Введение к работе
Актуальность проблеми. В последние 10 - 15 лет значительно возрос гчтерес к различьыг аспектам получения и применения молочной кислоты, п^омышленно.1 производство которой ь мире осуществляете! билбэ ста леї. В настоящее время около ..оловины обьі.кі ні ровопо производства молочної, кис оты осуществляется микрабюлогк іесіим методом, основанным ьд :браживанич таких ценных сахарсодеоаащих субстратов, как рафинадная патока, кел.-cja, кристаллическая сахароза, сахар.нЛ сироп и др., что существенно отражается на себестоимости конечного пгоду«>ла. Относительно высока." стоимость молочній кислоты авляе.-ся основным фактором, ограничивающим ее шгрокое применение в качестве исходного сырья для -:интеза других продуктов. Полученме относительно чистых рас-воров моточной шелоты при НИЗ-'ОЙ себестоимости позволит реализовать ее применение в к"-че^тве источника семейства нов_х экологичных полимеров, способных EJTecHHTb многие из ныиэ используемых, прежде всего благодаря подверженности био- и фотодеградации, зы-сокой прочности, термопла :тичности, легкоФорлуемости, совместимости с природной ^.редой и возі охности их выработки из возобновляемого сырья (Lipinski, Sinclair, 198r," Maude, 1989; Огчга et al., 19У2).
Одн.;м из возможных путей создания высокоэффект"вных и ресурсосберегающих технологий производства молочной кислоты яьляется расширение сырьевой базы для молочнокислых фермен-аций. с целью замены дорогостоящих и дефгцит-пых источников углеводов ролее дешевим к доступный сырьем. В качестве перспективных hctj4hhkob слрья рассматриваются разнообразные от :оды перерабатывающей промышленности сельского хозяйства
Рациональная утилизация конкретных отходов пергработки растительного сырья предполагает поиск и подбор новых, высокоэффективных итаммов-продуцентов, способных осуществлять наиболее полную копверс.ю углеводов суострата в молочную кислоту. Создание новых технологий, основанных на утилизации отходов переработки растительного -ырья с применением высокоэффективных ш.аммов-продуцен "ов, разработка оптимальных условий молочнокисл >й ферментации, совер-
- 4 -шенствованиг способов получения и выделения конечного продукта обеспечат существенное псвыконче эффективности производства молочной кчслоты.
В настоящей работе установлена возможность получения нолочной кисчо-ы сбра- иванием крахмалсодериащих отходов произгодст'.а японской рисовой водки (сакэ), пшеничных отрубей и картофельных очисток. Эксперименты вь.лолнялись на Кафедре те :нологии микробиологического синтеза СПГТИ, (ТУ), лаборатс—пш спорообраэующи:: бакт«1риГ Инсгитута микробиологии НАН Армении и Центральных исследовательских лабораториях компании "Taiyo Kagaku" (Япония). Получроиз-впдг.твенные ферментации проведены нг заводе фирмы "М." уа-zakl .Iontrfn" (г. ";оккаичи, Япония,.
Цель и задачи исследования, "сновтй целью *астоящой работч являлась разрабочла эффективного нетода получения молочной хислоты с пр ;менением в качестве углеводсодер-^а-щего субстрата ,"ля молочногчелого брожения крахналсодег-хар.их отходов произпдетва. Для реализации этой цели иыш поставлены следующие задачи:
изученкз состага отходов производства сакэ - рисовых отпуаей с точки зрения их пригодности в качестве уг-леводсодерхащего субстрата для молочнокислого брожения;
раар^ботка способ? предферметационной подготовки сырья;
выбор микроорганизма-продуцента, способного эффективно осуществлять конверсию крахмала рисовых отрубей в молочную кислоту, изучєїие и разработка оптимальных условии для его роста и лактатобразования;
проведение нолочіэкислой ферментации рисовых отрубей в лабераторгых и полупроиэводственных условиях;
выделение и очктгка конечного продукта;
_ иэученге вомежности получения нолочной кислоты прямой ферментацией других крахналсодеркащих отходов.
- на О' новаки» получєннчх дачных разработать и реко
мендовать для пргмыш: гнной реализации новый метод получе
ния лактдта с примененном кр«хмалсодеркащих отходов пере
рабатывающих производств.
Научная новизна ..работы,, впервые для производства молочной кислоты в качества продуцента применена культура
- 5 -Streptococcus bovis, обладающая высокой амполитчческой активностью ( С.-амилаза сахарогенного типа) и ла"татобра-зующей способностью. Применение ьтсЗ культуры позволило впервые осуществить совмещенное осахариван.іе и брожение в процессе производства бактєрилии молошой кислоти из крахмалсодерк.щнх отходов.
іІо.;азана возможность и персгэкчлвкос.-ь лримечения в качестве угм.звс.содержащего сырья дл" производства молочной кислоти крахмалсодергащих отходов производств! саь.э -рисовых отрубей, рлпее мв ислользованных в бродильных пооцессах, а также других крахмалсогіржавих субстратов.
О ределены оптимальные условш. роста и лакт .тобраэо-ьания продуцента, процессов фе^ентации, получения, зыде-ления и очистки целевого продукта - L(+) лактата.
В результате проверенных исшедове :шй разработан т-о-вый метод получения L( + ) лактата прямой ферментацией с---ро.о, негидролизованного крахмала р'совых отрубей.
Практическая значимость рабогч. Разработг.нный метод утилизации крахмагсодеркащич отходов з качестве сбраживаемого субстрата для молоч..окислих ферментации лозвсляет заменить традиционно используемые в прои:водстве молочной кислоты ценные спхаросодержащие субстраты (сахарні е стропы, рафинадная патокг , меласса) более деп/овыми и доступными источниками сырья.
Лредлижеп.шй метод, основанный на применении в качестве предуцента L(+) молочной кислоты культуры S. bovis позволяет гсключить одну из н иболеа энергоемких и ресур-созатратных стадий фермен-ации крахналссдержап"?го сырья -предферментационный ги«ролиз рчя осахарнЕзния сбраживаемого субстрата.
Использование коммерческого препарата глюкоамилсзы "Sumizime 2000" в качестве дополнительного сахарогенного фактора позволяет существенно сократить продолжительгості бродильного процесса при лраьгически полной когверсии сырого крахмала рисовых отрубе.., и тем cahWM повысить эффективность молочнокислой ферментации
Апробация работы. Рез-льтаїл исследований доложены на конференции и^еяпонскоМ сельсіохозяйств чшои и биоло-
гической ассоциягии (Кобе, 1992), Всероссийских і.аучк^х конференциях "Химия и технология лекгрственный вещестп" (Санкт-Петербург, 1994^ и "Актуальне проблемы создания "очых лекарственных ері дств" (Санкт-Петербург 1996), сов-нестнон проиовоцствеш эм совещании лаборатории спогообра-зующиг б..к.ер-й института микробиологии ИАН Армении и республиканского "чнтра депонирования иикроСов нАН и Министерства образования и науки Армении (Лбовян, 1996?.
І.убликаиг-'. Основное содерж ние диссертации отражено в 7-ми публикациях.
структура и объем диссертации. Диссертация состой-из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, полученных результатов и чх обсутде-ния, заключения, выводов и библиографического спгска включающего 179 наименований.