В настоящее время актуальными являются исследования по расширении ассортимента получения белково-витаминных кормовых добавок для сельскохозяйственных животных и птиц, обогащенных натуральными биологическими веществами и витаминами.
Введение
Значительное количество отходов органического происхождения образуется на предприятиях пивоваренной промышленности Южно-Казахстанской области, из которых после соответствующей переработки целесообразно получать полноценные кормовые продукты. Потенциальными потребителями полученных на основе отходов пивоварения белково-витаминных кормовых продуктов могут быть как животноводческие хозяйства, так и птицефабрики. [1].
Таким образом, переработка основных отходов пивоварения является важной задачей для обеспечения кормовой базы сельскохозяйственного комплекса и предотвращения загрязнения окружающей среды.
К основным отходам производства пива относятся: отсев ячменя, ростки солодовые, сплав после замочки зерна, пивная дробина, остаточные дрожжи и лагерные осадки, а также белковый отстой. Кроме того в процессе производства пива образуются промывные воды и дезинфицирующие растворы.
Твердые и жидкие отходы пивоварения могут рассматриваться как вторичные сырьевые ресурсы, так как в них содержится много белковых и минеральных веществ, углеводов и витаминов [2].
Большой дефицит высокоценного белка в составе кормов, а также значимость проблемы утилизации отходов сельского хозяйства и обрабатывающей промышленности, потенциально не обладающих токсичностью для животных, определяет экономическую целесообразность и социальную значимость использования зерновой дробины для получения белково-витаминных БАД, обладающих пробиотическими свойствами.
Материалы и методы
Разработка способов получения биологически активных соединений и белково-витаминных кормовых продуктов микробиологическим синтезом является одним из актуальных направлений развития современной биотехнологии [3].
Одним из промышленных крупномасштабных трудноусвояемых отходов является зерновая дробина — отход пивоваренного и спиртового производства, которые в настоящее время направляются либо на очистные сооружения, либо сливаются на поля орошения и в водоемы, что наносит экологический ущерб окружающей среде.
Дробина в нативном состоянии не является биологически ценным кормовым продуктом, так как в ее составе преобладают целлюлоза, гемицеллюлозы и трудноперевариваемый протеин. Дробина является источником лишь ряда питательных веществ, в частности, углеводов и минеральных веществ, и очень важно, что она не обладает токсичностью. Это определяет возможность ее непосредственного использования в кормовых целях [4].
Повышение биологической ценности БАД возможно за счет увеличения содержания высокоценного белка в продукте, что зависит от степени гидролиза целлюлозных компонентов сырья, культивируемого на гидролизатах, выбор штамма микроорганизмов, от разработки способов повышения содержания биологически активных компонентов в продукте и от биосинтетической активности культивируемых микроорганизмов.
Целью настоящей работы явилось исследование способов получения белково-витаминной кормовой добавки с пробиотическими свойствами на основе зерновой дробины.
В работе использовали отходы пивоваренного производства - нативную пивную дробину и измельченную воздушно-сухую, предоставленные, соответственно, ТОО «Шымкентпиво» ЮКО.
В работе использовали штамм дрожжей Yarrowia Lipolytica, штамм Bacillus cereus БП-46, штаммы молочнокислых микроорганизмов Lactobacillus acidophilus - КҒ, Lactobacillus lactis K7.
Подготовка исходного целлюлозосодержащего сырья для глубинного гетерофазного культивирования дрожжей, и молочнокислых культур включала такие операции, как подсушивание при температуре 60±5°С, измельчение до фрагментов 1,5-2,0 мм дробины, получение водной суспензии с содержанием твердой фазы 10,0 % (масс) с последующей термической обработкой при 0,5 атм в течение 30 минут; для твердофазного культивирования грибов и бацилл исходное сырье подсушивали при температуре 60±5°С до остаточной влажности 10±1%, измельчали до размера частиц 4-5мм, в течение 60-9° минут подвергали термической обработке при температуре 120-121°С и давлении 1,0 ати и затем увлажняли культуральной жидкостью, содержащей вегетативные клетки грибов или бактерий, до 55-6°% - ной влажности. Ферментативный гидролиз отходов пивоваренного производства ввиду гетерофазности процесса осуществляли при перемешивании 80-1°° об/мин, t - 5°±5°С, pH среды - 6,°-6,5, время экспозиции - 2 часа.
Для культивирования дрожжей использовали среду «П3» следующего состава, (г/дм 3): [NH4] 2 SO4 -3,5; NH 4 H2 PO4 -°,8; KCL-°,73; MgSCL x 7¾ O -°,25; FeSCL x 7¾ O -°,°125; MnSO4 x 5¾ O -°,°125; NaCL-°,°°63; 0,1% дрожжевого автолизата, pH 6,5. В качестве источника углерода ферментолизаты пивной дробины.
Для культивирования бактерий использовали синтетическую среду следующего состава, (г/дм 3): глюкоза - 2°,°; NH 4 H2 PO4 -1°,°; KH2 PO4 -1°,°; MgSO4 x 7Н O -°,7; FeSO4 x 7H2 O -°,125; MnSO4 x 5Н O -°,125; ZnSO4 x 7Н O -°,125; NaCI3 - °,°63, pH 6,9; а также на глюкозопептонной среде (ГПС) следующего состава, (г/дм 3): глюкоза -20,0; дрожжевой экстракт - 1, 5 ; пептон - 4,°; (NH4) 2 HPO4-1,5; MgSO4 -°,5; pH 6,9.
Молочнокислые культуры выращивали на обезжиренном молоке и на среде MRS следующего состава, (г/дм ): пептон - 10,0; дрожжевой экстракт - 5,° ; цитрат натрия -2,° ; NH 4 H2HPO4 x 12H2 O -2,°; CHCOONa x 3H2 O -5,°; MgSO4 x 7H2 O -°,2; MnSO4 x 4H2 O -°,°5; pH 6,5 - 6,8.
В качестве источника углерода использовали ферментолизаты дробины.
Культивирование микроорганизмов проводили: дрожжей - в колбах объемом 250 и 750 см 3 при 100 и 500 см 3 питательной среды. Колбы инкубировали при температуре 283°° С и перемешивании 150-180 об/мин.; молочнокислых микроорганизмов - в пробирках объемом 30 см 3 и в колбах объемом 50 и 250 см 3 при 20,30,100, и 150 см3 питательной среды, соответственно. Культивирование проводили в анаэробных условиях при 37,5±°,2°С.
Рост молочнокислых культур и активность молочнокислого брожения оценивали по изменению pH среды при использовали pH - метра, а также при определении общей титруемой кислотности. Твердофазное культивирование грибов осуществляли при температуре 30°С в течение 5-ти суток в лабораторном реакторе, оснащенном компрессором, обеспечивающим расход воздуха через стерильный воздушный фильтр до 2,4 л/мин. Критерием окончания процесса считали снижение целлюлолитической активности и споруляцию культуры. В качестве посевного материала использовали 3-х суточную вегетативную массу Tr. Viride, выращенную в глубинной культуре на измельченной пивной дробине. Инокулят равномерно вносили в ферментационную среду и аккуратно перемешивали в течение 2-х минут. Увлажнение среды до 55-6° %-ной влажности и отведение продуктов жизнедеятельности проводили каждые 24 часа при введении минерального раствора следующего состава (г/дм ): KH2PO4 - 2°,°; (NH4)2SO4 -5,°; MgSO4 - 0,3. Все отведенные промывные воды, содержащие редуцирующие сахара, объединяли, стерилизовали в течение 30 минут при давлении 0,5 ати и в дальнейшем использовали в качестве источника углерода для получения белково - углеводной кормовой добавки на основе дробины, обогащенной автолизованной биомассой Tr. Viride.
Результаты исследований
Твердофазное культивирование бактерий Bacillus cereus БП-46- в колбах объемом 500 и 750см при 70-75% - ном заполнении. Культуральную жидкость с клетками бактерий, выращенных аэробно в жидкой питательной среде ГПС, в асептических условиях смешивали с равным количеством сухого стерильного субстрата, полученную гетерогенную массу влажностью 55±5% в течение 48 часов выдерживали при температуре 3°±1°С в микроаэрофильных условиях.
Выводы
Показан активный рост молочнокислых микроорганизмов на ферментолизатах дробины, обогащенных автолизатом предварительно культивируемых микроорганизмов (дрожжей и бактерий).
Литература
- Павловская Н.Е., Игнатова Г.А. Научное обеспечение развития животноводства. Вестник ОрелГУ, 6(10), 2011. - С.109 - 112.
- Римарева В. Перспективы использования биологически активных добавок //Пищевая промышленность. -1996, №3, С.44-48.
- Белявская И.Г. Биотехнологические основы приготовления пива. -М.: ДеЛипринт. -2°°1, - 90 с.
- Жвирблянская А.Ю., Бакушинская О.А. Микробиология в пищевой промышленности М: Пищевая промышленность. - 1987 - 321с.
- Сельскохозяйственная биотехнология/Под ред. В.С. Шевелухи. - М.:Высш.шк., 2°°3.469с.