doi: 10.15389/agrobiology.2021.6.1172rus
УДК 664.872
ПОЛУЧЕНИЕ БЕЛКОВОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ ДРОЖЖЕВОЙ БИОМАССЫ Kluyveromyces marxianus Van der Walt (1965)
И.А. ФОМЕНКО, И.А. ДЕГТЯРЕВ, Л.А. ИВАНОВА, Н.Г. МАШЕНЦЕВА ✉
Недостаток белка в рационе влечет за собой нарушение азотистого обмена. По оценкам экспертов, к 2024 году рынок кормовых протеинов превысит 200 млрд долларов США. В России дефицит кормовых протеинов составляет более 1 млн т. Традиционные источники белка не в состоянии удовлетворить суточную потребность в пищевом и кормовом протеинах по экономическим и социальным причинам, поэтому растет интерес к источникам альтернативного белка. Настоящее сообщение представляет результаты получения белкового концентрата на основе биомассы термотолерантных дрожжей K. marxianus, выращиваемой на малоиспользуемом в биоконверсии отходе масличного производства — лузге подсолнечника. Дрожжи этого вида повышают усвояемость кормов, используются в пищевой промышленности при ферментации соевого молока, мягкого сыра и в качестве усилителя вкуса. Целью исследования была разработка технологии получения белкового концентрата из дрожжевой биомассы K. marxianus и обоснование целесообразности его применения в качестве кормовой и пищевой добавки. Штамм K. marxianus Y-4570 отобран в результате скрининга на ферментолизате подсолнечной лузги как наиболее продуктивный по накоплению биомассы (до 30 г/л) и сырого протеина (59,29±2,96 %). Для получения белковой биомассы дрожжи культивировали многоцикличным полунепрерывным способом в лабораторном ферментере на солевой среде с ферментолизатом лузги подсолнечника. Были определены технологические параметры, позволяющие получить белковый концентрат, содержащий не менее 60 % истинного белка, не более 2 % липидов и не более 2 % нуклеиновых кислот. Биомассу обезжиривали 60 % этиловым спиртом с гидромодулем 1:2,5 при температуре 60 °С в течение 1 ч. Остаточное содержание липидов — 1,94±0,09 %. Денуклеинизацию проводили методом активации собственных эндонуклеаз клетки при температуре 40-60 °С. Нуклеиновые кислоты удаляли при температуре 50 °С, гидромодуле 1:7 в течение 1 ч. Остаточное содержание нуклеиновых кислот — 1,97±0,10 %. Готовый продукт содержит 65,94±3,14 % истинного белка, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к белковым концентратам. Анализ аминокислотного состава белкового концентрата показал, что содержание практически всех незаменимых аминокислот превосходит таковое в исходной дрожжевой биомассе, за исключением глицина, лейцина и гистидина. За счет уменьшения содержания липидов и нуклеиновых кислот, а также за счет концентрирования веществ, содержащихся в исходной биомассе при уменьшении массовой доли влаги на этапе высушивания, происходит относительное увеличение содержания аминокислот. Белковый концентрат на основе биомассы дрожжей K. marxianus Y-4570 предназначен для использования в качестве кормовой и пищевой добавки с целью обогащения продуктов незаменимыми аминокислотами.
Ключевые слова: белковый концентрат, белок, липиды, нуклеиновые кислоты, Kluyveromyces marxianus, дрожжи, денуклеинизация, обезжиривание, идеальный белок.
I.A. Fomenko, I.A. Degtyarev, L.A. Ivanova, N.G. Mashentseva ✉
Lack of protein in the diet leads to a violation of nitrogen metabolism. Experts estimate that the feed protein market will exceed US $ 200 billion by 2024. In Russia, the deficit of fodder proteins is more than 1 million tons. Traditional protein sources cannot meet the daily need for food and feed proteins because of economic and social reasons, so there is a growing interest in alternative protein sources. This communication presents the results of obtaining a protein concentrate based on the biomass of thermotolerant yeast K. marxianus grown on a waste of oilseed production that is little used in bioconversion - sunflower husk. Yeast of this type increases the digestibility of feed, is used in the food industry for the fermentation of soy milk, soft cheese and as a flavor enhancer. The aim of the study was to develop a technology for obtaining a protein concentrate from the yeast biomass of K. marxianus and to substantiate the feasibility of its use as a feed and food additive. The K. marxianus Y-4570 strain was selected as a result of screening on sunflower husk fermentolysate as the most productive in terms of biomass accumulation (up to 30 g/l) and crude protein (59.29±2.96 %). Using a multicyclic semi-continuous method, yeast was cultured in a laboratory fermenter on a saline medium with sunflower husk fermentolysate to obtain protein biomass. Technological parameters were determined to obtain the protein concentrate containing at least 60 % of the true protein, no more than 2 % of lipids and no more than 2 % of nucleic acids. The biomass was defatted with 60 % ethyl alcohol with a hydromodule of 1:2.5 at 60 °С for 1 hour. The residual lipid content was 1.94±0.09 %. Denucleinization was performed by activating the cell’s own endonucleases at 40-60 °С. Nucleic acids were removed at a 50 °С for 1 hour with a hydromodule 1:7. The residual content of nucleic acids was 1.97±0.10 %. The final product contains 65.94±3.14 % of true protein, which meets the requirements for protein concentrates. Analysis of the amino acid profile of the protein concentrate showed that the content of almost all essential amino acids exceeds that in the original yeast biomass, with the exception of glycine, leucine and histidine. A relative increase in the content of amino acids occurs due to the removed lipids, nucleic acids, the loss of moisture and the concentration of substances of the original biomass with drying. Protein concentrate based on the biomass of the yeast K. marxianus Y-4570 is intended for use as a feed and food additive in order to enrich products with essential amino acids.
Keywords: protein concentrate, protein, lipids, nucleic acids, Kluyveromyces marxianus, yeast, denuclearization, degreasing.
ФГБОУ ВО Московский государственный университет |
Поступила в редакцию |
