RU2762425C1 - Способ биоконверсии подсолнечной лузги в кормовой продукт с высоким содержанием белка - Google Patents
Способ биоконверсии подсолнечной лузги в кормовой продукт с высоким содержанием белка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762425C1 RU2762425C1 RU2021112214A RU2021112214A RU2762425C1 RU 2762425 C1 RU2762425 C1 RU 2762425C1 RU 2021112214 A RU2021112214 A RU 2021112214A RU 2021112214 A RU2021112214 A RU 2021112214A RU 2762425 C1 RU2762425 C1 RU 2762425C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- husk
- sunflower
- protein
- units
- bioconversion
- Prior art date
Links
- 239000010903 husk Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 241000208818 Helianthus Species 0.000 title claims abstract description 36
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 title claims abstract description 36
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims abstract description 28
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 21
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 21
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 10
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 10
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 244000253911 Saccharomyces fragilis Species 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 241000235036 Debaryomyces hansenii Species 0.000 claims abstract description 7
- 235000014663 Kluyveromyces fragilis Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 235000018368 Saccharomyces fragilis Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 229940031154 kluyveromyces marxianus Drugs 0.000 claims abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001461 cytolytic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims abstract description 5
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 23
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 235000019750 Crude protein Nutrition 0.000 description 8
- 239000003674 animal food additive Substances 0.000 description 8
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 8
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 8
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 7
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 7
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 7
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 6
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 5
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 235000019772 Sunflower meal Nutrition 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 3
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000235649 Kluyveromyces Species 0.000 description 2
- 235000019735 Meat-and-bone meal Nutrition 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 1
- 241001346367 Apiotrichum mycotoxinivorans Species 0.000 description 1
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 description 1
- 241000079938 Cellulosimicrobium funkei Species 0.000 description 1
- 241000235035 Debaryomyces Species 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241000235048 Meyerozyma guilliermondii Species 0.000 description 1
- 102000002568 Multienzyme Complexes Human genes 0.000 description 1
- 108010093369 Multienzyme Complexes Proteins 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282849 Ruminantia Species 0.000 description 1
- 241000235060 Scheffersomyces stipitis Species 0.000 description 1
- 235000019486 Sunflower oil Nutrition 0.000 description 1
- 241000223261 Trichoderma viride Species 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 230000001851 biosynthetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 235000019621 digestibility Nutrition 0.000 description 1
- 229940079919 digestives enzyme preparation Drugs 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 235000012041 food component Nutrition 0.000 description 1
- 239000004459 forage Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000006479 glucose peptone medium Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 229940029985 mineral supplement Drugs 0.000 description 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 229940116540 protein supplement Drugs 0.000 description 1
- 235000005974 protein supplement Nutrition 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- -1 sawdust Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002600 sunflower oil Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K10/00—Animal feeding-stuffs
- A23K10/10—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
- A23K10/16—Addition of microorganisms or extracts thereof, e.g. single-cell proteins, to feeding-stuff compositions
- A23K10/18—Addition of microorganisms or extracts thereof, e.g. single-cell proteins, to feeding-stuff compositions of live microorganisms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K10/00—Animal feeding-stuffs
- A23K10/30—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
- Y02P60/87—Re-use of by-products of food processing for fodder production
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Botany (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Fodder In General (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Изобретение относится к кормопроизводству и биотехнологии, в частности к способу биоконверсии подсолнечной лузги, отхода масложирового производства, в кормовой продукт с высоким содержанием белка. Способ характеризуется тем, что предусматривает измельчение, делигнификацию и ферментолиз подсолнечной лузги, отделение жидкого ферментолизата и культивирование на нем продуктивных по белку штаммов дрожжей с последующим сепарированием, плазмолиз и сушку обогащенной белком биомассы. При этом подсолнечную лузгу измельчают до размера частиц 80 - 100 мкм, для делигнификации из лузги готовят 10-15%-ную суспензию, в которой в качестве дисперсионной среды используют 2-6%-ный раствор гидроксида натрия, полученную суспензию выдерживают при температуре 125 - 130°С в течение 30 - 60 мин, а ферментолиз делигнифицированной лузги проводят препаратами целлюлолитических ферментов из расчета 30 - 60 единиц целлюлазной активности (ед. ЦлС) на 1 г сухой делигнифицированной лузги в течение 18 - 24 ч, в качестве продуктивных по белку культур дрожжей используют штамм Debaryomyces hansenii Y-3863 или Kluyveromyces marxianus Y-4570.
Description
Изобретение относится к кормопроизводству и биотехнологии, а именно к биоконверсии подсолнечной лузги, являющейся отходом масложирового производства.
Подсолнечная лузга, как одревесневшая растительная ткань, содержит значительное количество пентозанов (18,4-28,0%), клетчатки (52,0-66,0%), лигнина (24,8-29,1%), целлюлозы (22,6-42,4%), фитомелана (1,4%), поэтому, после соответствующей предобработки с целью повышения биологической ценности, лузга может оказаться перспективным сырьем для получения новых ценных продуктов. В связи с этим предпринимаются попытки использования лузги после ее предобработки в качестве добавки в корм животным; в составе питательной среды для выращивания различных грибов; для выделения из лузги пигмента фитомелана, обладающего антиоксидантной активностью; а также использования лузги в качестве адсорбента для очистки вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов и др. Однако все перечисленные разработки пока не рентабельны и промышленного применения не находят. В настоящее время основным способом рециклинга подсолнечной лузги остается ее переработка в топливные пеллеты.
Известен способ получения корма из отходов масложировой промышленности (SU 592403, 1978) путем измельчения и обработки лузги подсолнечника перборатом (0,5-0,7%) и соляной кислотой (3,0-4,0%) при 115-118°С в течение 2 мин с последующей добавкой мочевины (1,0-1,5%) и дополнительной выдержкой при той же температуре в течение 1 мин. Предлагаемый способ снижает содержание клетчатки в подсолнечной лузге с 50 до 37%, повышая, таким образом, кормовую ценность получаемого продукта.
Известен также способ переработки лузги подсолнечника в кормовую добавку (SU 1012870, 1983), характеризующийся тем, что неизмельченную лузгу увлажняют водой или липидной добавкой, полученной из отстоя, образующегося при рафинировании подсолнечного масла. Полученную смесь нагревают до 70-90°С и формуют гранулы.
Имеется патент (RU 2061386, 1996), согласно которому для получения кормовой добавки для сельскохозяйственных животных целлюлозосодержащее сырье (древесные отходы, торф, подсолнечную лузгу и др.) смешивают с жидким птичьим пометом в соотношении 10-1:1. Далее проводят гидробаротермическую обработку смеси при 160-200°С и влажности 50-60% в течение 15-90 мин. Полученный продукт сушат и гранулируют.
Известен способ получения корма для животных на основе лузги подсолнечника (RU 2667784, 2018), характеризующийся тем, что лузгу измельчают с последующей ее химической деструкцией. Затем полученную массу смешивают со шротом подсолнечника и белково-витаминно-минеральной добавкой, после чего формуют вакуумированием с получением готовой продукции, питательная ценность которой составляет 0,24 кормовых единиц в 1 кг корма.
Недостатком всех перечисленных выше способов является использование необогащенной белком подсолнечной лузги. Несмотря на различные методы предобработки лузги, в кормах остается достаточно высокое содержание трудногидролизуемой клетчатки, которая практически не усваивается у моногастричных животных. А питательная ценность кормов складывается в основном за счет других компонентов кормов с лучшей усваиваемостью.
Предложен способ получения корма из подсолнечной лузги (SU 1090322, 1984) путем гидролиза лузги серной кислотой 70-75% при модуле пропитки 1:(0,01-0,1) с последующей нейтрализацией гидролизата щелочными отходами масложировой промышленности (отработанные отбельные глины и соапстоки). Полученный таким способом корм содержит 22-34% легкоусвояемых углеводов. Недостатком способа является использование для гидролиза серной кислоты, а также низкое содержание белков при значительном количестве липидов, присутствие которых сокращает срок хранения корма.
Также известен способ получения кормовой добавки для животных и птиц (RU 2053687, 1996), которая состоит (мас. %) из шрота (9,0-19,0), мясокостной муки (4,0-5,0) минеральных добавок (0,78-0,97) и измельченной до 40 мкм лузги (остальное). Примерно четверть состава этой кормовой добавки составляют шрот и мясокостная мука, которые сами по себе являются ценными высокопротеиновыми кормовыми добавками. Основным же недостатком предложенного способа является большой расход измельченной до 40 мкм лузги, так как процесс размола лузги до такого размера энергозатратен, длителен и требует использования специальных дорогостоящих мельниц (шаровые, планетарные или др.). Лузга в данном составе и состоянии имеет питательную ценность 0,37 кормовых единиц, сама же добавка может быть использована для замены в комбикормах 20% зернофуража.
Другой способ утилизации подсолнечной лузги (RU 2120765, 1998), предназначенный для получения кормового продукта для жвачных животных, заключается в термообработке лузги при добавлении аммиака в количестве 1-2% от массы лузги при 65-75°С в течение 18-20 ч. Это позволяет получать кормовой продукт повышенной питательной ценности (0,41-0,55 кормовых единиц в 1 кг), но с низким содержанием белка (не более 20%).
Существует ряд способов получения различных белковых добавок из подсолнечного шрота (RU 2268613, 2006; RU 2340203, 2008). Большинство этих способов предусматривают экстракцию белка из подсолнечного шрота с последующим его неоднократным осаждением и сушкой. Себестоимость таких продуктов получается довольно высокой.
Известны также способы получения кормовых добавок для сельскохозяйственных животных на основе мицелиального гриба Trichoderma viride (RU 2499417, 2013; RU 2518305, 2014). В качестве субстрата для культивирования гриба используют подсолнечную лузгу, предварительно экструдированную при 110-130°С, смешанную с отрубями или свекловичным жомом и суслом. Основным недостатком приведенных способов является длительность процесса культивирования мицелиальных грибов (6-8 сут). Так как культивирование осуществляют поверхностным способом, данный способ культивирования требует наличия специально оборудованных производственных площадей.
Предложен способ утилизации подсолнечной лузги, отрубей и древесных опилок с получением углеводных гидролизатов и глюкозы в качестве полезного побочного продукта (RU 2645121, 2018). Способ отличается тем, что целлюлозасодержащие отходы измельчают на специально разработанном устройстве, способном обеспечить степень измельчения сырья до 15 мкм, с последующей обработкой размолотого сырья мультиэнзимным комплексом Роксазим G2. Показана возможность использования полученных углеводных гидролизатов в комплексе с источниками азота, фосфора, микроэлементами и витаминами в составе питательной среды для выращивания пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Однако полученная биомасса авторами никак не охарактеризована ни по питательной ценности ни по содержанию в ней белка.
Известно много способов переработки растительного сырья с повышенным содержанием целлюлозы и лигнина, такого как древесные опилки, солома, стебли лубяных растений, кукурузные початки и др. (RU 2144087, 2000; RU 2518305, 2014; RU 2539144, 2015; RU 2543661, 2015; RU 2545392, 2015; RU 2575616, 2016; RU 2601122, 2016; RU 2666769, 2018), включающих размол, химическое разрушение и ферментативный гидролиз лигноцеллюлозных материалов. Получаемые ферментолизаты, обогащенные смесью легкоперевариваемых моно- и олигосахаридов, используются в дальнейшем как питательные компоненты кормов или как компоненты питательных сред для выращивания различных культур, таких как Saccharomyces cerevisiae, Cellulosimicrobium funkei, Trichosporon mycotoxinivorans, Pichia stipitis или др., способных к биосинтезу белка или спиртовому брожению. Однако все перечисленные способы не лишены недостатков, основным из которых остается невысокое содержание белка в получаемых кормах/невысокий выход спирта. Так, при оптимальных условиях через сутки культивирования содержание сырого протеина в биомассе выращиваемых культур не превышает 32,4-40,0%.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является патент «Способ получения кормовых дрожжей» (SU 507632, 1976), в котором предусмотрено дополнительное введение целлюлолитических ферментов в питательную среду, содержащую делигнифицированное целлюлозосодержащее растительное сырье (подсолнечную лузгу) и минеральные соли. После этого питательную среду засевают культурой Candida guilliermondii и ведут ферментолиз лузги одновременно с процессом выращивания на ней дрожжей при 37°С в течение 40-48 ч. Однако в биомассе выросшей культуры дрожжей белка накапливается не более 20%.
Недостатком наиболее близкого аналога является низкая питательная ценность полученного продукта, и, в первую очередь, низкое содержание в корме белка.
Таким образом, анализируя различные способы получения кормов и кормовых добавок на основе переработки отходов перерабатывающей промышленности, можно сделать вывод либо о повышенной себестоимости предлагаемых кормов либо о недостаточной их питательной ценности, и, в первую очередь, о низком содержании в таких кормах белка.
Разработанный способ биоконверсии подсолнечной лузги, являющейся отходом масложирового производства, в кормовой продукт с высоким содержанием белка включает стадии измельчения, делигнификации и ферментативный гидролиз (ферментолиз) подсолнечной лузги, отделение жидкого ферментолизата и использование его для культивирования продуцентов белка с последующим сепарированием, плазмолизом и сушкой обогащенной белком биомассы. В результате скрининга продуктивных по белку культур дрожжей на минимальных питательных средах с подсолнечной лузгой отобраны два лучших продуцента, относящиеся к родам Debaryomyces и Kluyveromyces. Инновационность заявленного способа заключается в специально подобранных штаммах, комбинации стадий и условий их проведения, необходимых для биоконверсии подсолнечной лузги в кормовой продукт с высоким до 65% содержанием сырого протеина, из которого истинный белок составляет не менее 80%. Готовый кормовой продукт с высоким содержанием белка может использоваться как самостоятельно, так и в качестве кормовой добавки.
В заявленном способе впервые реализована комбинация методов предобработки отхода масложировых производств, подсолнечной лузги, и отработаны условия ее биоконверсии в кормовой продукт с высоким содержанием белка.
Задачей изобретения является создание ресурсосберегающей технологии биоконверсии подсолнечной лузги в качественные недорогие корма с высоким содержанием белка. Именно на решение данной проблемы направлено данное изобретение.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в увеличении содержания белка до 65% в биомассе дрожжей, культивируемых на ферментолизате подсолнечной лузги.
Технический результат изобретения достигается тем, что способ переработки подсолнечной лузги, отхода масложирового производства, в кормовой продукт с высоким содержанием белка, согласно изобретению предусматривает последовательные стадии измельчения, делигнификации и ферментолиза подсолнечной лузги, отделения жидкого ферментолизата и культивирования его продуктивных по белку культур дрожжей с последующим сепарированием, плазмолизом и сушкой обогащенной белком биомассы, при этом для делигнификации из лузги готовят 10-15% суспензию, в которой в качестве дисперсионной среды используют 2-6% раствор гидроксида натрия, полученную суспензию выдерживают при температуре 125-130°С в течение 30-60 мин, а ферментолиз делигнифицированной лузги проводят целлюлолитическим ферментом из расчета 30-60 единиц целлюлазной активности (ед. ЦлС) на 1 г сухой делигнифицированной лузги в течение 18-24 ч, в качестве продуктивных по белку культур дрожжей используют культуры Debaryomyces hansenii или Kluyveromyces marxianus.
При этом, подсолнечную лузгу могут измельчать до размера частиц не более 100 мкм.
Дополнительно в полученный фильтрат вносят минеральные соли: NH4H2PO4, KH2PO4, MgSO4.
Подсолнечную лузгу подсушивают до влажности не более 8%, подвергают измельчению до размера частиц не более 100 мкм и для делигнификации из лузги готовят 10-15% суспензию, в которой в качестве дисперсионной среды используют 2-6% раствор гидроксида натрия, полученную суспензию выдерживают при температуре 125-130°С в течение 30-60 мин. После выдержки суспензию охлаждают, доводят рН до 4,5-5,5 и фильтруют. Полученный фильтрат может служить источником фитомеланов, а твердый осадок суспендируют до изначального объема и подвергают ферментативному гидролизу. Ферментативный гидролиз делигнифицированной лузги проводят целлюлолитическим ферментом из расчета 30-60 единиц целлюлазной активности (ед. ЦлС) на 1 г сухой делигнифицированной лузги в течение 18-24 ч. Полученный фильтрат ферментативного гидролиза, содержащий сухих веществ 6-8%, из которых редуцирующие вещества составляют 40-55%, используют для промышленного культивирования дрожжей. В качестве продуктивных по белку культур дрожжей используют культуры Debaryomyces hansenii или Kluyveromyces marxianus.
Ферментолиз проводят препаратами целлюлолитических ферментов, такими как ЦеллоЛюкс-F (ООО ПО «Сиббиофарм»), Целлюкласт 1,5 Л (АО «Новозаймс А/С»), Ровабио (ООО «Адиссео Евразия») или другими аналогичного действия из расчета 30-60 единиц целлюлазной активности (ед. ЦлС) на 1 г сухой делигнифицированной лузги при оптимальных условиях действия (рН 4,5-5,5; 45-55°С) в течение 18-24 ч. Полученный фильтрат ферментолизата, содержащий сухих веществ 6-8%, из которых редуцирующие вещества составляют 40-55%, используют для промышленного культивирования дрожжей.
Для обогащения фильтрата в него можно вносить минеральные соли: NH4H2PO4; KH2PO4; MgSO4.
В качестве посевного материла (5-10% к объему) используют 20-часовые культуры дрожжей Debaryomyces hansenii или Kluyveromyces marxianus, выращенные на жидкой глюкозо-пептонной среде.
D. hansenii относят к факультативным психрофилам, его оптимальная температура роста составляет (25-27)°С, тогда как K. marxianus является мезофилом с оптимумом роста при (38-40)°С. Культивирование проводят в аэробных условиях в ферментерах при поддержании следующих условий: рН-статирование 4,5-5,5 (в качестве титранта используют раствор аммиака 10%); расход воздуха - 1 об/об питательной среды в мин; скорость вращения мешалки - от 300 до 600 об/мин. Собранную на стационарной фазе роста (18-24 ч) культуральную жидкость подвергают 2-х ступенчатому сепарированию, дрожжевую биомассу - плазмолизу и сушке.
В ходе культивирования дрожжами потребляется сухих веществ 55-65%, съем биомассы составляет 25-35 г сухих дрожжей с 1 дм3 питательной среды. В биомассе дрожжей накапливается до 65% сырого протеина в пересчете на абсолютно сухой вес (АСВ).
Пример 1
Подсолнечную лузгу с влажностью 6% измельчают на роторно-ударной мельнице, в результате чего 95% полученных частиц имеют размер менее 70 мкм. Готовят суспензию лузги при гидромодуле 1:8,5, использовав в качестве дисперсионной среды раствор гидроксида натрия 6%, выдерживают при 121°С в течение 1 ч. Суспензию нейтрализуют, в качестве ферментного препарата используют ЦеллоЛюкс-F (ООО ПО «Сиббиофарм») с активностью 2000 ед. ЦлС/г. Для ферментолиза используют ферментный препарат из расчета 3% по отношению к массе лузги (60 ед. ЦлС/гАСВ). Ферментолиз ведут при рН 5,0; 50°С; при постоянном перемешивании в течение 20 ч. Ферментолизат содержит сухих веществ 8%, из которых редуцирующие вещества составляют 53%. К фильтрату ферментолизата добавляют дрожжевой экстракт и минеральные соли, полученную ферментационную среду засевают посевным материалом Debaryomyces hansenii Y-3863 (коллекция Национального биоресурсного центра всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов НИЦ «Курчатовский институт»). Культивирование ведут в лабораторном ферментере с полным объемом 0,5 дм3, объем заполнения средой - 0,3 дм3. Отработаны следующие условия культивирования: расход воздуха 0,3 дм3/мин; скорость мешалки - 600 об/мин, термостатирование (25-27)°С; рН-статирование 5,0 (в качестве раствора для подержания рН используют раствор аммиака 10%), продолжительность культивирования - 18 ч. Полученную биомассу отделяют от культуральной жидкости центрифугированием при 5000 об/мин в течение 20 мин, биомассу промывают водопроводной водой при гидромодуле 1:5 и повторно центрифугируют. Сушку биомассы осуществляют в вакуум-сушильном шкафу при 45-50°С. В результате получают сухих дрожжей 37 г/дм3 с содержанием сырого протеина 68%, истинного белка - 55%.
Пример 2
Технологический процесс ведут аналогично примеру 1, но в качестве дрожжевой культуры используют Kluyveromyces marxianus Y-4570 (коллекция Национального биоресурсного центра всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов НИЦ «Курчатовский институт»), культивирование проводят при (38-40)°С. Выход сухих дрожжей составляет 32 г/дм3, содержание сырого протеина - 65%, истинного белка - 52%.
Пример 3
Технологический процесс ведут аналогично примеру 1, но изменяют условия предобработки и ферментативного гидролиза подсолнечной лузги. Готовят суспензию лузги при гидромодуле 1:8,5, используя в качестве дисперсионной среды раствор гидроксида натрия 2%, выдерживают при 121°С в течение 1 ч. Суспензию нейтрализуют, в качестве ферментного препарата используют Ровабио (ООО «Адиссео Евразия») с активностью 2000 ед. ЦлС/г. Для ферментолиза используют ферментный препарат из расчета 3% по отношению к массе лузги (60 ед. ЦлС/гАСВ). Ферментолиз ведут при рН 5,0; 50°С; при постоянном перемешивании в течение 20 ч. Ферментолизат содержит сухих веществ 6%, из которых редуцирующие вещества составляют 48%. При культивировании Kluyveromyces marxianus Y-4570 получают сухих дрожжей 27 г/дм3, содержание сырого протеина - 63%, истинного белка - 54%.
Пример 4
Технологический процесс ведут аналогично примеру 1, но используют ферментный препарат Целлюкласт 1,5 Л (АО «Новозаймс А/С»). Для ферментолиза используют ферментный препарат из расчета 5% по отношению к массе лузги (50 ед. ЦлС/гАСВ). Ферментолизат содержит сухих веществ 6,5%, из которых редуцирующие вещества составляют 40%. При культивировании Kluyveromyces marxianus Y-4570 получают сухих дрожжей 25 г/дм3, содержание сырого протеина составляет 65%, истинного белка - 57%.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет увеличить содержание белка в кормовых дрожжах, полученных на ферментолизате подсолнечной лузги, до 57%, что по сравнению с аналогами в 1,5-2 раза больше, чем в аналогичных изобретениях. Тем самым достигается заявленный технический результат накопления в дрожжевой биомассе до 65% сырого протеина и до 57% истинного белка.
Claims (1)
- Способ биоконверсии подсолнечной лузги, отхода масложирового производства, в кормовой продукт с высоким содержанием белка, характеризующийся тем, что предусматривает измельчение, делигнификацию и ферментолиз подсолнечной лузги, отделение жидкого ферментолизата и культивирование на нем продуктивных по белку штаммов дрожжей с последующим сепарированием, плазмолиз и сушку обогащенной белком биомассы, при этом подсолнечную лузгу измельчают до размера частиц 80 - 100 мкм, для делигнификации из лузги готовят 10-15%-ную суспензию, в которой в качестве дисперсионной среды используют 2-6%-ный раствор гидроксида натрия, полученную суспензию выдерживают при температуре 125 - 130°С в течение 30 - 60 мин, а ферментолиз делигнифицированной лузги проводят препаратами целлюлолитических ферментов из расчета 30 - 60 единиц целлюлазной активности (ед. ЦлС) на 1 г сухой делигнифицированной лузги в течение 18 - 24 ч, в качестве продуктивных по белку культур дрожжей используют штамм Debaryomyces hansenii Y-3863 или Kluyveromyces marxianus Y-4570.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021112214A RU2762425C1 (ru) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | Способ биоконверсии подсолнечной лузги в кормовой продукт с высоким содержанием белка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021112214A RU2762425C1 (ru) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | Способ биоконверсии подсолнечной лузги в кормовой продукт с высоким содержанием белка |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2762425C1 true RU2762425C1 (ru) | 2021-12-21 |
Family
ID=80039038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021112214A RU2762425C1 (ru) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | Способ биоконверсии подсолнечной лузги в кормовой продукт с высоким содержанием белка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2762425C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115211490A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-10-21 | 武汉新华扬生物股份有限公司 | 一种马克斯克鲁维酵母培养物及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU507632A1 (ru) * | 1974-03-28 | 1976-03-25 | Воронежский технологический институт | Способ получени кормовых дрожжей |
| FR2390112A1 (fr) * | 1977-05-11 | 1978-12-08 | Heesen Nv Simon | Appareil pour le traitement des produits alimentaires pour animaux |
| RU2140449C1 (ru) * | 1998-02-24 | 1999-10-27 | Колесов Александр Иванович | Способ биоконверсии растительного сырья |
| RU2163076C1 (ru) * | 1999-12-27 | 2001-02-20 | ОАО "Научно-исследовательский институт комплексных проблем машиностроения для животноводства и кормопроизводства" | Способ биоконверсии растительных отходов и установка для его осуществления |
-
2021
- 2021-04-28 RU RU2021112214A patent/RU2762425C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU507632A1 (ru) * | 1974-03-28 | 1976-03-25 | Воронежский технологический институт | Способ получени кормовых дрожжей |
| FR2390112A1 (fr) * | 1977-05-11 | 1978-12-08 | Heesen Nv Simon | Appareil pour le traitement des produits alimentaires pour animaux |
| RU2140449C1 (ru) * | 1998-02-24 | 1999-10-27 | Колесов Александр Иванович | Способ биоконверсии растительного сырья |
| RU2163076C1 (ru) * | 1999-12-27 | 2001-02-20 | ОАО "Научно-исследовательский институт комплексных проблем машиностроения для животноводства и кормопроизводства" | Способ биоконверсии растительных отходов и установка для его осуществления |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115211490A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-10-21 | 武汉新华扬生物股份有限公司 | 一种马克斯克鲁维酵母培养物及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nasseri et al. | Single cell protein: production and process | |
| US20030044951A1 (en) | Bio-reaction process and product | |
| CN110384177B (zh) | 一种基于白酒糟制备酵母菌培养物的方法及其在动物饲料中的应用 | |
| WO2000004180A1 (en) | Bio-reaction process and product | |
| CN104844468B (zh) | 一种处理苏氨酸发酵母液的环保工艺 | |
| RU2613493C2 (ru) | Способ получения белково-витаминной добавки из крахмалсодержащего зернового сырья | |
| EP3308652B1 (en) | Method for concentrating protein in grain powder | |
| CN111345395A (zh) | 一种含纤维的反刍发酵饲料的生产方法 | |
| CAHYANI | Effects of supplementation with phosphorus, calcium and manganese during oil palm frond fermentation by Phanerochaete chrysosporium on ligninase enzyme activity | |
| CN100535104C (zh) | 以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法 | |
| CN1072450C (zh) | 利用糖厂糖蜜酒精废液和甘蔗渣或植物秸秆生产畜禽饲料的方法 | |
| Ahmed et al. | Production of microbial biomass protein by sequential culture fermentation of Arachniotus sp. and Candida utilis | |
| Abdel-Azeem et al. | Bioconversion of lignocellulosic residues into single-cell protein (SCP) by Chaetomium | |
| RU2762425C1 (ru) | Способ биоконверсии подсолнечной лузги в кормовой продукт с высоким содержанием белка | |
| CN102860413A (zh) | 营养饲料及其制备方法 | |
| Berikashvili et al. | Integrated Process for Mycoprotein and Enzyme Production during Solid-State Fermentation of Lignocellulosic Materials Using Medicinal Mushrooms | |
| CN114532444A (zh) | 一种纤维菌体蛋白饲料及其制备方法 | |
| CN114703237A (zh) | 基于酸碱复合处理及基质全利用的秸秆发酵利用方法 | |
| CN101054558A (zh) | 以提取木糖后的玉米皮水解糖液为原料制备饲料酵母的方法 | |
| Kahil et al. | Economic co-production of cellulase and αamylase by fungi grown on agro-industrial wastes using solid-state fermentation conditions | |
| CN119791194A (zh) | 一种富含氨基酸的竹粉发酵饲料及其制备方法 | |
| RU2704281C1 (ru) | Способ получения кормового микробиологического белка | |
| CN118020864A (zh) | 一种替代鱼粉的蛋白饲料及其制备方法 | |
| RU2391859C2 (ru) | Способ получения белково-витаминного корма | |
| RU2701643C1 (ru) | Способ получения биоэтанола из целлюлозосодержащего сырья |