Оценка эффективности культивирования микроорганизмов – продуцентов белка на гидролизатах пивной дробины

Целью настоящего исследования являлась оценка эффективности культивирования штаммов дрожжей и дрожжеподобных грибов на средах, полученных из отходов пивоваренного производства, таких как пивная дробина и ее ферментативный гидролизат. В работе использованы продуценты кормового белка: штаммы дрожжей Saccharomyces cerevisiae Y-365, Saccharomyces cerevisiae Y-722, Saccharomyces cerevisiae Y-1155 и штамм дрожжеподобных грибов Saccharomycopsis fibuligera Y-310 из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов. Исследовано изменение численности данных микроорганизмов в процессе культивирования на пивной дробине без использования мультэнзимной композиции и на ее ферментативном гидролизате. Рассчитаны показатели эффективности биоконверсии редуцирующих сахаров и установлены изменения концентрации белка в процессе культивирования. Показано, что для повышения эффективности биоконверсии пивной дробины целесообразна предварительная обработка сырья с использованием комплекса ферментов целлюлолитического, гемицеллюлазного и протеолитического действия, при этом продуктами ферментолиза являются моно-, дисахариды, аминокислоты, являющиеся источниками энергии, углерода и азота, необходимые для дальнейшего продуцирования микробного белка. Экспериментально подтверждено, что максимальная эффективность биоконверсии редуцирующих сахаров 78,6%, а также прирост количества белка в 10,5 раза отмечаются при культивировании штамма Saccharomyces cerevisiae Y-365 на ферментолизате пивной дробины. Результаты исследования могут быть полезны при получении кормовых добавок на основе процесса биоферментации пивной дробины с использованием штамма Saccharomyces cerevisiae Y-365, позволят более качественно использовать пивную дробину, повысив ее питательную ценность и усвояемость.

1. Bonifácio-Lopes T., Vilas-Boas A., Machado M., Costa E.M., Silva S., Pereira R.N., et al. Exploring the bioactive potential of brewers spent grain ohmic extracts // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2022. Vol. 76. P. 102943. DOI: 10.1016/j.ifset.2022.102943.

2. Castro L.E.N., Colpini L.M.S. All-around characterization of brewers’ spent grain // European Food Research and Technology. 2021. Vol. 247. P. 3013–3021. DOI: 10.1007/s00217-021-03860-5.

3. Данильченко А.С., Сиюхов Х.Р., Короткова Т.Г., Хачатуров В.Н. Физико-химические показатели сырой пивной дробины // Новые технологии. 2020. Т. 16. N 6. С. 28–36. DOI: 10.47370/2072-0920-2020-16-6-28-36. EDN: TZCSTQ.

4. Плиева З.А., Калабеков А.Л. Химический состав пивной дробины // Известия Горского государственного аграрного университета. 2011. Т. 48. N 2. С. 274–276. EDN: OPRSEB.

5. Плиева З.А., Цугкиев Б.Г. Химический состав пивной дробины // Известия Горского государственного аграрного университета. 2012. Т. 49. N 4. С. 376–379. EDN: PJWCOH.

6. Плиева З.А., Хозиев А.М. Минеральный состав пивной дробины // Известия Горского государственного аграрного университета. 2014. Т. 51. N 3. С. 331–333. EDN: SNUMRT.

7. Akermann A., Weiermüller J., Chodorski N.J., Nestriepke M.J., Baclig M.T., Ulber R. Optimization of bioprocesses with Brewers’ spent grain and Cellulomonas uda // Engineering in Life Sciences. 2022. Vol. 22, no. 3-4. P. 132–151. DOI: 10.1002/elsc.202100053.

8. Zeng J., Sheng F., Hu X., Huang Z., Tian X., Wu Z. Nutrition promotion of brewer’s spent grain by symbiotic fermentation adding Bacillus velezensis and Levilactobacillus brevis // Food Bioscience. 2022. Vol. 49. P. 101941. DOI: 10.1016/j.fbio.2022.101941.

9. Zeng J., Huang W., Tian X., Hu X., Wu Z. Brewer’s spent grain fermentation improves its soluble sugar and protein as well as enzymatic activities using Bacillus velezensis // Process Biochemistry. 2021. Vol. 111. P. 12–20. DOI: 10.1016/j.procbio.2021.10.016.

10. Castilla-Archilla J., Thorn C.E., Pau S., Lens P.N.L. Screening for suitable mixed microbial consortia from anaerobic sludge and animal dungs for biodegradation of brewery spent grain // Biomass and Bioenergy. 2022. Vol. 159. P. 106396. DOI: 10.1016/j.biombioe.2022.106396.

11. Плиева З.А., Цугкиев Б.Г., Хозиев А.М. Культивирование дрожжей на кислотном гидролизате пивной дробины // Известия Горского государственного аграрного университета. 2015. Т. 52. N 4. С. 411–416. EDN: UZBVWF.

12. Хозиев А.М., Плиева З.А. Размножение дрожжей на питательной среде, приготовленной на основе пивной дробины // Известия Горского государственного аграрного университета. 2014. Т. 51. N 3. С. 344–349. EDN: SNUMSX.

13. Bianco A., Budroni M., Zara S., Mannazzu I., Fancello F., Zara G. The role of microorganisms on biotransformation of brewers’ spent grain // Applied Microbiology and Biotechnology. 2020. Vol. 104. P. 8661–8678. DOI: 10.1007/s00253-020-10843-1.

14. Фазлиев И.И., Минзанова С.Т., Ахмадуллина Ф.Ю., Миронова Л.Г. Ферментативный гидролиз пивной дробины // Экология и промышленность России. 2012. N 8. С. 20–22. EDN: PBQCOL.

15. Петухова Н.И., Щербакова Д.В., Шараева А.А., Зорин В.В. Синтез полиненасыщенных жирных кислот грибом Mortierella alpina гр-1 при культивировании на пивной дробине // Башкирский химический журнал. 2014. Т. 21. N 4. С. 90–96. EDN: TGDIZD.

16. Грибкова И.Н., Харламова Л.Н., Севостьянова В.М., Лазарева И.В., Захаров М.А., Борисенко О.А. Анализ возможностей извлечения органических соединений пивной дробины различными способами // Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. N 3. С. 469–489. DOI: 10.21603/2074-9414-2022-3-2383. EDN: VLWIRO.

17. Кожемякин Д.С., Каменская Е.П. Анализ способов гидролиза пивной дробины // Ползуновский альманах. 2023. N 2-2. С. 23–25. EDN: AXXUUG.

18. Кобелев К.В., Гернет М.В., Грибкова И.Н. Разработка инновационного способа получения биологически активных соединений пивной дробины // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. N 1. С. 113–124. DOI: 10.21603/2074-9414-2021-1-113-124. EDN: AXBBIN.

19. Вистовская В.П., Каменская Е.П., Кожемякин Д.С., Дикалова Е.С. Разработка мультиэнзимной композиции для гидролиза пивной дробины с применением методов математического моделирования // Ползуновский вестник. 2023. N 3. С. 134–141. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2023.03.018. EDN: KSGYGV.

20. Касаткина А.Н., Градова Н.Б., Удалова Э.В. Использование мультиэнзимных композиций для деструкции пивной дробины // Биотехнология. 2008. N 2. С. 59–64. EDN: JVVQCF.