О возможности прямой биоконверсии рыбных бульонов с внесением экстрактов углеводов

УДК 664.359.5:577.114

М. Д. Мукатова, Н. А. Киричко, Ю. П. Корчагина Кафедра технологий и экспертизы товаров

О ВОЗМОЖНОСТИ ПРЯМОЙ БИОКОНВЕРСИИ РЫБНЫХ БУЛЬОНОВ С ВНЕСЕНИЕМ ЭКСТРАКТОВ УГЛЕВОДОВ

В связи с возросшей потребностью в кормовом белке для нужд животноводства и рыбоводства возникает необходимость изыскания альтернативных способов увеличения его объёмов. Перспективным направлением в решении данной проблемы может стать получение кормового белка на основе биотехнологического метода обработки рыбных бульонов, являющихся жидкими отходами, снижающими коэффициент экологичности рыбообрабатывающих производств (Мукатова, 1993).

В настоящее время проблема биосинтеза кормового белка успешно решается за счет развития производства кормовых дрожжей на основе использования углеводородов нефти, синтетических спиртов, а также за счет использования отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности, отходов сельскохозяйственного производства. Любые дрожжи могут быть использованы в качестве источника усвояемого белка, витаминов и минеральных веществ (Сассон, 1987; Биотехнология, 1987).

В связи с вышеизложенным актуальным является исследование прямой биоконверсии жидких отходов (бланшировочного и подпрессового бульонов) с целью накопления биомассы. В качестве продуцента биомассы можно применять отработанные осадочные пивные дрожжи, являющиеся жидкими отходами пивоваренного производства.

Осадочные дрожжи, образующиеся в бродильном отделении указанного производства, являются ценным продуктом, содержащим белки, углеводы, жиры, витамины, макро- и микроэлементы. Это переводит их в разряд ценных продуктов в пищевых (после очистки от белково-полифенольных комплексов и хмелевых смол) или в кормовых целях (без предварительной очистки) в качестве компонента комбикормов (Петрухин, 1989).

Цель работы состояла в установлении возможности применения жидких отходов (бланшировочного и подпрессового бульонов), предварительно очищенных от жира и белковых взвесей, для культивирования отработанных пивных дрожжей с внесением источников углеводов.

Исходя из поставленной цели, был решен ряд задач:

- изучен химический состав бланшировочного и подпрессового бульонов, а также характеристики азотистых веществ с целью возможности их применения в качестве питательной среды для культивирования отработанных пивных дрожжей;

- исследован химический состав отходов переработки растительного сырья как источников углеводов для внесения в питательную среду выращиваемых дрожжей:

- проведены опыты по культивированию отработанных пивных дрожжей (продуцента) на бланшировочном и подпрессовом бульонах, содержащих экстракт углеводов для накопления биомассы.

Пробы жидких отходов (бланшировочный и подпрессовый бульоны) были отобраны соответственно в консервном и жиромучном цехах ОАО «Астраханский рыбокомбинат» после соответствующих технологических операций - бланширования и прессования. Пивные дрожжи были отобраны на ОАО «Пивоваренный завод «Царев» после слива 7-й генерации; хранение осуществляли в лабораторных условиях при температуре + 4 °С. В качестве источников углеводов использовали экстракты из рисовой мучки (отходы крупяного производства), пшеничных отрубей (отходы мукомольного производства) и соевой муки.

Химические показатели жидких отходов рыбообрабатывающих производств: содержание общего азота (ОА), аминного азота (АА), небелкового азота (НБА), воды, жира, хлористого натрия определяли стандартными методами по ГОСТ 7636-85 «Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа».

Химические показатели соевой муки, пшеничных отрубей и рисовой мучки определяли: содержание общего азота - по ГОСТ 13496.4-93 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина»; жира - по ГОСТ 13496.15-97 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания сырого жира»; воды - по ГОСТ 13496.3-92 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения влаги»; клетчатки - по ГОСТ 13496.2-91 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения сырой клетчатки»; минеральных веществ - по ГОСТ 26226-84 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения сырой золы»; растворимых углеводов - по ГОСТ 26176-84 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения растворимых и легкогидролизуемых углеводов».

Культивирование отработанных пивных дрожжей осуществляли на бланшировочном и подпрессовом бульонах, предварительно подготовленных. Бланшировочный и подпрессовый бульоны центрифугировали при частоте 3 000 об/мин в течение 30 минут с последующим сепарированием. Очищенные бульоны подвергали термообработке при 120 °С в течение 20 минут и фильтровали (бумажный фильтр). В очищенные рыбные бульоны добавляли источники углеводов, отработанные пивные дрожжи и культивировали их при температуре 36 °С в течение 4 часов. Источники углеводов представляли собой экстракты растворимых углеводов, приготовленных из рисовой мучки, пшеничных отрубей и соевой муки. Приготовление экстрактов растворимых углеводов осуществляли водой температурой 60 °С посредством встряхивания в течение 15-20 минут по ГОСТ 26176-84. Питательную среду готовили в соотношении 1:1 (одна часть бульона и одна часть водных экстрактов растворимых углеводов). Накопленную биомассу отделяли на осадительной центрифуге в течение 30 минут при частоте вращения 3 000 об/мин. Исходное количество живых клеток дрожжей до и после культивирования устанавливали в счётной камере Горяева методом прямого подсчёта в 1 мл суспензии. Химический состав использованных рыбных бульонов представлен в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав использованных рыбных бульонов

Объект Содержание, %

исследования воды белка

Бланшировочный бульон 98 ± 0,14 1,6 ± 0,1 - 0,7 ± 0,02

Подпрессовый бульон (разведенный 1:10) 98,6 ± 0,09 1,9 ± 0,08 0,2 ± 0,014 -

Данные табл. 1 свидетельствуют о возможности использования бланшировочного и подпрессового бульонов в качестве источников азота, необходимого для роста и развития дрожжей, так как к питательной среде предъявляются требования в соответствии с ФС 42/Д-057 ВС-96 к наличию белка в пределах 1,6-2,4 %.

Для сравнения требований, предъявляемых к питательным средам, по содержанию общего и аминного азота было определено их соотношение в бланшировочном и подпрессовом бульонах. Характеристика азотистых веществ рыбных бульонов представлена в табл. 2.

Таблица 2

Характеристика азотистых веществ рыбных отходов

Объект Содержание, мг/100 г Отношение, %

исследования общего азота (ОА) аминного азота (АА) небелкового азота (НБА) АА/ОА НБА/ОА

Бланшировочный бульон 256 64 88 25 34

Подпрессовый бульон (разведенный 1:10) 300 44 180 14,7 60

Из данных табл. 2 следует, что отношение аминного азота к общему составляет 25 % для бланшировочного бульона и 14,7 % - для подпрессового. Согласно требованиям к питательной среде отношение аминного азота к общему азоту должно быть не менее 25-30 % (Борисов, Козьмин, 1984). Бланшировочный бульон, этим требованиям соответствует, в отличие от подпрессового бульона имеющего более низкий уровень этого показателя. Химический состав источников углеводов: соевой муки, пшеничных отрубей и рисовой мучки представлен в табл. 3.

Таблица 3

Химический состав источников углеводов

Объект исследования Содержание, %

воды белка (ОАх6,25) жира минеральных веществ клетчатки растворимых углеводов

Соевая мука 5 ± 0,16 27 ± 0,88 20 ± 0,1 5,7 ± 0,7 11,4 ± 0,6 10,5 ± 0,6

Пшеничные отруби 8,94 ± 0,8 15,43 ± 2,0 6,12 ± 0,2 5,5 ± 0,07 7,5 ± 0,3 8,5 ± 0,4

Рисовая мучка 9 ± 0,7 12,65 ± 0,66 2,9 ± 0,6 8,29 ± 1,3 8,2 ± 0,3 4,3 ± 0,6

Данные табл. 3 свидетельствуют о возможности использования соевой муки, пшеничных отрубей и рисовой мучки в качестве источников органического азота, минеральных веществ, так как уровень этих компо-

нентов достаточно высок. Указанные ингредиенты содержат растворимые углеводы. Содержание их в экстрактах неодинаково. Уровень этого показателя выше в экстрактах из соевой муки.

Перед культивированием (посадкой отработанных пивных дрожжей на питательную среду) устанавливали количество живых клеток в 1 мл суспензии пивных дрожжей, что составило 62,6 % от общего числа. На одну и ту же питательную среду вносили разное количество пивных дрожжей в пересчёте на сухое вещество (минимальное и максимальное, превышающее количество первого примерно в 10 раз). В табл. 4 приведены результаты культивирования пивных дрожжей на водных экстрактах углеводов.

Таблица 4

Результаты культивирования дрожжей на водных экстрактах углеводов

Виды сред для культивирования дрожжей Количество вводимых дрожжей на сухое вещество, г Количество выделенных дрожжей на сухое вещество, г Прирост биомассы дрожжей, %

Водный экстракт 0,2299 0,3864 68

углеводов из отрубей 2,299 2,83 23

Водный экстракт 0,3266 0,4876 49

углеводов из мучки 2,287 2,785 21,8

Водный экстракт 0,2563 0,5267 105,5

углеводов из соевой муки 2,332 2,875 23,3

По данным табл. 4 определена возможность использования водных экстрактов углеводов, приготовленных из пшеничных отрубей, рисовой мучки и соевой муки в качестве компонента питательной среды для культивирования дрожжей. Прирост биомассы более 50 % приходится на водные экстракты из отрубей (68 %) и соевой муки (105,5 %). Кроме того, наибольший прирост биомассы наблюдается при небольшом количестве вводимых дрожжей (2 г), а при увеличении их количества на порядок (20 г) наблюдается уменьшение прироста биомассы. По-видимому, дрожжевым клеткам для нормального роста и развития оказалось недостаточно наличия азота и углеводов.

Бланшировочный бульон и водные экстракты из отрубей и сои в соотношении 1: 1 оказались питательной средой, достаточной по содержанию растворимых углеводов в источниках (8,5-10,5 %) для роста пивных дрожжей (табл. 5). Наибольшее накопление биомассы наблюдается на бланшировочном бульоне с экстрактом углеводов из соевой муки, содержащей 10,5 % растворимых углеводов.

Таблица 5

Результаты культивирования дрожжей на бланшировочном бульоне

с применением водных экстрактов углеводов

Виды сред для культивирования дрожжей Количество вводимых дрожжей на сухое вещество, г Количество выделенных дрожжей на сухое вещество, г Прирост биомассы дрожжей, %

Бланшировочный бульон (контроль) 0,3135 0,5267 68

Бланшировочный бульон и водный экстракт углеводов из отрубей (1:1) 0,2244 0,3956 76,3

Бланшировочный бульон и водный экстракт углеводов из соевой муки (1:1) 0,2519 0,4899 94,5

Выводы

1. Изучены химический состав и характеристика азотистых веществ рыбных бульонов (бланшировочного и подпрессового), которые показали наличие в них белка: в бланшировочном - 1,6 %, в подпрессовом - 1,9 %, т. е. на уровне требований к питательному агару для культивирования микроорганизмов. При этом отношение аминного азота к общему в блан-шировочном бульоне составило 25 % по сравнению с подпрессовым, разведённым 1 : 10 водой.

2. Исследован химический состав источников углеводов и определено содержание в них водорастворимых углеводов. Выявлено, что белка в них содержится от 12,65 до 27 %, жира - 6,1-20 %, минеральных веществ - 5,5-8,29 %, водорастворимых углеводов - 4,2-10,5 %, что указывает на возможность их применения в качестве не только источников углеводов, но и азотистых и минеральных веществ.

3. Апробирован способ культивирования отработанных пивных дрожжей на бланшировочном бульоне, а также на водных экстрактах выбранных источников углеводов. Наибольший прирост биомассы наблюдался на рыбном бланшировочном бульоне с водными экстрактами углеводов из соевой муки и отрубей.

4. Доказана возможность прямой биоконверсии рыбных бульонов с внесением водных экстрактов углеводов, что указывает на необходимость применения биотехнологического метода для получения кормов с использованием жидких отходов рыбообрабатывающих и зерноперерабатывающих производств.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Биотехнология: В 8 кн. / Под ред. Н. С. Егорова, В. Д. Самуилова. Кн.5. Производство белковых веществ / В. А. Быков, М. Н. Манаков. - М.: Высш. шк., 1987. - 142 с.

2. Борисов М. Б., Козьмин Б. Н. Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии: Учеб. пособие для студентов мед. Ин-ов - М.: Медицина, 1984. - 256 с.

3. Мукатова М. Д. Технология кормовой продукции и жиров из водного сырья: Ч.1. Технология кормов химического консервирования и кормовой муки. -Мурманск: Изд-во МГАРФ, 1993. - 211 с.

4. Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды: Пер с англ. / Под ред. В. Г. Дебабова. - М.: Мир, 1987. - 411 с.

5. Петрухин И. В. Корма и кормовые добавки: Справ. - М.: Росагропромиздат, 1989. - 526 с.

Получено 16.01.04

ABOUT A POSSIBILITY OF DIRECT BIOCONVERSION OF FISH BROTH WITH THE ADDITION OF CARBOHYDRATE EXTRACTS

M. D.Mukatova, K N. A.irichko, U. P.Korchagina

New sources of raw material and methods of their processing with the aim of extending feed base are investigated. Biomass is used as a source of manufacturing feed protein which is raw material accumulated by yeast cells during their vital activity. Yeasty cells (producers) need a nutrient medium which is prepared on the base of unused liquid offals (blanching and processing broths of fish processing enterprises. Yeasts need carbohydrates for their feeding apart from nitrogenous substances the source of which were the millrun offals industries (cereal and flour). Live cells were producers contained in a content of 62,6 % in waste brewer’s yeasts after the 7th generation (offals of brewing industry). Nutrient medium for bioconversion was prepared from blanching broth by adding carbohydrate extraction in a 1:1 ratio. The largest accumulation of biomass is found in nutrient medium consisting of blanching broth and soya flour extract containing 10,5% of soluble carbohydrates.