Биоконверсия послеспиртовой барды в белковый кормовой продукт

• Автор: Мордвинова, Екатерина Михайловна
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы

1.1. Продукция микробной биомассы.

1.1.1. Микроорганизмы продуценты микробной биомассы

1Л.2. Характеристика белоксодержащей биомассы

1.2. Структура и свойства целлюлозосодержащих субстратов

1.2.1. Целлюлоза.

1.2.2. Гемицеллюлоза,, лигнин и другие, основные компоненты растительной биомассы

1.3. Ферментативное расщепление целлюлозы.

1.4. Микробная деструкция лигнинцеллюлозы.

1.5. Биосинтез ферментов целлюлазного комплекса у бактерий
рода Сеи1отопая.
1.6. Регуляция синтеза целлюлаз у бактерий рода Сеи1отопаз
1.7. Оптимальные условия для продукции целлюлаз и клеточной массы при глубинном культивировании продуцентов.
1.7.1. Время культивирования.
1.7.2. Влияние и температуры
1.7.3. Роль ростовых факторов для культуры и синтеза ферментов.
1.7.4. Значение дозы посевного материала для роста
клеток и синтеза ферментов
1.7.5. Влияние углеводов на синтез целлюлаз
1.7.6. Влияние различных источников азота на синтез целлюлаз.
1.7.7. Эффект Твина .
1.8. Послеспиртовая барда. Ее характеристика и способы
утилизации
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования
2.1. Штаммы, использованные в работе.
2.2. Питательные среды.
2.2.1. Агаризованная среда для проведения селекционных работ, поддержания и хранения культуры
СеИиЬтопая еша.
2.2.2. Питательные среды для глубинного культивирования СеИиЬтопаБ еюа
2.2.3. Питательные среды для определения целяюлолигической активности СеИи1отопаз еГиза ПС2, ФС1 и агаризованная среда с КМЦ.
2.2.4. Питательные среды для получения мутации устойчивости
к дезоксиглюкозе.
2.3.Хранение, поддержание и глубинное культивирование культуры СеЫотопая еГиза
2.3.1. Культивирование на колбах и в лабораторном ферментере объемом 3 литра.
2.3.2. Получение посевного материала I и II генераций для культивирования в промышленных аппаратах объемом и 0 м
2.4. Приготовление фиксированных мазков
2.5. Методика проведения мутагенеза для СеПиЬтопаэ ета
на растущей культуре.
2.6. Методика получения мутантов,
резистентных к дезоксиглюкозе
2.7. Определение содержания сырого протеина
2.8. Определение сырой клетчатки.
2.9. Определение целлюлолитической активности.
2 Определение редуцирующих веществ методом Бертрана.
2 Определение ксиланов в культуральной жидкости.
2 Определение титра клеток культуры СеИиЬтопаэ еи8а
2 Определение содержания влаги и содержания сухих веществ
2 Контроль стерильности питательных сред
2 Определение аминокислотного состава.
2 Оптимизация ферментационной питательной среды.
2 Статистическая обработка данных.
ГЛАВА 3. Результаты и обсуждение.
3.1. Схема экспериментальных исследований.
3.2. Технология культивирования культуры
СеШйотопаэ еиш в лабораторных условиях.
3.2.1. Подбор состава посевной питательной
среды для культивирования Сеи1отопа еЦиэа и времени выращивания посевного материала.
3.2.2. Посевной материал И генерации
3.2.3. Оптимизация ферментационной питательной среды
3.2.4. Предобработка целлюлозосодержащего сырья.
3.3. Разработка метода определения целлюлолитической активности у культуры СеИиЬтонаБ ета.
3.3.1. Подбор питательных сред для разработки методики определения целлюлолитической активности
методом с красителем конгокрасным
3.3.2. Подбор оптимальных параметров проведения
анализа по определению целлюлолитической активности
3.4. Получение мутантов с увеличенной целлюлолитической активностью.
3.4.1. Получение мутантов культуры СеШАотопаь ета
с помощью мутагена Мметилмочевины ИММ
3.4.2. Проверка вариантов и отбор мутантов
с повышенной целлюлолитической активностью
3.4.3. Получение мутантов резистентных к дсзоксиглюкозе.
3.5. Биоконверсия целлюлозных компонентов иослеспиртовой барды с помощью мутантного штамма К Ов в микробный белок.
3.5.1. Выращивание культуры СеИиЬтопаз еша К в лабораторном ферментере на послсспиртовой
барде, обработанной на гидродинамической установке
3.5.2. Выращивание культу ры СеИиЬтопаз еума КПОк в промышленном аппарате объемом м3 на послеспиртовой барде.
3.5.3. Выращивание культуры СеИнЬпюпая еУУта КСК в промышленном аппарате объемом 0 м3 на послеспиртовой барде.
3.6. Аппаратурнотехнологическая схема процесса получения кормового белка на основе послеспиртовой барды
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ БИОКОНВЕРСИИ ПОСЛЕСПИРТОВОЙ БАРДЫ В КОРМОВОЙ ПРОДУКТ.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Поэтому исследования по решению проблемы трансформации целлюлозосодержащих компонентов послеспиртовой барды в микробный протеин с использованием непатогенных нетоксичных бактерий является весьма актуальным. Пели и задачи исследования. Целыо работы является разработка технологии переработки послеспиртовой барды в богатый белком кормовой продукт путем культивирования бактерий СеШйотопая еияа. Разработать аппаратурнотехнологическую схему производства кормового белка на основе послеспиртовой барды. Научная новизна. Модифицирована оригинальная методика определения целлюлолитической активности для одновременной проверки большого числа клонов при проведении селекционных работ. После обработки исходного штамма мутагеном Пметилмочевиной получен мутантный штамм, характеризующийся повышенным синтезом целлюлолитических ферментов. Получен мутантный штамм К 0СК , резистентный к 5 мгмл дезоксиглюкозы, с ослабленным эффектом катаболитной репрессии, и характеризующийся повышенным синтезом целлюлолитических ферментов. Впервые в России при микробной переработке послеспиртовой барды использовали непатогенньге, не спорообразующие бактерии рода Сеи1отопа, которые эффективно осуществляют биоконверсию целлюлозосодержащих субстратов в микробный протеин. Практическое значение работы. Проведена апробация новой технологии переработки послеспиртовой барды и промышленная наработка белкововитаминного кормового продукта Мультиприн па спиртовых заводах в г. Ливны ОАО Этанол и в г. Бутурлиновка ООО Спиртзавод Пираква. Разработанные методики, штаммы, питательные среды и технология ферментации могут быть использованы для организации на спиртовых заводах линий по переработке барды с получением различных кормовых продуктов. Разработана аппаратурнотехнологическая схема производства кормового белка на основе послеспиртовой барды. Показано, что с помощью разработанной технологии может быть получен высокобелковый кормовой продукт Мультиприн. Апробация работы. Инженерной Экологии. XXI век, Пущино, г. РосБиоТех . Результаты работы, представленные на РосБиоТех , удостоены серебряной медали. Публикации. По материалам работы опубликовано 4 печатные работы, из них 2 тезисы в научных конференциях, 2 статьи в журналах. Также получено положительное решение о выдаче патента заявка . Находится на рассмотрении заявка на изобретение Переработка спиртовой барды в кормовой продукт. Данные работы выполнены с соавторами Сергеевой , Бирюковым В. В., Мироновым В. А., Акопяном В. Б., Туликовой Г. В., Рухманом и др. Соискателем были выполнены поставленные задачи исследований, основные экспериментальные исследования, разработаны методики. В определении биохимических характеристик принимали участие Ревякина Т. В., Петрищева Обсуждение результатов проводилось совместно с Сергеевой , Бирюковым В. В. Вклад соискателя в работу является определяющим. ГЛАВА 1. Общие запасы возобновляемого сырья на Земле, представляющего собой растительную биомассу, оцениваются в 0 млрд. Ежегодно образуется примерно млрд. В настоящее время биоконверсия возобновляемого растительного сырья в топливо, кормовые и пищевые продукты, полупродукты для химической и микробиологической промышленности является одной из ключевой отраслей биотехнологии . Одним из важнейших направлений такой биоконверсии служит продукция протеинсодержащей микробной биомассы i i, используя лигнипцеллюлозосодержащие субстраты. Четыре типа микроорганизмов используют для продукции биомассы бактерии, дрожжи, грибы и водоросли. Выбор микроорганизма зависит от множества критериев, наиболее важным из которых является природа используемого субстрата. При этом продукт должен быть хорошо сбалансирован по содержанию протеина и липидов. Он должен иметь низкое содержание нуклеиновых кислот, хорошую усваиваемость и не быть токсичным. В таблице 1 представлена характеристика некоторых микроорганизмов, представляющих коммерческий интерес для получения микробного белка. Таблица 1. Сое гав биомассы клеток г0г сухого веса микроорганизмов. Бактерии и актиномицеты . Дрожжи. Дрожжи изза низкой токсичности используют в питании человека.