CC BY
62
питательных свойств белкового изолята и накопления токсичных продуктов. Так как ингибиторы извлекаются симбатно с белковыми веществами, такой прием применим и для выделения соевых ингибиторов. Большим числом кратности возврата также обуславливается выбор кислотной экстракции для выделения соевых ингибиторов.
В промышленных условиях для выделения ингибиторов можно использовать не только осаждение органическими растворителями, но также концентрирование перме-ата и концентрата после разделения на мембране 20 кДа с помощью вакуум-выпаривания с последующим осаждением ингибиторов в изоэлектрических точках, а также непосредственно сушка сконцентрированных растворов, что и будет являться предметом дальнейших исследований. Также предполагается изучение свойств полученных ингибиторов, в том числе и проверка их на радиопротекторность.
Список литературы
1. Вишнякова, М.А. Горох, бобы, фасоль... /Вишнякова М.А., Яньков И.И., Булынцев С.В., Буравцева Т.В., Петрова М.В.- Санкт-Петербург: Агропромиздат, 2001 - 221 с.
2. Nicholas Castimpoolas. Isoelectric focusing in narrow pH gradients of Kunitz and Bow-man-Birk soybean trypsin inhibitors / Nicholas Castimpoolas // Separation Science and Technology. - 1979. - 4:6 - P. 483-492
3. H. Frokier. Characterization of proteintype proteinase inhibitors by high performance capillary electrophoresis / H. Frokier, K. Mortensen, H. Sorensen and S. Sorensen // Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies. - 1996. - 9:1 - P. 57-67
4. R.A. Perez-Maldonado. Effects of heat treatment on the nutritional value of raw soybean selected for low trypsin inhibitor activity / R.A. Perez-Maldonado, P.F. Mannion and D.J. Farell // British Poultry Science. - 2002. - 44:2 - P. 299-308
УДК: 577.112.083 Хоанг Тхи Минь Нгует
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ПОЛУЧЕНИЕ КОРМОВОГО БЕЛКОВОГО ПРОДУКТА НА ОСНОВЕ СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВА БЕЛКОВОГО ИЗОЛЯТА СОИ
Chosen the best possible conditions for wastewater treatment in the production of soy protein isolates: advisable to use as a sorbent in a concentration monocalciumfosfat 4%, sorption of driving for 30 minutes at a temperature of 20 ° C. This is achieved almost complete sewage treatment from protein, declining ratio of carbon: nitrogen to 1:10, which allows data to run-off at the station biological wastewater treatment.
Подобраны оптимальные условия для очистки сточных вод в производстве изолята белка сои: целесообразно использовать в качестве сорбента монокальцийфосфат в концентрации 4%, сорбцию проводить в течение 30 мин при температуре 20оС. При этом достигается практически полная очистка стоков от белков, происходит снижение соотношения углерод: азот до уровня 1:10, что позволяет направлять данные стоки на станции биологической очистки сточных вод.
При выделении изолята белка сои было показано, что сточные воды (ОБС), образующиеся в данном производстве, содержат (3,6±0,3) % СВ, которые представлены в основном соединениями белковой и углеводной природы в крайне неблагополучном для микробиологических станций водоочистки соотношении 27:6. ОБС характеризуются высокими показателями ХПК и БПК. Ввиду высокого содержания органи-
ческого азота их очистка возможна только после дооснащения очистных сооружений аппаратом денитрификатором, переводящего органический азот в азот свободный и его закись, которые практически беспрепятственно могут выбрасываться в атмосферу.
Иной подход может основываться на предварительном выделении белковых соединений до уровня 85 - 90 % из сточных вод, которые в дальнейшем перерабатываться в товарную продукцию кормового или пищевого назначения. Реализация такого варианта позволяет изменить соотношение органических углерода к азоту, приблизив его к оптимальному, для последующей переработки на традиционных станциях микробиологической очистки.
Для последующей разработки технологии выделения белковых веществ из сточных вод в предыдущих исследованиях были проверены следующие технические приемы, используемые в биотехнологической промышленности, основанные на: 1. флотации белков; 2. их осаждении в изоэлектрической точке (ИЭТ); 3. концентрировании их ультрафильтрацией на мембране с максимально приемлемым для промышленных условий размером пор 0.020 мкм; 4. осаждение белков, а возможно, и др. азотистых соединений, на поверхности сорбентов в объеме ОБС; 5. образовании малорастворимых и нетоксичных соединений в объеме сточных вод, связывающих компоненты сточных вод с получаемым осадком.
Все эти приемы отличает использование традиционного промышленного оборудования в отсутствие применения дорогостоящих реагентов и материалов. Экспериментальные данные и результаты выделения белковых веществ первыми четырьмя методами показали их крайне низкую эффективность, поскольку степень удаления белка не превышала 10%.
Предлагаемый в данной работе прием образования малорастворимых и нетоксичных соединений достаточно широко распространен в микробиологической промышленности в производстве некоторых первичных и вторичных метаболитов (аминокислот, ферментов, антибиотиков и др.) на стадии предварительной подготовки нативных растворов к переработке. Суть его можно свести к следующему: в объеме жидкости, содержащей соединения белковой природы, др. природные биополимеры и взвешенные вещества, осуществляют реакцию нейтрализации, приводящую к образованию малорастворимого соединения, выпадающего со временем в осадок, захватывая компоненты раствора или суспензии. В качестве таких малорастворимых соединений получают сульфат кальция (гипс), карбонат кальция (мел) или ортофосфаты кальция. Как показывает практика работы промышленных предприятий, последние наиболее эффективно решают данную задачу и позволяют отфильтрованный и высушенный осадок использовать в дальнейшем в кормовых целях (например, получение аминобакте-рина в производстве кормового кристаллического лизина).
Поэтому целью данной работы явилось изучение процесса сорбции белковых веществ на малорастворимых солях кальция. Условия экстракции: процесс экстракции осуществляли в стеклянном реакторе при кислых (рН=2) и щелочных (рН=10) значениях рН. Гидромодуль составил 1:9 . Температура экстракции- 20оС, время экспозиции-1 час. Условия ультрафильтрации: готовый экстракт белка сои с известным объемом заливали в ячейку с мембраной УПМ-100. Ячейку плотно закрывали, ставили на мешалку и устанавливали давление над жидкостью равное 0,2МПа. Экстракцию концентрировали в 2.5 раза, образующийся пермеат собирали в мерный цилиндр.
Методика проведения сорбции: процесс сорбции белковых веществ проводили в статических условиях путем их адсорбции на поверхности нерастворимых в воде солей. Условия проведения опытов: температура 20оС, соотношение объемов жидкой фазы
к вносимому в среду сорбенту 25:1, время адсорбции 1час. В ходе сорбции отбирали пробы с интервалом времени 15минут. Осадок соли отделили центрифугированием, в надосадочной жидкости определили содержание белковых веществ и углеводов.
Колориметрическим методом Лоури определяли содержание высокомолекулярной и низкомолекулярной фракций белковых веществ. Анализ содержания углеводов проводили по фенол- серной реакции.
На первом этапе мы изучали влияние типа сорбента на процесс сорбции белков и углеводов из кислых и щелочных сточных вод. Полученные данные представлены на рис. 1 и 2. Необходимо отмечить, что во всех случаях процесс сорбции заканчивается за 15 - 30 мин, однако, только в случае монокальцийфосфата степень сорбции белковых веществ достигает 95%. В ходе исследования типов сорбента представляло интерес также оценить степень сорбции углеводов на каждом из сорбентов. Полученные данные по сорбции углеводов приведены в таблице 1. Из приведенных данных следует, что мел является лучшим сорбентом для углеводов. В таблице 1 приведены также данные по содержанию сырого протеина в полученном осадке. При этом содержание сырого протеина для монокальцийфосфата достигает 40%, что позволяет его использовать в качестве кормового продукта. Таким образом, монокальцийфосфат является перспективным сорбентом, и в дальнейших исследованиях мы проводили опыты только с ним.
Рис. 1. Зависимость степени сорбции от соли для пермеатов ( в процессе получения изоля-тов после экстракции рН 10)
Рис. 2. Зависимость степени сорбции от соли для пермеатов ( в процессе получения изолятов после экстракции рН 2)
Табл. 1. Влияние типа сорбента на степень сорбции белковых веществ, углеводов и содержание сырого протеина в осадке
Тип сорбента в сточных водах после экстракции Содержание сорбента в сточных водах, % Степень сорбции, % Содержание сырого протеина в сорбенте,%
Белковых веществ углеводов
при рН10 при рН2 при рН10 при рН2 при рН10 при рН2
Гипс 4 32 27 20 18 13,66 10,86
Мел 4 62 60 39 33 26,47 24,13
Монокальцийфосфат 4 98 96 30 24 41,85 39,61
На следующем этапе исследований мы изучили влияние концентрации монокаль-цийфосфата в среде на степень сорбции белковых веществ и содержание сырого протеина в осадке. Полученные данные приведены в таблице 2. Из представленных данных следует, что концентрация 4% является оптимальной, поскольку обеспечивает практически полную сорбцию белковых веществ и позволяет получить продукт, удовлетворяющий требованиям к кормовым продуктам. Более низкие концентрации соли не позволяют сорбировать полностью белковые вещества, а более высокие - не позволяют достичь содержания сырого протеина 40%.
Табл. 2. Влияние концентрации монокальцийфосфата в среде на степень сорбции белковых веществ и содержание сырого протеина в осадке
Концентрация монокальцийфосфата в сточных водах после экстракции,% масс. Степень сорбции белков,% Содержание сырого протеина в сорбенте, %
при рН10 при рН2 при рН10 при рН2
1 71 73 70,14 68,57
2 84 82 54,67 55,18
4 98 96 41,85 39,61
5 98 98 32,42 28,76
Еще одним параметром, влияющим на процесс сорбции является температура. Поэтому на следующем этапе мы изучили ее влияние на данный процесс. Опыты проводили при содержании монокальцийфосфата в суспензии 4%. Результаты исследований представлены на рис. 3 и 4. Из представленных данных видно, что с увеличением температуры от 10 до 20оС происходит увеличение степени сорбции с 80 до 95%. Однако при дальнейшем увеличении температуры происходит снижение скорости сорбции, что связано с обратимостью процесса и возрастанием скорости десорбции - обратного процесса. Таким образом, оптимальной температурой десорбции является температура 20оС.
Рис. 3. Зависимость степени сорбции от Рис. 4. Зависимость степени сорбции от
температуры ( в случае экстракции рН10). температуры ( в случае экстракции рН2).
Таким образом, в ходе исследований было установлено, что для очистки сточных вод производства изолята белка сои целесообразно использовать в качестве сорбента монокальцийфосфата в концентрации 4%, сорбцию проводить в течение 30 мин
при температуре 20оС. При этом достигается практически полная очистка стоков от белков, происходит снижение соотношения углерод: азот до уровня 1:10, что позволяет направлять данные стоки на станции биологической очистки сточных вод, а полученный концентрат белковых веществ может быть использовать в качестве кормовой белковой добавки.
Список литературы
1. Ковальская, Л.П. / Л.П. Ковальская - ред., И.С.Шуб, Г.М.Мелькина и др.- Технология пищевых производств.- М.: Колос, 1999.-752с.
2. Угрюмов, П.Г. Химическая переработка углеводов, жиров и белков в промышленности, 1958
3. Доморощенкова, М.Л. Разработка технологии получения модифицированных белков из соевого шрота с использованием биологических методов: Автореф. дис.... канд. техн.наук.- СПб, 1989.
УДК 504.4.054:669.018 С.В. Гунич
Иркутский государственный технический университет, Иркутск, Россия
АНАЛИЗ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МАЛОГО ВОДОТОКА В ЦЕЛЯХ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
The long hydrochemical parameters on items of observation of river Iya (Irkutsk region) are systematized and statistically processed. Spatial-temporary distribution dynamics of total concentration of iron and copper is investigated.
Систематизированы и статистически обработаны многолетние гидрохимические показатели по створам наблюдений р. Ия (Иркутская область). Изучена пространственно-временная динамика распределения суммарных концентраций железа и меди.
Актуальность исследований. Изучение взаимодействия и поведения химических соединений в объектах окружающей среды (геосистемах), процессов миграции и трансформации является актуальной задачей геоэкологии и экологической безопасности [1, 2]. Многочисленными исследованиями было показано, что загрязняющие вещества (ЗВ), в особенности металлы и органические вещества, при попадании в окружающую среду, превращаются в более токсичные, чем исходные формы [3, 5]. Проблема является актуальной с точки зрения экологического нормирования, действующего в настоящее время в соответствие с концепцией ПДК [4].
Методы и объекты исследований. В качестве природного объекта выбрана река Ия г. Тулун. Промышленным объектом, негативно воздействующим на водные экосистемы, является Тулунский гидролизный завод, который в настоящее время находится в стадии консервации. Это очень удобный метод для определения гидрохимических показателей водной экосистемы без влияния специфической отрасли народного хозяйства, а также выявления причин фиксирования в воде тяжелых металлов - Fe, Си.
Предметом анализа являлось изучение поведения тяжелых металлов в поверхностной воде р.Ия. С этой целью были использованы следующие приемы: натурные исследования поверхностной воды; анализ влияния подземных вод на гидрохимические показатели воды; экспериментальное моделирование; компьютерное моделирование; геоинфор-
