- •Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию
- •Работа 2. Культивирование дрожжей на питательных средах, содержащих углеводные экстракты
- •Работа 3. Использование жировых отходов мясопереработки в качестве сырья для получения белковой кормовой добавки
- •Часть 1. Определение характеристик жиросодержащих отходов
- •Часть 2. Культивирование дрожжей на жиросодержащих питательных средах
- •2. Биосинтез и выделение ферментов из культуральной жидкости микробного продуцента и из биологического сырья. Применение иммобилизованных ферментов работа 4. Регуляция синтеза экзогенных ферментов
- •Работа 5. Выделение технической рибонуклеазы из поджелудочной железы крупного рогатого скота
- •Работа 6. Получение 6-аминопенициллановой кислоты гидролизом бензилпенициллинацилазы, иммобилизованной в полиакриламидный гель
- •3. Комплексная переработка биологического сырья с получением продуктов углеводной, белковой, липидной и нуклеотидной природы работа 7. Выделение полифруктозанов из растительного сырья
- •Работа 8. Экстракционное извлечение липидов из биомассы
- •Работа 9. Комплексная переработка микробного сырья с получением продуктов белковой и нуклеотидной природы
- •Часть 1 . Выделение дрожжевой рнк
- •Часть 2. Выделение “глобулиновой” фракции белка дрожжей
- •Работа 10. Получение концентрата белка из соевых бобов
- •4. Биомедицинские технологии работа 11. Основы иммунохимических методов исследования на примере реакций агглютинации и преципитации
- •Работа 12. Реакция связывания комплемента
- •5. Контроль биотехнологических производств работа 13. Основы микробиологического контроля биотехнологических производств
- •Работа 14. Анализ состава микробной кормовой биомассы
- •Методы анализа
- •Шакир Ирина Васильевна
Работа 2. Культивирование дрожжей на питательных средах, содержащих углеводные экстракты
Одним из перспективных путей снижения дефицита белка в рационах сельскохозяйственных животных является получение кормового белка культивированием дрожжей на растительных гидролизатах. Перспективный дополнительный источник углеводов – сельскохозяйственное сырье и его отходы, переработке которых на белковые кормовые добавки в настоящее время уделяется повышенное внимание, хотя рассредоточенность сырья делает строительство крупных заводов такого типа экономически нецелесообразным.
Цель работы: Ознакомление с процессом глубинного культивирования дрожжей в присутствии твердой фазы с использованием разных видов растительного сырья и отходов его переработки – корнеплодов кормовой и сахарной свеклы, клубней и зеленой массы топинамбура, клубней картофеля, свекловичного жома и кукурузной мезги, пивной дробины и др., а также изучение особенностей выделения продукта по малоэнергоемкой технологии с использованием стадии фильтрации.
Проведение глубинного культивирования дрожжей в присутствии твердой фазы позволяет в определенных условиях получить хорошо фильтрующиеся микробные суспензии. Эта технология дает возможность исключить из производства энергоемкие способы концентрирования продуктов ферментации, значительно сократить количество стоков и может быть реализована на модульных установках разной мощности, как в составе крупных промышленных предприятий, так и в малом масштабе, непосредственно в месте накопления растительного сырья или отходов его переработки.
Основным способом повышения эффективности стадии ферментации является переход от периодического культивирования к отъемно-доливному.
Ход работы
Процесс культивирования осуществляют в лабораторном ферментере, снабженном барботером с подачей воздуха до 160 л/ч, турбинной мешалкой, обеспечивающей интенсивность перемешивания 200÷800 об/мин и термостатом, поддерживающим температуру среды на уровне 30÷32С, при рабочем объеме 3,5 л. Значение рН среды на заданном уровне (4,5÷4,8) поддерживают периодическим добавлением в ферментационную среду водного раствора аммиака, служащего одновременно и дополнительным источником азота. Доза посевного материала – 5%. Культивирование в отъемно-доливном режиме проводят, отбирая примерно 1/10 часть ферментационной среды, добавляя свежую питательную среду, содержащую твердую фазу – “пульпу” до первоначального уровня.
Внимательно изучите устройство ферментера. Загрузите предварительно подготовленную питательную среду, установите заданные параметры – рН, температуру, обороты мешалки, внесите посевной материал.
Подготовка растительного сырья для проведения глубинного гетерофазного культивирования дрожжей включает такие стадии, как мойку, измельчение, получение суспензии измельченных корнеплодов или зеленой массы в водопроводной воде (пульпы), а также термообработку полученной суспензии. Оптимальными параметрами для предобработки корнеплодов кормовой свеклы, например, являются следующие: измельчение на крупной терке (моделирование варианта измельчения на свеклорезке центробежного типа), рН 4,0÷5,0, температура 121÷128С, гидромодуль 6÷10.
Отберите нулевую пробу и запишите в лабораторный журнал время начала ферментации. В отобранной пробе методом прямого подсчета в камере Горяева определите количество клеток дрожжей, в том числе почкующихся, затем отфильтруйте через складчатый бумажный фильтр и определите содержание редуцирующих веществ (РВ) (см. Приложение 1) в ферментационной среде.
Через час после начала процесса необходимо вновь отобрать пробу, записать значение рН, при необходимости добавить растворы аммиачной воды или серной кислоты. Результаты эксперимента заносят в таблицу.
Через 4÷5 ч от начала процесса ферментации, когда содержание РВ в среде снизится до 1,0÷2,0 г/л, переходят к отъемно-доливному культивированию.
Отбирают примерно 100 мл дрожжевой суспензии, а затем добавляют столько же свежей пульпы. Примерно 5 мл дрожжевой суспензии оставляют для определения накопления биомассы, а остальную суспензию фильтруют, используя емкостной вакуум-фильтр с набором различных фильтрующих материалов. Время фильтрации засекают с помощью секундомера. В фильтрате также определяют количество дрожжевых клеток методом прямого подсчета в камере Горяева, подсчитывают проницаемость фильтра (Х, %), скорость процесса фильтрации, а также степень осветления культуральной жидкости, определяемую по формуле:
К = Nсусп:Nфильтр или К = 100:Х,
где Nсусп – количество клеток культуры в суспензии, млн/мл;
Nфильтр – количество клеток культуры в фильтрате, млн/мл;
Х – проницаемость фильтра, %;
К – степень осветления культуральной жидкости.
Результаты культивирования вносят в таблицу по форме:
Время процесса, ч |
рН среды |
Температура, С, перемешивание, об/мин |
Объем титранта, мл |
Коцентрация клеток культуры, млн/мл |
Концентрация редуцирующих веществ, г/л |
Объем пробы, мл |
Проницаемость фильтра, % |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
В конце процесса необходимо определить максимальную удельную скорость роста, длительность лаг-фазы, время генерации, степень потребления редуцирующих веществ и экономический коэффициент процесса.
Контрольные вопросы
Перечислите методы определения накопления биомассы.
Охарактеризуйте особенности глубинного гетерофазного культивирования дрожжей.
Каким образом можно судить об окончании процесса ферментации?
Почему проведение процесса ферментации в отъемно-доливном режиме является предпочтительным?
Каким образом можно интенсифицировать процесс фильтрации дрожжевой суспензии?
Охарактеризуйте основные требования, предъявляемые к кормовым белковым продуктам.