Результаты выполнения
2023 год
-
Проведен анализ современного состояния исследований процессов пищевых технологий рыбопереработки, образования и использования отходов для получения продуктов с добавленной стоимостью; подготовлен аналитический обзор «Жиросодержащие отходы технологий рыбопереработки – объемы, состав, области применения» (КГТУ) и опубликован в виде обзора для обучения студентов (КГТУ).
-
В КГТУ проведено сравнительное исследование влияния параметров термического метода извлечения жира (температуры, длительности обработки, гидромодуля, скорости перемешивания) из крупных отходов рыбопереработки, но мало используемых в настоящее время (копченые головы кильки производства шпрот, скоропортящиеся внутренности судака, головы скумбрии атлантической) на полноту извлечения, качество и химический состав жира (кислотное, перекисное, тиобарбитуровое (ТБЧ), анизидиновое, йодное число и число омыления; неомыляемые вещества, вода, примеси нежирового характера, состав жирных кислот (ЖК)). С использованием наиболее результативных процессов по полноте извлечения жира и его качеству наработаны экспериментальные образцы жира (первая партия) и переданы для исследований ИБФ СО РАН.
-
В ИБФ СО РАН проведен скрининг и отбор штаммов продуцентов белка и разрушаемых ПГА (Ralstonia eutropha В-5786; R. eutropha В-8562, Cupriavidus necator B-10646, С. necator IBP/SFU-1) из имеющейся коллекции хемолитоорганотрофных водородных продуцентов, обладающих высокой активностью липазы и способных к росту на жирах рыбопереработки в качестве единственного углеродного субстрата; разработаны питательные среды на основе полученных в КГТУ образцов жира, поставлены и реализованы процессы выращивания отобранных штаммов в лабораторной колбочной культуре.
-
На базе выполненных исследований проведена первичная оценка микробного роста и продукционных показателей введенных в массовую культуру отобранных штаммов бактерий, наиболее активных по липолитической активности и продукции общей биомассы, белка и полимеров; исследовано влияние состава жира и соотношения в среде углерод/азот на химический состав клеток, включая соотношение нецелевых и целевых (белок и ПГА) соединений; определено внутриклеточное содержание белка и его аминокислотный состав; выходы, мономерный состав и свойства ПГА.
-
Выполнен цикл исследования полноты использования жиросодержащего субстрата бактериями по результатам сопоставления входной (в исходной питательной среде) и остаточной (в культуральной среде в конце процесса) концентраций жира, включая общие липиды и состав ЖК; определены компоненты жира и жирные кислоты, утилизируемые клетками в первую очередь; определены остаточные и неутилизируемые компоненты.
-
Проведены исследования по степени эмульгирования жиров в культивационной среде за счет варьирования режима перемешивания (изменение числа оборотов мешалки в ферментере), подбора и исследования химических эмульгаторов с определением их концентраций в культуре, не ингибирующих рост штаммов продуцентов, а также образцов белков и пептидов, полученных КГТУ, минимизирующих размеры жировых капель и повышающих полноту использования субстрата клетками.
2024 год
-
В КГТУ выполнено сравнительное исследование эффективности процессов извлечения жира из отходов рыбопереработки (головы копченой кильки, внутренности судака, головы скумбрии атлантической) при использовании химических (ферментативных) и комбинированных методов (продолжение), влияющих на полноту извлечения, химический состав и качество жира из рыбных отходов. Исследованы набор и концентрации коммерческих ферментных препаратов («Протозим», «Протосубтилин», «Alcalase»), температура и продолжительности гидролиза, а также предварительная обработка биосырья ультразвуком. С использованием наиболее результативных процессов наработаны и охарактеризованы экспериментальные образцы (вторая и третья партии) и переданы ИБФ СО РАН.
-
Исследовано влияние второй и третьей партий образцов жира, полученных ферментативным и комбинированным методами из рыбных отходов, на полноту использования жировых субстратов, продуктивность биосинтеза, химический состав биомассы бактерий, внутриклеточное содержание, состав и свойства белка и ПГА.
-
Подготовлены и реализованы в масштабированном варианте специализированные режимы биотехнологического процесса синтеза целевых продуктов с применением лабораторных ферментеров объемом от десяти до пятнадцати литров и отобранных образцов жира, полученных из отходов рыбопереработки в качестве единственного источника углерода: проточный режим steady-state на полной питательной среде при варьировании соотношения углерод/азот для суперпродукции белка и периодический режим с лимитированной подачей азота для сверхсинтеза резервных ПГА.
-
Для повышения полноты использования жиросодержащих компонентов питательной среды исследовано влияние различных факторов: интенсивность перемешивания культуральной среды путем варьирования числа оборотов перемешивающих устройств в ферментере и сурфактанты различной структуры (Tween-80, кокоилглутамат натрия и др.) в концентрациях, не ингибирующих рост продуцентов, на рост бактерий и продуктивность биотехнологических процессов, повышающих степень диспергирования жира и максимизирующих трансформацию жирового субстрата в целевые продукты биосинтеза.
-
Исследована возможность повышения полноты использования жиросодержащего субстрата в процессах биотехнологии дополнительной обработкой остаточных (неутилизированных) клетками компонентов жира с применением омыляющих агентов (гидроксид калия или натрия, белковые компоненты, полученные КГТУ из отходов рыбопереработки), гидролизующих нерастворимые жиры в легкоусвояемые бактериями глицерин и жирные кислоты.