Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Лекция 1
Содержание
- 1. Лекция 1
- 2. ИсточникиМакаров С.Ю. Славская И.Л. Биоконверсия растительного сырья.
- 3. План занятийОбщее понятие о биоконверсии растительного сырьяКлассификация сырьяЦеллюлозо- и пентозансодержащее сырьёСахаросодержащее сырьёТехнологииКлассификаци мтодовМикробная биоконверсияБиотопливоВермикультура?3
- 4. Биоконверсия (от лат. Conversio - превращение) –
- 5. Преимущества биоконверсии (по сравнению с «химией») Катализаторы
- 6. Накопление растоворимого белка при гидолизе полисахаридов белого люпина ферментами целлюлолитичекого действия (Витол, Зверев, 2018)6
- 7. 7
- 8. Использование ферментовНа начальном этапе биоконверсии, для расщепления
- 9. Использование микроорганизмовДля переработки растительного сырья:Корма, повышенного качества;Белковые продукты;Растительные белковые гидролизаты.9
- 10. Использование продукции биоконверсииФармация, медицина (инсулин, преднизалон, соматотропин).Пищевая
- 11. Сырье для промышленных биотехнологических процессов (в зависимости
- 12. Растительное сырье (5 групп) Древесное сырьё –
- 13. Углеводсодержащее сырье растительного происхождения (по химическому составу)Крахмалсодержащее:
- 14. Целлюлозосодержащее + пентозансодержащее сырьё В России
- 15. отходы древесины образуются на всех стадиях ее
- 16. Отходы с/х – солома злаковых культур, стебли
- 17. Недревесное сырьё – тростник, водоросли, торф (пойма
- 18. Строение растительных клеток целлюлозосодержащего и пентозансодержащего сырья18
- 19. Растительное сырье представлено углеводными компонентамиПолисахариды – 40-75%Лигнин – неуглеводный компонент 15-38%19
- 20. Клетка растений20
- 21. КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА – живой экстраклеточный матрикс, связанный с растительной клеткой плазмалеммой и цитоскелетом. 21
- 22. Функции клеточной стенкиОпорная (скелетная)Защитная (механическая, химическая)Тургорное давлениеЗащита
- 23. Архитектура клеточной стенки23
- 24. Моносахариды полимеров клеточной стенки – производные глюкозы24
- 25. Макрофибриллацеллюлозы Микрофибриллы целлюлоцы связаны водородными мостиками Целлюлоза состоит из
- 26. Гликаны Представлены в первичной КС комеллиновой
- 27. Пектиновые вещества гомогалактуронаны, рамногалактуронаны I, рамногалактуронаны II, ксилогалактуронаныРамногалактуронан I27
- 28. Белки клеточной стенки28
- 29. Три стадии биосинтеза нецеллюлозных полисахаридов КС ·формирование
- 30. Модель биосинтеза целлюлозы30
- 31. Клеточные стенки покрытосеменных растений имеют два типа
- 32. Спасибо за внимание! Домашнее задание:
- 33. на следующем занятии обратим внимание
- 34. Биосинтез целлюлозыЦелюлозный каркас формируется целлюлозосинтазой (CSA), расположенной
- 35. КС I и II
- 36. Ориентация целлюлозных нитей
- 37. Рост растяжением
- 38. Экспансины разрушают водородные связи между целлюлозой и
- 39. Формирование КС
- 40. Fluorescence micrograph taken with a confocal microscope
- 41. Первичная и вторичная КС
- 42. Сравнение кислотного и ферментного гидролиза растительных материалов
- 43. Слайд 43
- 44. Слайд 44
- 45. Ферментативное превращение целлюлозы (Селиванов) Ферментативное превращение
- 46. Ферментативное превращение целлюлозы Технология химической конверсии
- 47. Основными недостатками процесса перколяционного гидролиза древесины являются
- 48. Но сравнение обеих технологий по некоторым показателям
- 49. Для того, чтобы технологии биоконверсии растительного сырья
- 50. По данным литературы известно и описано немало
- 51. Наиболее подходящими и дешевыми углеродсодержащими субстратами для
- 52. На основе обобщения положений литературы и собственных
- 53. Известно, что процесс ферментативного гидролиза протекает в
- 54. Предложенная технология ферментативного гидролиза лигноцеллюлозного сырья (опилки,
- 55. Основными продуктами, получаемыми в результате биоконверсии по
- 56. В данном конкретном случае представлена технологическая схема
- 57. Разработанная нами комплексная малоотходная технология биоконверсии растительного
- 58. Слайд 58
- 59. Слайд 59
- 60. Слайд 60
- 61. Слайд 61
- 62. Лекция 6 «Биотехнология пищевого и кормового белка»Сырьевые
- 63. Мировой дефицит белка 15–35 млн. т НАПРАВЛЕНИЯ
- 64. Преимущества микробного синтеза пищевого белкаИспользование дешевого сырья
- 65. Заменят ли микроорганизмы коров?Сроки удвоения белковой массы:
- 66. КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛОКСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВБелковый изолят (содержание сырого протеина
- 67. Сырье для белковых продуктовУГЛЕВОДОРОДЫ К=0,8-1,0СПИРТЫ К=0,4-0,5ОТХОДЫ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВАК=0,20-0,24ДРЕВЕСНОЕ СЫРЬЕ К= 0,18-0,20 ОТХОДЫ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИК=0,05-0,40БЫТОВЫЕ ОТХОДЫК=0,02-0,10
- 68. Продуценты микробного белкаМикроводорослиChlorella, Spirulina,ScenedesmusДрожжи Candida,Endomycopsis,HansenulaБазиодиомицеты Agaricus,Pamus,PleurotusБактерии Pseudomonas,Mycobacterium,Bacillus Несовершенные грибыFusarium, Trichoderma,Penicillium
- 69. СХЕМА БИОКОНВЕРСИИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВЫХ ПРОДУКТОВПредварительная обработкаФерментативная
- 70. СОСТАВ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ, В % К СУХИМ ВЕЩЕСТВАМ
- 71. БИОКОНВЕРСИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ В БЕЛКОВЫЕ КОРМА ПУТЕМ ГЛУБИННОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
- 72. БИОКОНВЕРСИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ В БЕЛКОВЫЕ КОРМА ПУТЕМ ТВЕРДОФАЗНОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ
- 73. Гидролиз и инверсияОхлаждениеНейтрализация Осветление Культивирование дрожжейОтходыШлам (гипс)Соляная
- 74. Флотация Промывка Сепарирование Плазмолиз Упаривание ДрожжиКонденсат Воздух
- 75. Способы гидролиза Ферментативный Химический Щелочной Кислотный Комбинированный
- 76. Схема ферментативного гидролиза целлюлозыКристаллическая и аморфная целлюлозаЭндо-глюканазаРастворимые олигосахаридыЦеллобиозилгидролаза β-Глюкозидаза и экзоглюканазаГлюкоза β-Глюкозидаза Целлобиоза
- 77. СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ФИЛЬТРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ В ГИДРОЛИЗ-АППАРАТАХ
- 78. Схема подготовки гидролизатов к выращиванию дрожжей 9
- 79. Витаминизатор
- 80. СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВЫХ ПРЕПАРАТОВ ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ МИКРООРГАНИЗМОВ НА МЕТАНЕСушильный агентЖидкая питательная среда
- 81. СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ИЗ БИОМАССЫ БАКТЕРИЙ
- 82. СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА БЕЛКОВОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ ЗЕРНОПРОДУКТОВЭкстракцияЦентрифугирование Центрифугирование
- 83. СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ (ИЗОЛЯТОВ)ИЗ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ СОИРаствор HCl
- 84. СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВЫХ ИЗОЛЯТОВ НА ОСНОВЕ ДРОЖЖЕЙПар
- 85. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БЕЛКОВЫХ ПРОДУКТОВ
- 86. Использование белковых добавок в пищевых производствахХлебобулочные изделияМакаронные изделияСоусы, приправыМясопродуктыКонцентратыКонсервы
- 87. Биотехнология микроводорослейВ промышленных условиях культивируют микроводоросли спирулину, хлореллу, сценедесмус и др.
- 88. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БИОМАССЫ ХЛОРЕЛЛЫ И БЕЛКОВО-УГЛЕВОДНЫХ КОМПЛЕКСОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ ИЗ НЕЕ
- 89. Промышленные базидиомицетыШампиньон двуспоровый Agaricus bisporus Вешенка устричная
- 90. Стерилизация (гидротермическая обработка) Инокуляция субстрата мицелием и
- 91. На основе базидиальных грибов получаютФерменты (гидролазы, оксидоредуктазы, целлюлазы и др.)Антибиотики циклического строенияОнкостатические препараты
- 92. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
- 93. Биоконверсия растительного сырья. План занятий
- 94. Скачать презентанцию
ИсточникиМакаров С.Ю. Славская И.Л. Биоконверсия растительного сырья. Уч. пособие. М.: МГУТУ, 2013. 93 c. + ПрактикумСушкова В.И., Воробьёва Г.И..Безотходная конверсия растительного сырья в биологически активные вещества. Киров. 2007. 204 с. https://uchebnikfree.com/tehnologii-resursosberegayuschie/bezothodnaya-konversiya-rastitelnogo-syirya.htmlМашанов,
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Лекция 1.
Биоконверсия растительного сырья
Введение.
Общие сведения о растительном сырье.
Химический
состав и строение растительных клеток.
Слайд 2Источники
Макаров С.Ю. Славская И.Л. Биоконверсия растительного сырья. Уч. пособие. М.:
МГУТУ, 2013. 93 c. + Практикум
Сушкова В.И., Воробьёва Г.И..Безотходная конверсия
растительного сырья в биологически активные вещества. Киров. 2007. 204 с. https://uchebnikfree.com/tehnologii-resursosberegayuschie/bezothodnaya-konversiya-rastitelnogo-syirya.htmlМашанов, А. И. Биоконверсия растительного сырья : учеб. пособие для вузов / А. И. Машанов, Н. А. Величко, Е. Е. Ташлыкова. Красноярск: Красноярский гос. агр. ун-т, 2014. 223 с.
Селиванов А. Рациональное использование растительных ресурсов: комплексная малоотходная технология биоконверсии целлюлозосодержащих отходов лесоперерабатывающих и сельскохозяйственных предприятий / https://ib.komisc.ru/add/old/t/ru/ir/vt/02-51/07.html
2
Слайд 3План занятий
Общее понятие о биоконверсии растительного сырья
Классификация сырья
Целлюлозо- и пентозансодержащее
сырьё
Сахаросодержащее сырьё
Технологии
Классификаци мтодов
Микробная биоконверсия
Биотопливо
Вермикультура?
3
Слайд 4Биоконверсия
(от лат. Conversio - превращение) – означает трансформацию веществ
с участием живых организмов, или процесс превращения одних соединений в
другие при участии ферментных систем живых организмов.Биоконверсия – важнейший биотехнологический процесс переработки растительного сырья в корма, продукты, биодобавки и биотопливо.
4
Слайд 5Преимущества биоконверсии
(по сравнению с «химией»)
Катализаторы (ферменты) синтезируются микроорганизмами в
одну стадию.
2) Биоконверсия энергетически более выгодна, чем химические превращения.
5
Слайд 6Накопление растоворимого белка при гидолизе полисахаридов белого люпина ферментами целлюлолитичекого
действия (Витол, Зверев, 2018)
6
Слайд 8Использование ферментов
На начальном этапе биоконверсии, для расщепления структурных компонентов сырья
и растительной клетки.
На конечном этапе – для сохранения качества или
улучшения свойств целевых продуктов. 8
Слайд 9Использование микроорганизмов
Для переработки растительного сырья:
Корма, повышенного качества;
Белковые продукты;
Растительные белковые гидролизаты.
9
Слайд 10Использование продукции биоконверсии
Фармация, медицина (инсулин, преднизалон, соматотропин).
Пищевая промышленность (пищевой и
кормовой белок, клеточная биомасса дрожжей, водоросли, грибы).
Очистка окружающей среды (вод)
и ограничение загрязнений бытовыми и сельско-хозяйственными отходами (от нефти). Большинство веществ может удаляться с помощью ана-, аэробных микроорганизмов в результате биоконверсии (брожение, метаногенез, ацетогенез).Сельское хозяйство (биодеградация пестицидов в почве, биоразрушения ядохимикатов, использование натуральных удобрений).
10
Производство ещё одного важного в промышленном масштабе противовоспалительного препарата преднизолона, осуществляется путём микробного гидроксилирования кортизола Arthrobacter simplex
Слайд 11Сырье для промышленных биотехнологических процессов
(в зависимости от происхождения)
I. Растительное
сырье; II. Животное сырье (молочная сыворотка, экскременты животных); III. Минеральное
сырье (нефть, природный газ, уголь); IV. Биосфера (вода и воздух – источники получения водорода, кислорода, углекислого газа).11
Слайд 12Растительное сырье (5 групп)
Древесное сырьё – побочные продукты лесопиления
и деревообработки (щепа, опил, дрова) и продукты лесозаготовки (пни, сучья,
вершинки);Сельскохозяйственное и пищевое сырьё – побочные продукты переработки сельскохозяйственного сырья (шелуха, лузга, отруби, рафинадная патока, жмыхи, отходы крахмалопаточных и сахарных заводов); некондиционное зерно, картофель, травы пряно-ароматические и лекарственные, овощи и фрукты, углеводсодержащие целевые продукты пищевых заводов (сахароза, крахмал);
Недревесное сырьё, торф, искусственно выращенные водоросли;
Вторичное сырьё промышленных предприятий (целлюлозосодержащее): макулатура, отходы текстильной промышленности;
Отходы и сточные воды предприятий, городские отходы.
12
Слайд 13Углеводсодержащее сырье растительного происхождения
(по химическому составу)
Крахмалсодержащее: зерно, отруби, картофель
Целлюлозосодержащее: древесина
хвойных пород, лён, джут, отходы производства бумаги, типографий.
Пентозансодержащее: древесина, отход
получения дубильных экстрактов, отходы переработки с/х растений, плодоовощная продукция, дикорастущие растения, жмых производства сахарного тростника).13
Сахаросодержащее - свёкла, рафинадная патока, меласса (отходы сахарного производства), сахарный тростник.
Слайд 14Целлюлозосодержащее + пентозансодержащее сырьё
В России находится около 50%
мировых запасов древесины. Более половины ежегодно отправляется на нужды строительства.
14
Слайд 15отходы древесины образуются на всех стадиях ее заготовки и переработки.
К ним относятся: ветви, сучья, опилки, пни, корни, кора и
хворост, которые в сумме составляют примерно 15-25% всей массы древесины. На этапе обработки потери могут быть до 25-30%.15
Слайд 16Отходы с/х – солома злаковых культур, стебли хлопчатника, кукурузы, подсолнечника,
кукурузная кочерыжка, шелуха семян подсолнечника, проса, гречихи, овса, хлопка, риса
используют для получения:Кормовых дрожжей;
Фурфурола (средство борьбы с вредителями);
Ксилита (заменитель сахара).
16
Слайд 17Недревесное сырьё – тростник, водоросли, торф (пойма реки Волги, естественные
водоёмы, болота).
Россия располагает богатыми запасами торфа, который является ценным
химическим сырьём. Используют малоразложившийся торф, со степенью разложения не более 15-20% для получения: воска, органических кислот, фенолов, ацетона.17
Слайд 19Растительное сырье представлено углеводными компонентами
Полисахариды – 40-75%
Лигнин – неуглеводный компонент
15-38%
19
Слайд 21КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА – живой экстраклеточный матрикс, связанный с растительной клеткой плазмалеммой
и цитоскелетом.
21
Слайд 22Функции клеточной стенки
Опорная (скелетная)
Защитная (механическая, химическая)
Тургорное давление
Защита от потери воды
Рост
растяжением
Поглощение воды и ионов
Апопласт (транспортная функция)
Сигнальная функция
22
Слайд 25Макрофибрилла
целлюлозы
Микрофибриллы целлюлоцы связаны водородными мостиками
Целлюлоза состоит из микро- и макрофибрил,
Микрофибрилла состоит из цепочек полимеров
организованных определенным образом
глюкозы и содержит от 36 до 200 цепочекЦеллюлоза - 15-30%
25
Слайд 26Гликаны
Представлены в первичной КС комеллиновой линии однодольных: бромелиевые, пальмы,
имбирь, кипарис и травы
Образуют водородные связи с микрофибриллами целлюлозы, образуя
основную трехмерную экстраклеточную сеть.Преобладающие полисахариды матрикса первичной КС двудольных и примерно половины однодольных.
ксилоглюканы (XyGs)
глюкуроноарабиноксиланы (GAXs)
26
Слайд 27Пектиновые вещества
гомогалактуронаны, рамногалактуронаны I,
рамногалактуронаны II, ксилогалактуронаны
Рамногалактуронан I
27
Слайд 29Три стадии биосинтеза нецеллюлозных полисахаридов КС
·формирование активированных моносахаридов путем
взаимодействия сахара и нуклеотида
·перемещение предшественника из цитозоля в полость эндомембранной
системы·синтез полисахаридов из активированных мономеров мембраносвязаной гликозилтрансфеазой
Биосинтез
полисахаридов КС
29
Слайд 31Клеточные стенки покрытосеменных растений имеют два типа строения
Тип I
Характерен
для большинства двудольных и «некоммелиноидных» однодольных.
Клеточные стенки этого типа
содержат относительно равные количества целлюлозы и ксилоглюканов. Тип II
Характерен для «коммелиноидных» однодольных.
Подобно типу I, он содержат микрофибриллы целлюлозы, однако эти микрофибриллы соединяются между собой не ксилоглюканами, а глюкуроноарабиноксиланами.
КС типа II бедны пектинами, имеют мало структурных белков.
Формируются обширные сети фенилпропаноидных соединений
31
Слайд 32Спасибо за внимание! Домашнее задание: классифицировать полисахариды исходя из: - количества мономеров (одинаковых
или разных), растворимости, вязкости, степени гидролизуемости и растворимости.
32
Слайд 33 на следующем занятии обратим внимание на: - крахмалсодержащее сырьё - сахаросодержащее
сырьё
Слайд 34 Биосинтез целлюлозы
Целюлозный каркас формируется целлюлозосинтазой (CSA), расположенной в плазмалемме. Целлюлозасинтаза
связана с сахарозосинтазой (SUSY), которая поставляет сахара для биосинтеза полимера.
Слайд 38Экспансины разрушают водородные связи между целлюлозой и гликанами независимо от
химической структуры последних
Рост КС растяжением не связан со значительными биохимическими
изменениями составаКсилоглюкан эндотрансгликолазы (XET) гидролизуют цепочку гликана, что приводит к перестройке цепей
Слайд 40Fluorescence micrograph taken with a confocal microscope showing changes in
microtubule arrangements at different stages in the cell cycle of
wheat root meristem cells. Microtubules stain green and yellow; DNA is blue. (A-D) Cortical microtubules disappear and the preprophase band is formed around the nucleus at the site of the future cell plate. (E-H) The prophase spindle forms from foci of microtubules at the poles. (G, H) The preprophase band disappears in late prophase. (I-K) The nuclear membrane breaks down, and the two poles become more diffuse. The mitotic spindle forms in parallel arrays and the kinetochores bind to spindle microtubules. (From Gunning and Steer 1996.)
Слайд 45Ферментативное превращение целлюлозы (Селиванов)
Ферментативное превращение целлюлозы перспективно не
только с точки зрения создания самостоятельных малоотходных технологий, но и
с позиции снижения экологической опасности различных производств целлюлозно-бумажной промышленности и других производств, перерабатывающих растительное сырье и образующих большое количество отходов.Ежегодное производство древесины для изготовления бумаги достигает 150 млн. тонн и постоянно возрастает, создавая мощное давление на окружающую природную среду.
Таким образом, невостребованные сырьевые ресурсы для ферментативного получения углеводов из целлюлозы огромны и постоянно возобновляются.
Слайд 46Ферментативное превращение целлюлозы
Технология химической конверсии предполагает перколяционный гидролиз
целлюлозосодержащих материалов горячей разбавленной серной кислотой при температуре 150-180 oС
и при избыточном давлении 2.5-3.0 кгс/кв. см.
Слайд 47 Основными недостатками процесса перколяционного гидролиза древесины являются образование крупнотоннажного отхода
— лигнина и низкое качество гидролизата с точки зрения микробиологического
синтеза: наличие в смеси и пентоз, и гексоз, а также заметных количеств ингибирующих примесей, ограничивает применение гидролизата только производством белково-витаминного концентрата (гидролизные дрожжи).Во всех остальных биотехнологических производствах это сырье оказывается неприемлемым, тем не менее, производительность гидролизных аппаратов при химической конверсии составляет 5.4-18.0 г/л·ч, что на порядок выше, чем при биоконверсии — 0.6-1.1 г/л·ч при одинаковом выходе по редуцирующим веществам от исходного сырья по абсолютно сухим веществам соответственно 25-44 % и 25-48 %.
Ферментативное превращение целлюлозы
Слайд 48 Но сравнение обеих технологий по некоторым показателям (качественная характеристика получаемого
продукта, отход лигнина и влияние на окружающую природную среду) выдвигает
биоконверсию как наиболее перспективную технологию.Однако, несмотря на многочисленные исследования, в настоящее время ни в одной стране мира пока нет промышленных установок для ферментативного гидролиза целлюлозосодержащих материалов. Одной из основных причин того, что процесс ферментативного гидролиза целлюлозы пока не удается перевести на промышленный уровень, является отсутствие высокопроизводительных и экономически эффективных аппаратов и технологий для ферментативного гидролиза, сопоставимых с уровнем аппаратов традиционной химической технологии.
Ферментативное превращение целлюлозы
Слайд 49 Для того, чтобы технологии биоконверсии растительного сырья экономически были выгодны
для использования их в промышленном производстве, исследователи ориентируются на получение
продуктов, которые невозможно получить традиционными химическими технологиями переработки растительного сырья.Ферментативное превращение целлюлозы
Слайд 50 По данным литературы известно и описано немало технологий биоконверсии растительного
сырья с использованием многостадийных процессов для удешевления нерентабельного процесса ферментативного
гидролиза, являющегося основным в технологии биоконверсии. При этом экономическая характеристика той или иной технологии сильно зависит от рентабельности сопутствующих процессов и способов их использования [1, 4]. Так, например, сегодня рентабельными являются технологии, предусматривающие: 1) ферментативный гидролиз растительного сырья микроорганизмами, продуцирующими внеклеточные целлюлазы и накапливающими белок за счет своего развития для получения кормового и пищевого продукта; 2) совместное культивирование микроорганизмов, продуцентов внеклеточных целлюлаз для ферментативного гидролиза целлюлозы, и микроорганизмов, продуцентов целевого продукта (кормовой белок, этанол, ферментные препараты и др. продукты) на углеводах после ферментативного гидролиза.Ферментативное превращение целлюлозы
Слайд 51 Наиболее подходящими и дешевыми углеродсодержащими субстратами для культивирования грибов —
продуцентов целлюлаз являются отходы деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промыш-ленности и сельского хозяйства.
Взаимосвязь между получением ферментов и использованием этих препаратов для конверсии целлюлозосодержащих отходов в сахара (ценный продукт для пищевой, микробиологической, медицинской и химической промышленности) наводит на мысль о создании новых комплексных малоотходных, экологически чистых технологий биоконверсии растительного сырья. Одной из важных проблем в решении этих задач является увеличение выхода целлюлаз с применением в питательной среде для культивирования дешевого и распространенного растительного сырья, а в лучшем варианте — отходов переработки этого сырья.Ферментативное превращение целлюлозы
Слайд 52 На основе обобщения положений литературы и собственных данных в предложенном
нами процессе биоконверсии растительного сырья реализована эффективная технология получения внеклеточных
целлюлаз при культивировании гриба Trichoderma viride. Процесс происходит в два этапа: первый — гидролиз легкорасщепляемой части сырья (до 50 %) с получением сахаров и максимально эффективным использованием ферментов, второй — ферментация образующихся лигнифицированных остатков продуцентом целлюлаз, позволяющая получить высокий выход ферментного препарата, значительно перекрывающий затраты на ферментативный гидролиз.Ферментативное превращение целлюлозы
Слайд 53 Известно, что процесс ферментативного гидролиза протекает в две стадии, причем
на первой превращению подвергается до 50 % целлюлозы, а затем
скорость гидролиза снижается в 10 и более раз. На первой стадии происходит увеличение способности ферментов, адсорбированных на нерастворимом субстрате, гидролизовать вновь добавляемое сырье, а затем, на медленной стадии — уменьшение этой способности, параллельное снижению общей скорости процесса. Для каждого конкретного вида сырья существует своя оптимальная степень гидролиза, позволяющая достигать максимальной производительности и эффективности использования ферментов.Ферментативное превращение целлюлозы
Слайд 54 Предложенная технология ферментативного гидролиза лигноцеллюлозного сырья (опилки, бумажная пыль, солома,
сено и другие виды целлюлозосодержащих отходов сельского хозяйства) позволит решить
все проблемы за счет многократного применения гидролизующего агента и непрерывности процесса гидролиза. Комплексная малоотходная технология биоконверсии целлюлозосодержащих материалов представляет собой микробиологическое производство, включающее две основные взаимосвязанные стадии превращения целлюлозы растительного сырья в готовые продукты:· ферментативный гидролиз с получением глюкозного сиропа;
· микробиологический синтез ферментов целлюлаз на отходах ферментативного гидролиза с получением ферментного препарата для стадии ферментативного гидролиза и целлюлазного ферментного препарата.
Ферментативное превращение целлюлозы
Слайд 55 Основными продуктами, получаемыми в результате биоконверсии по предлагаемой технологии, являются
целлюлазный ферментный препарат и глюкозный гидролизат, который является полупродуктом для
получения таких веществ микробного синтеза, как хлебопекарные дрожжи, кормовые дрожжи, глицерин, уксусная кислота, изопропанол, ацетон, лимонная кислота.Ферментативное превращение целлюлозы
Слайд 56 В данном конкретном случае представлена технологическая схема (см. рисунок) производства,
наглядно отображающая в виде блок-схем последовательность выполнения работ в производстве
с подразделением их на стадии и операции технологического процесса. Комплексная малоотходная технология биоконверсии предусматривает использование глюкозного гидролизата для получения глюкозного концентрата с последующим биотехнологическим получением на его основе дрожжей и этанола, получение микробиологическим путем ферментного препарата целлюлаз и белкового корма для сельскохозяйственных животных. Данная схема выбрана, как пример комплексной биоконверсии. В зависимости от поставленной задачи возможно использование глюкозного гидролизата в комплексной технологии для получения перечисленных выше продуктов микробиологического синтеза.Ферментативное превращение целлюлозы
Слайд 57 Разработанная нами комплексная малоотходная технология биоконверсии растительного сырья предусматривает одновременное
по-лучение ферментативного гидролизата растительного сырья и препарата целлюлаз на остатке
после гидролиза, что позволяет осуществить промышленное использование процесса ферментативного гидролиза растительного сырья и сделать технологию биоконверсии растительного сырья экономически выгодным процессом и рационально использовать возобновляемые растительные ресурсы.Ферментативное превращение целлюлозы
Слайд 62Лекция 6 «Биотехнология пищевого и кормового белка»
Сырьевые источники для производства
белковых продуктов
Продуценты белка
Биоконверсия – перспективный способ получения кормового и пищевого
белкаСхемы получения кормовых и пищевых белковых продуктов
Производство белковых концентратов и изолятов
Характеристики белковых продуктов
Биотехнология микроводорослей
Производство шампиньонов
Слайд 63Мировой дефицит белка 15–35 млн. т
НАПРАВЛЕНИЯ СНИЖЕНИЯ
БЕЛКОВОГО ДЕФИЦИТА
Повышение
эффективности животноводства
Повышение урожайности сельскохозяйственных культур
Селекция злаков с повышенным содержанием белка,
распространение сои, арахиса и других белоксодержащих культур Снижение потерь сельскохозяйственной продукции
Экстракция из отходов пищевой промышленности
Микробиологическая конверсия растительного и минерального сырья
Мировое производство пищевого белка
за счет микробиологического синтеза
20-25тыс.т/год
Слайд 64Преимущества микробного синтеза пищевого белка
Использование дешевого сырья (отходов)
Высокая интенсивность синтеза
белка
Высокое содержание белка в биомассе
Возможность генетической модификации штаммов
Высокое содержание незаменимых
аминокислотПростота
технологии, отсутствие
сезонности
Слайд 65Заменят ли микроорганизмы коров?
Сроки удвоения белковой массы: крупный рогатый скот
- 5 лет,
свиньи – 4 месяца, цыплята – 1
месяц, бактерии и дрожжи – 1-6 часов.
Слайд 66КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛОКСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ
Белковый изолят (содержание сырого протеина не менее 85
%)
Белковый концентрат (содержание сырого протеина не менее 65 %)
Белковый продукт
(содержание сырого протеина не менее 30 %)
Слайд 67Сырье для белковых продуктов
УГЛЕВОДОРОДЫ
К=0,8-1,0
СПИРТЫ
К=0,4-0,5
ОТХОДЫ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
К=0,20-0,24
ДРЕВЕСНОЕ СЫРЬЕ
К=
0,18-0,20
ОТХОДЫ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
К=0,05-0,40
БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ
К=0,02-0,10
Слайд 68Продуценты микробного белка
Микроводоросли
Chlorella, Spirulina,
Scenedesmus
Дрожжи
Candida,
Endomycopsis,
Hansenula
Базиодиомицеты
Agaricus,
Pamus,
Pleurotus
Бактерии
Pseudomonas,
Mycobacterium,
Bacillus
Несовершенные грибы
Fusarium, Trichoderma,
Penicillium
Слайд 69СХЕМА БИОКОНВЕРСИИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВЫХ ПРОДУКТОВ
Предварительная обработка
Ферментативная
Биоконверсия микроорганизмами
Глубинная
ферментация
Концентрирование
продуктов биоконверсии
Пищевые белковые продукты
Растительное и минеральное сырье
Механическая
Химическая
Электрохимическая
Радиационная
Твердофазная
ферментация
Ферментация смешанного типа
Кормовые белковые продукты
Слайд 71БИОКОНВЕРСИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ В БЕЛКОВЫЕ КОРМА ПУТЕМ ГЛУБИННОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Слайд 73Гидролиз и инверсия
Охлаждение
Нейтрализация
Осветление
Культивирование дрожжей
Отходы
Шлам (гипс)
Соляная или серная кислоты
Конденсат
Холодная вода
Отработанная вода
Воздух
Засевные дрожжи
СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВЫХ ПРОДУКТОВ
ИЗ ОТХОДОВ
ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯПар
Лигнин
Известковое молоко
Хлорид калия
Аммофос
Фурфурол
Аммиачная вода
Слайд 74Флотация
Промывка
Сепарирование
Плазмолиз
Упаривание
Дрожжи
Конденсат
Воздух
Отработанная вода
Фугат
Вода
Сушка
Пар
Сушильный агент
Отработанный сушильный агент
Растворы солей
и
кислотОбедненная КЖ
Слайд 76Схема ферментативного гидролиза целлюлозы
Кристаллическая и
аморфная целлюлоза
Эндо
-глюканаза
Растворимые олигосахариды
Целлобиозилгидролаза
β-Глюкозидаза
и
экзоглюканаза
Глюкоза
β-Глюкозидаза
Целлобиоза
Слайд 80СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВЫХ ПРЕПАРАТОВ
ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ МИКРООРГАНИЗМОВ НА МЕТАНЕ
Сушильный агент
Жидкая
питательная среда
Слайд 82СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА БЕЛКОВОГО
КОНЦЕНТРАТА ИЗ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
Экстракция
Центрифугирование
Центрифугирование
Осаждение
Центрифугирование
Сушка
Раствор NaOH
Сыворотка
Крахмало-белковый продукт
Сушильный агент
Нерастворимый осадок
Раствор HCl
Отруби
Белковый концентрат
Отработанный сушильный агент
Слайд 84СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВЫХ ИЗОЛЯТОВ НА ОСНОВЕ ДРОЖЖЕЙ
Пар
Автолиз
Центрифугирование
Анионообменная
адсорбция - десорбция
Катионообменная адсорбция - десорбция
Концентрирование элюата
Биомасса дрожжей
Нуклеиновые кислоты
Сушка
Конденсат
Осадок
Конденсат
Анионит
Сушильный агент
Отработанный сушильный агент
Аммиак
Пар
Катионит
Толуол
Автолиз
Протеазы
Кислота
Белковый изолят
Термопластичная экструзия
Ферментативная обработка
Текстурированный белковый продукт
Модифицированный белковый продукт
Слайд 86Использование белковых добавок
в пищевых производствах
Хлебобулочные изделия
Макаронные изделия
Соусы, приправы
Мясопродукты
Концентраты
Консервы
Слайд 87Биотехнология микроводорослей
В промышленных условиях культивируют микроводоросли спирулину, хлореллу, сценедесмус и
др.
Слайд 89Промышленные базидиомицеты
Шампиньон двуспоровый Agaricus bisporus
Вешенка устричная Pleurotus ostreabus
Опенок зимний
Flammulina
Опенок летний Kuehneromyces mutabilis
Синтакс (пилолистник) Lentinus edodes
Слайд 90Стерилизация (гидротермическая обработка)
Инокуляция субстрата мицелием и рост мицелия
Смешивание с
покровным материалом
Плодообразование и рост плодовых тел
Сбор урожая
Отработанный воздух
СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ШАМПИНЬОНОВ
Термообработка
камер с субстратомПар
Дезинфицирующие вещества
Отработанный воздух
Покровный материал
Сортировка, упаковка, реализация
Кондиционированный воздух
Пар
Утилизация субстрата
Смешивание компонентов субстрата
Посевной мицелий
Кондиционированный воздух
Кондиционированный воздух
Отработанный воздух
Слайд 91На основе базидиальных грибов получают
Ферменты (гидролазы, оксидоредуктазы, целлюлазы и др.)
Антибиотики
циклического строения
Онкостатические препараты
