Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии

Биотехнологическая переработка отходов производства птицы в ценный кормовой белково-пробиотический концентрат

Гращенкова Карина Валерьевна, Ковалева Елена Германовна, Савиных Дмитрий Юрьевич

Статья научная

В животноводстве и птицеводстве есть два вида отходов: продукты жизнедеятельности животных (моча, помет) и остатки от разделки животных (потроха, перья, кости). Каждый вид отходов является перспективным сырьем для получения ценного белково-пробиотического концентрата путем биотехнологической переработки в составе питательной среды при глубинном культивировании микроорганизмов. На птицефабрике перья, клювы, потроха, кости перерабатывают в перьевую муку, гидролизат которого может быть использован в качестве такого сырья для получения ценного концентрата как кормовой добавки. В данной работе предложена биотехнологическая переработка отходов птицеводства в пробиотическую кормовую добавку. Целью работы являлось получение и оптимизация новой питательной среды на основе гидролизата перьевой муки для эффективного культивирования Bacillus subtilis с целью получения ценного белково-пробиотического концентрата. На первом этапе был выполнен комплекс исследований и проведена оценка основного компонента питательной среды для глубинного культивирования - гидролизата перьевой муки (содержание общего азота, аминного азота, минеральный состав, аминокислотный состав). Далее были подобраны и получены новые питательные среды с ГПМ (гидролизатом перьевой муки) как источника аминного азота, после которого проводили культивирование Bacillus subtilis на питательной среде с содержанием аминного азота не менее 4 г/л. Аминокислотный и минеральный составы после гидролиза были улучшены, так как была достигнута оптимальная концентрация аминного азота, который использовали в качестве компонента питательной среды. После этого было проведено культивирование Bacillus subtilis на новых питательных средах с получением ценного белково-пробиотического продукта. Полученный осветленный жидкий продукт не уступал в ростовых и накопительных (по биомассе) характеристиках таким продуктам, как соевый и кукурузный ферментативный гидролизат. Таким образом, полученный гидролизат может быть использован в качестве источника азота при приготовлении питательной среды.

Бесплатно

Влияние ультразвукового микроструктурирования биологически активных веществ на эффективность процесса их инкапсуляции

Фаткуллин Ринат Ильгидарович, Калинина Ирина Валерьевна, Васильев Андрей Константинович, Науменко Екатерина Евгеньевна, Ботвинникова Валентина Викторовна

Статья научная

Целью настоящего исследования стала оценка возможности использования микроструктурирования биологически активных веществ для повышения эффективности их инкапсуляции. Многие биологически активные вещества, особенно полифенольной природы, представляют собой полимерные формы соединений, биологическая активность которых в значительной степени уступает их мономерным формам. Инкапсуляция полимерных форм биоактивных веществ также сопряжена с рядом проблем, среди которых сложность получения препаратов микро- и наноразмерного ряда, низкий уровень загрузки этих веществ в систему доставки, низкая биодоступность этих соединений. В рамках данного исследования предложен и апробирован метод ультразвукового микроструктурирования дигидрокверцетина - растительного антиоксиданта полифенольной природы. Проведена оценка дисперсного состава растворов дигидрокверцетина в исходном и микроструктурированном виде. Показано, что ультразвуковое воздействие в предложенном режиме позволяет изменить размерный ряд частиц биоактивного вещества в растворе и привести их к более выровненному состоянию. Вместе с тем, снятие спектров растворов дигидрокверцетина в исходном и микроструктурированном виде показало, что в обоих случаях биоактивное вещество присутствует в виде смеси полимерной и мономерной форм. Для оценки эффективности инкапсуляции исходной и микроструктурированной форм дигидрокверцетина в качестве системы доставки был выбран β-циклодекстрин, который представляет собой разрешенную к применению пищевую добавку. Методика инкапсуляции дигидрокверцетина в исходном и микроструктурированном виде была идентичной. Полученные результаты определения эффективности инкапсуляции свидетельствуют о целесообразности использования микроструктурирования биологически активного вещества перед его инкапсуляцией. Значение показателя эффективности инкапсуляции дигидрокверцетина в микроструктурированном виде в 1,3 раза превышало значение данного показателя для дигидрокверцетина, инкапсулированного в исходном виде. Предложенный подход может иметь перспективы использования при получении функциональных пищевых ингредиентов и биологически активных добавок с применением технологий инкапсуляции.

Бесплатно

Биотехнология выращивания каллусных культур ятрышника шлемовидного - перспективного источника биоактивных веществ

Лосева Анна Ивановна, Позднякова Анна Владимировна, Просеков Александр Юрьевич, Остапова Елена Владимировна, Альтшулер Ольга Генриховна

Статья научная

Одним из востребованных в фармакологической сфере растением является Orchis maculata L., содержащий алкалоиды, флавоноиды, каротиноиды, антоцианы и стерины - вещества, проявляющие биологически активное действие. На территории России данный вид занесен в Красную книгу, следовательно, актуально использовать биотехнологические методы выращивания in vitro. Данная работа направлена на подбор фитогормонов в питательной среде для получения максимального прироста биомассы каллусной культуры in vitro. Объектом исследования стала 28-дневаная каллусная культура Orchis maculata L., выращенная на различных питательных средах: основа среда Мурасиге-Скуга, варьирование количеством фитогормонов (от 0,1 мг до 2,0 мг) - цитокинов (кинетин, 6-БАП) и ауксинов (ИМК, 2,4-Д). Из каллусных клеток, обладающих наибольшим сухим остатком, получали экстракт (экстрагент - 70 % этанол, продолжительность 60 мин, температура 60 °С, соотношение сырье:экстрагент - 1:10). Спиртовой экстракт подвергался анализу на определение качественного и количественного состава БАВ с помощью ВЭЖХ (Shimadzu LC-20 Prominence) и ТСХ (Sorbfil ПТСХ-АФ-А). Наибольший прирост биомассы каллуса наблюдается при соотношении цитокин:ауксин - 1:1. На 28 сутки культивирования индекс роста = 11,71 ± 0,01 наблюдался при использовании 6-БАП+2,4-Д (1,0 мг + 1,0 мг на 1 л), на питательной среде № 29. Наибольшее содержание сухих веществ (23,81 ± 0,02 %) наблюдалось при использовании среды № 13: кинетин (1,5 мг)+2,4-Д (1,5 мг). Методом ТСХ в этанольном экстракте каллусных клеток (выращенных на среде № 13) было обнаружено содержание кверцетина и кверцетин-3,7-O-β-D-глюкопиранозидов в трисахаридной и дисахаридной форме. Методом ВЭЖХ - рутина (73,07 ± 3,65 мг/кг), кверцетина (15,08 ± 0,75 мг/кг), апигенина (23,63 ± 1,18 мг/кг), колеофолида (12,53 ± 0,63 мг/кг). Представленная в данной работе питательная среда позволит получать каллусную культуру Orchis maculata L. для дальнейшего извлечения из нее БАВ, представляющих интерес в целях здравоохранения.

Бесплатно

Ресурсосберегающие технологии переработки зерновых культур как основа продовольственной безопасности Российской Федерации

Науменко Наталья Владимировна, Потороко Ирина Юрьевна, Гаврилова Карина Сергеевна, Науменко Екатерина Евгеньевна, Ликсунова Анастасия Дитриевна

Статья научная

Изменения, обусловленные ограничительными мерами ввиду распространения пандемии Covid-19, не могли не повлиять на развитие пищевой индустрии как в мировом, так и российском масштабах. Новые тенденции в области пищевых технологий знаменуют собой сдвиг в сторону экологически рационального и индивидуального выбора продуктов питания. Сегодня развитие пищевой промышленности направлено на применение эффективных, прозрачных и устойчивых технологий, таких как технологии Индустрии 4.0 во всей цепочке создания пищевых продуктов. Анализ полученных на базе платформы больших данных и искусственного интеллекта StartUs Insights Discovery позволяет выделить десять ключевых инновационных направлений развития пищевой промышленности, среди них такие как: формирование пищевого сырья на основе альтернативных источников белка; активное использование биологически активных веществ для создания функциональных и обогащенных пищевых продуктов; применение электронной торговли и цифрового управления на всех этапах движения сырьевых ингредиентов и готовых продуктов; персонализация рационов питания; цифровизация общественного питания; внедрение робототехники на технологических этапах производства; применение 3D-принтеров при создании пищевых продуктов; а также минимизация продовольственных потерь и пищевых отходов с целью формирования мировой продовольственной безопасности. В качестве одного из путей реализации ключевых инновационных направлений развития пищевой промышленности предлагается использование комплексного методологического подхода в технологиях получения комбинированных молочных продуктов с продуктами переработки зерновых культур, который может стать одним из эффективных инструментов уменьшения продовольственных потерь и создания пищевых продуктов повышенной пищевой ценности.

Бесплатно

Растительные полисахариды в составе матрицы биоразлагаемого материала: современные технологии

Потороко Ирина Юрьевна, Науменко Наталья Владимировна, Малинин Артем Владимирович, Цатуров Арам Валерикович, Кади Аммар Мохаммад Яхья

Статья научная

Биоразлагаемые материалы в настоящее время являются экологически значимой альтернативой для исключения из оборота пластиковых материалов и продуктов на их основе, так как способны разлагаться без остатка под воздействием микроорганизмов в аэробных или анаэробных условиях на продукты распада биополимеров: воду, метан, углекислый газ, биомассу. Ученые по всему миру активно ведут разработки новых подходов по созданию экоматериалов, а в качестве сырьевых источников предлагается применять растительные полисахариды, молекулы которых построены из моносахаридных остатков, соединенных гликозидными связями и обладающие пленкообразующей способностью. В статье представлен обзор растительных полисахаридов, применяемых в рецептурах биоразлагаемых материалов, и их влияние на свойство пленочного материала В числе предлагаемых сырьевых источников для матрицы биоразлагаемого материала наиболее часто находят свое применение природные биоматериалы растительного и животного происхождения, обладающие способностью изменять агрегатное состояние под воздействием различных факторов и выступать в качестве структурообразующего наполнителя для основного каркаса сырья. Данные виды полисахаридов способны образовывать гели, вязкость которых зависит от молекулярной массы полисахарида, присутствия некоторых ионов и температуры.. При формировании матрицы полимера из растительных полисахаридов необходимо учитывать их свойства, сопоставимость, соотношение их к общей массе, технологические особенности. Рассмотрены сырьевые компоненты и технологические процессы и их влияние на прочностные свойства пленочных биоматериалов. Биоразлагаемые материалы на основе растительных полисахаридов откроют новые границы получения большого спектра экоизделий для разных сфер применения, обладающих новыми свойствами и сохраняющими биосферу.

Бесплатно

Практические аспекты применимости метода динамического светорассеяния для оценки растворимости гидролизата сывороточных белков

Мельникова Елена Ивановна, Богданова Екатерина Викторовна

Статья научная

Устойчивое развитие молочной отрасли предусматривает ресурсосбережение, снижение выбросов предприятий в окружающую среду и сохранение компонентов молочного сырья на протяжении технологического цикла его переработки. Наличие широкого спектра функциональных ингредиентов в составе молочной сыворотки позволяет рекомендовать ее в качестве сырьевого источника при производстве пищевых продуктов различных ассортиментных групп. Перспективным направлением переработки молочной сыворотки является фракционирование и сушка с получением продуктов с длительным сроком хранения, высокой пищевой и биологической ценностью. Цель работы заключалась в изучении полноты и кинетики растворения гидролизата сывороточных белков. В качестве объектов исследований выбраны подсырная сыворотка, полученная при производстве сыра «Российский» на ПАО МК «Воронежский»; ее ультрафильтрационный концентрат (УФ-концентрат), выработанный с фактором концентрирования по белку 3,7-3,9; гидролизат сывороточных белков, произведенный с применением ферментных препаратов Promod 439L и Flavorpro 766MDP. Полученный гидролизат высушен на распылительной сушилке VRD-5. На основании анализа индекса азота сывороточного белка определены необходимые режимы пастеризации подсырной сыворотки и гидролизата сывороточных белков: t = (80 ± 2)°С, τ = 15 c при проведении последующего протеолиза в УФ-концентрате; t = (76 ± 2)°С, τ = 15 c перед непосредственной сушкой гидролизата сывороточных белков. Способность к восстановлению сухого продукта оценивали по его гранулометрическому составу (для образца гидролизата сывороточных белков основной размер частиц составил 56,13 мкм, для УФ-концентрата - 190,5 мкм). Установлено, что гидролизат сывороточных белков подвергался более полной регидратации и с более высокой скоростью в сравнении с УФ-концентратом подсырной сыворотки. Это обусловлено изменением заряда белков и пептидов в процессе протеолиза, благодаря чему увеличилась растворимость азотсодержащих компонентов, а также снижалось количество сорбированного белками воздуха и требовалось меньше времени для разрушения подобных агломератов при восстановлении.

Бесплатно