Для чего кипятят кукурузный экстракт
Кукурузный экстракт
При химической переработке нет места отходам производства. Все идет в дело! Вот только несколько примеров. В процессе производства кукурузного крахмала при замочке зерна получается густая непрозрачная жидкость, так называемый экстракт, содержащий значительное количество ценных веществ, перешедших в раствор.
Самый простой путь переработки кукурузного экстракта — это его сгущение и использование вместе с другими отходами для выработки ценных концентрированных кормов. Установлено, что при замочке кукурузного зерна в раствор переходят не только азотистые вещества и углеводы, но еще и некоторые другие экстрактивные вещества, благоприятные для развития микроорганизмов, особенно плесневых грибов.
Вот почему, помимо использования на корм, кукурузный экстракт получил еще и другое очень важное назначение. Благодаря высокому содержанию в сухом остатке азотистых веществ (до 45%) и углеводов (до 25%) экстракт является хорошей питательной средой для выращивания плесени при выработке пенициллина.
Для этой цели экстракт уваривают в вакуум-аппарате до содержания сухих веществ 50% и в таком виде передают на пенициллиновые заводы. С успехом используют кукурузный экстракт и при выработке стрептомицина, тетрациклина и других антибиотиков.
Из экстракта можно также выделить фосфорсодержащие соли и перерабатывать их в ценное лекарство — фитин. Пенициллин, фитин — это отнюдь не единственные лекарственные средства, которые получают из кукурузы.
Ведь и глюкоза и аскорбиновая кислота при необходимости тоже применяются в качестве медикаментов. Из зародыша кукурузного зерна получают также токоферол — витамин Е.
Экстракт из кукурузных рылец
Издавна нити, выходящие из вершины зрелого початка, известные под названием «кукурузные рыльца», находят себе применение в народной медицине в качестве средства при лечении болезней желчного пузыря. Теперь они получили и официальное признание.
Центральный научно-исследовательский аптечный институт разработал два лекарства из кукурузных рылец — отвар и экстракт кукурузных рылец на 70%-ном спирте. Считают, что кукурузные рыльца являются и кровоостанавливающим средством.
Использование экстракта кукурузы и пшеницы в крахмальном производстве, полученного при замачивании зерна.
При переработке нормального кукурузного зерна отбор экстракта из замочных чанов составляет 700-1000 литров на 1 тонну абсолютно сухой кукурузы, а при замочивании неполноценного зерна отбор экстракта составляет 1000-1400 литров/тонну. Выход сухих веществ экстракта зависит главным образом от состава перерабатываемого зерна и составляет при замкнутом процессе 7,5-8,8%. При незамкнутом процессе без противотока в замочной батарее выход экстракта составляет 4-4,3% от веса абсолютно сухих веществ в зерне.
При переработке порченой, поврежденной низкокачественной кукурузы, при ведении замачивания зерна противоточным методом и при незамкнутом процессе производства выход экстракта может снизится до 4-6,5%, что обычно и наблюдается в весенне-летние периоды.
Полученный пр замачивании зерна экстракт плотностью 8,5 Брикс при одном испытании имел удельный вес 1,03 и содержание сухих веществ 7,4%. Выход такого экстракта на 100 кг абсолютно сухой кукурузы составлял 99,19 кг или 96,3 литра.
Состав жидкого (7,5% сухих веществ) экстракта характеризуется следующими данными (в %).
| Белок | 40-52 |
| Жир | 1-3 |
| Зола (фосфорнокислые соли) | 15-25 |
| Крахмал | до 0,5 |
| Растворимые углеводы | 12-17 |
| Прочие вещества | 4-7 |
| Кислотность (в пересчете на соляную кислоту) в % | 0,7-1,0 |
| рН | 4,2-4,4 |
| Содержание SО2 в % об. | 0,01-0,06 |
| Количество молочной кислоты (в %): | |
| при стационарном процессе | 0,3-0,6 |
| при диффузионном | 0,7-1,1 |
Выход абсолютно сухого экстракта из пшеницы составлял 1�2% к весу абсолютно сухой кукурузы.
По исследованиям ЦНИИКППа (М. В. Плевако), экстракты из пшеницы и кукурузы имели следующий состав ( см. Т абл ицу ).
Аминокислоты по хроматограммам, в том числе лизин, аспарагиновая и глютаминовая кислота, �-аланин
В пшеничных экстрактах в состав РВ входят мальтоза и глюкоза, содержание их составило 30% от общего количества сухих веществ экстракта; количество усвояемого азота (аминного или аммонийного) составляет 7�10% от общего азота.
В кукурузном экстракте основными сахарами (РВ) были мальтоза, глюкоза и ксилоза, причем наибольшее количество составляла глюкоза.
Содержание биотина в экстрактах характеризуется следующими данными ( см. табл ицу ).
Плотность по сахаромет ру в %
Содержание: в y /мл
Как видно из приведенных данных, содержание биотина в кукурузном экстракте примерно в 4 раза больше, чем в пшеничном.
Жидкий экстракт уваривается и в сгущенном виде применяет ся для изготовления сухого кукурузного смешанного корма; он находит также широкое применение в медицинской промышлен ности для приготовления сред в производстве антибиотиков и в сельском хозяйстве.
Уваривание экстракта сопряжено с большим расходом пара, быстрым загоранием поверхностей нагрева, пенообразованием и интенсивным износом поверхности нагрева вследствие сильного коррозирующего действия экстракта.
При переработке загнившей, заплесневевшей или же слишком свежей кукурузы получается экстракт, который при уваривании сильно пенится и образует на поверхности нагрева гуммиобразный толстый налет, затрудняющий работу выпарных аппаратов. Такой налет, состоящий из магниевых и кальциевых солей, образуется при уваривании экстракта с высоким содержанием сернистого газа и низкой кислотностью.
В некоторых случаях экстракт с пониженным содержанием сернистого газа и высокой кислотностью дает на трубках белый налет.
Перед увариванием из жидкого экстракта удаляют взвешенные частицы декантацией в специальных сборниках или фильтрацией на фильтрпрессах.
Перед поступлением на выпарку экстракт подогревают на решофере до 70 �С.
Уваренный экстракт, направляемый для приготовления корма, нейтрализуют известковым молоком плотностью 40�50�Бр, т.к. кислотность экстракта доходит до 15 % в пересчете на соляную кислоту.
Ней трализацию проводят в обычных сборниках с перемешиванием в течение 45-60 мин. при температуре 65-70 С до тех пор, пока кислотность не снизится до 1 %. Расход сухой извести в зависимости от кислотности экстракта составляет до 10% по сухому веществу экстракта. Экстракт смешивают с крупкой, мелкой мезгой и глютеном и высушивают в барабанных сушилках.
Выращивание дрожжей из экстракта непрерывным способом осуществляют по следующей схеме.
Экстракт и питательные соли (сернокислый аммоний и вы тяжка из суперфосфата) поступают в дрожжерастильный аппа рат (куда предварительно заданы засевные дрожжи) с постепенно возрастающей скоростью в течение 6 ч при непрерывной аэрации среды.
При этом происходит накопление дрожжей и к концу шесто го часа в дрожжерастильном аппарате накапливается до 25� 30 г в пересчете на прессованные дрожжи. Начиная с седьмого часа, часть среды отбирается из дрожжерастильного аппарата в дображиватель: первые 2 ч� 10%, вторые 2 ч�15% и сле дующие 2ч � 20% к общему объему среды.
С 12-го часа начинается третья стадия � собственно непрерывное выращивание, в процессе которого ежечасно отбирается 20% от емкости дрожжерастильного аппарата и добавляются в среду экстракт, вода и питательные соли.
Сернокислый аммоний дается из расчета содержания в полу ченных прессованных дрожжах: азота 2%, фосфора ( Р 2 О5) 1,5-2%.
Скорость роста дрожжей на пшеничном экстракте равна 16� 20% (к весу массы дрожжей в аппарате) в час, а на кукуруз ном 20� 22% в час.
Установлено, что в производственных условиях можно полу чить выход дрожжей: из пшеничного экстракта 41,2 г/л, а из кукурузного � 50,1 г/л. На 100 кг абсолютно сухих веществ пшеничного экстракта количество прессованных дрожжей (влаж ностью 75%) составит 194 кг, а из кукурузного экстракта � 240�260 кг.
На 1965 г. предусм атривалось выработать из экстракта кормовые дрожжи в количестве 90 тыс. т.
На всех действующих заводах и новостройках необходимо организовать уваривание жидкого экстракта для выработки белковых кормов, кормовых дрожжей и для использования на медицинских предприятиях для производства антибиотиков. При переработке в 1965 г. 800 тыс. т кукурузы получали до 80 тыс. т товарного экстракта (50%-ной влажности).
Для чего кипятят кукурузный экстракт
1) значительно увеличить содержание в них протеина;
2) полностью обеспечить потребность организма животных в фосфоре;
3) исключить необходимость использования минеральных азотофосфорных кормовых добавок;
4) увеличить количество производимой говядины и повысить ее качество;
5) повысить экономическую эффективность откорма бычков на кислом свекловичном жоме [5].
Цель работы состояла в разработке оптимального варианта использования подсгущенного кукурузного экстракта в рационах бычков при откорме на кислом свекловичном жоме.
Методика проведения исследований
Химический состав кукурузного экстракта приведен в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав кукурузного экстракта
в 1 кг экстракта содержится
обменная энергия, МДж
перевариваемый протеин, г
Исследования по изучению эффективности использования в рационах бычков подсгущенного кукурузного экстракта проведены в ЗАО «Скороднянское» Белгородской области и представлены в таблице 2.
Таблица 2
Основной рацион (ОР): жом отжатый кислый, патока, комбикорм, солома ячменная, премикс, аммофос
ОР + подсгущенный кукурузный экстракт в дозе 5 % от сухого вещества ОР
ОР + подсгущенный кукурузный экстракт в дозе 10 % от сухого вещества ОР
ОР + подсгущенный кукурузный экстракт в дозе 15 % от сухого вещества ОР
ОР + подсгущенный кукурузный экстракт в дозе 20 % от сухого вещества ОР
Основной рацион (ОР): жом отжатый кислый, патока, комбикорм, солома ячменная, премикс
ОР + подсгущенный кукурузный экстракт в дозе 10 % от сухого вещества ОР
Бычки I группы (контрольной) получали в составе рациона в качестве основного корма отжатый кислый жом с дополнительным скармливанием комбикормов, патоки, ячменной соломы и аммофоса, который включали для того, чтобы сбалансировать соотношение кальция и фосфора, и обогащения азотом. В рационы бычков II, III, IV и V групп (опытных) включали подсгущенный кукурузный экстракт в дозах 5,0; 10,0; 15,0 и 20,0% от уровня сухих веществ в контрольном рационе. Группы формировали по принципу групп-аналогов с учетом генотипа, возраста, пола, живой массы и состояния здоровья подопытных животных. Продолжительность научно-хозяйственного опыта составила 183 дня [ 5].
При постановке и проведении лабораторного и научно-хозяйственного опытов, а также производственной проверки руководствовались действующими ГОСТами, а также официальными методическими рекомендациями, принятыми для проведения исследований подобного рода. Полученный цифровой материал обрабатывали методами вариационной статистики (Н.А. Плохинский, 1969), а также на ПК с использованием пакета программ «Microsoft Word». Экономическую эффективность использования консервированного подсгущенного кукурузного глютена в рационах подопытных телят рассчитывали по общепринятым методикам.
Результаты исследований
В то же время, несмотря на полное исключение из рационов аммофоса, бычки III, IV и V групп существенно не отличаются от контрольных животных по потреблению фосфора.
Результаты ежемесячных контрольных взвешиваний подопытных бычков приведены в таблице 3.
Таблица 3
Средняя живая масса подопытных бычков, кг (М±m)
По окончании научно-хозяйственного опыта был проведен контрольный убой, для которого из каждой группы отбирали по 3 бычка с живой массой, соответствующей его средним значениям в группе.
Результаты убоя бычков контрольной и опытных групп приведены в таблице 4.
Таблица 4
Результаты контрольного убоя бычков, (M±m)
масса внутреннего жира, кг
выход внутреннего жира, %
Установлено, что по массе туши бычки II, III, IV и V групп превосходят молодняк из контрольной группы соответственно на 2,7; 4,1; 4,4 и 4,2%. В то же время по массе внутреннего жира и массе шкуры существенной разницы между бычками контрольной и опытных групп не установлено. Относительные показатели, характеризующие убойные показатели (выход туши, выход внутреннего жира, убойный выход и выход шкуры), у бычков контрольной и опытных групп сопоставимы и имеют близкие значения.
Расчеты экономической эффективности откорма бычков показывают, что использование в рационах кукурузного экстракта в разных вариантах научно-хозяйственного опыта по-разному сказывается на экономической эффективности производства говядины. Основные экономические показатели его использования в рационах подопытных бычков приведены в таблице 5.
Таблица 5
Экономическая эффективность использования кукурузного экстракта
прирост живой массы, кг
цена реализации прироста, руб./кг
стоимость прироста живой массы (выручка), руб.
израсходовано кукурузного экстракта, кг
стоимость кормов, руб.,
в том числе: кукурузного экстракта
всего затрат на откорм, руб.
себестоимость 1 кг прироста живой массы, руб.
Выводы
1. Кукурузный экстракт является побочным продуктом крахмального производства, использование которого в количестве 5-20% от уровня сухих веществ в рационах позволяет увеличить продуктивность бычков при откорме на свекловичном жоме.
2. Скармливание кукурузного экстракта позволяет полностью исключить из рационов бычков аммофоса, используемого в качестве дополнительного источника протеина и фосфора.
3. При использовании кукурузного экстракта в дозах 5, 10, 15 и 20% от потребности организма бычков в сухих веществах среднесуточный прирост в период откорма с 12 до 18 месяцев повышается по сравнению с контролем соответственно на 6,1; 11,6; 12,2; и 12,4% и характеризуется устойчивостью различий в возрастной динамике.
4. Различия в убойных показателях обусловлены разницей в живой массе бычков контрольной и опытных групп в конце откорма. По массе туши бычки, в рационах которых использовали кукурузный экстракт, превосходят контрольных животных на 2,7-4,2%.
5. При использовании кукурузного экстракта в количестве 10% от уровня сухих веществ в рационах прибыль при реализации 1 бычка в среднем составляет 4159,8 руб., что на 12,4% выше, чем при реализации аналогов из контроля. Увеличение дозы кукурузного экстракта не ведет к повышению экономической эффективности производства говядины.
Рецензенты:
Швецов Н.Н., д.с.-.х.н., профессор кафедры разведения и частной зоотехнии, ФГБОУ ВО «Белгородский государственный аграрный университет имени В.Я. Горина», г. Белгород;
Походня Г.С., д.с.-.х.н., профессор кафедры разведения и частной зоотехнии, ФГБОУ ВО «Белгородский государственный аграрный университет имени В.Я. Горина», г. Белгород.
Для чего кипятят кукурузный экстракт
В процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы должны получать из окружающей среды все те вещества, которые им необходимы для синтеза структурных компонентов и для получения энергии. Перечень элементов и их функции в организме приведены в табл. 15.7.2. Кроме элементов микроорганизмам необходимы и некоторые вещества (ростовые вещества), которые включают в состав питательной среды.
Таблица 15.7.2
Макро- и микроэлементы микроорганизмов и их главные функции [26]
Источники углерода [3, 26]
Наиболее важными источниками углерода и энергии является возобновляемое сырье и продукты его переработки, содержащие моносахариды, сахар, крахмал и, в меньшей степени, липиды. Типичными для промышленного культивирования являются среды, основу которых составляют относительно дешевые субстраты (табл. 15.7.3): гидрол, гидролизаты древесины, меласса, барда, зерноотходы и др.
Таблица 15.7.3
Сравнительная стоимость некоторых источников углерода (1980-е гг.) [3]
| Источник углерода | Стоимость 1 т (долл. США) | Коэффициент конверсии в биомассу |
|---|---|---|
| Метанол | 230–260 | 0,50 |
| Этанол | 430–470 | 0,65–0,70 |
| Уксусная кислота | 600–675 | 0,50–0,70 |
| Сахароза | 500 | 0,40 |
| Сахар-сырец | 174 | 0,50–0,70 |
| Сахар мелассы | 150 | 0,40 |
| Сахар гидролов | 80–100 | 0,40 |
| Сахар гидролизатов целлолигнина | — | 0,40 |
| Мука соевая | 260–315 | — |
| Зерноотходы | 120 | 0,20–0,30 |
| Парафины | 350 | 0,50–0,90 |
| Природный газ | — | 0,50–0,60 |
Характеристика углеродсодержащего сырья, представляющего собой отходы различных производств и используемых в микробиологических производствах, приведена в табл. 15.7.4 и 15.7.5.
Таблица 15.7.4
Побочные продукты, используемые в качестве основного сырья в микробиологической промышленности [26]
| Сырье | Характеристика | Продукты |
|---|---|---|
| Сульфитный щелок | СВ 4,0–4,5 %, в т. ч. РВ 3,3–3,5 % | Кормовые дрожжи, этанол |
| Картофельная барда | СВ 4,3–4,5 %, в т. ч. РВ 2,0–2,2 % | Кормовые дрожжи |
| Зерновая барда | СВ 7,3–8,1 %, в т. ч. РВ 2,5–2,9 % | Кормовые дрожжи |
| Гидрол | СВ 76–78 %, в т. ч. 50 % сбраживаемых сахаров | Дрожжи, антибиотики, этанол |
| Солодовое сусло | СВ 4,0–4,5 %, в т. ч. РВ (мальтоза, декстрины) 8–12%, витамины | Дрожжи, бактерии, микромицеты |
| Депротеинизированный сок растений | СВ 5–8 %, в т. ч. РВ 0,8–2,0 %, аминокислоты, витамины | Кормовые дрожжи |
| Депротеинизированный картофельный сок | СВ 4–5 %, в т. ч. РВ 0,5–1,0 %, витамины, аминокислоты | Хлебопекарные дрожжи, антибиотики |
| Гидролизат древесных отходов | СВ 6–9 %, в т. ч. РВ 3–4 %, органических кислот 0,3–0,4 % | Кормовые дрожжи, этанол |
| Гидролизат торфа | СВ 48–52 %, в т. ч. РВ 26–33 %, гуминовые вещества | Кормовые дрожжи |
| Пшеничные отруби | СВ 90–92 %, в т. ч. экстрактивных веществ 48–50 %, крахмала 25–30 %, белков 11–13 %, жиров 2,5–3,0 %, целлюлозы 15–17 % | Ферменты |
Таблица 15.7.5
Состав отходов переработки растительного сырья, используемого для ферментации [2]
| Сырье | Содержание, масс. % | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| сухого вещества | протеина | углеводов | липидов | клетчатки | золы | |
| Свекловичная меласса | 77,0 | 6,7 | 65,1 | 0,0 | 0,0 | 5,2 |
| Свекловичный жом | 90,0 | 8,9 | 59,1 | 0,6 | 18,3 | 3,1 |
| Тростниковая меласса | 78,0 | 3,0 | 54,0 | 0,4 | — | 9,0 |
| Мякоть цитрусовых (высушенная) | 90,0 | 6,0 | 62,7 | 3,4 | 13,0 | 6,9 |
| Кукурузная мука | 93,0 | 22.6 | 53,2 | 1,9 | 9,5 | 3,3 |
| Кукурузная глютеновая мука (60 %) | 90,0 | 62,0 | 20,0 | 2,5 | 1,6 | 1,8 |
| Кукурузный экстракт | 50,0 | 24,0 | 5,8 | 1,0 | 1,0 | 8,8 |
| Сухой кукурузный экстракт | 95,0 | 48,0 | — | 0,4 | — | 17,0 |
| Мука семян хлопка | 94,0 | 41,0 | 28,9 | 3,9 | 13,5 | 6,7 |
| Высушенная барда | 92,0 | 26,0 | 45,0 | 9,0 | 4,0 | 8,0 |
| Льняная мука | 92,0 | 36,0 | 38,0 | 0,5 | 9,5 | 6,5 |
| Рисовые отруби | 91,0 | 13,0 | 45,0 | 13,0 | 14,0 | 16,0 |
| Соевая мука | 90,0 | 42,0 | 29,9 | 4,0 | 6,0 | 6,5 |
| Обезжиренная соевая мука | 90,0 | 45,0 | 32,2 | 0,8 | 6,5 | 3,0 |
Перспективным компонентом питательной среды является депротеинизированный сок растений. При фракционировании отжатием измельченной зеленой массы из разных растений можно получить натуральный, так называемый «зеленый сок», выход которого составляет, масс. % от общей массы: клевер — 65, люпин — 70, рапс — 76, райграс — 50, люцерна — 56. Из зеленого сока после термической обработки и центрифугирования (или декантирования) получают белковый кормовой концентрат и депротеинизированный сок, используемый для культивирования микроорганизмов.
В качестве сырья применяют биомассу других микроорганизмов, например, плазмолизированные кормовые дрожжи, пропионовые бактерии (отход производства витамина В12), экстракты из мицелиальных масс.
Источники азотного питания [15, 26]
В бактериальных клетках содержится до 12 % азота в пересчете на сухую биомассу, в мицелиальных грибах — до 10 %. Микроорганизмы могут использовать как органические, так и неорганические источники азота.
Продуктивность по биомассе в зависимости от источника азота не всегда совпадает с продуктивностью целевого метаболита и зависит также от условий культивирования (табл. 15.7.6).
Таблица 15.7.6
Влияние минеральных источников азота на рост биомассы и биосинтез лимонной кислоты мутантом А. nigег [26]
Большинство дрожжей хорошо усваивают аммиачные соли — сульфат аммония, фосфат аммония, а также аммиак из водного раствора. Часто в качестве источника азота в состав сред включают мочевину.
При выращивании биомассы в концентрации 30–40 г/л потребность в добавках азотсодержащих солей обычно не превышает 0,3–0,4 об. % от объема среды. В периодических режимах культивирования потребление азота заканчивается в течение первых 6–12 ч роста (в первой половине экспоненциальной фазы). При направленном биосинтезе азотсодержащих метаболитов потребность в азоте существенно возрастает.
В качестве органических источников азота используются соевая мука, а также белковые гидролизаты, получаемые из дрожжей и животного сырья [27].
Пептонами [27], в противоположность химическим гидролизатам, принято называть ферментативные протеолизаты. Для получения частичных гидролизатов обычно используют пепсин (ММ пептидов не более 2000 Да). Для изготовления коммерческих препаратов пептона индивидуальные белки или белковый материал (мышечную ткань, фибрин, рубцы крупного рогатого скота или овец и др.) подвергают расщеплению пепсином или другими эндопротеазами. Отечественные препараты коммерческого пептона изготавливают из различного сырья как пептическим, так и двухстадийным гидролизом: пепсином — 12–18 ч; затем трипсином или панкреатином — 3–4 ч. Доля высокомолекулярных пептидов в последних гидролизатах ниже, а содержание свободных аминокислот выше (до 12–15 %) в сравнении с пептическим. Пептиды являются поставщиками аминокислот и, так же как последние и независимо от них, азота, углерода и серы. При этом в качестве источника аминокислот они более эффективны, чем синтетические смеси.
Другие элементы [15, 26]
Источники фосфора. Фосфор, как известно, входит в состав нуклеиновых кислот, фосфолипидов и других важных компонентов клетки. Иногда фосфор накапливается в клетке в виде полифосфатов. Небольшая часть усвоенного фосфора существует в форме макроэргических соединений — АТР.
В качестве источников фосфора и азота широко используются ортофосфорная кислота (Н3РО4), фосфаты аммония: моноаммонийфосфат — NH4H2PO4, диаммоний фосфат — (NH4)2HPO4, триаммонийфосфат — (NH4)3PO4.
Источники макро- и микроэлементов. Повышенная потребность микроорганизмов в микроэлементах возникает, если целевой метаболит содержит микроэлемент. Так, при биосинтезе витамина B12 в состав питательной среды включают кобальт; молибден и бор стимулируют биосинтез тиамина в клетках клубеньковых бактерий; медь присутствует в ряде ферментов, переносящих электроны от субстрата к кислороду (табл. 15.7.6).
Источниками других макроэлементов являются следующие соединения: карбонат калия (K2СО3), техническое название — поташ; сульфат калия (K2SO4); хлорид калия (KCl); сульфат магния (MgSO4), техническое названия кристаллогидрата (MgSO4 × 7Н2О) — эпсомит, после обезвоживания которого получают кизерит (MgSO4 × Н2О); сульфат марганца (MnSO4); сульфат железа (FeSO4), название кристаллогидрата (FeSO4 × 7Н2О) — железный купорос; сульфат цинка (ZnSO4), название кристаллогидрата (ZnSO4 × 7Н2О) — цинковый купорос.
Ростовые факторы [3, 26]
Некоторые микроорганизмы нуждаются в дополнительных стимулирующих факторах для своего роста (табл. 15.7.7). Поэтому к питательному субстрату часто добавляют многокомпонентные органические субстраты.
Сильным стимулирующим действием на рост и биохимическую активность микромицетов оказывает кукурузный экстракт. Это объясняется наличием в нем различных органических соединений, а также минеральных элементов в легкоусвояемой форме.
Кукурузный экстракт представляет собой упаренную жидкость, которая остается после вымочки кукурузных зерен при производстве кукурузного крахмала и глюкозы из кукурузного крахмала (см. разд. 15.6.2.3). Во время замочки зерна происходит частичный микробный ферментолиз белков; в результате молочнокислого брожения экстракт обогащается органическими кислотами и другими микробными метаболитами (витаминами, ферментами). Для уменьшения процессов брожения во время транспортировки и хранения экстракта его обрабатывают сернистым газом. Количество диоксида серы в товарном экстракте не должно превышать 0,5 об. %. Кукурузный экстракт добавляют в питательный субстрат в небольших количествах: около 0,05–1,5 об. % от объема среды в расчете на содержание СВ экстракта.
Таблица 15.7.7
Содержание ростовых факторов в питательной среде и их функции в метаболизме клетки [26]
| Ростовой фактор | Функция | Концентрация, мкг/л | |
|---|---|---|---|
| минимальная | оптимальная | ||
| Витамин K | Предшественник менахинона — переносчика электронов (например, в фумаратредуктазе) | 0,001–0,01 | 0,01—0,5 |
| Биотин | Входит в состав простетической группы ферментов, катализирующих реакции карбоксилирования | 0,002–0,01 | 0,01–1,00 |
| Фолиевая кислота | Участвует в переносе одноуглеродных групп как кофермент | 0,02 | 0,03–0,5 |
| п-Аминобензойная кислота | То же | 0,01 | 0,2 |
| Тиамин (витамин В1) | Тиаминпирофосфат служит простетической группой декарбоксилаз, трансальдодаз и транскетолаз | 0,01–0,03 | 1–100 |
| Пиридоксин (витамин B6) | Пиридоксальфосфат — кофермент трансамидаз и декарбоксилаз аминокислот | 0,1 | 10–1000 |
| Цианкобаламин (витамин В12) | Участвует в реакции перегруппировок (например, глутаматмутаза) как кофермент | 0,1 | 5-1000 |
| Пантотеновая кислота | Предшественник кофермента А и простетическая группа ацилпереносящих белков | 4 | 20–1000 |
| Рибофлавин (витамин В2) | Предшественник флавинмононуклеотида и флавинадениндинуклеотида простетических групп флавонуклеотидов | 5 | 10–1000 |
| Никотиновая кислота | Предшественник NAD и NADP — коферментов многих дегидрогеназ | 5–10 | 100–1000 |
| Холин | Участвует в синтезе липидов, входит в состав лецитина и ацетилхолина | 20 | 1000–2000 |
| Инозит | Участвует в виде инозиновой кислоты в синтезе пуриновых оснований | 1000 | 2000–6000 |
| Пуриновые и пиримидиновые основания | Входят в состав рибонуклеотидов | 1000 | 5000–10000 |
Картофельный, или клеточный, сок является отходом картофельно-крахмального производства (табл. 15.7.8). В необработанном соке содержится 3–6 % высококачественного белка, который можно использовать в животноводстве. Депротеинизированный клеточный сок картофеля содержит 2,5–3,5 % СВ, в частности белки, аминокислоты (табл. 15.7.9), витамины (табл. 15.7.10), минеральные вещества (табл. 15.7.11).
Таблица 15.7.8
Общая характеристика кукурузного экстракта и картофельного сока [3]
| Компоненты | Содержание, масс. % | |
|---|---|---|
| Кукурузный экстракт | Картофельный сок | |
| Сухие вещества | 45–55 | 40–45 |
| Сахара | 0,1–11 | 2,5–5,0 |
| Общий азот | 2,7–4,5 | 2,5–5,0 |
| Аминный азот | 1,2–2,0 | 1,0–1,5 |
| Молочная кислота | 5,0–11,5 | |
| Летучие кислоты | 0,1–0,5 | 0,15–0,6 |
| Зола | 1,5–4,5 | 3–5 |
Таблица 15.7.9
Аминокислотный состав кукурузного экстракта и картофельного сока [3]
| Аминокислота | Содержание, мг/г СВ | |
|---|---|---|
| Кукурузный экстракт | Картофельный сок | |
| Аланин | 24–59 | 10–14 |
| Аргинин | 10–24 | 8–10 |
| Аспарагиновая кислота | 10–27 | 15–20 |
| Цистин | 2–4 | 2–5 |
| Глутаминовая кислота | 35–88 | 20–30 |
| Глицин | Следы | 2–4 |
| Гистидин | 2–4 | 3–4 |
| Изолейцин | 35–42 | 30–42 |
| Лейцин | 27–42 | |
| Метионин | 2–6 | 1–3 |
| Фенилаланин | 8–13 | 6–8 |
| Пролин | 16–20 | 16–20 |
| Серин | 4–11 | 11–16 |
| Треонин | 5–10 | 4–11 |
| Тирозин | 5–10 | 5–10 |
| Триптофан | 8–10 | 4–6 |
| Валин | 8–18 | 8–11 |
| Лизин | 16–37 | 8–11 |
Таблица 15.7.10
Витаминный состав кукурузного экстракта и картофельного сока [3]
| Витамин | Содержание, мкг/г СВ | |
|---|---|---|
| Кукурузный экстракт | Картофельный сок | |
| Рибофлавин | 7–12 | 1–16,8 |
| Тиамин | 80–100 | 8–20 |
| Пантотеновая кислота | 80–140 | 50–60 |
| Биотин | 15–55 | 0,5–1,0 |
| Никотиновая кислота | 120–180 | 120-190 |
Таблица 15.7.11
Содержание минеральных веществ в кукурузном экстракте и картофельном соке [3]
| Элемент | Содержание, масс. % от массы золы | |
|---|---|---|
| Кукурузный экстракт | Картофельный сок | |
| Калий | 25–35 | 19–21 |
| Кальций | 12–18 | 20–28 |
| Магний | 10–15 | 1,2–1,4 |
| Натрий | 4–6 | 1,6–1,9 |
| Железо | 1–2 | 2,2–2,4 * |
| Фосфор (Р2О5) | 0,3–0,5 | 0,7–0,9 |
| Цинк | 0,2–0,5 | 0,05–0,1 |
| Марганец | 0,2–0,6 | 0,03–0,05 |
| Медь | 0,05–0,1 | Следы |
| Алюминий | 0,4–0,5 | 0,02–0,03 |
Отруби и другие зерноотходы могут быть использованы в микробиологической промышленности в качестве источника питательных веществ и биостимуляторов. В состав отрубей входят, %: крахмал — 25–30, экстрактивные вещества — 48–50, белок — 11–13, жиры — 2,5–3,0, целлюлоза — 15–17, зола — 6–8.
Из зерноотходов богатым источником ростовых факторов являются экстракты солодовых ростков.