоящее время в странах СНГ и за рубежом ведутся интенсивные исследования по разработке технологии переработки отходов пищевого и сельскохозяйственного производств на основе применения высших грибов класса Basldlomycetea,способных утилизировать различное по составу органическое сырье (Фиданова, 1982;Iibernoc..e, 1983;Calll, 1988;Элисаиы1ли,1938;Гусарова,1989;Клечак,1991).

Несмотря но ширмой спектр потребляемых базидиашшми грибами углеродсодертащих субстратов,при выбора сырья для промышленного производства грибного ищели базидиапышх грибов следует исхо-?!ть из 3-х основных условий: . Наличие ресурсов и их непщевоЯ характер; ■ ■Отсутствие токсичных для человека и животных компонентов;

Минимальная стоимость сырья. Одним «з таких видов сырья,отвечающим вышеперечисленным требованиям, является коньячная барда,образующаяся при дистилляции виноматериалов в процессе спиртокурения и имеющая высокие показатели степени загрязненности по биологической и химической потребности кислорода (БПК.ХПК).

Цель и задачи исследований. Целью исследований явилась разработка биотехнологии поре работки коньячной барды с получением кормового продукта,обогащенного белком при одновременном снижении степени ее загрязненности по показателям Х11К и ЕПК.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: выбор штамма базидиальных грибов,наиболее подходящего для биотрансформации компонентов коньячной барды;

выявление закономерностей биотрансформации компонентов коньячной барды в процессе глубинного культивирования базмдиальных грибов;

разработка технологии глубинного культивирования базидиальных грибов на коньячной барде с получением кормового продукта,обогащенного белком при одновременном снижении степени ее загрязненности по показателям ХПК и БЩ.

Научная новизна. Показана возможность роста базидиальных грибов на коньяк ой барде.Проведен отбор штаммов базидиальных грибов по способности к активной биотраноформации компонентов коньячной бардц;для последующего практического использования отобран штамм СоПоШа У111ояиз ИБК 1009.

Изучены закономерности потребления источников питания и синтеза ферментов гидролитического и окислительного комплексов бази-" днальнами грибами при глубинном культивировании на коньячной барде, Установлено .что накопление биомассы происходит в результате

усвоения редуцирующих веществ,оршгачоских кислот,глицерина,а такие низкомолекулярншс веществ (мономеров и олигсмеров),образующихся при ¿¡трансформации субстрата внеклеточными ферментами гидролитического комплекса.

Научно обоснована биотехнология переработки коньячной барда с получением кормового продукта,обогащенного белком при одновреман-ном снижении степени ее загрязненности по показателям ХПН и ВПК.

Практическая значимость. Сформулированы основные технологические требования к питательной среда,приготовленной на основе коньячной барды,и'к процессу глубинного культивирования баэиди-альных грибов ка дешсм источнике питания.Экспериментально обоснованы основные решш процесса культивирования,осуществлена опытно-производственная наработка и предварительная прочерка кормового белкового продукта на токсичность.Дано технико-экошди-ческое 'обоснование и разработаны технические требования к огшт-но-промыиленной установке по переработке глубинным способом коньячной барды в кормовой продукт.

Расчетный экономический эффект от освоения нсзой технологии по церэработке коньячной барды на основе применения баэидиалышх грибов достигается за счет прнбнли,образующейся в результате получения кормового продукта-, и предотвращенного ущерба от сброса загрязненных стоков в канализационную систему и составляет '¿.92 тыс.рублей в год на 1 установку (цены 1992 г.)

Апробация работ». Оеяовшм положения и результаты исслвдовмнш яолмздпя на заглавиях сокщш Ученого - Совета по технологии переработки винограда IíBiiB "Магарач" (Ялта, 1990-1992 гг).научно-практически ковюр&ндаях молодых учетах и спвцпплистов (Одесса, 1991 г Ялта, 1592 г.),республиканских паучко-практичоских конференциях (Черновцы.'Сков, 1991 г.,Кщшпов ,1992 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.Офс ¿нэпа и направлена в ГОСпатент Украины заявка на выдачу патента на кзобретепвд "Способ биохимической переработки коньячной барди".

Структура и обьем диссертации. Основной текст диссертации изложен на 105 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц и 15 рисунков. Библиографический список включает 204 наименований, в той число 91 иностранных авторов. В десерта: \а 10 приложений.

На защиту выносятся с^дущие основные положения: Оптимизированные состав среды и разам культивирования оазиди-альних грибов на коньячной барде.

. Характеристика кормового белкового продукта,полученного путем глубинного культивирования базидиалышх гримов на коньячной барде.

Технология переработки коньячной барда для получошы кормового белкового продета при одновременном снижении загрязненности образующегося стока.

2.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Я.1.Объекты л методы исследовании.

Объектом исследований являлись:коньячная барда,полеченная в результате переработки вшшатериалов дистилляцией на аппаратах ыарантскоги типа,а тагам культуры высших грибов класса ВаяШоту-cetea порядаоч Agarlcales.Aphyllophoralea (10 штаммов) на специализированной коллекции культур высших базидаомицетов Института ботаники им.К.Г.Холодного АН Украшш.и культура высших грнбоз класса Deuíeromyestes из коллекции Института биотехнологии АН России.

Эксперименты по культиЕироващпо. грибов проводили:на синтетической среде (Norkrans,1953);Ha_ коньячной барде;на водно;.?' экстракте из виноградных вижимок (Клечак, 1991).В качестве источников углерода,азота,фосфора и микроэлементов использовал! диашо-

иийфосфат,компоненты среда (Могкгапз, 1953),а также измельченные мшограднна выжимки, соответствуют ОСТ-18-207-77 "Мука кормовая из виноградных выжимок". -

Культивирование осуществляли при 26-28*С на плотных питательных средах в чашках Петри (5-7 суток>,лиЗо глубигашм культавиров-' анием на качалке УВМТ-12-250,при перемешивании среды 100^120.мин"1 и ферментере "АЯКУМ" в течеш1е 5-10 суток.

Скорость роста культур на плотных питательных средах оценивали по ростовому коэффициенту (РК).который учитывает диаметр колонии (й),ев высоту (й) и плотность (ч).Плотность колонии отмечали но трехбалльной системе (1 балл-колония редкая,2-балла-оредняя,3 бзлла-плотная).По полученным данным вычисляли (РК) по -формуле (Семердеиева,1977):

рк =

гдв (1 - диаметр колонки, 1«; Ь - высота мицоливльного слоя,;.'м; П - плотность колонии, балл; г - время культивирования, сут.

В ходе культивирования на жидкой сродэ определяли рН,рОз,биомассу грибов,массовую концентрации сухого остач..а,органических кислот, фенольшх веществ (Методы технохимнческого и микробиологического контроля..., 1980).внеклеточного белка (ВгайГсМ, 1976),реду-цпрукзцих веществ (БоискЗру, 1952 ;11е1яоп, 1944).

В получонном грибном ыкцадяи слраделялп аятокислоишй сослав на шшокислотеом апалнэсторв ААА-831 .предварительно подвергая Спсмассу грибов кислоткшу гадролпзу 611 соляной кислотой в запа-я.'ппгс г,■-•пулах в точение 24 ч. прп теотерэтурэ Ю5'С.;коссовум концентрации полисахаридов,лпшша (Ежов 1977) .аиркокислотшЯ состав лзшидов (1?ео1е, 1980).

Крсмэ того,в культуралышх гиьтратах определяли активность спсислитол; тих и гидролитических (§9рмеитов:мона*»нол-моисо!ссигеня-

зи (КФ. 1.14.18.1 )~гго скорости окисления бензидшт (Бутович.Сеш-чаеаский, .¿86);комплекса целлюлолитических ферментов:андо-1 -4-В-гликаяази (КФ.3.2.1.4.) (Болотова, Кпесов, Рабинович, 1985),целлоби-азы (КФ.3.2.1.21) (Клэсов, Рабинович, Сшшцын,1980); ксиланази (КФ.3.2.1.8) (Билай,1982).'

Степень загрязнения коньячной: барды и культурального фильтрата определяла по биологической и химической потребности кислорода (Лурье,Рыбникова,1974).

Эксперименты по моделированию процесса ставили по план&м-Бокса-Бешаша и Коно-2,что дало возможность определить влияние отдельных факторов и их взаимодействуй на описывавший про-цесо.Статистическую оценку модели осуществляли по дисперсии воспроизводимости, которую рассчитывали по дисперсиям всех огттиих данных с учетом■повторностей.Адекватность математической модели проверяли по критерии '¿пиара,значение которого принято для 52. уровня значимости для определенного числа степеней свободы.

2.2.Отбор штаммов базидиалышх грибов по способности роста на коньячной барде.

С долью выбора культуры,наиболее подходящей для биоконвормгл компонентов коньячной барда,бил проведен скрининг пиашв бази-доадышх грн^а на плотных питательных срздах;в качестве основного показателя в данных исследованиях использовался ростовой коэффициент.

Установлено (рис.1),что на комплексной среде наблюдается интенсивный рост , штаммов Сог1о1из 'уШозиз 1009 и Р1еигогиз озггвагиа 1007,тогда как на одной, коньячной барде такой активный рост отмечен у штаада Сог1о1из уШовш 1009.

Тали образам,СогЮ1из УШозиз ■ обладает более широкой'

субстратной специфичностью и может применяться при биоконверсшт как экстракта из виноградной вшгамки.так и коньячной барда,причем следует отметить,что активный рост этого штамма на коньячной- барде наблюдается при исходном pH 5,0.

1

т с

ШЗ 2 □ в

СП э

О 7

Ш 4

Рис.1 Сравнительная характеристика роста базидивлышх грибов на различных питательных средах по ростовому коэффициенту I - сусло-агар,(рН 6,0);П -комплексная среда,состоящая на коньячной барду и экстракта из виноградных выжимок,(рН 6,0) (в-1:1;б-1:2;в-2:1);а -коньячная барда (а-рН 4.0;б-рН 4.6; в-рН 5.0;г-рН 5.5;д-рН 6.5)

1-Р1еигойзз оз£шиия 1ТВК-1007;2-РЬапегос)1аеге сИгуеоэрогИип !П£!М008;3-Сог1с1из тШояиз ИЕК-1009;4-Сог1о1из тега1со1ог ШЖ-353;5-Баейа1еорз1а сопГгаяоза КБК-357;б-Баейа1еа циегсШа КЕК-ЗБ0;7-1епи1пиа и^чшз КЕК-249;3-1гр<?х 1асгеия ИБК-354.

Наряду с сиродг ~9Ш!бм ростового коэффициента базилиалышх грибов на различных питательных средах,бшт получоин даяние лв-это-

вих химических реакций ua присутствие в них фенолокеидаз (п-к о-дафенолок дазы) и пероксцдазы.катализирущих окисление фенольшх веществ в оубсграте.Мз десяти исследованных штаммов у 7 культур,в той числе у Coriolus villoaus 1009,отмечено наличие этих трех ферментов.Культуры Daedaleopals eoníragoaa 357,Lentinus tlgrliius 249,Irp¿i laoteus 354 имели отрицательную реакцию на п-дафено-локсидазу и пероксадазу.

Анализ полученных данных.учитывающих рос штаммов на питательных средах,а ташке проявлено активности окислительных ферментов позволил выделить для дальнейших исследований шташ Coriolus уШозш 1009.'

2.3.Сравнительная характеристика роста культур грибов на коньячной барде.

В результате проведения серии сопоставительных опытов о целью получения сравнительной характеристика о росте базидио- и дейте-рошцетов на коньячной барда,в последующей работе помимо о- Убранного был использован шташ Fuzarlurn aambucinum 927,который обладает широкой субстратной специфичностью и рекомендован как перспективный для культивирования на коньячной барде (Рааува-св, 1991). Ьло установлено,что рост мицелия культур Coriolua villoaus и íuzarium aarabuclnuai описывается логарифмической зависимостью (pite 2а,б) при этом наблюдается закономерный сдвиг рН в нейтральную область и непрерывное падение рО, на протяжении первых часов культивирования.

Необходимо отметить,что отсутствие лаг-фазы при культивировании СогШиз vlilor.ua 1009 на коньячной, барде и активное потребление культурой доступных источников углеродного питания,редуцирующих веществ,подтверждает результаты предыдущих исследований об. активном росте этого штамма на данной среде.

1,2,3

100 150 200 250

время

-1 г -*- о -о- д

а

время . в -в-Ч

6

Рис.2 Рост - штаммов в периодической культуре на конечной барде»

а-Сог1о1из УШозив 1009; б-ИЕаг1ит аатЬи«1пш 927 1-рН (а-к^5;0-к-10); 2-редуцмрущ1,з вещества ¡РВ, г/дм3,й-к^2; б-к«Ю); 3-1п ,т,х~<5иомасса (г/да3); 4-парциальное давление (рО ,%). назначение рН;

к -массовая концентрация редуцирующих веществ (г/дмэ).

Экспоненциальная фаза роста Corlol.ua VI11оаиа 1009 характеризуется продолжительностью,конец которой приходится на 192 ч.культивирования, что свидетельствует о необходимости оптимизации среды внесением дополнительных источников углеродного,азотно-фосф- ■>-лого питания и стимуляторов роста.

При переходе процесса, роста культуры Сог.1о1из ШЗозиз на стационарную фазу (192-216 ч.культивирования) в среде наблюдается увеличение массовой концентрации рэдаирукщх веществ,что можно связать с происходящим в этот период времени активным синтезом внеклеточного балка и,как следствие, устличешем шттиоста ксилйнозы (рис.За).

4,5 1,2,3,4

1-ис.З. Динамика секреции гидролитических и .жислитолышх ферментов грибами в процессе периодического культивирования на коньячной барде.

а-Сог1о1из уШозиа 1009;б-Рига1»1ш 8ашЬие1гшт 927. I- активность вндо-1-4-В-глюканази; 2-активность целлобиазы; 3- активность ясилаыазц;4-1п х,х-биомасеа (г/дма); 5- активность шнофэнол-монооксигеназы.

Наряду с биохимической характеристикой процесса культивировании орашшрчешх шмшов грибов на коньячной барда,был определен химический состав остаточного культура лыюго фильтрата (табл.1). Показано,что ^ашшшга грйного мицелия в ходе культивирования цтаммов Сог1о1из уШозия 1009 ц Ри2аг1цш 8аяЬис1пш 927 проиохо-главным образом за счет усвоения' редуцирующих веществ,ор-таташа кислот а глицерина.Поскольку штамм Сог1о1из уШозшз н"Ш ышгеава трано^раровал ряд компонентов коньячной барды,'что мпровоадалось снижением загрязненности среда по показателям ХПК ц ь особенности ЕПК (на 74 и 72 % соответственно),т-о он и был кс-¡ильзован в дальнейшие исследованиях.

Таблица

Измошше химического состава питательной среди при культивирова-ним грибов СогШиэ у111ояиз,Р1.12аг1ит ¡затЬис1шя1

Значение показателей в среде для штаммов

Компоненты и : СогШна НПояш : Рикаг^иш 8атЬис1пит

показатели :исход- : поело : % :исход-: после : %

ный :культи.чи: умоиыае -: ний культани: умень-

:ров::тня : кия • « ровшгая : гамшя

рН 6.0-5.5 6.0-6.3 - 4,5 8.0 -

Массовая

концентрация,

(мг/дмэ):

сухих веществ 8200 3300 61 15300 7420 51 ■

редуцирующих 2200 600 75 5400 2000 63

цоществ

фенольных 1£4 33 82 370 130 " 65

веществ

полисахаридов 102 68 34 256 87 66

белка 82 91 - КО (12 -

органических 3,300 1330 58 БТОО 2300 60

кислот

глицерина 1900 слади 100 5900 2720 54

этанола 449 27 94 не определялось

Степень

загрязнения

(мг 0?/дмэ) ХПК

12435 3210 74 20178 5800 • ' 71

ЕШ( 4800 (320 ' 72 7294. 3840 4

Дзшше табл.1, и ряс.2,3 ошдотольстпуйт- тага© о том,что лиил-

ф

ЗДфУЩИ.! ректором глубинного КуЛЬТИШрОШШ втамма Сог1оЬш уШознз 1009 является наличие в среде доступных источников углеродного питания.Исходя из втого,Сила осуществлена сарг1 опытов по . культивированию этого аташа на коньячной барде с добавлением различных концентраций- измельченной виноградной вшовжи. Установлено (табл.2),что введение в среду культивирова.тая \% виноградной ви-

кимкн способствует значительному стимулированию синтеза и секрецию в среду гидролитических и окислителышх ферментов и повышению накопления биомассы.

Таблица 2

Влияние виноградной выкимки на'рост и биосинтетическум активность штамма СогШиа 7Шобиз 1009 на коньячной барде.

Питательная среда

Показатели

разбавленная : разбавленная

коньячная : коньячная барда : барда

(гидромодуль 2): (гидромодуль 2)

: и выжимка (1Ж)

Биомасса Ферментативая активность: вило-1-4-В-глдоанеэа цоллобизза ксиланаза

тюфенол-монооксиге-наза

г/дм мкмоль/мин»см3

1,1

0,008 0,025 0,18 5,0

8,2

1.0

2,3 2,2 67

2.4.Оптимизация состава среда и режимов глубинного культивирования базидальдого гриба на коньячной барде.

Для оптимизации среда глубинного культивщюванзя штамма Сог1о1иа уШозиз 1009 был осуществлен дробнофакторннй эксперимент -по 5 параметрам¡массовая концентрация сухих веществ в среде культи-•вирова}шя,гУдаэ(х1)¡исходное еначониа рН (х );вводимого в среду культивирования-диашошШфосфата, г/дм3 (хэ) доорида калия, г/да3 (х ) • и сульфата магния,г/даа(хв).

С учетом уровней варьирования' и на основании'результатов реализации дробнофакториого эксперимента получена адекватная' математическая модель,описиващая процесс глубинного культивирования .

штамма СогШиз уШоаиэ 1009 на коньячной барда: У = 4,03 +■ 0,56 Х^ 0,33 ха- 0,42 Хэ* 0,74 х^-- 0,25 Х^-1

■Ю,42 XX - 0,32 X X. + 0,25 к X, (I)

2 4 Л 4 4 Ь

Основываясь на данном урапнояии,определен оптимальный состав среди дли глубинного культивирования штамма Сог1о1иа уШооиз на коньячной барде.Оптимальная сродю для культивирования содорзтт 7-8 г/даэсухих веществ; 10 г/дмэвиноградаой выжимки;0,3 г/дмэдиам-мош:йфоо.фата; 1,0 г/д,<э хлорида калия; исходов значение рН среди, составляет 5,0.

Рис.4 Рост штамма СогШиз уШоыв на оптимизированной среде а-динамика потребления компонентов срэдп:1-1п . х.х-биомасса иУда3) ;2~рздуцирую:ц;1е вещества (РВ, г'/дм3);3-оргашческив кислота (ОК, г/да3); 4-рН. .

б-дшамикэ ферментативной активности, (мкмоль/мин сма): 1-активность 9ЯДо-1-4-В-глюканези;2-активность ггшгобиазы;' 3-актиБНоеть ксиланазы;4-ак?нвнооть монофаяол-монооксигоназы; 5-внаклеточный 'белок (мг/смэ);б-1п хд-биомасба (г/диэ).

С использованием оптимизированной среда был изучен рост и да-

намика секреции в сроду гидролитических и окислительных ферментов культурой Согю.1иа уШоаиз 1009.Как видно из рис.4а,оптимизация среды позволила сократить длительность экспоненциальной фазы роста граба с 192 ч. до 72 ч.Следует отметить,что в стационарной фазе роста (92-144 ч.культивирования) наблюдается наиболее внразюнная ср"реция в среду ферментов гидролитического комплекса, ксиланази, о- также монофенол-мояооксигеназы.что способствует изменению биополимеров субстрата с образованием низкомолекуляриых мономеров и олигомвров (глюкоза,ксилозы,целлобиозы),используемых грибом для восполнения внергетических потребностей и,как следствие, увеличении сишасси.

Исходя из выявленных закономерностей,процесс глубинного культивирования базидоального гриба на коньячной барде следует завершать не в конца экспоненциальной фазы роста (максимальное накопление биомассы),а в стационарной фазе (зона максимальной активности ферментов).

Анализ химического состава среды после культивирования культуры Сог1о1из уЦДоаиз 1009 показал (табл.3),что достигаемое повышенна активности ферментов гидролитического и окислительного комплексов приводит к уменьшению массовой концентрации компонентов среди культивирования .. снижения показателей загрязнения среды (ХПК и ВПК) на 75% и 76% соответственно..

Таблица 3

Изменение химического состава оптгашзированной среды при глубинном культивировании штамма СоПохив уШозиа 1009. .

Компоненты н показатели :Исходный: После : %

: :культивирования:уменьшения

__ _____

б7о-б.З~ " - ~

2150 ' 81

500 ' 89

33 66

170 • 53

4 1 "" 2

рН • • 5.0-5.5 Кассовая концентрация,(мг/даа):

с1.сих веществ ' -11044

ре—циругашх веществ 45г-т

•фатальных веществ • 2V/

полисахаридов 362

Продолжение тябл.З.

1 : 2 3 : 4

органических кислот 3500 200 91

глиийрпна 3050 1150 62 .

этанола 449 27 94

высших спиртов:

изобутилоюго 0.6 0.7 _

бутилового следи. 0.14 -

изоамилового 0.21 1.6 б -

гексапового 0.67 следы 100

Степень загрязнения

(мг оудм-5 )

ХПК " 12864 3210 75

БГ1К 5440 1320 76

2.5 Разработка биотехнологии переработки коньячной бар/31 на основе шжзкешм штам.'.ш Сог1о1из УШозиз 1009. Серия проведенных исследований позволяет сформулировать оо-ионные эта:ш и рс-ч:л?л; культивирования базндиольного гриба Сог1-о1из У111озиэ на коньячной барде (тпбл.-О.

Таблнцэ 4

3тапы и рут/м получения грибного мшолиа етпюа СогЮ1иа >/11103103 1009 нэ коньячной бардэ.

Стадии процесса :

Приготовление питательной среди

СТОПИЛНЗаЦИЯ питательной среди:

давление длительность . ПрШ'ОТСВЛО'ПЮ маточной культуры грибного кшоляя: перемешивание среда температура культивирования длительность культивирования культивирование базпдшзльного гриба: перемешивание среда тв!шература культивирования уровень аэрации длительность культивирования

Опо редки, рекнш

Разбавление коньячной барды (гидромодоь 2) Введение ди^гоштфой1даа (0,25 г/дм-/ Вь.дешю хлорка калия(1,0 г/дм ) Введшим (1 %) эшюгредтй вш-лмсц • рН среды 5,0-5,2

0,1 »Ша £0-40 1ЛН,

Кг "ша

100-120 об*шш"

26-27'С

72 ч Ферментер

100 Об*ШШ~1

_ 26-27'С 1 ргвоядуха в ч/и3 среды

120-144 ч

На основании проведенных исследований были проведены предварительные иетшташкя технологии . переработки коньячной Сарды с использованием гриба Corlolus vlllosus 1009 в стендовой установке периодического культивирования,структурная схема которой представлена на рю.5.

Рис.5 Структурная схема стендовой установки периодического культивирования

(-реактор культивирования;?-рэгулятор температуры;3-регуля-тор оборотов кшалки;4-алвктродвигат0ль;5-устройство уплотнения вала;6-регулятор воздушного потока ;7-ф!Льтр;8-меш£1Лка; 9-мэхеническяй пэноотбойшк;10-устройство для слива и отбора проб.

! . . О биологической ценности'кордового белкового продукта,полученного по. прэдлашшой технологий,можно судить из приведенных данных .'таблиц 5,6..'

Как следует из приведенных данных,кормовой продукт,полученный культивированием базидиалыюго гриба С.уШозиэ 1009 на коньячной барде,выгодно отличается от аналогичного образца,полученного с. помощью дейтерсмицета Р.загаЬие1г1Ш 927,по таким показателям,как сто-пепь нонасвденлосги и индекс незаменимости жирных кислот,соотношение незаменимых и заменимых,а таш> серосодержащих и суммы' аминокислот;белок опытного кордового продукта более сбалансирован и приближается к эталонному белку ФАО.

Таблица 5

Аминокислотный состав белка кормового продукта .полученного из коньячной барды

Аминокислота и показатели

Концентрация ачшюгшсло? в продукте, мг/г абсодото сухой мзссн

Лспарагаровая молота

Треошш

серия

Гл^ткдшовал кислота

Пролет

Глицин

Алании

Ьалин

Метиоиш

.Яейшш

Тиро:нт

ФеНИЛг'ЛаШШ

Тй-мт

ГИС'ГЛДИН

Аргшя

СуММЯ н9ээмэикм1к.

сьишокислот

Ноэамешшв/зйуонкмые

Шоеваршзаэмость

Серосодержащие/суша

аминокислот •

Индекс незаменимости,%

1009 : . 927

5.5 9.2 9.!

4.0 6.2 4.2

4.0 ■ 5.3 4.2

4.0 11.4 15.3

4.0 5.5 . 5.7

4.0 4.5 5.7

4.0 5.3 - 8.1 •

5.0 5.6 . ■ 7.4

4.0 5.3 3.9

3.5 1.9 0

7.0 9.2 ' 6.1

6.0 6.2 2.6

6.0 6.9 4.1

5.5 7.7 6.4

5.5 2.9 . ' 1.5

5.5 5.3 5.5

26.0 42.3 32.1

0.82 0.70 0.53

2.75 2.37 2.03

4.5 1.9 . 0

82 71 •/ 54

ФАО (?А0)-Роой Лдг1саШг-а1 oVganlzatlon-U.il.

Таблица 6

Содершше и жирнокислотный состав липидов белка кормового продукта,полученного на коньячной барде.

ХНРНОКИСЛОТНЫЙ COCT8E

липидов и его показатели

Содержание кирных кислот,% от суммы С.лШовш : F.sambuelnum

Лауриновая (12:0) Мкристиновая (14:0) Н-пентадеиновая <15:03 Пальмитиновая 1о:0) Изопальмитииовая (16:1) Стеариновая (18:0) ' Олеиновая '(18:1) Лшолевая (18:2) Рицинолевая (18:3) Арахидиновая (20:0) Бегеяовая (22:0) Лигноцоряловая (24:0)

Степень ноиасвденности

индекс н9н9скщ0нн0сти,*

Индекс незаменимости,*

следа 1.2 0.3 18.2 0.7 ' 3.9 17.0 56.6 следы 0.9 1.0 1.4

1.3

73.4

55.9

следа

1.1 0.2 5.9 16.7 42.1 0.6

1.0 59.4

Приемочные "испытания разработанной технологии,проваденные на Симферопольском заводе комбината "Крнмсовхозвинпром",подтвердили соответствие ее рейтов конечным целям и позволили сформулировать технологические требования к опытно-промышленной установке по культивированию базидиольных грибов глубинным способом на коньячной барда (табл.7).

Таблица 7

Технологические требования к проектированию опытно-промышленной установки для культивирования базидиальных- грибов глус.,ннш способом.

Показатель и его размерность

Концентрация сухих веществ в среда,К

Концентрация вводимых в среду азотистых веществ,г/да Концентрация вводимых в среду ■ минеральных добавок, г/да'3 Режимы стерилизации субстрата: давление, Ш1э длительность, шш Исходное рН.среду культивирования То. лература культивирования, 'С Уровень аэреции.м-'воздухо в ч/м3 ср°дн Перемешивание.среды Условия осуществления процесса

Значение показателя

ТЛ~Т7б

диаммонийфосфат 0.35 ■ хлорид калия 1.0

0,1 30-40 5.0-5.2 26-27 1 . . постоянное оторилыше

3.Вывода и рекомендации производству.

1.Дана развернутая характеристика состава коньячной барда и доказана принципиальная возможность получения на основе втого сырья кормового продукта.обогащенного белком.

2.Осуществлен скргашнг штаммов базидиальных грибов по способности активной биотрансформации компонентов барды:в результате отобран к рекомендован для промышленного использования штамм Сог1о1из 7111озчз 1009,разрешенный в качестве продуцента кормово-. го белка.

3.Изучены закономерности секреции гидролитических и окислительных фермонтоь штаммом СогЮ1из уШоаиа 1009 при глубинном культивировании на коньячной барде; выявлена зависимость между снижением концентрации основных компонентов барда и действием ферментной системы гриба.

4.На основании проведенных исследований оптимизирована среда и режимы культивирования базидиального гриба на коньячной барде: Степень разбавления коньячной барды - гидромодуль 2

Добавки:

• диаммонийфосфэт - 0.35 г/дм3 .

хлорид калия 1.0 г/дм3

виноградные выжимки - 10 г/дм3 Температура культивирования - 26-27.' С -

Длительность культивирования - 5-6 су^к Исходное рН среды - 5.0-5.2

5.Показано,что культивирование штамма Сог1о1из уШоэиз 1009 на коньячной барде сопрововдаегся снижением показателей загрязнения среда по (ХПК.НК) на 75 % и 76 % соответственно.

6.Проведена производственные' испытания и осущесталена оценка лабораторных и производственных партий кормового продукта,полу-

ч иного на коньячной барде.Установлено,что белок кормового .продута по показателям биологической ценности приближается к оталонно-му белку {^.Преобладающими кирними кислотами липидов белка кормового продукта являются ненасыщенные линолевая и олеиновая.

7.В результате обобщения экспериментальных данных и их проверки в производстве разработаны технологические требования к опытно-промышленной установке по глубинному культивированию базида-альных грибов.

• 8.Ожидаемый экономически аффект от применения технологии по переработке коньячной барды на основе культивирования базидиаль-ных грибов составит 292 тыс.рублей на 1 установку в год. • • СПИСОК РАБОТ,ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ 'ДИССЕРТАЦИИ.

1.Скорикова Т.К.,Черноусова И.В.Отбор базидиальных грибов для шдкофазной ферментации на отходах винодельческой промышлен-ности//Тез.докл. к Всес.конф.-Черновцы,)S9f.-С.17-18

2.Скорикова Т.К.,Черноусова Н.Б.Перспективность использования базидиальных грибов для утилизации отходов винодельческой прсши-ленносш/УРазработка и совершенствование технологий производства, хранения и переработки винограда:Тез.докл.к Всес.науч-но-практич.конф.молодах ученых и специалистов.-Одесса,1991.-С.75

3.Разуваев В.С.,Черноусо- з И.В. Исследование ферментативной активности гриба Itizarlum sambuclmua Fuck var оэз1с11ш (Berk et cur Sc) в сйязи о оценкой перспектив его использования.для переработки отходов виноделияУ/Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий,оборудования и новых видов .пищевых продуктов в шщевув и перерабатывающую отрасли АПК:Тез.докл.к реепубл.научно^тегн.конф.-Киев:КТИГШ,1991.-С.133...

л.Еков В.Н. .Скорикова Т.К..Черноусова И.В.Рост мицелия гриба Corl^us vlllosua в условиях глубиннол> культивирования на ере-

дах,содержащих коньячную барду//Виноградаротво и виноделие СССР,1991.-Н 6.-С.49-55.

5.Черноусом И,В.Исследование ферментативной активности гриба Сог1о1из уШозиз в условиях кидкофазного культивирования на отходах винодельческой промшленности//Тез.докл.к научно-практ.конф, молодых ученых и специалистов на иностранных языках.-Ялта,1992. -С.47-48.

б.Черноусова И.В.,Скорикова Т.К. Перспективы использования ' Сог1о1иэ тШозиз ПЕК 1009 в обработка и утилизации коньячной барды//Тез.докл.и' научно-практ.конф.-Кишинев, 1992.-С. 174-175.

подписано.к печати ¿0. £\3,33--. )бьем 1 печ.л. Заказ а 7?

, Формат П»84 1/16 Тираи .100 экз.

1ечатная груша ИВиВ "Магарач",г.Ялта,ул".Кирова,31