Использование дрожжей для переработки спиртовой барды | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 1 июня, печатный экземпляр отправим 5 июня.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Экология

Опубликовано в Молодой учёный №20 (206) май 2018 г.

Дата публикации: 21.05.2018

Статья просмотрена: 399 раз

Библиографическое описание:

Чиркова А. И., Литвинов П. В. Использование дрожжей для переработки спиртовой барды // Молодой ученый. — 2018. — №20. — С. 210-213. — URL https://moluch.ru/archive/206/50552/ (дата обращения: 20.05.2019).



Установлена необходимость переработки основного отхода производства спирта — спиртовой барды. Описана сущность микробиологических методов ее переработки, используемые микроорганизмы. Представлен состав спиртовой барды, причины ее использования в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных. Даны основные химические элементы, которые должны входить в состав спиртовой барды для культивирования на ней микроорганизмов. Рассмотрены штаммы дрожжей, являющиеся продуцентами различных биологических веществ. Приведены преимущества и недостатки использования дрожжей рода Candida для переработки спиртовой барды.

Ключевые слова: спиртовая барда, микробиологическая переработка, дрожжи, Candida, кормовой белок.

Введение. В связи с развитием различных отраслей промышленности и сельского хозяйства, возникла необходимость утилизировать или перерабатывать образовавшиеся производственные отходы. В процессе спиртового производства образуется спиртовая барда, состоящая из нерастворимой и растворимой фракций. В связи с большим объемом ее ежегодной выработки на российских спиртовых заводах (около 10 млн м3), необходимость переработки спиртовой барды отражена в Федеральном законе от 21.07.2005 г. № 102-ФЗ. Разработано множество методов переработки спиртовой барды, среди которых большое развитие получили микробиологические методы. Сущность данных методов заключается в культивировании микроорганизмов с использованием барды в качестве питательной среды для развития микроорганизмов с образованием кормового белка, который в дальнейшем используют в качестве добавки в корм для сельскохозяйственных животных. В качестве источника кормового белка используют различные микроорганизмы: дрожжи, бактерии, низшие мицелиальные грибы, одноклеточные водоросли. Одним из способов переработки спиртовой барды с получением кормового белка, является использование дрожжей рода Candida.

Постановка задачи. Для успешного развития сельского хозяйства требуется разработка белковых кормовых продуктов, которые могут быть получены в т.ч. на основе микробиологической переработки спиртовой барды. Поэтому возникает необходимость проанализировать микроорганизмы, которые используются в качестве продуцентов кормовых белков и других биологических веществ — кормовых добавок для сельскохозяйственных животных, в частности, дрожжи рода Candida.

Теория. В состав свежей спиртовой барды входят различные компоненты (Табл. I), большое значение среди которых представляет сырой протеин, что позволяет использовать ее в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных [1, 2].

Таблица 1

Состав спиртовой барды

Сухие вещества

Вещество

Содержание в%

Сырой протеин

26-28

Клетчатка

20

Зола

5,5

Безазотистые экстрактивные вещества

21

Липиды

3,5

Химические компоненты

Азот

5,5

Фосфор

2,7

Калий

1,4

Кальций

0,2

Магний

0,6

Натрий

0,1

Железо

0,004

Марганец, цинк

0,01

Препятствием для использования спиртовой барды в качестве готового кормового продукта для сельскохозяйственных животных является высокое содержание в ней воды (85 %), а также потеря ее качественных показателей в течение короткого периода времени (1-2 сутки) с выделением неприятного для животных запаха. Данные особенности делают экономически не выгодной транспортировку спиртовой барды, что вызывает необходимость направлять барду на очистные сооружения, либо сливать на поля орошения и в водоемы, что приводит к загрязнению воздушной, водной среды и почвы [3]. Поэтому в настоящее время разработаны различные методы переработки барды, большое значение среди которых получили микробиологические методы.

Использование микроорганизмов для переработки спиртовой барды основано на их способности потреблять различные органические вещества, разлагать и трансформировать природные биополимеры [1]. Микроорганизмы являются продуцентами витаминов, аминокислот, ферментов, кормовых белков. В качестве источника кормового белка используют дрожжи, бактерии, низшие мицелиальные грибы, одноклеточные водоросли. В настоящее время самыми распространёнными продуцентами кормового белка являются дрожжевые микроорганизмы.

Среди известных штаммов дрожжей, в качестве продуцентов веществ на спиртовой барде различными учеными используются следующие: Rhodosporidium diobovatum 115 (продуцент белка, β-каротина), Candida retilis ВСБ651 (обладают амилолитической активностью), сочетание Candida tropicalis СК-4 с Rhodosporidium diobovatum-1 (позволяет получать полноценный белково-витаминный корм).

Питательная среда для культивирования дрожжей должна иметь определенное соотношение углерода, азота, фосфора и других элементов (К, Mg, Са, Fe, Mn, Zn и т.д.), а также растворенного кислорода, поэтому в барду добавляют дополнительное количество солей азота и фосфора. Для увеличения массы кормового белка в спиртовую барду добавляют еще и дополнительные источники питания: крахмалсодержащее сырье (пшеничные отруби, пшеничная мука) [4], свекловичный жом, меласса, дробленая солома, ячменная дерть и др. [1].

Наибольшее содержание кормового белка в спиртовой барде обеспечивает культивирование дрожжей рода Candida. Они представляют собой эукариотические одноклеточные микроорганизмы. В процессе роста биомассы в дрожжевой клетке происходит ферментативный синтез белка. Кроме кормового белка, дрожжи являются продуцентами аминокислот (триптофан, лизин), витаминов, микробных липидов, липазы [5], что позволяет получать биологически полноценные и обогащенные отдельными питательными элементами корма для сельскохозяйственных животных. Культивирование дрожжей рода Candida позволяет получить до 14-21 кг сухих кормовых дрожжей из 1 м3 спиртовой барды с содержанием сырого протеина 47-56 % [1]. Кормовой белок, синтезируемый дрожжами, превосходит белок животного происхождения по содержанию аминокислот и своей усвояемости для животных.

К преимуществам использования дрожжей рода Candida для переработки спиртовой барды можно отнести то, что они проявляют наибольшую биосинтетическую активность при культивировании, не обладают какой-либо патогенностью и вирулентностью для сельскохозяйственных животных [6], обеспечивают полную переработку барды и высокое содержание белка в полученном продукте. Но технология переработки барды с использованием данных микроорганизмов является многостадийной, требует капиталовложений и больших затрат энергии на культивирование дрожжей, т. е. может использоваться только на крупных предприятиях [7].

Выводы и заключение. Спиртовая барда является основным отходном спиртового производства, необходимость в ее переработке утверждена законодательством. Дрожжи рода Candida являются продуцентами кормового белка и других ценных веществ, обеспечивают полную переработку барды и высокое содержание белка в готовом продукте, который можно использовать в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных. Несмотря на то, что на сегодняшний день накоплен значительный опыт переработки спиртовой барды, дальнейшее изучение микробиологических методов переработки барды, в т.ч. с применением дрожжей, является актуальной технической задачей, требующей дальнейших исследований.

Литература:

  1. Кузнецов, А.Е., Прикладная экобиотехнология: в 2 т. Т. 2 / А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова, С.В. Лушников, М. Энгельхарт, Т. Вайссер, М.В. Чеботаева. — М.: БИНОМ, 2015. — 629 с.
  2. Кухаренко А.А. Безотходная биотехнология этилового спирта / А.А. Кухаренко, В.Ю. Винаров. — М.: Энергоатомиздат, 2001. — 271 с.
  3. Пат. РФ 2312520 Российская Федерация, МПК A 23 L 1/0524. Способ комплексной переработки послеспиртовой барды / Кайшев А.Ш., Кайшева Н.Ш., Парфейников С.А.; патентообладатели Кайшев А.Ш., Кайшева Н.Ш., Парфейников С.А. — № 2006100222/13; заявл. 20.07.07; опубл. 20.12.2007, Бюл. № 35. — 9 с.
  4. Пат. 2159287 Российская Федерация, МПК7 C 12 P 21/00, A 23 K 1/06. Получение пептидов или протеинов из отходов спиртового и пивоваренного производства / Винаров А.Ю., Заикина А.И., Захарычев А.П., Зобнина В.П., Сидоренко Т. Е., Ковальский Ю.В., Рогачева Р.А., Зорина Л.В.; заявитель и патентообладатель ГУП «Гос. научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ» — № 2000107993/13; заявл. 03.04.00; опубл. 20.11.00. — 4 с.
  5. Дедков, В.Н. Разработка биотехнологии кормового белка из растительного сырья: дис. … канд. техн. наук: 03.01.06 / Дедков Виталий Николаевич. — Воронеж, 2014. — 146 с.
  6. Ловкис, З.В. / Технология и опытный образец оборудования по переработке послеспиртовой барды с получением дрожжевого кормового концентрата З.В. Ловкис, А.А. Пушкарь, Л.Г. Сергеенко, А.А. Шепшелев, Д.А. Зайченко, Н.Н. Якимович, А.А. Бильдюкевич // Пищевая промышленность: наука и технологии. — Минск: Республиканское унитарное предприятие "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию". — 2013. — № 1 (19). — С. 10-16.
  7. Кузнецов, И.Н. Анализ мирового опыта в технологии переработки послеспиртовой барды / И.Н. Кузнецов, Н.С. Ручай // Труды БГТУ. Серия IV. Химия, технология органических веществ и биотехнология. — Минск: УО «БГТУ». — 2010. — № 18. — С. 294-301.
Основные термины (генерируются автоматически): спиртовая барда, кормовой белок, кормовая добавка, сырой протеин, животное, спиртовое производство, сельское хозяйство, питательная среда, микробиологическая переработка, высокое содержание белка.


Похожие статьи

Биотехнологическая переработка зерновых злаков на кормовой...

Для увеличения массы кормового белка в спиртовую барду добавляют еще и дополнительные источники питания: крахмалсодержащее сырье (пшеничные отруби, пшеничная мука) [4], свекловичный жом, меласса, дробленая солома...

Изменение химического состава мяса и субпродуктов...

[2] Основным и наиболее эффективным источником животного белка в рационах птицы является рыбная мука.

Одним из таких заменителей является высокобелковый кормовой концентрат (ВКК) полученный методом микробиологического синтеза (дрожжей...

спиртовая барда, спиртовое производство, этиловый спирт...

Использование дрожжей для переработки спиртовой барды. Ключевые слова: спиртовая барда, микробиологическая переработка, дрожжи, Candida, кормовой белок.

Технология переработки отходов сельского хозяйства...

Аминокислотный состав белков подсолнечных семян свидетельствует о высокой питательной ценности подсолнечного шрота.

оборудования, снижаются потери масла, повышается пищевая, кормовая ценность жмыха и шрота [4]. Влияние зерновых хлопьев на...

Эффективность получения биотоплива и биокорма для...

В результате кормления пищей с низким уровнем белков рост скота уменьшается на 1,2–2,0 раза, снижается эффективность, повышаются расходы

Проблему нехватки богатых белками кормов можно решить микробиологическим путем через производство кормовых дрожжей.

Законодательные основы переработки отходов пивоваренного...

Выход спиртовой барды зависит от содержания спирта в бражке, и при показателе 8,2 % об. выход барды составляет 13,5 дал/дал спирта.

в) кормовые дрожжи и другие кормовые добавки, полученные по технологии микробиологической биоконверсии

Кормовые добавки нового типа для повышения продуктивности...

кормовая добавка, животное, кормовой белок, добавок, затрата кормов, FEFANA, желудочно-кишечный тракт жвачных животных, дополнительное молоко, высокая эффективность, полноценное кормление.

Перспективы использования отходов переработки сои и гриба...

сырой белок, лузга подсолнечника, ферментативная активность, клетчатка, лигнин, белково-ферментная кормовая добавка, высокая ферментативная активность, твердофазная ферментация гриба, РФ, качество...

Использование растительных белков в мясной промышленности...

Твердая пшеница ценится за высокое содержание белка, его питательность и качество крахмала. Высокое отношение глиадина и глютенина – основных белков, образующих клейковину, обеспечивает не только высокую технологичность макаронного производства...

Похожие статьи

Биотехнологическая переработка зерновых злаков на кормовой...

Для увеличения массы кормового белка в спиртовую барду добавляют еще и дополнительные источники питания: крахмалсодержащее сырье (пшеничные отруби, пшеничная мука) [4], свекловичный жом, меласса, дробленая солома...

Изменение химического состава мяса и субпродуктов...

[2] Основным и наиболее эффективным источником животного белка в рационах птицы является рыбная мука.

Одним из таких заменителей является высокобелковый кормовой концентрат (ВКК) полученный методом микробиологического синтеза (дрожжей...

спиртовая барда, спиртовое производство, этиловый спирт...

Использование дрожжей для переработки спиртовой барды. Ключевые слова: спиртовая барда, микробиологическая переработка, дрожжи, Candida, кормовой белок.

Технология переработки отходов сельского хозяйства...

Аминокислотный состав белков подсолнечных семян свидетельствует о высокой питательной ценности подсолнечного шрота.

оборудования, снижаются потери масла, повышается пищевая, кормовая ценность жмыха и шрота [4]. Влияние зерновых хлопьев на...

Эффективность получения биотоплива и биокорма для...

В результате кормления пищей с низким уровнем белков рост скота уменьшается на 1,2–2,0 раза, снижается эффективность, повышаются расходы

Проблему нехватки богатых белками кормов можно решить микробиологическим путем через производство кормовых дрожжей.

Законодательные основы переработки отходов пивоваренного...

Выход спиртовой барды зависит от содержания спирта в бражке, и при показателе 8,2 % об. выход барды составляет 13,5 дал/дал спирта.

в) кормовые дрожжи и другие кормовые добавки, полученные по технологии микробиологической биоконверсии

Кормовые добавки нового типа для повышения продуктивности...

кормовая добавка, животное, кормовой белок, добавок, затрата кормов, FEFANA, желудочно-кишечный тракт жвачных животных, дополнительное молоко, высокая эффективность, полноценное кормление.

Перспективы использования отходов переработки сои и гриба...

сырой белок, лузга подсолнечника, ферментативная активность, клетчатка, лигнин, белково-ферментная кормовая добавка, высокая ферментативная активность, твердофазная ферментация гриба, РФ, качество...

Использование растительных белков в мясной промышленности...

Твердая пшеница ценится за высокое содержание белка, его питательность и качество крахмала. Высокое отношение глиадина и глютенина – основных белков, образующих клейковину, обеспечивает не только высокую технологичность макаронного производства...

Задать вопрос