Биотехнология и бионанотехнология. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Влияние бактериальных культур на сохранность зеленых кормов
Статья научная
Для получения силосной закваски растительного сырья на основе бактериальных монокультур были тщательно изучены свойства и выбраны штаммы молочнокислых и пропионовокислых бактерий, наиболее полно удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к консервирующим препаратам. Были выбраны следующие штаммы: Bifidobacterium bifidum N1 в виде лиофилизата, Propionibacterium freudenreichiisub sp. shermanii – КМ 186 в виде жидкого препарата, Lactobacillus plantarum 8P-A3 в виде лиофилизата. Для получения данного бактериального концентрата была проведена серия опытов по подбору необходимых концентраций для каждого вида силосуемого сырья. Положительным результатом считали отсутствие посторонней микрофлоры в заложенной на хранение биомассе по истечении двух месяцев. О качестве заготавливаемого силоса судили по содержанию органических кислот в травянистой массе. Основным показателем эффективности применения молочнокислых бактерий для закваски является накопление молочной кислоты, пропионовокислых – пропионовой кислоты. Содержание кислот при силосовании трудносилосуемых (амарант красный в фазе молочно-восковой спелости, лебеда) и легкосилосуемых культур (кукуруза в начале фазы восковой спелости (конец фазы молочно-восковой спелости), подсолнечник однолетний масличный в начале цветения) определяли в соответствии с ГОСТ. Высокое содержание молочной и пропионовой кислот гарантирует хорошую сохранность силоса. Их низкое содержание означает недостаток сахаров в массе или же указывает на то, что в массу проникает кислород.
Бесплатно
Влияние щелочной и ферментативной обработки зерна овса и овсяных отрубей на выход бета-глюкана
Статья научная
Бета-глюкан является разветвленным полисахаридом, мономеры в котором связаны (1,3; 1,4) и (1,6) бета-глюкозидной связью и обладает широким спектром биологической активности и, прежде всего, иммуномодулирующим и противовоспалительным. Бета-глюкан находят в грибах, дрожжах, бактериях, водорослях. Однако, выделение бета-глюкана из этого сырья как природного, так и полученного в индустриальных условиях биотехнологическими методами является экономически затратным. Перспективным источником бета-глюкана являются зерновые культуры: овес, ячмень, пшеница, рож, рис, кукуруза и просо. Промышленный интерес к зерновым культурам связан с высоким содержанием растворимых разветвленных не крахмалистых полисахаридов, из которых возможно получение бета-глюкана. Цель настоящей работы - определение влияния щелочного и двух ступенчатого щелочного и ферментативного методов обработки зерна овса и овсяных отрубей на эффективность выделения ?-глюкана. В результате проведенных исследований установлено, что сочетание щелочного и ферментативного способов выделения ?-глюкана из зерна овса голозерного шлифованного и овсяных отрубей эффективней щелочного метода. Выход ?-глюкана при обработке щелочным и ферментативным методом овсяных отрубей выше, чем из зерна овса голозерного шлифованного. Показано, что бета-глюкан, выделенный из овсяных отрубей двухступенчатым щелочным и ферментативным одноступенчатым щелочным методами, содержит меньше сопутствующих веществ по сравнению с бета-глюканом, выделенным из зерна овса голозерного шлифованного. Более высокий выход бета-глюкана из овсяных отрубей можно объяснить высоким содержанием в них веществ алейронового слоя по сравнению с зерном овса голозерного шлифованного, что подтверждается повышенным содержанием белка в отрубях по сравнению с голозерным зерном. Предварительное растворение белков алейронового слоя и эндосперма в гидроокиси натрия, а также крахмала с последующим их ферментативным гидролизом приводит к более полному извлечению бета-глюкана.
Бесплатно
Статья научная
Манноза и манноолигосахариды обладают рядом функциональных свойств, что подтверждает необходимость исследования их получения. Манноза, являясь незаменимым углеводным компонентом иммуноглобулинов, проявляет противовоспалительные, пребиотические, иммуностимулирующие свойства и может быть использована для профилактики и лечения различных патологических состояний. Манноолигосахариды обладают пребиотической и антиоксидантной активностью. Потенциальный источник маннозы и манноолигосахаридов - маннаны растительного сырья, ферментативная обработка которых является перспективным и экологически безопасным способом их получения. В качестве растительного сырья для выделения маннанов выбрана древесина ели обыкновенной. Было исследовано влияние дозировки ферментных препаратов β-маннаназыВ. subtilis и Tr. harzianum и продолжительности гидролиза на эффективность гидролиза маннанов древесины ели обыкновенной. Установлены рациональные параметры процесса гидролиза маннанов для β-маннаназ различного происхождения. Для β-маннаназы В. subtilis оптимальными параметрами являются дозировка ферментного препарата 10 ед/г, продолжительность 3 ч, температура 35 °С, рН 7.0. Для β-маннаназы Tr. harzianum - дозировка ферментного препарата 15 ед/г, продолжительность 4 ч, температура 60 °С, рН 4.5. Была исследована способность маннозосодержащих гидролизатов, полученных при ферментативном гидролизе маннанов, стимулировать развитие бифидобактерий in vitro в сравнении с инулином Raftiline и маннозой. Изученные гидролизаты обладали выраженной способностью стимулировать рост бифидобактерий на протяжении всего процесса культивирования, сопоставимой с активностью признанного стимулятора роста бифидобактерий инулина. Однако гидролизаты, полученные под действием β-маннаназы В. subtilis, проявляли более выраженную пребиотическую активностью по сравнению с гидролизатами, полученными при гидролизе маннанов β-маннаназой Tr. harzianum. Таким образом, высокая каталитическая способность β-маннаназы В. subtilis расщеплять маннаны древесины ели и более выраженная способность гидролизатов стимулировать рост бифидобактерий делают предпочтительным использование этого фермента для получения маннозосодержащих гидролизатов из хвойной древесины.
Бесплатно
Изучение влияния биостимуляторов на активность бактериальных и грибных гидролаз
Статья научная
Одним из перспективных направлений биотехнологии является биоконверсия растительного сырья, примером которой является твердофазное культивирование: выращивание микроорганизмов и высших грибов на растительном сырье с целью получения биологически активных веществ, в частности, целлюлаз. На данный момент существуют данные об исследованиях, посвященных методам усиления целлюлазной активности микроорганизмов путем модификации питательных сред: добавления витаминов, минеральных веществ, биорегуляторов. В представленной работе использовались штаммы микроорганизмов родов Bacillus, Alternaria, Trichoderma, способные к биодеградации целлюлозы, которые были получены из Всероссийской коллекции микроорганизмов. Данные культуры планируется использовать в качестве деструкторов клетчатки в подсолнечном шроте. В качестве усилителей целлюлолитической активности использовались биорегуляторы эпин (2,4-эпибрассинолид) и гетероауксин (?-индолилуксусная кислота). Для определения целлюлолитической активности были применены луночный метод на среде Гетчинсона с добавлением 10 г/л карбометилцеллюлозы, а также способность красителя конго-красный образовывать комплекс с целлюлозой. Оценкой наличия целлюлозолитической активности служил диаметр зоны просветления вокруг лунок. Выявлено, что биорегулятор эпин в разведении 10-1 проявил наибольшее усиление целлюлозолитической активности. Далее была проведена твердофазная ферментация на среде на основе подсолнечного шрота. Проанализировав полученные в ходе экспериментов данные, можно сделать вывод о положительном влиянии биостимуляторов эпин и гетероауксин на целлюлолитическую активность Alternaria alternate, Trichoderma reesei, Bacillus subtilis, при этом максимальное воздействие оказывал эпин.
Бесплатно
Статья научная
Поиск и тестирование соединений, обладающих антиоксидантной, антимутагенной, противоопухолевой активностью, малотоксичных, эффективных и недорогих является актуальной задачей. Одним из веществ, удовлетворяющих этим требованиям, является метиленовый синий. Он применяется в качестве антисептика, антидота при отравлениях цианидами, оксидом углерода, сероводородом, нейропротектора, фотосенсибилизатора, антиоксиданта, регулятора активности ферментов. Целью работы явилось исследование влияния метиленового синего на частоту встречаемости микроядер в эритроцитах крови мышей с помощью микроядерного теста. Применение метиленового синего способствовало снижению уровня спонтанного мутагенеза в эритроцитарных клетках у мышей: в контрольной группе частота встречаемости микроядер составила 4,78 ± 0,58 ‰, пероральное введение метиленового синего в дозе 15 мг/кг в течение 60 дней приводило к снижению исследуемого показателя до 2,99 ± 0,34 ‰. Антимутагенное действие метиленового синего, очевидно, основано на его способности связывать свободные радикалы и защищать генетический материал клеток от повреждений. Выявление механизмов действия и дозозависимых эффектов метиленового синего требует проведения дополнительных исследований
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод оценки интенсивности продольного перемешивания биотехнологической суспензии в реакторах непрерывного действия путем расчета долей микроорганизмов, отличающихся между собой по времени пребывания в любом заданной объеме реактора. Расчёт степени смешения микроорганизмов различного возраста в интересующем единичном объёме аппарата важен специалистам-биотехнологам и конструкторам аппаратуры для формирования структурно-функциональной модели двухфазного потока суспензии, включающей микроорганизмы, управления потоком и определения основных гидродинамических и технологических параметров реализуемого процесса. Известно, что при сосуществовании в единичном объёме производственного субстрата микроорганизмов со значительной разницей в возрасте, биохимический процесс направленного массообмена идет неэффективно. В связи с тем, что метаболические процессы у микроорганизмов протекают с большой скоростью, изменение их возрастных функциональных признаков можно соотносить с временем пребывания клеток в системе. Для принятия принципиальных решений при конструировании новых аппаратов или модернизации имеющихся, с задачей реализации моделей потока, приближающегося к поршневому, необходимо иметь метод расчёта доли сосуществующих микроорганизмов с различным временем пребывания в интересующем объёме потока биореагентов. В данной работе предложен теоретико-вероятностный подход к построению математической модели диффузионного потока двухфазной жидкости, позволяющей рассчитать долю сосуществующих микроорганизмов с различным временем пребывания в произвольно заданном объёме аппарата. Методика базируется на математическом аппарате диффузионного марковского процесса, характеризующегося математической простатой и физической прозрачностью. Таким образом, полученные результаты позволяют оценить состояние гидродинамики потока системы «производственный субстрат–микроорганизмы» и на этом основании прогнозировать эффективность биохимических процессов, реализуемых в поточных аппаратах.
Бесплатно
Особенности электронно-микроскопической визуализации мягких наночастиц на основе фосфолипидов
Статья научная
Просвечивающая электронная микроскопия (ЭМ) является одним из способов контроля структурной организации липидных наночастиц. Цель данной работы: изучить особенности ЭМ визуализации мягких наночастиц на основе смесей диолеилфосфатидилэтаноламина (DOPE) и фосфатидиловой кислоты (PA), и фосфатидилхолина (PC) и холестерина (Chol), при контрастировании уранилом ацетатом (УА) и фосфорно-вольфрамовой кислотой (ФВК). Суспензии наночастиц DOPE/PA (9:2) и PC/Chol (1:1) сорбировали 1 мин на формваровую подложку на медной сетке, контрастировали УА, или ФВК (рН 0,5), или ФВК (рН 7,0), 5-10 с и изучали в ЭМ Jem-1400 (Jeol, Япония). Спектры 31P-ЯМР препаратов регистрировали на спектрометре AV-300 (Bruker, Германия). Препарат DOPE/PA, контрастирование УА и ФВК (рН 0,5): округлые частицы, образованные нитями (2–3 нм) низкой электронной плотности (ЭП), более четкими при использовании ФВК. Морфология нитей соответствует структурам инвертированной гексагональной фазы (ИГФ). Контрастирование ФВК (рН 7,0) приводит к структуризации нитей и появлению мембранно-подобных структур, соответствующих по виду ламеллярной фазе (ЛФ). Однако, 31Р-ЯМР анализ выявил в спектре образца один сигнал на 0,189 м.д., соответствующий ИГФ. Препарат PC/Chol, контрастирование УА и ФВК (рН 0,5): частицы неправильной формы, образованные хаотично расположенными нитями (2 нм) низкой ЭП, соответствующими липидам ИГФ. Контрастирование ФВК обнаружило в препарате стопки липидных бислоев, соответствующих ЛФ. Присутствие липидов в разных фазах подтверждено 31Р-ЯМР: анализ спектров препарата показал ЛФ (сигнал на -0,482 м.д.), ИГФ и изотропную фазу (сигналы на -0,235, -0,362 м.д.) Вывод: ЭМ позволяет идентифицировать фазовое состояние липидов, а «традиционные» контрастирующие вещества по-разному выявляют компоненты одного и того же препарата, что говорит об их активном взаимодействии с молекулами липидов и указывает на необходимость использования разных способов контрастирования для визуализации липидных наноструктур..
Бесплатно
Статья научная
В технологии традиционных и новых форм пищи модификацию структуры белков проводят в двух противоположных направлениях – гидролитическая деструкция высокомолекулярных полимеров и искусственное создание полимерных структур высокой молекулярной массы. Для реализации второго направления используют препараты трансглутаминазы (протеин-глутамин (-глутамилтрансфераза, НФ 2.3.2.13, ТГ). Основными механизмами воздействия являются реакции полимеризации, которые приводят к изменению гидрофобности белковых молекул. Основными катализируемыми реакциями являются ацильный перенос, связывание между глутаминовым и лизиновым остатками белков и дезаминирование. Авторами проанализированы подходы к получению, свойства и исследовано совместное влияние температуры и рН на активность коммерческого препарата Revada TG 11 с применением энзиматического колориметрического теста. Исследованы комбинированные фаршевые системы на основе говядины, свинины, мяса птицы механической обвалки, а также с заменой части сырья на белково-углеводные композиции с препаратом Revada TG 11. Результаты использованы для разработки имитирующих мясные системы биополимерных композиций (ИМСБК), приближенных по структуре и свойствам к гелям, формируемым актином и миозином при экстрагировании из миофибрилл в условиях традиционных технологических процессов производства мясопродуктов – созревание, посол, тонкое измельчение мяса. В состав ИМСБК включены биоактивированная проращиванием мука люпина, препараты пищевых волокон, препарат трансглутаминазы Revada TG 11. Для баланса аминокислотного состава пищевой композиции использовали белковые компоненты вторичных сырьевых ресурсов при переработке молока – казеинат натрия, а также молочную сыворотку. Для практического использования рекомендованы следующие варианты внесения ИМСБК в состав мясных фаршевых эмульсий: в виде гидратированной биополимерной дисперсии при куттеровании; в виде предварительно термообработанного геля
Бесплатно
Сравнительная характеристика качественных показателей амарантового и кукурузного силоса
Статья научная
Силос является основным сочным кормом и источником витаминов для животных в зимне-стойловый период. С целью расширения ассортимента кормовых культур для получения высокобелкового силоса в работе использовали нетрадиционную кормовую культуру амарант, который по содержанию белка, сбалансированного по количеству незаменимых аминокислот (особенно лизина, метионина и триптофана), масла, микро- и макроэлементов, витаминов и биологически активных веществ значительно превосходит традиционные кормовые растения, в том числе и бобовые. Амарант относится к группе трудносилосуемых растений, поскольку уровень сахара в его зеленой массе не превышает минимума, необходимого для процесса силосования, однако применение заквасок, способствующих созданию оптимальных условий для нормального течения процессов брожения, позволяет решить эту проблему. В работе проведена сравнительная характеристика качественных показателей силоса из амаранта метельчатого и из кукурузы, как сырья наиболее распространенного для заготовки зеленых кормов. Установлено, что в фазе молочно-восковой спелости семян амарант имеет лучшие технологические свойства для заготовки силоса, так как общие потери питательных веществ при силосовании амаранта в этой фазе – минимальные. Содержание «сырого» протеина, являющегося важным показателем в условиях дефицита белка в традиционных кормовых культурах, в силосе из амаранта метельчатого практически в 2 раза превышало этот показатель в кукурузном силосе. На основании оценки качества силоса по содержанию сухого вещества, органических кислот, сырого протеина, величине кислотности и органолептическим показателям можно сделать вывод о том, что силос из амаранта является более сбалансированным по всем основным показателям качества по сравнению с кукурузным силосом.
Бесплатно
Ферменты промышленного назначения – обзор рынка ферментных препаратов и перспективы его развития
Статья научная
Микробиологические ферментные препараты все чаще заменяют обычные химические катализаторы в ряде промышленных процессов. Такие препараты, помимо экологичности и высокой активности, имеют ряд преимуществ перед ферментными препаратами растительного и животного происхождения, а именно: производство микробиологических ферментов в биореакторах легко контролируется и предсказуемо; экскретируемые микробиологические ферменты более устойчивы по сравнению с внутриклеточными животными и растительными ферментами; генетическое разнообразие микроорганизмов позволяет производить ферментные препараты с широким диапазоном специфичности; микробиологические ферменты могут синтезироваться круглогодично, в отличие от производства растительных ферментов, которое часто бывает сезонным. Лидерами мирового рынка ферментов являются протеазы и амилазы, на долю которых приходится 25% и 15% соответственно. В течение последних пяти лет мировой рынок карбогидраз, включающий в основном амилазы, целлюлазы и ксиланазы, был самым быстрорастущим сегментом рынка ферментов с совокупным среднегодовым темпом роста более 7,0%. Другим основным продуктом рынка промышленных ферментов, имеющим большой потенциал для роста, являются липазы. С точки зрения назначения основную долю представляют кормовые и пищевые ферменты. Российский рынок продолжает оставаться ненасыщенным – текущее предложение не в состоянии удовлетворить потребности российской комбикормовой и пищевой промышленности в ферментных препаратах. Ферментные препараты отечественных производителей пользуются спросом в кормопроизводстве, пищевые же промышленные предприятия отдают предпочтение импортной продукции. Наиболее значимыми предприятиями в отрасли ферментного производства в России на данный момент являются ООО «ПО«Сиббиофарм», НПЦ «АгроСистема», ООО «Агрофермент». В свете российской политики повышения продовольственной безопасности развитие отечественной ферментной промышленности является крайне актуальной задачей.
Бесплатно
