Синтез молочной кислоты грибом Rhizopus oryzae F-1030 на питательных средах из сульфитных щелоков
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-2-146-158Ключевые слова:
сульфитный щелок, R. oryzae, отъемно-доливной метод культивирования, периодический метод культивирования, молочная кислотаАннотация
Существующие в настоящее время способы получения и выделения молочной кислоты недостаточно эффективны и приводят к образованию большого количества загрязняющих окружающую среду отходов, переработка которых экономически невыгодна. При этом половина мирового объема производства молочной кислоты осуществляется микробиологическим методом, основанном на сбраживании таких ценных сахаросодержащих субстратов, как сахароза, меласса, рафинадная патока, сахарный сироп и др. Применение сахаросодержащих субстратов значительно увеличивает себестоимость конечного продукта. Для решения экономической и экологической проблем производства молочной кислоты необходимо пересматривать существующую сырьевую базу и вводить в молочнокислое производство более дешевые и доступные источники углеводов, например сульфитные щелока, образующиеся при варке целлюлозы. всвою оче-редь, для повышения экономической эффективности целлюлозно-бумажного производства следует максимально полно использовать такие побочные продукты российских предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, как сульфитные щелока, которые в химическом отношении являются комплексом неорганических и органических соединений, содержащим, в частности, моно- и олигосахариды. Рассмотрена зависимость выхода молочной кислоты, синтезируемой грибом-продуцентом R. oryzae F-1030 на питательных средах, приготовленных на основе сульфитных щелоков, от используемого метода культивирования. При отъемно-доливном методе культивирования по мере исчерпания сахаров в среде производилась замена культуральной жидкости на аналогичный объем стерильной питательной среды при сохранении биомассы гриба-продуцента, при периодическом методе культивирования по мере исчерпания сахаров в среде синтезированная молочная кислота осаждалась гашеной известью, а восстановление редуцирующих веществ в культуральной жидкости достигалось добавлением концентрированного сульфитного щелока. Установлено, что наибольший выход молочной кислоты наблюдается при использовании отъемно-доливного метода культивирования гриба R. oryzae F-1030 на питательной среде на основе сульфитного щелока, приготовленной по технологии, рекомендованной в промышленности при подготовке питатель-ных сред для культивирования дрожжей. При невозможности провести полную промышленную предварительную обработку сульфитного щелока от содержащихся в нем
вредных примесей рекомендуется использовать периодический метод культивирования гриба R. oryzae F-1030 для получения большего выхода молочной кислоты.
Для цитирования: Мингазова Л.А., Канарский А.В., Крякунова Е.В., Канарская З.А. Синтез молочной кислоты грибом Rhizopus oryzae F-1030 на питательных средах из сульфитных щелоков // Изв. вузов. лесн. журн. 2020. № 2. с. 146–158. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-146-158
Скачивания
Библиографические ссылки
Голомб Л.М. Физико-химические основы технологии выпускных форм красителей. Ленинград: химия, 1974. 224 с. [Golomb L.M. Physics and Chemistry of the Technology of Commercial Dyes. Leningrad, Khimiya Publ., 1974. 224 p.].
Грачева И.М., Гаврилова Н.Н., Иванова Л.А. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и жиров. М.: Пищевая пром-сть, 1980. 448 с. [Gracheva I.M., Gavrilova N.N., Ivanova L.A. Technology of Microbial Protein Preparations, Amino Acids and Fats. Moscow, Pishchevaya promyshlennostʼ Publ., 1980. 448 p.].
Григорьева Р.З., Куракин М.С. Товароведение продовольственных товаров. Кемерово: КемтИПП, 2008. 115 с. [Grigorʼyeva R.Z., Kurakin M.S. Food Commodity Science.Kemerovo, KemTIPP Publ., 2008. 115 p.].
Зиганшин Д.Д., Сироткин А.С. Особенности глубинного и поверхностного культивирования грибов Trichodermaдля получения биопрепаратов на основе клеток гриба // вестн. технол. ун-та. 2017. т. 20, № 10. с. 155–158. [Ziganshin D.D., Sirotkin A.S. Features of the Deep and Surface Cultivation of Trichoderma Fungi for Obtaining Biological Products Based on Fungal Cells. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta[Herald of Kazan Technological University], 2017, vol. 20, no. 10, pp. 155–158].
Коренман И.М.Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. М.: химия, 1970. 343 с. [Korenman I.M. Photometric Analysis. Methods for Determination of Organic Compounds. Moscow, Khimiya Publ., 1970. 343 p.].
Корнеева О.С., Мотина Е.А., Яковлева С.Ф., Яковлев А.Н. Влияние условий культивирования на рост биомассы Yarrowia lipolytica– продуцента кормового белка // вестн. ВГУИТ. 2016. № 1. с. 182–185. [Korneeva O.S., Motina E.A., Yakovleva S.F., Yakovlev A.N. Effect of Culture Conditions on the Growth of Biomass Yarrowia lipolytica–Producing Protein Feed. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekhnologiy [Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Тechnologies], 2016, no. 1, pp. 182–185]. DOI: 10.20914/2310-1202-2016-1-182-185
Левина Е.А., Атыкян Н.А., Ревин В.В. Влияние источников углеродного и азотного питания на биосинтез целлюлаз грибами Lentinus tigrinus вКМ F-3616 D и Trichoderma viride вКМ F-1131 // вестн. вГУ. сер.: химия. Биология. Фармация. 2016. № 1. с. 85–93. [Levina E.A., Atykyan N.A., Revin V.V. The Effect of Carbon and Nitrogen Sources on the Production of Cellulases by Fungi Lentinus tigrinus VKM F-3616 D and Trichoderma viride VKM F-1131. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya [Proceedings of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy], 2016, no. 1, pp. 85–93].
Мухин В.А. Влияние сернистого ангидрида на ксилотрофные грибы // Биораз-нообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий: материалы II междунар. конф., Оренбург, 17–18 дек. 2002 г. Оренбург: Изд-во ОГПУ, 2002. 196 с. [Mukhin V.A. The Influence of SO2 on Wood-Destroying Fungi.Biodiversity and Biological Resources of the Urals and Adjacent Territories: Materials of II International Conference, Orenburg, December 17–18, 2002. Orenburg, OGPU Publ., 2002. 196 p.]. DOI: 10.13140/RG.2.1.3291.8806
Новожилов Е.В. Оценка биоресурса сульфитных щелоков как сырья для производства кормовых дрожжей // Изв. вузов лесн. журн. 1999. № 2-3. с. 180–188. [Novozhilov E.V. Evaluation of Sulfite Liquors Bioresource as Raw Material for Nutrient Yeast Production. Lesnoy Zhurnal[Russian Forestry Journal], 1999, no. 2-3, pp. 180–188]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/ab7/ab7f2300221c7ded546d5483246aa51a.pdf
Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. М.: Просвещение, 1987. 815 с. [Ovchinnikov Yu.A. Bioorganic Chemistry. Moscow, Prosveshcheniye Publ., 1987. 815 p.].
Переработка сульфатного и сульфитного щелоков / под ред. Б.Д. Богомолов [и др.]. М.: лесн. пром-сть, 1989. 360 с. [Processing of Sulfate and Sulfite Liquors. Ed. by B.D. Bogomolov et al. Moscow, Lesnaya promyshlennostʼ Publ., 1989. 360 p.].
Смирнов Р.Е.Производство сульфитных волокнистых полуфабрикатов. СПб.: СПбГТУРП, 2010. 146 с. [Smirnov R.E. Production of Sulphite Pulp. Saint Petersburg, SPbGTURP Publ., 2010. 146 p.].
Химия углеводородов нефти / под ред. Б.т. Брукса [и др.]. М.: Гостоптехиздат, 1959. т. 3. 583 с. [Chemistry of Petroleum Hydrocarbons. Ed. by B.T. Brooks et al. Moscow, Gostoptekhizdat Publ., 1959, vol. 3. 583 p.].
Шарков В.И., Сапотницкий С.А., Дмитриева О.А., Туманов И.Ф. Технология гидролизных производств. М.: лесн. пром-сть, 1973. 407 с. [Sharkov V.I., Sapotnitskiy S.A., Dmitriyeva O.A., Tumanov I.F. Technology of Hydrolysis Production. Moscow, Lesnaya promyshlennostʼ Publ., 1973. 407 p.].
Шинкарев С.М., Самуйленко А.Я., Неминущая Л.А., Скотникова Т.А., Павлен-ко И.В., Рубцова Г.Н., Канарский А.В., Мингазова Л.А. Совершенствование микробио-логического синтеза молочной кислоты // вестн. технол. ун-та. 2017. т. 20, № 18. с. 165–170. [Shinkarev S.M., Samujlenko A.I., Neminuschiy L.A., Skotnikova T.A., Pavlenko I.V., Rubtsova G.N., Kanarskiy A.V., Mingazova L.A. Improvement of Microbiological Synthesis of Lactic Acid. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta [Herald of Kazan Technological University], 2017, vol. 20, no. 18, pp. 165–170].
Abd Alsaheb R.A., Aladdin A., Othman N.Z., Abd Malek R., Mei Leng O., Aziz R. et al. Lactic Acid Applications in Pharmaceutical and Cosmeceutical Industries. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research, 2015, vol. 7, iss. 10, pp. 729–735.
Ghaffar T., Irshad M., Anwar Z., Aqil T., Zulifqar Z., Tariq A. et al. Recent Trends in Lactic Acid Biotechnology: A Brief Review on Production to Purification. Journal of Radiation Research and Applied Sciences, 2014, vol. 7, iss. 2, pp. 222–229. DOI: 10.1016/j.jrras.2014.03.002
Khalid K. An Overview of Lactic Acid Bacteria. International Journal of Biosciences,2011, vol. 1, no. 3, pp. 1–13.
Komesu A., Oliveira J.A.R.d., Martins L.H.d.S., Wolf Maciel M.R., Maciel Filho R. Lactic Acid Production to Purification: A Review. BioResources, 2017, vol. 12(2), pp. 4364–4383.
Martineza F.A.C., Balciunas E.M., Salgado J.M., Gonzalez J.M.D., Converti A., Oliveira R.P.D.S. Lactic Acid Properties, Applications and Production: A Review. Trends in Food Science & Technology, 2013, vol. 30, iss. 1, pp. 70–83. DOI: 10.1016/j.tifs.2012.11.007
Rattanachaikunsopon P., Phumkhachorn P. Lactic Acid Bacteria: Their Antimicrobial Compounds and Their Uses in Food Production.Annals of Biological Research, 2010, vol. 1(4), pp. 218–228.
Rhee S.J., Lee J.-E., Lee C.-H. Importance of Lactic Acid Bacteria in Asian Fermented Foods. Microbial Cell Factories, 2011, vol. 10, art. S5. DOI: 10.1186/1475-2859-10-S1-S5
Simion A.I., Grigoras C.G., Bardaşu L.E., Dabija A. Modelling of the Thermo-physical Lactic Acid Aqueous Solutions. Density and Viscosity. Food and Environment Safe-ty, 2012, vol. XI, iss. 4, pp. 49–58.
Wu X., Jiang S., Liu M., Pan L., Zheng Z., Luo S. Production of L-Lactic Acid by Rhizopus OryzaeUsing Semicontinuous Fermentation in Bioreactor. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 2011, vol. 38, pp. 565–571. DOI: 10.1007/s10295-010-0804-8
Yuwa-amornpitak T., Chookietwattana K. L-Lactic Acid Production from Cassava Starch by Thermotolerant Rhizopus microsporus LTH23. Journal of Biological Sciences, 2014, vol. 14, iss. 4. pp. 284–291. DOI: 10.3923/jbs.2014.284.291
