ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ФЕРМЕНТОВ ПРОЛАЙВ BS ЛИКВИД И ПРОТОФЕРМ FP ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГЛЮКОЗНОГО СИРОПА ИЗ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ
Введение 3
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1. Лизин как аминокислота 8
1.1.1. Влияние на организм 11
1.1.2. Усвояемость аминокислоты и суточная норма 12
1.1.3. Предостережения, последствия дефицита и избытка 14
1.1.4. Источники лизина 14
1.2. Производство L-лизина на ЗАО «Завод Премиксов №1» 16
1.3. Химическая схема производства 20
1.4. Технологическая рецептура и схема производства 20
1.5. Приготовление стерильных питательных сред и посевного материала 25
1.6. Получение препаратов лизина 29
Глава 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 33
2.1. Объект исследования 33
2.2. Условия, оборудование и методы исследования 34
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 59
3.1. Ферментативный гидролиз 59
3.2. Процесс ферментации 68
3.3. Статистическая обработка полученных данных 77
ВЫВОДЫ 79
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Ограниченный характер природных ресурсов планеты становится все более ощутимым. Сегодня нет простого и простого способа изменить эту тенденцию. Производство и использование продуктов более важны для большинства потребителей, чем то, как этот продукт производится и что происходит с ним после использования. Меньшая часть людей, занимающихся физическим производством, все меньшая часть общества, извлекает материалы и превращается в полезные продукты.
Отходы производства - остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, которые образуются при производстве этого продукта, которые частично или полностью потеряли свое качество и не соответствуют стандартам (технические характеристики). Эти остатки после соответствующей обработки могут использоваться в производстве или потреблении. [7]
Отходы потребления непригодны для дальнейшего использования (по назначению) промышленных и бытовых изделий (например, из пластмасс и резиновых изделий, из строя из огнеупорного кирпича, теплоизоляции печей и т. Д.). [19]
Побочные продукты образуются при физической и химической переработке сырья наряду с основными продуктами производства, но не являются целью производственного процесса. В большинстве случаев это продукт, у них есть ГОСТ, ТУ и утвержденные цены, их выпуск планируется. Чаще всего это компоненты, содержащиеся в сырье, которые не используются в этом продукте, или продукты, полученные экстракцией или обогащением основного сырья; Их обычно называют побочными продуктами (например, попутный газ при добыче нефти).
Вторичные материальные ресурсы (БМП) представляют собой набор отходов производства и потребления, которые могут использоваться в качестве основного или вспомогательного материала для производства целевых продуктов. [19, 36]
Лизин является первой лимитирующей аминокислотой в корме для свиней, а второй - кормом птиц. В растительных продуктах он содержится в небольших количествах, поэтому в диетах животных и домашней птицы часто недостаточно. L-лизин сульфат улучшает пищеварение, способствует увеличению биологической ценности съедобного растительного белка и диеты в целом, катализирует процессы ферментативных превращений, участвует в метаболизме белков и углеводов, снижает содержание триглицеридов в сыворотке, способствует усвоению кальция и поддерживает баланс азота в тело. Он участвует в производстве антител, гормонов и ферментов, способствует образованию коллагена и тканевого ремонта, служит источником энергии, стимулирует синтез белка в организме, рост и образование костей, стимулирует деление клеток и их синтез. Лизин используется для профилактики и лечения различных инфекций и герпеса. Вещество показало свою эффективность при лечении и профилактике стоматита. По некоторым данным, он эффективен при стенокардии и мигрени. Важно для диабетиков, потому что регулярное потребление аминокислот может снизить уровень сахара.
В нашем регионе только одно предприятие специализируется на производстве L-лизин сульфата - ЗАО «Завод Премиксов №1». Флагманом компании выступает инновационный биотехнологический комплекс по производству аминокислоты L-лизин сульфат мощностью 57 000 тонн продукции в год на основе технологии глубокой переработки зерна пшеницы. Производство лизина основано на ферментации сахаросодержащего сырья специализированными штаммами микроорганизмов. Принимая решение о выборе технологии и штамма для производства лизина, предприятие в первую очередь руководствовалось требованиями безопасности продукции для здоровья животных и человека. Именно поэтому за основу взят штамм-продуцент лизина Corynebacterium glutamicum.Штамм не является зоопатогенным, фитопатогенным и не представляет опасность по каким-либо другим причинам. Штаммы Corynebacterium glutamicum -отнесены к группе GRAS (Generally recognized as safety) - общепризнанно безопасными. [35]
Характеристики:
• Внешний вид - гранулы размером от 0,3 до 2,0 мм;
• Запах - слабый специфический;
• Цвет - от светло-желтого до коричневого цвета;
• Массовая доля влаги - не более 5,0%;
• Содержание лизина, в пересчете на СВ - не менее 51,0 %;
• Гранулометрический анализ, доля гранул с размерами от 0,3 до 2,0 мм - не менее 90,0;
• Металломагнитная примесь - не более 30,0 мг/кг;
В товарном продукте L—лизин содержится в форме L—лизин сульфата с содержанием действующего вещества не менее 51 %, а также другие
аминокислоты, витамины и микроэлементы, что повышает биологическую ценность данной товарной формы.
Содержание дополнительных аминокислот, не менее:
• Метионин + цистин — 0,35%;
• Метионин — 0,30%;
• Треонин — 0,56%;
• Триптофан — 0,10%;
• Аргинин — 0,56%;
• Изолейцин — 0,39%;
• Лейцин — 0,63%;
• Валин — 0,53%;
• Аланин — 0,75%;
• Глицин — 0,50%;
• Серин — 0,31%
• Аспарагиновая кислота — 0,80%.
Гарантийный срок хранения: не менее 2 лет со дня изготовления препарата.
Норма ввода L—лизин сульфата зависит от состава корма, вида и возраста животных и определяется в соответствии с существующими в РФ нормами и технологией ввода аминокислот.
L—лизин сульфат совместим со всеми лекарственными препаратами, ингридиентами кормов и другими кормовыми добавками.
Продукцию животноводства после применения L—лизин сульфата можно использовать в пищевых целях без ограничения. [23]
При разработке методик, используемых на предприятии, участвует научно-исследовательская лаборатория. Также она принимает участие в проверке продукта, полученного на выходе производства. Но основная задача персонала - сделать так, чтобы это производство было минимально затратным и прибыльным. Поэтому эксперименты в лаборатории на поиск более дешевых источников питания микроорганизмов проводятся не только с первичными, но и с вторичными продуктами переработки.
Настоящая дипломная работа направлена на изучение возможности применения ферментов Пролайв BS ликвид и Протоферм FP для производства глюкозного сиропа из вторичных продуктов глубокой переработки зерна пшеницы.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
1. Провести процесс смешанного гидролиза крахмала Б с помощью ферментов Пролайв BS ликвид и Протоферм FP;
2. Изучить степень гидролиза углеводной и протеиновой фракций;
3. Произвести пересчет рецептуры питательных сред и выявить влияние гидролизованного крахмала Б на рост микроорганизмов продуцентов при помощи экспериментальной ферментации.
В ходе дипломной работы были разработаны технологии получения лизина на базе ЗАО «Завод премиксов № 1». Проанализирована методическая литература по этой теме. В ходе экспериментов был проведен ряд биохимических анализов и определены следующие: рН, оптическая плотность, сухие вещества, глюкоза, содержание азота, выход лизина. Сбор этих показателей помог контролировать состояние культуры Corynebacterium glutamicum-11404 в процессе биосинтеза лизина. Также во время экспериментов был воспроизведен процесс смешанного гидролиза крахмала Б с помощью ферментов Пролайв BS ликвид и Протоферм FP, изучены степени гидролиза углеводной и протеиновой фракций. На основе полученных данных был произведен пересчет рецептуры питательных сред и выявлено влияние гидролизованного крахмала Б на рост микроорганизмов продуцентов при помощи экспериментальной ферментации. В процессе смешанного ферментативного гидролиза наибольший выход лизина при ферментации получился при использовании ферментного препарата Пролайв BS ликвид.
1. Бабицкий А.Ф. Повышение урожайных качеств семян пшеницы. Аграрная наука. - 2006. - №9 с.5-7.
2. Бейкер М.Е. Введение в Биотехнологию. - М.: Пищевая
промышленность, 1978.- 228 с.
3. Безбородов, А.М. и др. Основы биотехнологии микробных синтезов. - Ростов Н. Д.: Изд-во Ростовского ун-та,1989. - 112 с.
4. Белясова, Н.А. Микробиология: Учебник Н.А. Белясова. - Мн.: Вышэйшая шк., 2012. - 443 с.
5. Вавилов П.П., Гриценко В.В., Кузнецов В.С. и др.: Под ред. П.П. Вавилова Растениводство. - М: Агропромиздат, 1986 - 512с
6. Волова Т. Г. Биотехнология. - Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской Академии наук, 1999. - 252 с.
7. Волынкина О.В. Выращивание ценной пшеницы сделает зерновую отрасль высокоприбыльно. О.В. Волынкина «Зерновое хозяйство»,
2002. - №4. - с.6-7
8. Воробьев А.А. Широбонов В.П. Медицинская и санитарная микробиология. - М.: Академия, 2003. - 464 с.
9. Воробьев, А.А. Основы микробиологии и иммунологии: Учебник для студентов среднего профессионального образования / В.В. Зверев, Е.В. Буданова, А.А. Воробьев; Под ред. В.В. Зверев. - М.: ИЦ Академия,
2012. - 288 с.
10. Герман Л. С. Комплексная технология переработки некондиционного зерна как исходная стадия биотехнологических производств: Автореф. канд. техн. наук: 03.01.06. - М., 2012. - 20 с.
11. Гигиенические требования к качеству и безопасности
продовольственного сырья и пищевых продуктов. - М.: СанПиН,
2.3.2.560, 20 - 96, М., 1997. Изд. официальное.
12. Горохова, С.С. Основы микробиологии, производственной санитарии и гигиены: Учебное пособие - М.: ИЦ Академия, 2012. - 64 с.
13. Джей, Д.М. Современная пищевая микробиология. - М.: БИНОМ. ЛЗ,
2012. - 886 с.
14. Доронин В.Г. Как повысить урожайность зерновой пшеницы /В.Г. Доронин, С.В. Кривошеева «Защита и карантин растений», 2007. № 10. - с22-23.
15. Зверева Е.А. Влияние удобрений на урожайность зерновых культур и диагностика их питания /Е.А.Зверева, В.В. Конончук - «Агрохимия»,
1992. - № 11. - с58-65
16.Зенин А.А., Саранин К.Н. и др. Справочник бригадира-полевода. - М: Росагрохмиздат, 1988. - 255с.
17.Зигашишен А.А., Михайлов В.С., Трухан Л.Г. Программирование урожаев в Марийской АССР. - Й-Ола: Марийское книжное издательство, 1979. - 66с.
18. Красноштанова А.А., Крылов И.А., Бабусенко Е.С. Основы
биотехнологии. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2000.- 84 с.
19. Камышева, К.С. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии: Учебное пособие К.С. Камышева. - Рн/Д: Феникс, 2012. - 281 с.
20. Коротяев, А.И. Медицинская микробиология, иммунология и
вирусология: Учебник для медицинских вузов, А.И. Коротяев, С.А. Бабичев. - СПб.: СпецЛит, 2012. - 760 с.
21. Красникова, Л.В. Микробиология: Учебное пособие Л.В. Красникова. - СПб.: Троицкий мост, 2012. - 296 с
22. Мартьянова А.Н. Хранение и переработка сельхозсырья, 2000. - №12 - с.59-61.
23. Масихина Л.И. Новый метод к оценке качества хлебопекарной пшеницы от поля до потребителя, 2006. - № 1 - с.2-5
24. Ниловская Н.Г.Климат и продуктивность зерновых культур, 1991. - №
11. - с.87-91.
25. Пластун Н.Н. Агротехника - основа защиты озимой пшеницы, 1990 - № 1. - с. 3-6
26. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. - Москва: Химия, 2009. - 120 с.
27. Получение лизина на основе продуктов глубокой переработки зерна: лабораторный регламент ЛР-00479942-1-2011 / ФГИУ ГосНИИгенетика. - М.,2011. - 35 с.
28. Просеков, А.Ю. Общая биология и микробиология: Учебное пособие
А.Ю. Просекова. - СПб.: Просп. Науки, 2012. - 320 с.
29. Саргсян К. М. Влияние различных параметров процесса культивирования на биосинтез лизина:- М.: МГУИЭ, 2010. - С. 19 - 20.
30. Санин С.С. Влияние вредных организмов на качество зерна, 2004. - № 11. - с.14-18.
31. Сафронов А.Ф., Гатаулин А.М. и др. Система земледелия /Под ред.
А.Ф. Сафронова: - М “Колос”, 2006г. - 447с.
32. Рыбаковский, О.Л. Теория статистики: Учебно-методическое пособие О.Л. Рыбаковский. - М.: РАГС, 2008. - 124 с.
33. Сазыкин Ю.О. Биотехнология. Гриф УМО вузов России.-М.: Академия,
2006. -256 с.
34. Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды. - М: Мир,1987.- 411 с.
35. Сиротин А.А., Глухарева Н.А., Оспищева Н.В., Бондаренко В.В., Резун
А.П., Зенинская Н.А. Процесс биосинтеза лизина Corynebacterium glutamicym B-11167 на основе сред, содержащих гидролизат пшеничного глютена, 2012. - № 6 - 9с.
36. Трисвяжский Л.А., Лесин Б.В., Курдина В.И. Хранение и переработка сельскохозяйственных продуктов. - М: Агропромиздат, 1991г. - 415с.
37. Федотова Н. В. Разработка технологии получения из зернового сырья азотсодержащих компонентов для процессов ферментации. - М., 2009.
38. Федотова Н. В. Ферментолизат глютена как ростовой фактор процесса ферментации - 2009. - № 4. - С. 64-68.
39. Хигинс И., Джонс Дж., Келли Д. Биотехнология.- М.: Мир,1988. - 480 с.
40. Химический состав пищевых продуктов. Под редакцией М.Ф.
Нестерина, И.М. Скурихина.- М.: Пищевая промышленность, 1979, т.2. 116.
41. Хохлов Ф.А., Жуков М.М., Ившин В.П. и др. Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Марийской АССР: Й¬Ола - Марийской книжное издательство, 1986г.
42. Храмцова Е. А. Селекция продуцентов: курс лекций. - Минск: БГУ,
2011. - 132 с.
43.Черкасов Г.Н. Влияние способа основной обработки почвы на качество зерна озимой пшеницы Г.Н. Черкасов, Д.В. Дубовик Земледелие, -
2007, № 6 - с.10-11.
44. Шатилов Н.С, Экология и программирование урожайности Н.С.
Шатилов Вестник сельскохозяйственной науки, - 1990. - № 11. - с.23¬
31.
45. Шкурпела В.П. Интенсивная технология возделывания для нечерноземной зоны. - М: Росагропромиздат, 1990. - 256с.
46. Шотин, А. Б. Автоматизация научных исследований процессов биосинтеза: Автореф. дис... канд. техн. наук: 05.13.06. - М., 2010. - 18 с.
47. Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Воронин Е.С. и др.
Сельскохозяйственная биотехнология. - Учебник. М.: Высшая школа,
2008. - 469 с.
48. Шлегель Г. Общая микробиология. - М.: Мир, 1987. - 567 с.
49. Шур A.M. Высокомолекулярные соединения. - Москва: Высшая школа, 1981. - 656 с.
50. Яровенко В.Л., Гопгер Л.И. Производство ферментных препаратов из грибов и бактерий.- М.:Агропроиздат, 1976. - 444 с.