УДК 663.127
Раков Н.О., Игнашкова Д.А., Сергеев Е.Е., Авшалумов А.С., Суясов Н.А.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЖИРОСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ ДЛЯ КУЛЬТВИВРОВАНИЯ КОРМОВЫХ ДРОЖЖЕЙ
Раков Никита Олегович, студент 2 курса магистратуры факультета Биотехнологии и промышленной экологии, e-mail: nikitarakovv@yandex.ru;
Игнашкова Дарья Александровна, студентка 4 курса бакалавриата факультета Биотехнологии и промышленной экологии;
Сергеев Егор Евгеньевич студент 4 курса бакалавриата факультета Биотехнологии и промышленной экологии;
Авшалумов Александр Сергеевич, студент 3 курса бакалавриата факультета Биотехнологии и промышленной экологии;
Суясов Николай Александрович, к.т.н., доцент кафедры биотехнологии; Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
В данной работе представлены результаты исследования жиросодержащих отходов и их влияние на дрожжевые культуры рода Yarrowia lipolytica. Были проведены анализы физико-химических свойств жиросодержащих отходов. Дрожжевые культуры были выделены методом глубинного культивирования. Ключевые слова: жиросодержащие отходы, дрожжевая культура.
THE USE OF FAT-CONTAINING EFFLUENTS FOR THE CULTIVATION OF FODDER YEAST
Rakov N.O., Ignashkova D.A., Sergeev E.E.,Avshalumov A.S., Suyasov N.A. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
This article presents the results of a study of fat-containing waste and their effect on yeast cultures of the genus Yarrowia lipolytica. The physicochemical properties of fat-containing waste were analyzed. Yeast cultures were isolated by deep cultivation. Keywords: fat-containing waste, yeast culture.
Пищевая промышленность с каждым годом набирает объемы производства. Причиной этого является увеличение спроса на продукты питания [1]. В связи этим растет и количество производимых отходов [2]. Большую часть всех отходов производства составляют жиросодержащие отходы. Среди отходов, производимых предприятиями мясоперерабатывающего комплекса, наибольшим содержанием жиров отличаются шкура, уши, хвосты.
На сегодняшний день существует проблема нехватки технологий и способов переработки жиросодержащих отходов на производствах мясопереработки. Эта проблема имеет как экологический, так и экономический характер. С точки зрения экологии жиросодержащие отходы являются сильным контаминантом в биоценозе окружающей природы. С точки зрения экономики жиросодержащие отходы требуют больших затрат на их утилизацию, а также влекут за собой потери полезных компонентов от переработки исходного сырья. Эти аспекты дают основания для рассмотрения доступных технологий по комплексному решению поставленных задач. Важно отметить, что переработка подобных отходов особо перспективна, поскольку жиры по своему
химическому составу многокомпонентны и являются хорошим сырьём для культивирования различных микроорганизмов. На данный момент существуют физические, химические и микробиологические способы переработки жиросодержащих отходов. Несмотря на то, что эти методы имеют ряд преимуществ (например, неизменность химического состава в случае физической переработки), они несут большие экономические затраты, а также не подразумевают получения целевого продукта в результате переработки.
Из предложенных на данный момент, оптимальным является биотехнологический способ переработки жиросодержащих отходов.
Преимущество данного способа заключается в том, что технология подразумевает получение коммерчески выгодного целевого продукта.
Анализ литературы показывает, что при проведении процесса очистки жировых отходов эффективнее всего справляются дрожжи рода Yarrowia. Штамм Yarrowia lipolytica показывает наивысшую липолитическую активность по сравнению с другими продуцентами липаз [3]. Таблица 1.
Таблица 1. Характеристики микроорганизмов - продуцентов липаз.
Культура Активность экзолипазы Выход биомассы , г/л Сырой протеин, %
удельная, ед./мг АСБ общая, ед./мл
Bacillus mesentericus 0,53 2,9 0,09 25,4
Bacillus subtilis 0,73 6,7 0,12 28,3
Acinetobacter sp. 2,6 42,1 0,11 40,1
Aspergillus orysae 34,2 4,6 0,21 31,5
Penicillium orysae 0,7 5,1 0,14 29,7
Candida scottii 39,0 42,5 0,46 39,2
Yarrowia lipolytica 303,4 919,0 0,61 38,3
Культивирование Yarrowia lipolytica на жировых отходах позволяет достичь выхода биомассы концентрацией до 0,7 г/л и содержания сырого протеина до 38,3% от АСБ.
Были проведены эксперименты по способности микроорганизмов ассимилировать жиросодержащие отходы. В качестве сырья для культивирования микроорганизмов использовались отходы производства переработки свиной шкуры. Отходы были отобраны из шламосборника, они представляют собой жидкость с разным процентным содержанием жира. Данный отход именуется «клеевая вода». Это название обусловлено тем, что в момент снижения температуры жидкость становится клейковидной. Данное свойство проявляется из-за наличия некоторого количества белка в составе отходов. Состав клеевой воды зависит от целевых задач предприятия и качества (жирности) исходного сырья. Помимо клеевой воды проводились исследования таких отходов как, масса отхода и сток. Эти два типа отхода образуются в флотационной ванне. Масса отхода представляет из себя плотную жидкость, которая образуется на поверхности ванны. Сток, в это же время представляет из себя осветленную жидкость, которая в дальнейшем отправляется в городскую канализацию. В этих двух фракциях также как и в клеевой воде, присутствует определённое количество питательных веществ, которые непременно могут являться питательной средой для культивирования микроорганизмов.
В работе исследовались три объекта: клеевая вода, сток, уходящий в канализацию, и масса отхода. Содержание сухих веществ в каждом из них составляло 4 г/л, 6,9 г/л и 5 г/л сухих веществ. Нами исследовалось культивирование дрожжей Yarrowia lipolytica, из коллекции кафедры биотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева. При этом культура предварительно подвергалась адаптации к исследуемому субстрату путём многократных
пересевов на жиросодержащей питательной среде, с целью активации липолитической ферментативной активности. Культивирование проводилось глубинным методом на питательной среде Ридера при pH=6 - 6,5. Нами исследовался старт культивирования всех трех отходов, как в нативном виде, так и в упаренном (концентрированном).
В ходе процесса было установлено, что во всех случаях была показана сравнительно высокая эффективность усвоения питательных веществ, но наилучший рост наблюдался в упаренной клеевой воде, накопление биомассы достигало 8,2 г/л. При этом содержание белковых веществ составляло 44,9%. Нами была исследована возможность дополнительного обогащения стока
концентрированным жиром, с целью повышения выхода целевого продукта, при этом накопление биомассы превысило 10,3 г/л, что показывает перспективность подобного отхода к переработке указанных стоков с целью получения кормовой биомассы.
Таким образом, можно сказать, что клеевая вода как субстрат отлично подходит для культивирования микроорганизмов рода Yarrowia lipolytica.
Список литературы
1. Щуцкая А.В. Современное состояние инновационной деятельности предприятий пищевой промышленности России. // EKONOMICKE TRENDY. 2017. №2. С.22-27.
2. Бурмага А.В. Боровик Д.С. Обоснование способа приготовления кормовых продуктов на основе отходов мясной промышленности. // Евразийское научное подразделение. 2020. №6-6 (64).487-488.
3. Суясов Н.А. Использование жировых отходов мясопереработки в качестве сырья для получения белковой кормовой добавки. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва.2007. С. 18.