ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1. Строение и состав зерна пшеницы. Особенности сырья, используемого при производстве крахмала 5
1.1.1. Пшеничная мука 7
1.1.2. Получение крахмала. Технология производства пшеничного крахмала. 8
1.1.3. Строение и свойства крахмала 11
1.2. Производство сахаристых гидролизатов крахмала 12
1.2.1. Амилолитические ферменты. Понятие и свойства 13
1.2.2. Гидролиз крахмала. Виды гидролиза 18
1.2.3. Двухступенчатый ферментативный гидролиз крахмала. Ферментативное
разжижение. Использование а-амилаз в процессе ферментативного гидролиза крахмала 22
1.2.4. Осахаривание разжиженного крахмала. Использование глюкоамилаз и
протеолитических ферментов в процессе ферментативного гидролиза крахмала. Оценка процесса гидролиза 24
1.3. Свойства лизина 28
1.3.1. Методы получения лизина 30
1.3.2. Характеристика Corynebacterium glutamicum 32
1.3.3. Приготовление стерильных питательных сред 33
1.3.4. Получение посевного материала в производственных инокуляторах или
посевных аппаратах 35
1.3.5. Ферментация 36
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 40
2.2. Объект исследования 40
2.2.1. Методика постановки эксперимента 41
2.2.2. Методы исследования 52
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 60
3.1. Результаты ферментативного гидролиза крахмала В 60
3.2. Результаты биохимических анализов основных показателей биосинтеза лизина Corynebactetium glutamicum В-11404 при использовании глюкозного сиропа, полученного в процессе ферментативного гидролиза крахмала В.. ..63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИЗУЧЕННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
В настоящее время в Российской Федерации проблемы нехватки ресурсов, ограниченного количества продуктов питания, в частности сельскохозяйственных продуктов, становятся с каждым годом все более остро. Численность населения растет, и обороты производства также приходится увеличивать всеми возможными способами. При этом качество изготовляемой продукции не должно нести негативные последствия.
Мясо и мясные продукты в питании человека являются основными источниками полноценного белка. Лизин является первой лимитирующей аминокислотой в корме свиней и второй — в корме птиц. Также он способствует интенсивному росту молодняка, образованию меланинового пигмента в оперении птиц; влияет на формирование эритроцитов и отложение в костях кальция. Так, добавление лизина в корм животных, не только делает их мясо здоровым, с полноценным сбалансированным набором белков, жиров и углеводов, но и ускоряет развитие [5, 7].
Актуальность исследования связана с тем, что сейчас лизин широко используется в качестве пищевой добавки в рационах
сельскохозяйственных животных, птицы. В растительных кормах он имеется в незначительных количествах, поэтому в рационах животных и птицы его часто не хватает.
Получение L - лизина и разработка способов, повышающих продуктивность производства данной аминокислоты, являются главным решением проблемы несбалансированных кормов и в перспективе способствуют развитию сельского хозяйства [5].
Данная тема направлена на поиск новых источников углеводного питания для микроорганизмов - продуцентов лизина.
Цель исследования: изучение возможности применения глюкозного сиропа, полученного путем ферментативного гидролиза из вторичных продуктов переработки зерна пшеницы (пшеничного крахмала группы В), в качестве компонента питательной среды при производстве L-лизина.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
• проанализировать литературные данные по гидролизу крахмала и биосинтезу лизина;
• провести ферментативный гидролиз крахмала В с помощью амилолитических ферментов (а-амилазы и глюкоамилазы) и протеолитических ферментов (ферментный препарат грибной протеазы Протоферм FP)
• сравнить данные исследования контроля и эксперимента по использованию в качестве компонента питательной среды глюкозного сиропа, полученного в процессе гидролиза крахмала В при получении L- лизина;
• сделать выводы о влиянии изменения компонента питательной среды на рост культуры микроорганизмов - продуцентов лизина;
• сделать выводы о влиянии изменения компонента питательной среды на выход конечного продукта (L-лизин, г/л);
В ходе исследования были решены данные задачи и сформулированы следующие выводы:
1. Были проанализированы литературные данные по гидролизу крахмала и биосинтезу лизина.
2. Был проведен двухступенчатый ферментативный гидролиз крахмала В с помощью амилолитических ферментов (а-амилазы и глюкоамилазы) и протеолитических ферментов (ферментный препарат грибной протеазы Протоферм FP).
3. В ходе работы было определено, что замена источника углеводного питания в процессе биосинтеза лизина, серьезно не повлияла на выход конечного продукта. Наибольшая разница в выходе лизина между контролем и экспериментом составила 7,27 г/л в пользу крахмальной патоки (гидролизата крахмала А), что составляет около 4,75%.
4. Изменение источника углеводного питания не оказало негативного влияния на рост культуры Corynebactetium glutamicum В-11404. Также как и крахмальная патока, полученная путем гидролиза крахмала А, глюкозный сироп (гидролизат крахмала B) обеспечивает высокий показатель роста микроорганизмов и выхода лизина в целом, а глубокий ферментативный гидролиз данного вида сырья в перспективе способен повысить выход лизина.
5. Замена компонента питательной среды при биосинтезе лизина, а именно гидролизата крахмала А на гидролизат крахмала В, в перспективе экономически эффективна. Стоимость крахмала А на Российском рынке составляет около 11 р за кг, а крахмала B - 6,5 р за кг. При этом экономические затраты на сам процесс гидролиза у обоих видов сырья равнозначны. Таким образом, совершенствование методики ферментативного гидролиза крахмала В и развитие отрасли глубокой переработки зерна пшеницы в скором будущем позволят повысить выход L - лизина.
