CC BY
54
УДК 663.1
Р. Т. Валеева, С. Г. Мухачев, М. Ю. Шурбина, О. В. Красильникова, Э. И. Нуретдинова
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РОСТА СПИРТОВЫХ И КОРМОВЫХ ДРОЖЖЕЙ
НА СЕРНОКИСЛОТНЫХ ГИДРОЛИЗАТАХ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
ЧАСТЬ 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РОСТА КОРМОВЫХ ДРОЖЖЕЙ
НА СЕРНОКИСЛОТНЫХ ГИДРОЛИЗАТАХ СМЕСИ ПШЕНИЧНОЙ СОЛОМЫ И ОТРУБЕЙ
Ключевые слова: культивирование, гидролизаты, пшеничная солома, отруби, удельная скорость роста, оптическая плотность, титр клеток, кормовые дрожжи.
Проведены экспериментальные исследования по проверке влияния сернокислотных гидролизатов смеси пшеничной соломы и отрубей на процессы роста кормовых дрожжей.
Key words: cultivation, hydrolysates, wheat straw, bran, specific growth rate, optical density, the titer of cells, fodder yeast.
Experimental studies to test the effect of sulfuric acid hydrolysates mixture of wheat straw and bran on the growth of fodder yeast.
Введение
Развитие производства кормовых дрожжей способствует решению одной из наиболее важных задач формирования кормовой базы животноводства -обеспечению животноводства кормовым белком и витаминами. Пищевая промышленность, использующая для получения продукции сырье растительного и животного происхождения, является достаточно ма-териалоемкой отраслью, а, следовательно, и источником образования большого количества отходов. Пищевая промышленность традиционно ориентирована на производство из сырья одного основного продукта, выход которого составляет 15-30% от массы перерабатываемого сырья. Остальная часть, которая содержит значительное количество ценных и полезных веществ и в данном производственном процессе не используется, переходит в так называемые отходы производства, определенная доля которых может быть использована для производства кормовых добавок и комбикормов. Изысканию более совершенной технологии и технических средств выращивания кормовых дрожжей сельскохозяйственного назначения посвящено значительное количество работ по технологии получения концентрированной дрожжевой биомассы с высокой питательной и вкусовой ценностью [1-4] на различных средах.
Материалы и методы исследования
В работе исследовались широко применяемые штаммы кормовых дрожжей Rhodosporidium diobovatum ВКПМ Y-3158 и Candida tropicalis СК-4 и гидролизаты смеси пшеничной соломы и отрубей, полученные высокотемпературным гидролизом смеси пшеничной соломы и отрубей серной кислотой [5]. В качестве контрольной среды использовали минеральную синтетическую среду Ридер с глюкозой.
Первые два (1, 2) процесса культивирования кормовых дрожжей проводили на минеральной среде Ридер с глюкозой и подачей сернокислотного гидро-лизата смеси пшеничной соломы и отрубей только в качестве подпитки по мере снижения РВ в культу-ральной жидкости ниже 1%. Последующие два (3, 4)
процесса проводили на минеральной среде Ридер с использованием и в исходной среде, и в подпитке указанного выше гидролизата. Все процессы были проведены в трех повторностях, полученные результаты анализов усреднены.
Процессы культивирования кормовых дрожжей проводили аналогично предыдущей работе [4].
В процессе выращивания кормовых дрожжей контролировали кислотность среды, от величины которой зависит скорость поступления питательных веществ в дрожжевую клетку. Поэтому величину рН поддерживали в пределах 4,8 - 5,0. Температура поддерживалась на уровне 30±1°С. Потребление субстрата оценивали по скорости снижеия содержания редуцирующих веществ. Динамику роста популяции дрожжей контролировали по изменению оптической плотности культуральной жидкости, а также путем подсчета титра клеток с помощью счетной камеры Горяева. С целью корректности измерений исходные и подпиточные среды фильтровались. Физиологическое состояние дрожжевых клеток контролировали с помощью микроскопа «Альтами-Био». Обработка информации велась в среде табличного процессора Excel®.
Результаты и обсуждения
Проведены экспериментальные исследования по оценке качества полученных сернокислотных гид-ролизатов растительного сырья на основе показателей процесса роста кормовых дрожжей.
Изменения концентрации биомассы и скорости роста дрожжевых культур, выращенных на серни-стокислотных гидролизатах смеси пшеничной соломы и отрубей, представлены на рисунках 1- 4.
В качестве показателей для сравнения процессов роста кормовых дрожжей при различных исследуемых питательных средах были выбраны экономический коэффициент (выход биомассы) и удельная скорость роста при идентичных начальных концентрациях редуцирующих веществ.
Максимальные выходы биомасс представлены в таблице 2.
Концентрации редуцирующих веществ в процессах, при использовании в качестве подпиток гидролизата, снижались от 2,56 у Candida tropicalis СК-4 до 1,33 % масс., а у Rodosporidium diobovatum ВКПМ Y-3158 до 1,46 % масс.
1,03% масс., а у Rodosporidium diobovatum ВКПМ Y-3158 до 1,4 % масс.
Рис. 1 - Динамика роста кормовых культур на сернокислотных гидролизатах: 1, 3 - Rodosporidium diobovatum ВКПМ Y-3158, 2,4 - Candida tropicalis СК-4
Рис. 2 - Плотности популяций кормовых культур при выращивании на сернокислотных гидролизатах
Рис. 3 - Удельные средние скорости роста кормовых культур на сернокислотных гидролизатах
Концентрации редуцирующих веществ в процессах роста дрожжей на минеральной среде Ридер при использовании гидролизатов в составе исходной среды вместо глюкозы и в качестве подпитки снижались от 1,7 % масс. у Candida tropicalis СК-4 до
Рис. 4 - Удельные максимальные скорости роста кормовых культур на сернокислотных гидролизатах
Таблица 2 - Максимальные выходы биомасс дрожжей до и после подпитки гидролизатом, (ед. ОП/гРВ)
№ Культура До После
подпиток
Среда Ридер с глюкозой
1 Rodosporidium diobovatum ВКПМ Y-3158 0,24 1,03
2 Candida tropicalis СК-4 0,55 1,35
Питательная среда с гидролизатом
3 Rodosporidium diobovatum ВКПМ Y-3158 0,26 1,55
4 Candida tropicalis СК-4 0,79 2,76
Таким образом, как при использовании гид-ролизатов для приготовления всех сред, так и только для подпиточной среды, потребление редуцирующих веществ было неполным, т.е. не все сахара, содержащиеся в гидролизатах, потреблялись культурами.
Удельная скорость роста культуры Candida tropicalis СК-4 выше, чем Rodosporidium diobovatum ВКПМ Y-3158 в 2 раза, что соответствует полученным ранее результатам [6, 7].
Соотношение максимальных выходов биомасс дрожжей до и после подпитки гидролизатом в первых двух процессах: 4,29 и 2,45, а в последующих двух процессах: 5,87 и 3,48.
Таким образом, проблему замены дорогого сырья на более дешевые компоненты питательной среды на стадии выращивания посевной культуры кормовых дрожжей возможно решить посредством использования гидролизатов смеси соломы и отрубей, хотя показатели процесса при этом несколько ухудшатся.
Литература
1. С.Г. Мухачев, В.М. Емельянов, И.С. Владимирова, Н.К. Филиппова, Р.Т. Валеева, Вестник Каз. технол. ун-та, 1-2, 147- 155, (2004).
2. Л.В. Римарева, Т.И. Лозанская, Н.М. Худякова, Комбикорма 7, 41-42, (2013).
3. Г.Е. Кокиева, Вестник БГУ.- Серия.9.Физика и техника Улан-Удэ, 9, 30- 33, (2006).
4. Р.Т Валеева., С.Г. Мухачев, А.И. Кашапова, Э.И. Нурет-динова, М.Ю. Шурбина, Вестник Каз. технол. ун-та, 17, 20, 156- 158, (2014).
5. Р.Т Валеева., С.Г. Мухачев, Р.М. Нуртдинов, О.В. Кра-сильникова, Вестник Каз. технол. ун-та, 17, 22, 198-199, (2014).
6. М.Ю. Шурбина, Р.Т. Валеева, А.И. Галиева, Э.И. Нурет-динова, Материалы Ш-ей Международной научно-
практической конференции «Биотехнология - перспективы развития» (Уфа, Россия, Май 28-29,2014). БГПУ. Уфа, 2014. С. 39.
7. М.Ю. Шурбина, Р.Т. Валеева, Р.Б. Хабибрахманов, А.И. Галиева, Э.И. Нуретдинова, Материалы XIII Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, Россия, Апрель 15-17, 2014) . Казань,2014. С. 86.
© Р. Т. Валеева - канд. техн. наук, доцент кафедры химической кибернетики КНИТУ, [email protected]; С. Г. Мухачев -канд. техн. наук, доцент той же кафедры; М. Ю. Шурбина - студент той же кафедры; О. В. Красильникова - аспирант той же кафедры; Э. И. Нуретдинова - студент той же кафедры
© R. T. Valeeva - candidate of chemical science, associate Professor Department of Chemical Cybernetics, KNRTU, [email protected]; S .G. Mukhachev candidate of chemical science, associate Professor Department of Chemical Cybernetics, KNRTU [email protected]; M. Y. Shurbina - student, Department of Chemical Cybernetics, KNRTU; O. V. Krasil'nikova - postgraduate Department of Chemical Cybernetics, KNRTU; E. 1 Nuretdinova student, Department of Chemical Cybernetics, KNRTU.
