Комплексная переработка сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков с получением молочной кислоты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.03, кандидат наук Мингазова Лейсан Азатовна

• Мингазова Лейсан Азатовна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Мингазова Лейсан Азатовна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Применение вторичных ресурсов целлюлозно-бумажной промышленности в биотехнологии

1.2 Тенденции развития рынка молочной кислоты

1.3 Микроорганизмы - продуценты молочной кислоты

1.4 Субстраты для культивирования микроорганизмов - продуцентов молочной кислоты

1.4.1 Вторичные ресурсы переработки сельскохозяйственного сырья, содержащие низкомолекулярные углеводы

1.4.2 Крахмалосодержащее сырье

1.4.3 Некрахмалистые полисахариды

1.4.4 Лигноцеллюлозное сырье

1.5 Особенности культивирования продуцентов молочной кислоты

1.6 Промышленные способы микробиологического получения молочной кислоты

1.7 Утилизация вторичных ресурсов биотехнологического производства 44 1.7.1 Утилизация микробной биомассы мицелиальных грибов и дрожжей 44 ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 48 2.1 Характеристика используемого сырья 48 2.2. Использованные микроорганизмы

2.3 Методика ферментативного гидролиза углеводов сырья

2.4 Методика кислотного гидролиза углеводов щелоков

2.5 Получение посевного материала

2.6 Условия культивирования гриба Я. огу2ав Б-1030

2.7 Определение содержания сухих веществ

2.8 Определения содержания редуцирующих веществ

2.9 Определения содержания молочной кислоты

2.10 Выделение молочной кислоты

2.11 Определение ферментативной активности

2.12 Условия культивирования дрожжей О. Натвш Н4651

2.13 Определение кинетических характеристик роста дрожжей

2.14 Определение массовой доли белка по Бернштейну

2.15 Газожидкостная хроматография

2.16 Определение содержания Д-глюкозамина 55 ГЛАВА 3. СИНТЕЗ МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ НА ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ, ПРИГОТОВЛЕННЫХ ИЗ СУЛЬФИТНЫХ И НЕЙТРАЛЬНО-СУЛЬФИТНЫХ ЩЕЛОКОВ

3.1 Определение физиологической активности гриба Я. огу2ав Б-1030 при культивировании на питательных средах из сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков

3.2 Обогащение сульфитных, нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов редуцирующими веществами химической и ферментативной обработками

3.2.1 Влияние кислотной обработки на обогащение сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов редуцирующими веществами

3.2.2 Влияние ферментативной обработки на обогащение сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков редуцирующими веществами

3.2.2.1 Ферментативный гидролиз сульфитных щелоков

3.2.2.2 Ферментативный гидролиз нейтрально-сульфитных щелоков

3.2.2.3 Ферментативный гидролиз лигносульфонатов

3.3 Влияние способов культивирования гриба Я. огу2ав Б-1030 на питательных средах из сульфитных щелоков на синтез молочной кислоты 74 3.3.1 Влияние периодического способа культивирования гриба Я. огу2ав Б-1030 на питательных средах из сульфитных щелоков на синтез молочной кислоты

3.3.2 Влияние отъемно-доливного способа культивирования гриба Я. отугав Б-1030 на питательных средах на основе сульфитных щелоков на синтез молочной кислоты

3.4 Влияние способов культивирования гриба Я. отугав Б-1030 на питательных средах из химически и ферментативно модифицированных нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов на синтез молочной кислоты

3.4.1 Влияние кислотного гидролиза нейтрально-сульфитных щелоков на синтез молочной кислоты грибом Я. отугав Б-1030

3.4.1.1 Влияние кислотного гидролиза нейтрально-сульфитного щелока на синтез молочной кислоты грибом Я. отугав Б-1030 при отъемно-доливном способе культивирования

3.4.1.2 Влияние кислотного гидролиза нейтрально-сульфитного щелока на синтез молочной кислоты грибом Я. отугав Б-1030 при периодическом способе культивирования

3.4.2 Влияние ферментативного гидролиза нейтрально-сульфитных щелоков на синтез молочной кислоты грибом Я. отугав Б-1030

3.4.2.1 Влияние обработки нейтрально-сульфитного щелока ферментным препаратом Revitalenz® 200 на синтез молочной кислоты грибом Я. отугав Б-1030

3.4.2.2 Влияние обработки нейтрально-сульфитного щелока ферментным препаратом Accellerase XY на синтез молочной кислоты грибом Я. отугав Б-1030

3.4.2.3 Влияние обработки нейтрально-сульфитного щелока ферментным препаратом Accellerase XС на синтез молочной кислоты грибом Я. отугав Б-1030

3.4.2.4 Влияние обработки лигносульфонатов ферментным препаратом Accellerase XС на синтез молочной кислоты грибом Я. отугав Б-1030

3.5 Ферментативные активности гриба Я. отугав Б-1030

3.5.1 Ферментативные активности гриба R. oryzae F-1030 при культивировании на сульфитных щелоках

3.5.2 Ферментативные активности гриба R. oryzae F-1030 при культивировании на гидролизатах нейтрально-сульфитного щелока 127 3.6 Синтез молочной кислоты грибом R. oryzae F-1030 на ферментолизатах овсяных отрубей 132 ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИТНЫХ И НЕЙТРАЛЬНО-СУЛЬФИТНЫХ ЩЕЛОКОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ, ДРОЖЖЕЙ И КОРМОВОЙ ДОБАВКИ

4.1 Разработка технологического процесса переработки сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов с получением молочной кислоты

4.2 Разработка технологического процесса получения дрожжей на остаточных сахарах в культуральной жидкости после отделения молочной кислоты

4.3 Разработка технологического процесса получения кормовой добавки -биоадсорбента микотоксинов на основе лигнина щелоков и биомассы гриба R. oryzae F-1030 143 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 149 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 151 ПРИЛОЖЕНИЯ 174 Приложение А Акт испытаний эффективности кормовой добавки биоадсорбента микотоксинов, полученного из биомассы гриба Rhizopus oryzae F-1030 в условиях in vivo 175 Приложение Б Акт испытаний эффективности кормовой добавки биоадсорбента микотоксинов, полученного из биомассы гриба Rhizopus 179 oryzae f-1030 в условиях in vivo

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексная переработка сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков с получением молочной кислоты»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время молочная кислота относится к промышленно важным химическим веществам с быстро расширяющимся рынком потребления. Молочная кислота широко применяется в пищевой промышленности в качестве консерванта, в кожевенном производстве при протравном крашении кож, в фармацевтической промышленности для получения лекарственных и косметических средств, в химической промышленности для производства пластификаторов, в сельском хозяйстве для приготовления и консервирования кормов, в ветеринарии как препарат, обладающий антисептическим и противобродильным действием.

Интересы ученых и инженеров направлены на оптимизацию технологического процесса производства молочной кислоты, что связано с возможностью использования ее для получения биоразлагаемого и термопластичного биоматериала, экономические и экологические аспекты производства которого имеют явные преимущества по сравнению с другими полимерными материалами.

Производство молочной кислоты в промышленных масштабах осуществляется микробиологическим синтезом, основанным на сбраживании углеводсодержащего сырья, в частности, крахмала, который также является ценным пищевым и кормовым сырьем. Поэтому расширение сырьевой базы для получения молочной кислоты микробиологическим синтезом, поиск путей замены дефицитных источников углеводов более дешевыми субстратами, способными обеспечить производство молочной кислоты в промышленных масштабах, весьма актуально.

В качестве такого перспективного сырьевого источника рассматриваются вторичные ресурсы, образующиеся в целлюлозно-бумажной промышленности: сульфитный и нейтрально-сульфитный щелока, содержащие моносахара и олигомерные углеводы. Создание технологии производства молочной кислоты микробиологическим синтезом с использованием в качестве питательных сред

сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков будет отвечать базовым принципам «циркуляционной экономики», присущей целлюлозно-бумажной промышленности, которая и ранее ориентировалась на производство этанола, кормового белка и других биопродуктов.

Сульфитные и нейтрально-сульфитные щелока кроме углеводов, являющихся источником углерода для микроорганизмов, содержат и вещества, ингибирующие их жизнедеятельность. Поэтому при разработке рассматриваемой технологии необходимо подойти с особой тщательностью к выбору промышленного продуцента, который при культивировании на питательных средах из сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков должен быть способен обеспечить выход молочной кислоты, сопоставимый с получаемым выходом молочной кислоты при ассимилировании микроорганизмами крахмала.

Анализ научных публикаций и патентных источников позволяет всесторонне оценить преимущества использования в качестве продуцента молочной кислоты мицелиальных грибов ЯЫюрт оту2ав перед бактериями и определить их как наиболее подходящего продуцента молочной кислоты. Следует отметить толерантность Я. огу2ав к среде с низкими значениями рН и неприхотливость к составу питательной среды, что может способствовать значительному снижению затрат на ферментацию.

Степень разработанности темы. Вопросами использования сульфитных щелоков для получения кормовых дрожжей и этанола микробиологическим синтезом занимались ученые Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета имени С.М. Кирова во главе с профессором В.И. Шарковым, ученые Северного (Арктического) федерального университета во главе с профессорами Б.Д. Богомоловым, Е.В. Новожиловым и др. Однако, имеющийся опыт микробиологической переработки сульфитных щелоков не позволяет сделать выводы о возможности их использования для получения молочной кислоты. Исследования по переработке нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов в биопродукты отсутствуют.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является научное обоснование применения сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков в производстве молочной кислоты.

Для достижения цели решались следующие задачи:

- определить влияние условий ферментативной модификации сульфитных, нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков, образующихся в производстве целлюлозы, на содержание редуцирующих веществ;

- определить влияние условий культивирования мицелиального гриба Я. отугав Б-1030 на питательных средах из сульфитных, нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков, на эффективность синтеза молочной кислоты;

- определить влияние ферментативной активности мицелиального гриба Я. отугав Б-1030 на содержание редуцирующих веществ в культуральной жидкости при культивировании на питательных средах из сульфитных, нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков;

- определить возможность использования культуральной жидкости после культивирования мицелиального гриба Я. отугав Б-1030 на питательных средах из щелоков для получения дрожжей Dвbaryomycвs Натвш Н4651;

- определить возможность использования нерастворимого лигнина, полученного из ферментолизатов нейтрально-сульфитных щелоков, а также лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков, и биомассы гриба Я. отугав Б-1030 для получения адсорбента микотоксинов;

- разработать и обосновать аппаратурно-технологическую схему комплексной переработки сульфитных, нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков, с получением молочной кислоты и продуктов сельскохозяйственного назначения.

Научная новизна работы.

1. Показано, что обработка сульфитных, нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков, ферментными препаратами Accellerase ХС, Accellerase XY, Revitalenz® 200 приводит к увеличению содержания редуцирующих веществ. В частности, содержание редуцирующих веществ после ферментативного гидролиза в сульфитном щелоке увеличивается на 0,6 %, в нейтрально-сульфитном щелоке после ферментативного гидролиза - на 4,3 %, в лигносульфонате, полученном из нейтрально-сульфитных щелоков, - на 19,6 %.

2. Установлено, что ферментативный гидролиз нейтрально-сульфитных щелоков ферментными препаратами Accellerase ХС, Accellerase XY, Revitalenz® 200 приводит к образованию нерастворимого лигнина и снижению содержания нерастворимого сухого остатка в гидролизате нейтрально-сульфитных щелоков на 1,1 % и в лигносульфонатах, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков, -на 26,8 %.

3. Показано, что для культивирования штамма Я. огу2ав Б-1030 на питательной среде из сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков и повышения эффективности синтеза молочной кислоты целесообразно использование периодического способа культивирования с выходом более 50 %. Выход молочной кислоты при культивировании штамма Я. огу2ав Б-1030 на питательных средах из щелоков сопоставим с выходом при культивировании гриба Я. огу2ав Б-1030 на ферментолизатах овсяных отрубей, в которых источником углерода является крахмал.

4. Установлено, что при культивировании на питательных средах на основе сульфитных, нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков, мицелиальный гриб Я. огу2ав Б-1030 проявляет целлюлазную и ксиланазную активности. Это способствует дополнительному образованию редуцирующих вещества в культуральной жидкости из олигомерных углеводов, что в последующем может быть использовано для культивирования дрожжей О. Натвш Н4651.

Методология и методы исследования. Анализ щелоков, культивирование мицелиального гриба R. oryzae F-1030 и дрожжей D. hansenii Н4651 проводили принятыми в химии древесины и биотехнологии методами. В работе использованы физико-химические методы анализа, в том числе, фотоэлектроколориметрия, спектрофотометрия, газожидкостная хроматография. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием программ «Microsoft Excel», «Prism» и «Statistica 6.0».

Практическая значимость работы. Полученные результаты исследований позволяют рекомендовать применение сульфитных щелоков, ферментолизатов нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков, для культивирования мицелиального гриба R. oryzae F-1030 с получением молочной кислоты. Определены технологические параметры и условия культивирования мицелиального гриба R. oryzae F-1030 для получения максимального выхода молочной кислоты более 50 %. Определена целесообразность получения молочной кислоты культивированием гриба R. oryzae F-1030 периодическим способом.

Предложено использовать нерастворимый лигнин, образующийся при ферментативной обработке нейтрально-сульфитного щелока и лигносульфоната, полученного из нейтрально-сульфитного щелока и Д-глюкозамин, выделенный из биомассы гриба R. oryzae F-1030, для получения кормовой добавки в качестве адсорбента микотоксинов.

Рекомендуется использование культуральной жидкости после культивирования мицелиального гриба R. oryzae F-1030, отделения молочной кислоты и биомассы гриба для культивирования дрожжей D. hansenii Н4651, применяемых в качестве источника кормового белка.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты исследований, отражающие влияние условий ферментативной обработки щелоков и лигносульфоната, полученного из нейтрально-сульфитных щелоков, на содержание редуцирующих веществ в ферментолизате.

2. Результаты исследований, отражающие влияние условий культивирования гриба Я. огу2ав Б-1030 на питательных средах, приготовленных из сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков, на выход молочной кислоты.

3. Результаты исследований, отражающие проявление ферментативной активности мицелиального гриба Я. огу2ав Б-1030 при культивировании на питательных средах из сульфитных, нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков.

4 Результаты исследований, показывающие возможность утилизации нерастворимого лигнина нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков, и Д-глюкозамина, полученного из биомассы гриба Я. огу2ав Б-1030, с получением кормовой добавки, обладающей адсорбционными свойствами по отношению к микотоксинам.

5. Результаты исследований, показывающие возможность использования культуральной жидкости после отделения биомассы мицелиального гриба Я. огу2ав Б-1030 для культивирования дрожжей О. Натвш Н4651.

6. Разработанную принципиальную аппаратурно-технологическую схему переработки сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков и лигносульфонатов, полученных из нейтрально-сульфитных щелоков, с получением технической молочной кислоты, кормовых добавок.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на российских и международных конференциях: «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2017), «Биотехнология и биомедицинская инженерия» и «Молодежная наука - развитию агропромышленного комплекса» (Курск, 2018, 2020), «Научное обеспечение технологического развития и повышения конкурентоспособности в пищевой и перерабатывающей промышленности» (Краснодар, 2020 ), «Проблемы современной аграрной науки», «Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития» и «Научное обеспечение животноводства Сибири» (Красноярск, 2020, 2021), «Инновационные процессы в науке и технике XXI века» (Нижневартовск, 2021), «Аграрная наука

на современном этапе: состояние, проблемы, перспективы» (Вологда-Молочное, 2021), «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов» (Архангельск 2019, 2021), «Состояние, проблемы и перспективы развития современной науки» (Брянск, 2021), «Наука, образование и инновации для АПК: состояние проблемы и перспективы» (Майкоп, 2020), «Современная биотехнология: актуальные вопросы, инновации и достижения» (Кемерово, 2020).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 22 работы, из них 3 статьи, входящих в Перечень научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 19 - в других изданиях и материалах конференций.

Личный вклад автора заключается в получении экспериментальных результатов, изложенных в диссертации, участии в постановке задач, обработке и анализе полученных данных, обсуждении, написании и оформлении публикаций. Работа выполнена на кафедре пищевой инженерии малых предприятий ФГБОУ ВО «КНИТУ».

Соответствие диссертации паспорту специальности. Результаты диссертации соответствуют паспорту специальности 05.21.03 «Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины»: п.9 «Биохимия и микробиологическая переработка растительного сырья» и п.10 «Химия и технология переработки сульфитных и сульфатных щелоков, лигнина и предгидролизатов целлюлозного производства; щелоков других методов производства целлюлозы».

Достоверность результатов исследований подтверждаются их воспроизводимостью и корреляцией экспериментальных данных, полученных с применением независимых взаимодополняющих методов, а также их согласованностью с известными ранее опубликованными данными.

Объем и структура диссертационной работы. Работа изложена на 183 с., состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы (203 наименования), содержит 15 таблиц и 61 рисунок, 2 приложения.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Применение вторичных ресурсов целлюлозно-бумажной промышленности в биотехнологии

Богатейшие лесные ресурсы Российской Федерации обеспечивают широкий ассортимент продукции, вырабатываемый целлюлозно-бумажной промышленностью. Современная экономическая и экологическая обстановка в данном секторе производства не позволяет оценивать лесные ресурсы только как источник древесины. Технологические процессы, основанные на глубокой химической переработке лесных ресурсов непосредственно в регионе их произрастания, являются перспективными направлениями не только целлюлозно-бумажной, но и биотехнологической промышленности [1].

В настоящее время интенсивно развивается биотехнологическая индустрия, позволяющая получать ценнейшие целевые продукты в сочетании с механической и химической переработкой растительного сырья. Комплексная переработка растительного сырья - биорефайнинг - позволяет перейти на инновационный путь решения проблем в экономике и экологии [2].

Следует отметить, что комплексная переработка лесных ресурсов совершенствуется с зарождения целлюлозно-бумажной и лесохимической отраслей промышленности, эффективная работа которых насчитывает более столетия. Традиционные технологии получения целлюлозы из древесного сырья и однолетних растений предусматривают последующее использование образующихся вторичных ресурсов. Однако, переработка сульфатных щелоков биохимическими методами на современных предприятиях не производится. Это связано с тем, что образующиеся при сульфатном производстве целлюлозы щелока, содержащие лигнин и углеводы, используют в качестве источника тепловой энергии и для регенерации химических веществ. Получаемую тепловую

энергию направляют на производство бумаги и картона, что экономически и экологически целесообразно [3, 4].

Следует отметить, что промышленные биотехнологические способы переработки сульфатных щелоков с использованием микроорганизмов не разработаны. Исследования, целью которых было определение возможности получения кормовых дрожжей на основе сульфатных щелоков, не дали положительных результатов.

Экономически эффективным является использование отходов, получаемых при кислых сульфитных способах обработки (варки) древесины, при которых образуются сульфитные щелока. В составе сульфитных щелоков содержатся углеводы, пригодные для утилизации разнообразными видами микроорганизмов. Однако, простой отбор щелоков при варке целлюлозы не дает возможности культивирования микроорганизмов по целому ряду причин, связанных с химическими и физическими свойствами этого сырьевого ресурса для биотехнологии.

Состав сульфитного щелока зависит от породы и возраста древесины, места произрастания, лесной экологии и параметров сульфитных варок [5]. Отделяемый

-5

после варки от волокна сульфитный щелок содержит 90-100 кг/м органических веществ, около половины которых составляют лигносульфоновые кислоты, 25-35 % приходится на редуцирующие вещества (далее по тексту РВ). В составе РВ примерно 80-85 % различных сахаров, образовавшихся при варке вследствие гидролиза гемицеллюлоз и части целлюлозы. Активная кислотность щелока (рН) составляет 1,0-1,5. В щелоке содержится растворенный сернистый ангидрид, а также соли сернистой кислоты (моносульфит и бисульфит), небольшое количество уксусной кислоты, фурфурола и других соединений [6, 7].

Сульфитные щелока, непосредственно отобранные при варке целлюлозы, не пригодны для жизнедеятельности микроорганизмов по следующим причинам: отсутствуют легко усваиваемые соединения азота и недостаточно фосфорных соединений, отсутствуют биостимуляторы роста и витамины, в значительном количестве содержатся такие вредные примеси, как фурфурол, 5-метилфурфурол,

диоксид серы, формальдегид и др. Содержащиеся в необработанном сульфитном щелоке фурфурол и оксиметилфурфурол ингибируют дыхание и накопление биомассы, формальдегид и соли тяжелых металлов даже при незначительных концентрациях значительно задерживают размножение микроорганизмов [8]. Однако, основным отрицательно действующим на микроорганизмы фактором сульфитного щелока является диоксид серы, который обладает ярко выраженным фунгистатическим и фунгицидным действием [9]. Поэтому для создания оптимальных условий жизнедеятельности микроорганизмов сульфитные щелока подвергают предварительной очистке. Подготовка щелока к биохимической переработке осуществляется по следующей технологической схеме [10]: улавливание целлюлозного волокна, десульфитация и удаление летучих веществ, окисление сульфитов и фенолов, нейтрализация, введение питательных веществ, осветление и охлаждение.

Содержание углеводов в щелоках сульфитной варки определяют по выходу РВ, в состав которых входят все карбонильные соединения щелока, при этом несахаристые РВ составляют 10-15 % от общей массы. Известно, что содержащие карбонильные группы несахарные вещества сульфитного щелока вступают в реакцию с диоксидом серы, гидросульфитом и сульфитом раньше сахаров и образуют более стойкие, чем сахара, карбонилгидросульфитные соединения. Таким образом, при массовой доле РВ в щелоке сульфитной варки древесины ели 2,5-2,8 % и суммарном массовом содержании соединений Б02 0,20-0,22 % все сахара находятся в щелоке в несвязанном виде и доступны для биохимической переработки [5].

Опубликованные данные свидетельствуют о том, что биоресурс сульфитных щелоков используется не в полной мере и разработка способов подготовки сульфитных щелоков для культивирования микроорганизмов находится в постоянном фокусе внимания исследователей [11, 12].

В работе [13] показан способ переработки продукта биохимического окисления сульфитных щелоков. Предложенная технология включает стадии упаривания, смешивания со щелочным реагентом, обработки продукта озоно-

воздушной смесью, выдерживания при подаче воздуха под давлением при повышенной температуре и охлаждения. Обогащение сульфитных щелоков редуцирующими веществами позволяет эффективно перерабатывать этот субстрат микроорганизмами на этанол и кормовой белок. Одновременно по рассматриваемой технологии получают лигносульфонаты - продукт, востребованный во многих отраслях промышленности.

Несмотря на более эффективное использование сульфитных щелоков по сравнению с сульфатными щелоками, сульфитный способ производства целлюлозы до сих пор недостаточно проработан с точки зрения экологии и регенерации химикатов. Такое положение стимулирует совершенствование методов химической переработки древесины и способствует созданию различных вариантов бисульфитных и нейтрально-сульфитных способов получения волокнистых полуфабрикатов для производства бумаги и картона. Вариации сульфитных способов получения волокнистых полуфабрикатов позволили расширить перечень используемых пород древесины, снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду и, в некоторых случаях, осуществить регенерацию химикатов путем сжигания щелоков [14].

При выборе сырья для получения питательных сред для культивирования микроорганизмов из поля зрения исследователей практически исчезли субстраты, содержащиеся в бисульфитных и нейтрально-сульфитных щелоках. Реальных технических и технологических решений по биохимической переработке бисульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков не предлагается. На предприятиях, получающих волокнистые полуфабрикаты бисульфитным и нейтрально-сульфитным способами, отсутствуют биотехнологические производства. При значительном содержании в таких щелоках углеводов -основного источника углерода для микроорганизмов - из них получают только лигносульфонаты, качество которых не соответствует качеству лигносульфонатов, получаемых при биохимической переработке сульфитных щелоков.

Из приведенного анализа существующих способов использования щелоков, образующихся при получении целлюлозы из древесины, следует вывод о необходимости создания устойчивой технологии биорефайнинга лигноцеллюлозосодержащих отходов целлюлозно-бумажных предприятий. Разрабатываемые технологии должны отвечать современным экономическим и экологическим требованиям и быть направлены на получение широкого ассортимента товарных продуктов: кормовых добавок для кормления сельскохозяйственных животных, жидкого и газообразного биотоплива (биогаза, биоэтанола и биодизеля), различных химических соединений (бутанола, органических кислот, аминокислот, ацетона, изопропанола, формиатов, лактатов и т.д.) [15, 16].

1.2 Тенденции развития рынка молочной кислоты

Молочная (2-гидроксипропановая) кислота встречается в природе преимущественно в L-форме. Впервые молочную кислоту обнаружили в простокваше в 1780 году и ошибочно приняли за компонент молока. В 1857 году Пастер обнаружил, что молочная кислота является продуктом жизнедеятельности микроорганизмов [17].

Согласно требованиям нормативно-технической документации, действующей на территории Российской Федерации, по органолептическим показателям пищевая молочная кислота представляет собой прозрачную сиропообразную не имеющую запаха жидкость светло-желтого цвета с кислым вкусом [18]. Применение молочной кислоты в пищевой промышленности обусловлено уникальными свойствами этого вещества, позволяющими применять его в качестве ароматизатора, окислителя и ингибитора роста бактерий [19, 20].

Отмечается тенденция к увеличению использования молочной кислоты в технических целях [20]. Темпы роста использования молочной кислоты в технических целях значительно выше, чем темпы роста применения в пищевой промышленности. Перспективной отраслью применения молочной кислоты

является ее использование как в технологии производства биополимеров, что способствует стимулированию поиска и выводу на мировой рынок экологически безопасных биоразлагаемых полимеров [21], так и в технологиях строительства будущего [19].

Косметическая промышленность применяет молочную кислоту для создания уникальной структуры увлажняющих кремов. Кроме того, наличие гидроксильных и карбоксильных групп в составе молекулы молочной кислоты позволяет расширить спектр ее применения в данной отрасли промышленности за счет создания сложных эфиров и биологических растворителей в увлажняющих кремах [22]. Эта кислота также используется для производства таких химических веществ, как эфиры лактатов, пропиленгликоль, 2,3-пентандион, пропионовая кислота, акриловая кислота, ацетальдегид и лактид, которые находят различные применения в пищевой, фармацевтической, полимерной, текстильной промышленности [21-23].

Одним из интенсивно развивающихся направлений использования молочной кислоты являются медицинские технологии [22, 24]. Использование в хирургии материала, получаемого модификацией поли-Ь-молочной кислоты, позволит протезу сохранять необходимую прочность в организме в течение длительного времени [25]. В сфере сельского хозяйства активно применяются премиксы для кормления животных, содержащие молочную кислоту [26].

С экономической точки зрения любая технология получения молочной кислоты должна удовлетворять двум требованиям: доступность и приемлемая стоимость. Спрос на молочную кислоту постоянно растет при темпах роста на рынке на уровне 8 % годовых. Однако, широкое использование молочной кислоты ограничивается высокой стоимостью чистой L-молочной кислоты [27].

Принимая во внимание все вышеперечисленное, следует отметить, что различные направления развития технологий получения молочной кислоты с приемлемой рыночной ценой и ориентацией на комплексное решение экологических и экономических проблем является актуальным вопросом.

1.3 Микроорганизмы - продуценты молочной кислоты

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мингазова Лейсан Азатовна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Jankovsky, M. Innovations in forest bioeconomy: a bibliometric analysis / M. Jankovsky [et al.]// Forests. - 2021. - Vol. 12. - № 10. - Р. 1-17.

2. Аким, Э. Л. Биорефайнинг древесины / Э. Л. Аким // Химические волокна. - 2016. - №3. - С. 4-13.

3. Area, M. C. Upgrading spent liquors from NSSC process: quality and quantity of organic components / M. C. Area [et al.] // Cellulose Chemistry and Technology. -2000. - Vol. 34. - P. 525-535.

4. Saeed, A. Mass balances of components dissolved in the pre-hydrolysis liquor of kraft-based dissolving pulp production process from Canadian hardwoods / A. Saeed [et al.] // Biomass Bioenergy. - 2012. - Vol. 39. - P. 14-19.

5. Богомолов, Б. Д. Переработка сульфатного и сульфитного щелоков / Б. Д. Богомолов [и др.]. - М.: Лесная промышленность, 1989. - 360 с.

6. Бондарева, Т. А. Изменение содержания редуцирующих веществ в варочном щелоке при бисульфитной варке древесины лиственницы / Т. А. Бондарева, А. И. Бобров, М. Г. Мутовина // Химия древесины. - 1974. - № 2. - С. 39-43.

7. Буевской, А. В. Зависимость качества сульфитного щелока от условий и режима варки целлюлозы / А. В. Буевской, С. А. Сапотницкий // Гидролизная и лесохимическая промышленность. - 1954. - № 2. - С. 9-10.

8. Шарков, В. И. Технология гидролизных производств / В. И. Шарков, С. А. Сапотницкий, О. А. Дмитриева, И. Ф. Туманов. - М.: Лесная промышленность, 1973. - 407 с.

9. Мухин, В. А. Влияние сернистого ангидрида на ксилотрофные грибы / В. А. Мухин // Материалы II международной конференции «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий». Оренбург, 2002. - С. 196.

10. Смирнов, Р.Е. Производство сульфитных волокнистых полуфабрикатов: учебное пособие // Р.Е. Смирнов - СПб.: ГОУ ВПО СПбГТУРП, 2010. - 146 с.

11. Schieb, P.-A. Biorefining policy needs to come of age / P.-A. Schieb, J. C. Philp // Trends in Biotechnology. - 2014. - Vol. 32. - P. 496-500.

12. Stuart, P. The forest biorefinery: survival strategy for Canada's pulp and paper sector? / P. Stuart // Pulp and Paper Canada. - 2006. - Vol. 107. - № 6. - P. 1316.

13. Боголицын, К. Г. Химия сульфитных методов делигнификации // К. Г. Боголицын, В.М. Резников - М.: Экология, 1994. - 420 с.

14. Deshpande, R. The influence of different types of bisulfite cooking liquors on pine wood components / R. Deshpande, L. Sundvall, H. Grundberg, U. Germgard // BioResources. - 2016. - Vol. 11. - № 3- P. 5961-5973

15. Cherubini, F. Toward a common classification approach for biorefinery systems / F. Cherubini [et al.] // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. - 2009. - Vol. 3. - № 5. - P. 534-546.

16. Hamalainen, S. Forest biorefineries - a business opportunity for the Finnish forest cluster / S. Hamalainen, A. Nayha, H.-L. Pesonen // Journal of Cleaner Production. - 2011. - Vol. 19. - № 16. - P. 1884-1891.

17. Ghasemi, M. Effect of different media on production of lactic acid from whey by Lactobacillus bulgaricus / M. Ghasemi [et al.]// African Journal of Biotechnology. -2009. - Vol. 8. - № 1. - P. 081-084.

18. ГОСТ 490-2006 Кислота молочная пищевая. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2007. - 47 с.

19. Komesu, A. Lactic acid production to purification: A review / A. Komesu [et al.] // BioResources. - 2017. - Vol. 12. - № 2. - Р. 4364-4383.

20. Narayanan, N. L (+) lactic acid fermentation and its product polymerization / N. Narayanan, P. K. Roychoudhury, А. Srivastava // Electronic Journal of Biotechnology. - 2004. - Vol. 7. - № 2. - Р. 167-178.

21. Вильданов, Ф. Ш. Биоразлагаемые полимеры - современное состояние и перспективы использования / Ф. Ш. Вильданов, Ф. Н. Латыпова, П. А. Красуцкий, Р. Р. Чанышев // Башкирский химический журнал. - 2012. - Т. 19. - № 1. - C. 135139.

22. Alsaheb, R. A. A. Lactic acid applications in pharmaceutical and cosmeceutical industries / R. A. A. Alsaheb [et al.] // Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. - 2015. - Vol. 7. - № 10. - Р. 729-735.

23. Komesu, A. Study of lactic acid thermal behavior using thermoanalytical techniques / A. Komesu [et al.] // Journal of Chemistry. - 2017. - Р. 1-7.

24. DeStefano, V. Applications of PLA in modern medicine / V. DeStefano, S. Khan, A. Tabada // Engineered Regeneration. - 2020. - Vol. 1. - Р. 76-87.

25. Narayanan, G. Poly(lactic acid)-based biomaterials for orthopaedic regenerative engineering / G. Narayanan, V. N. Vernekar, E. L. Kuyinu, C. T. Laurencin // Advanced Drug Delivery Reviews. - 2016. - Vol. 107. - Р. 247-276.

26. Самуйленко, А. Я. Тенденции развития производства молочной кислоты / А. Я. Самуйленко [и др.] // Вестник технологического университета. -. 2017. -Т.20. - В.1 - С.162-166.

27. Wang, Y. Fermentative L-(+)-lactic acid production from defatted rice bran / Y. Wang, Z. Yang, P. Qin, T. Tan // RSC Advances. - 2014. - Vol. 4. - P. 8907-8913

28. Hofvendahl, K. Factors affecting the fermentative lactic acid production from renewable resources / K. Hofvendahl, B. Hahn-Hagerdal // Enzyme and Microbial Technology. - 2000. - Vol. 26. - № 2-4. - P. 87-107.

29. Abedi, E. Lactic acid production - producing microorganisms and substrates sources-state of art / E. Abedi, S. M. B. Hashemi. // Heliyon. - 2020. - Vol. 6. - № 10. - P. 1-32.

30. Ayivi, R. D. Lactic acid bacteria: food safety and human health applications / R. D. Ayivi [et al.] // Dairy. - 2020. - Vol. 1. - № 3. - P. 202-232.

31. Bintsis, T. Lactic acid bacteria as starter cultures: An update in their metabolism and genetics / T. Bintsis // AIMS Microbiology. - 2018. - Vol. 4. - № 4. - P. 665-684.

32. Zhang, C. Non-sterilized fermentation of high optically pure D-lactic acid by a genetically modified thermophilic Bacillus coagulans strain / C. Zhang [et al.] / Microbial Cell Factories. - 2017. - Vol. 16. - № 1. - P. 1-10.

33. Hongfei, Z. Characterization of soybean protein hydrolysates able to promote the proliferation of Streptococcus thermophilus ST / Z. Hongfei [et al.] // Journal of Food Science. - 2013. - Vol. 78. - № 4. - P. 575-581.

34. Zhengwen, A. The effect of controlled and uncontrolled pH cultures on the growth of Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus / A. Zhengwen [et al.] // LWTFood Science and Technology. - 2017. - Vol. 77. - P. 269-275.

35. Holzapfel, H. W. Lactic acid bacteria: biodiversity and taxonomy // H. W. Holzapfel, J. B Brian. Wiley-Blackwell, 2014. - 632 p.

36. Sanchez, O. J. Review of Lactobacillus in the food industry and their culture media / O. J. Sanchez, P. J. Barragan, L. Serna // Revista Colombiana de Biotecnología.

- 2019. - Vol. 21. - № 2. - P. 63-76.

37. Zotta, T. Aerobic metabolism in the genus Lactobacillus: impact on stress response and potential applications in the food industry / T. Zotta, E. Parente, A. Ricciardi // Journal of Applied Microbiology. - 2017. - Vol. 122. - № 4. - P. 857-869.

38. Romo-Buchelly, J. Biotechnological valorization of agro industrial and household wastes for lactic acid production / J. Romo-Buchelly, M. Rodríguez-Torres, F. Orozco-Sánchez // Revista Colombiana de Biotecnología. - 2019. - Vol. 21. - № 1. -P. 113-127.

39. Vishnu, C. Direct fermentation of various pure and crude starchy substrates to L(+) lactic acid using Lactobacillus amylophilus GV6 / C. Vishnu, G. Seenayya, G. Reddy // World Journal of Microbiology and Biotechnology. - 2002. - Vol. 18. - № 5.

- P. 429-433.

40. van Niel, E. W. J. Nutrients requirements of lactococci in defined growth media / E. W. J. van Niel, B. Hahn-Hagerdal // Applied Microbiology and Biotechnology. - 1999. - Vol. 52. - № 2. - P. 617-627.

41. Yang, E. Influence of culture media, pH and temperature on growth and bacteriocin production of bacteriocinogenic lactic acid bacteria / E. Yang [et al.] // AMB Express. - 2018. - Vol. 8(1). - № 10. - P. 1-14.

42. Luo, S. Fermentative intensity of L-lactic acid production using self-immobilized pelletized Rhizopus oryzae / S. Luo [et al.]// African Journal of Biotechnology. - 2016. - Vol. 15. - № 21. - P. 974-979.

43. Meussen, B. J. Metabolic engineering of Rhizopus oryzae for the production of platform chemicals / B. J. Meussen, L. H. de Graaff, J. P. Sanders, R. A. Weusthuis // Applied Microbiology and Biotechnology. - 2012. - Vol. 94. - №4. - P. 875-886.

44. Няникова, Г. Г. Исследование условий культивирования Rhizopus oryzae для получения молочной кислоты и биосорбента/ Г. Г. Няникова, С. М. Комиссарчик, М. В. Хрусталёва // Известия СПбГТИ (ТУ). - 2012. - Т. 17. - № 43. - С. 56-60.

45. Thitiprasert, S. In vivo regulation of alcohol dehydrogenase and lactate dehydrogenase in Rhizopus oryzae to improve L-lactic acid fermentation / S. Thitiprasert, S. Sooksai, N. Thongchul // Applied Biochemistry and Biotechnology. -2011. - Vol. 164. -№ 8 - Р. 1305-1322.

46. Li, T. Molecular cloning of rice lactate dehydrogenase cDNA. / T. Li, T. Takano, H. Matsumura, G. Takeda // Japanese Journal of Breeding. - 1993. - Vol. 43. -№ 1. - P. 129-133.

47. Skory, C. D. Isolation and expression of lactate dehydrogenase genes from Rhizopus oryzae / C. D. Skory // Applied and Environmental Microbiology. - 2000. -Vol. 66. - № 4. - P. 2343-2348.

48. Mirdamadi, S. Comparison of lactic acid isomers produced by fungal and bacterial strains / S. Mirdamadi [et al.] // Iranian Biomedical Journal. - 2002. - Vol. 6. -№ 2-3. - P. 69-70.

49. Wang, C. W. Lactic acid production by pellet-form Rhizopus oryzae in a submerged system / C. W. Wang, Z. Lu, G. T. Tsao // Applied biochemistry and biotechnology. - 1995. - Vol. 51/52. - P. 57-71.

50. Park, E. Y. Bioconversion of waste office paper to L(+)-lactic acid by the filamentous fungus Rhizopus oryzae / E. Y. Park, P. N. Anh, N. Okuda // Bioresource Technology. - 2004. - Vol. 93. - № 1. - P. 77-83.

51. Бабьева, И. П. Биология дрожжей / И. П. Бабьева, И. Ю. Чернов. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2004. - 221 с.

52. Pacheco, A. Lactic acid production in Saccharomyces cerevisiae is modulated by expression of the monocarboxylate transporters Jen1 and Ady2 / A. Pacheco [et al.] // FEMS yeast research. - 2012. - Vol. 12. - № 3. - P. 375-381.

53. Sauer, M. 16 years research on lactic acid production with yeast - ready for the market? / M. Sauer, D. Porro, D. Mattanovich, P. Branduardi // Biotechnology & Genetic Engineering Reviews. - 2010. - Vol. 27. - № 1. - P. 229-256.

54. Branduardi, P. Lactate production yield from engineered yeasts is dependent from the host background, the lactate dehydrogenase source and the lactate export / P. Branduardi [et al.] // Microbial Cell Factories. - 2006. - Vol. 5(1). - № 4. - P. 1-12.

55. И^е^ M. Efficient production of L-lactic acid from xylose by Pichia stipitis / M. Ilmen [et al.] // Applied and Environmental Microbiology. - 2007. - Vol. 73. - № 1. - P. 117-123.

56. Skory, C. D. Lactic acid production by Saccharomyces cerevisiae expressing a Rhizopus oryzae lactate dehydrogenase gene / C. D. Skory // Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology. - 2003. - Vol. 30. - № 1. - P. 22-27.

57. Colombiе, S. Control of lactate production by Saccharomyces cerevisiae expressing a bacterial LDH gene / S. Colombie, S. Dequin, J. M. Sablayrolles // Enzyme and Microbial Technology. - 2003. - Vol. 33. - № 1. - P. 36-46.

58. Патент № 2614233 Российская Федерация, МПК C12N1/19, C12P7/56, C12N15/52, C12N9/04, C12R1/85 Трансформант дрожжей Schizosaccharomyces pombe, продуцирующий молочную кислоту (варианты), способ его получения (варианты), способ микробиологического синтеза молочной кислоты с использованием такого трансформанта: № 2015154997: заявл. 22.12.2015: опубл. 23.02.2017 / Борщевская Л. Н. Гордеева Т. Л., Вустин М. М., Великая М. А., Калинина А. Н, Котова М. А, Синеокий С. П.; заявитель ФГБУ "ГосНИИгенетика". - 22 с.

59. Патент № 2268304 Российская Федерация, МПК C12P 7/56, C12N 1/19 Способ микробиологического синтеза молочной кислоты и рекомбинантный

штамм дрожжей Schizosaccharomyces pombe для его осуществления: № 2004119091: заявл. 24.06.2004: опубл. 20.02.2006 / Синеокий С.П. Вустин М. М., Юзбашев Т. В., Рыбаков Ю. А. Агранович А. М., Райнина Е. И., Токарева Н. Г., Великая М. А., Дебабов В. Г.; заявитель ФГБУ "ГосНИИгенетика". - 15 с.

60. Патент № 20120214214А1 США, МПК C12P 7/56, C12N 5/8, C12N I/19 Transformant and process for production thereof, and process for production of lactic acid: № PCT/JP2010/063888: заявл. 21.02.2012: опубл. 23.08.2012 / Hara F., Tohda H., Hama Y., Hama C; заявител Asahi Glass Company, Limited - 30 с.

61. Panesar, P. S. Bioutilisation of agro-industrial waste for lactic acid production / P. S. Panesar, S. Kaur // International Journal of Food Science and Technology. -2015. - Vol. 50. - № 10. - Р. 2143-2151.

62. Quintero J. E. Lactic acid production via cassava-flourhydrolysate fermentation producción de ácido láctico via fermentativa a partir de hidrolizado de harina de yucca / J.E. Quintero [et al.] // Vitae (Medellín). - 2012. - Vol. 19. - № 3. -Р. 287-293.

63. Vidra, A. Lactic acid production from cane molasses / A. Vidra, A. J. Tóth, A. Nemeth // Liquid Waste Recovery. - 2017. - Vol. 2. - № 1. - P. 13-16.

64. Bouhadi, D. Utilization of date juice for the production of lactic acid by Streptococcus thermophilus / D. Bouhadi [et al.] // Journal of Applied Biotechnology & Bioengineering. - 2017. - Vol. 3. - № 3. - P. 362-364.

65. Wee, Y.-J. Biotechnological production of lactic acid and its recent applications / Y.-J. Wee, J.-N. Kim, H.-W. Ryu // Food Technology and Biotechnology. - 2006. - Vol. 44. - № 2. - P. 163-172.

66. Ghaffar, T. Recent trends in lactic acid biotechnology: A brief review on production to purification / T. Ghaffar [et al.] // Journal of Radiation Research and Applied Sciences. - 2014. - Vol. 7. - № 2. - P. 222-229.

67. Coelho, L. F. Lactic acid production by new Lactobacillus plantarum LMISM6 grown in molasses: optimization of medium composition / L. F. Coelho [et al.] // Brazilian Journal of Chemical Engineering. - 2011. - Vol. 28. - № 1. - P. 27 -36.

68. Hayek, S. A. Cultivation media for lactic acid bacteria used in dairy products / S. A. Hayek [et al.] // Journal of Dairy Research. - 2019. - Vol. 86. - № 4. - P. 490502.

69. de Lima, C. J. B. Response surface optimization of D(-)-lactic acid production from Lactobacillus SMI8 using corn steep liquor and yeast autolysate as nitrogen sources / J. B. de Lima, L. F. Coelho, K. C. Blanco, J. Contiero // African Journal of Food Science. - 2009. - Vol. 3. - № 9. - P. 257-261.

70. Bhatt, S. M. Lactic acid production from cane molasses by Lactobacillus delbrueckii NCIM 2025 in submerged condition: optimization of medium component by taguchi doe methodology / S. M. Bhatt, S. K. Srivastava // Food Biotechnology. -2008. - Vol. 22. - № 2. - P. 115-139.

71. Yu, L. Response surface optimization of L-(+)-lactic acid production using corn steep liquor as an alternative nitrogen source by Lactobacillus rhamnosus CGMCC 1466 / L. Yu [et al.] // Biochemical Engineering Journal. - 2008. - Vol. 39. - № 3. - P. 496-502.

72. Tellez-Luis, S. J. Alternative media for lactic acid production by Lactobacillus delbrueckii NRRL B-445 / S. J. Tellez-Luis, A. B. Moldes, M. Vazquez, J. L. Alonso // Food and Bioproducts Processing. - 2003. - Vol. 81. - № 3. - P. 250256.

73. de Lima, C. J. B. Lactic Acid Production by New Lactobacillus Rhamnosus B 103 / C. J. B. de Lima [et al.] / Journal of Microbial & Biochemical Technology. -2010. - Vol. 2. - № 3. - P. 064-069.

74. Calabia, B. P. Production of D-lactic acid from sugar cane molasses, sugarcane juice and sugar beet juice by Lactobacillus delbrueckii / B. P. Calabia, Y. Tokiwa // Biotechnology Letters. - 2007 - Vol. 29. - № 9. - P. 1329-1332.

75. Gyawali, R. Effects of hydrocolloids and processing conditions on acid whey production with reference to Greek yogurt / R. Gyawali, S. A. Ibrahim // Trends in Food Science and Technology. - 2016 - Vol. 56. - P. 61-76.

76. da Silva, G.P. Glycerol: a promising and abundant carbon source for industrial microbiology / G.P. da Silva, M. Mack, J. Contiero // Biotechnology Advances. - 2009 - Vol. 27. - № 1. - P. 30-39.

77. Ramawat, K. G. Polysaccharides. Bioactivity and biotechnology / K. G. Ramawat, J.-M. Editors. - Switzerland: Springer International Publishing, 2015.-2234

P.

78. Venus, J. Production of lactic acid from barley: strain selection, phenotypic and medium optimization / J. Venus, K. Richter // Engineering in Life Sciences. - 2009 - Vol.6. - № 5. - P. 492-500.

79. Kumar, R. Production of L-Lactic acid from starch and food waste by amylolytic Rhizopus oryzae MTCC 8784 / R. Kumar, S. Shivakumar // International Journal of ChemTech Research. - 2014 - Vol. 6. - № 1. - P. 527-537.

80. Патент № DE10020898B4 Germany, МПК C12P 7/56, C12M 1/12, C08G 63/78 Verfahren zur herstellung von polymilchsäuren und Vorrichtung hierzu: № 100 20 898.3: заявл. 20.04.2000: опубл. 05.02.2004 / Gerking L., Hagen R., Richter K., Idler F., Reimann W., Hanzsch B.; заявител PFENNING MEINIG & PARTNER GbR - 19 с.

81. Shamala, T. R. Degradation of starchy substrates by a crude enzyme preparation and utilization of the hydrolyzates for lactic fermentation / T. R. Shamala, K. R. Sreekantiah // Enzyme and Microbial Technology. - 1987 - Vol.9. - № 12. - P. 726-729.

82. Shamala, T. R. Fermentation of starch hydrolyzates by Lactobacillus plantarum / T. R. Shamala, K. R. Sreekantiah // Journal of Industrial Microbiology. -1988 - Vol. 3. - № 1. - P. 175-178.

83. Oh, H. Lactic acid production from agricultural resources as cheap raw materials / H. Oh [et al.] // Bioresource Technology. - 2005 - Vol. 96. - № 13. - P. 1492-1498.

84. Altaf, M. Use of inexpensive nitrogen sources and starch for L (+) lactic acid production in anaerobic submerged fermentation / M. Altaf, J. B. Naveena, G. Reddy // Bioresource Technology. - 2007 - Vol. 98. - № 3. - P. 498-503.

85. Unban, K. Improvement of polymer grade l-lactic acid production using Lactobacillus rhamnosus SCJ9 from low-grade cassava chips by simultaneous saccharification and fermentation / K. Unban [et al.] // Processes. - 2020 - Vol. 8. - № 9. - P. 1-18.

86. Li, Y. Lactic acid bacteria diversity of fresh rice noodles during the fermentation process, revealed by culture-dependent and culture-independent methods / Y. Li [et al.] // Biotechnology & Biotechnological Equipment. - 2015 - Vol. 29. - № 5. - P. 915-920.

87. Djukic-Vukovic, A. P. Integrated production of lactic acid and biomass on distillery stillage / A. P. DjukiC-Vukoviс [et al.] // Bioprocess and Biosystems Engineering. - 2013 - Vol. 135. - P. 1157-1164.

88. Djukic-Vukovic, A. P. Lactic acid production on liquid distillery stillage by Lactobacillus rhamnosus immobilized onto zeolite / A. P. Djukic-Vukovic [et al.] // Bioresource Technology. - 2013 - Vol. 135. - P. 454-458.

89. Samansoranakun, C. Statistical screening of medium components for lactic acid production from tapioca starch hydrolysate by Lactobacillus casei TISTR 453 using Plackett-Burman design / C. Samansoranakun, C. Adthalungrong // KKU Research Journal - 2012 - Vol. 17. - № 5. - P. 754-761.

90. Thongchul, N. Production of lactic acid and ethanol by Rhizopus oryzae integrated with cassava pulp hydrolysis / N. Thongchul, S. Navankasattusas, S.-T. Yang / Bioprocess and Biosystems Engineering. - 2010. - Vol. 33. - № 3. - P. 407-416.

91. Djeghri-Hocine B. Horse bean extract for the supplementation of lactic acid bacteria culture media / B. Djeghri-Hocine, M. Boukhemis, N. Zidoune, A. Amrane // Journal of Food Technology. - 2006. - Vol. 4. - № 4. - P. 229-302.

92. Djeghri-Hocine, B. Growth of lactic acid bacteria on oilseed crop pea-and chickpea-based media / B. Djeghri-Hocine, M. Boukhemis, N Zidoune, A. Amrane // World Journal of Microbiology and Biotechnology. - 2007. - Vol. 23. - № 6. - P. 765769.

93. Krzywonos, M. High density process to cultivate Lactobacillus plantarum biomass using wheat stillage and sugar beet molasses / M. Krzywonos, T. Eberhard // Electronic Journal of Biotechnology. - 2011. - Vol. 14. - № 2. - P. 1-6.

94. Champagne, C. P. Production of lactic acid bacteria on spent cabbage juice / C. P. Champagne, T. Savard, J. Barrette // Journal of Food Agriculture and Environment. - 2009. - Vol. 7. - № 2. - P. 82-87.

95. Hayek, S. A. Sweet potatoes as a basic component in developing a medium for the cultivation of lactobacilli / S. A. Hayek [et al.] // Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. - 2013. - Vol. 77. - № 11. - P. 2248-2254.

96. Zulfiqar, A. Production of lactic acid from corn cobs hydrolysate through fermentation by Lactobacillus delbrueckii / A. Zulfiqar, F. Anjum, T. Zahoor // African Journal of Biotechnology. - 2009. - Vol. 8. - № 17. - P. 4175-4178.

97. Campanella, D. Exploitation of grape marc as functional substrate for lactic acid bacteria and bifidobacteria growth and enhanced antioxidant activity / D. Campanella [et al.] // Food Microbiology. - 2017. - Vol. 65. - P. 25-35.

98. Idrees, M. Enzymatic saccharification and lactic acid production from banana pseudo-stem through optimized pretreatment at lowest catalyst concentration / M. Idrees, A. Adnan, F. Malik, F. A. Qureshi // EXCLI Journal. - 2013. - Vol. 12. - P. 269-281.

99. Kim, K. I. Production of lactic acid from food wastes / K. I. Kim [et al.] // Applied Biochemistry and Biotechnology. - 2003. - Vol. 105-108. - P. 637-647.

100. Arekemase, M. O. Biochemical analysis of some fruit peels and comparison of lactic acid production by authochthonous lactic acid bacteria using fruit peels / M. O. Arekemase, D. O. Adetitun, M. I. Ahmed // Sri Lankan Journal of Biology. - 2020. -Vol. 5. - № 1. - P. 15-16.

101. Farooqi, S. Lactic acid production using various raw materials and microorganisms / S. Farooqi [et al.] // Annals of Life Sciences. - 2019. - Vol. 5. - P. 18.

102. Pang, X. Polylactic acid (PLA): research, development and industrialization / X. Pang, X. Zhuang, Z. Tang, X. Chen // Biotechnology Journal. - 2010. - Vol. 5. - № 11. - P. 1125-1136.

103. Anwar, Z. Agro-industrial lignocellulosic biomass a key to unlock the future bio-energy: a brief review / Z. Anwar, M. Gulfraz, M. Irshad // Journal of Radiation Research and Applied Sciences. - 2014. - Vol. 7. - № 2. - P. 163-173.

104. Asgher, M. Recent trends and valorization of immobilization strategies and ligninolytic enzymes by industrial biotechnology / M. Asgher, M. Shahid, S. Kamal, H. M. N. Iqbal // Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. - 2014. - Vol. 101. - P. 56-66.

105. Tang, Y. The effect of delignification process with alkaline peroxide on lactic acid production from furfural residues / Y. Tang [et al.] // BioResources. - 2012.

- Vol. 7. - № 4. - P. 5211-5221.

106. Yanez, R. Production of D(-)-lactic acid from cellulose by simultaneous saccharification and fermentation using Lactobacillus coryniformis subsp. Torquens / R. Yanez, A. B. Moldes, J. L. Alonso, J. C. Parajo / Biotechnology Letters. - 2003. - Vol. 25. - № 14. - P. 1161-1164.

107. Miura, S. Production of L-lactic acid from corncob / S. Miura [et al.] // Journal of Bioscience and Bioengineering. - 2004. - Vol. 97. - № 3. - P. 153-157.

108. Moldes, A. B. Strategies to improve the bioconversion of processed wood into lactic acid by simultaneous saccharification and fermentation / A. B. Moldes, J. L. Alonso, J. C. Parajo // Journal of Chemical Technology & Biotechnology. - 2004. -Vol. 76. - № 3. - P. 279-284.

109. Garde, A. Lactic acid production from wheat straw hemicellulose hydrolyzate by Lactobacillus pentosus and Lactobacillus brevis / A. Garde, G. Jonsson, A. S. Schmidt, B. K. Ahring // Bioresource Technology. - 2002. - Vol. 81. - № 3. - P. 217-223.

110. Palmqvist, E. Fermentation of lignocellulosic hydrolyzates. II: Inhibitors and mechanisms of inhibition / E. Palmqvist, B. Hahn-Hagerdal // Bioresource Technology.

- 2000. - Vol. 74. - № 1. - P. 25-33.

111. Dailey, O. D. Jr. Influence of lactic acid on the solubilization of protein during corn steeping / O. D. Jr. Dailey, M. K. Dowd, J. C. Mayorga // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2000. - Vol. 48. - № 4. - P. 1352-1357.

112. Wee Y. J. Recovery of lactic acid by repeated batch electrodialysis and lactic acid production using electrodialysis wastewater / Y. J. Wee [et al.] // Journal of Bioscience and Bioengineering. - 2005. - Vol. 99. - № 2. - P. 104-108.

113. Abu Tayeh, H. Subcritical hydrothermal pretreatment of olive mill solid waste for biofuel production / H. Abu Tayeh, O. Levy-Shalev, H. Azaizeh, C. G. Dosoretz / Bioresource technology. - 2016. - Vol. 199. - P. 164-172.

114. Mora-Villalobos, J. A. Multi-product lactic acid bacteria fermentations: a review. Fermentation / J. A. Mora-Villalobos [et al.] // Fermentation - 2020. - Vol. 6. -№ 21. - P. 2-21.

115. Wischral, D. Lactic acid production from sugarcane bagasse hydrolysates by Lactobacillus pentosus: integrating xylose and glucose fermentation / D. Wischral [et al.] // Biotechnology Progress. - 2018. - Vol. 35 - № 1. - P. 1-9.

116. de Oliveira, R. A. Challenges and opportunities in lactic acid bioprocess design- from economic to production aspects / R. A. de Oliveira, A. Komesu, C. E. V. Rossell, R. M. Filho // Biochemical Engineering Journal. - 2018. - Vol. 133 - P. 219239.

117. Demichelis, F. Investigation of food waste valorization through sequential lactic acid fermentative production and anaerobic digestion of fermentation residues / F. Demichelis [et al.] // Bioresource Technology. - 2017. - Vol. 241 - P. 508-516.

118. Zynoveva, M. E. Production of lactic acid on enzymatic hydrolysates of cellulose-containing raw materials / M. E. Zynoveva, K. L. Shnaider, S. K. Zaripova // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2020. - Vol. 421. - № 5. -P. 1-6.

119. Gullon, B. L-lactic acid production from apple pomace by sequential hydrolysis and fermentation / B. Gullon, R. Yanez, J. L. Alonso, J. C. Parajo // Bioresource Technology. - 2008. - Vol. 99. - № 2. - P. 308-319.

120. Gharwalova, L. Use of wheat straw and chicken feather hydrolysates as a complete medium for lactic acid production / L. Gharwalova [et al.] // Czech Journal of Food Sciences - 2018. - Vol. 36. - № 2. - P. 146-153.

121. Saraiva, A. B. Potentials for utilization of post-fber extraction waste from tropical fruit production in Brazil—the example of banana pseudostem / A. B. Saraiva, E. B. A. V. Pacheco, L. L. Y. Visconte, E. Pereira // International Journal of Environment and Bioenergy. - 2012. - Vol. 4. - № 2. - P. 101-119.

122. Rehman, S. Production of plant cell wall degrading enzymes by monoculture and co-culture of Aspergillus niger and Aspergillus terreus under SSF of banana peels / S. Rehman [et al.] // Brazilian Journal of Microbiology. - 2014. - Vol. 45. - № 4. - P. 1485-1492.

123. Sreenath, H. K. Lactic acid production from agricultural residues / H. K. Sreenath, A. B. Moldes, R. K. Koegel, R. J. Straub // Biotechnology Letters. - 2001. -Vol. 23. - № 3. - P. 179-184.

124. Choi, I. S. A low-energy, cost-effective approach to fruit and citrus peel waste processing for bioethanol production / I. S. Choi [et al.] // Applied Energy. -2015. - Vol. 140. - № 4. - P. 65-74.

125. Rafiq, S. Citrus peel as a source of functional ingredient: A review / S. Rafiq [et al.] // Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. - 2018. - Vol. 17. - №

4. - P. 351-358.

126. Oberoi, H. S. Ethanol production from orange peels: two-stage hydrolysis and fermentation studies using optimized parameters through experimental design / H.

5. Oberoi [et al.] // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2018. - Vol. 58. - №

6. - P. 3422-3429.

127. de la Torre, I. Production of D-lactic acid by Lactobacillus delbrueckii ssp. delbrueckii from orange peel waste: techno-economical assessment of nitrogen sources / I. de la Torre, M. Ladero, V. E. Santos // Applied Microbiology and Biotechnology. -2018. - Vol. 102. - № 24. - P. 10511-10521.

128. H. Azaizeh. Production of lactic acid from carob, banana and sugarcane lignocellulose biomass / H. Azaizeh [et al.] // Molecules. - 2020. - Vol. 25. - № 13. -P. 1-14.

129. Gatenby, C. M. Biochemical composition of three algal species proposed as food for captive freshwater mussels / C. M. Gatenby [et al.] // Journal of Applied Phycology. - 2003. - Vol. 15. - № 1. - P. 1-11.

130. Nguyen, C. M. Production of L-lactic acid from a green microalga, Hydrodictyon reticulum, by Lactobacillus paracasei LA104 isolated from the traditional Korean food, makgeolli / C. M. Nguyen [et al.] // Bioresource Technology. -2012. - Vol. 110. - P. 552-559.

131. Nguyen, C. M. D-Lactic acid production from dry biomass of Hydrodictyon reticulatum by simultaneous saccharification and co-fermentation using Lactobacillus coryniformis subsp. torquens / C. M. Nguyen [et al.] // Biotechnology letters. - 2012. -Vol. 34. - № 12. - P. 2235-2240.

132. Talukder, M. M. R. Microagea (Nannochloropsis salina) biomass to lactic acid and lipid / M. M. R. Talukder, P. Das, J. C. Wu // Biochemical Engineering Journal. - 2012. - Vol. 68. - P 109-113.

133. Moghaddasi, S. M. Aloe vera their chemicals composition and applications: a review / S. M. Moghaddasi, S. V. Kumar // International Journal of Biological and Medical Research. - 2011. - Vol. 2. - № 1. - P 446 - 471.

134. Aspmo, S. I. Hydrolysates from Atlantic cod (Gadus morhua L.) viscera as components of microbial growth media / S. I. Aspmo, S. J. Horn, V. G. Eijsink // Process Biochemistry. - 2005. - Vol. 40. - № 12. - P 3714-3722.

135. Horn, S. Growth of Lactobacillus plantarum in media containing hydrolysates of fish viscera / S. Horn, S. Aspmo, V. Eijsink // Journal of Applied Microbiology. - 2005. - Vol. 99. - № 5. - P 1082-1089.

136. Vazquez, J. A. Using date palm (Phoenix dactylifera L.) by-products to cultivate Lactobacillus reuteri spp. / J. A. Vazquez, M. P. González, M. Murado // Journal of Biotechnology. - 2004. - Vol. 112. - № 3. - P 299-311.

137. Safari, R. Use of hydrolysates from yellowfin tuna (Thunnus albacares) heads as a complex nitrogen source for lactic acid bacteria / R. Safari [et al.] // Food and Bioprocess Technology. - 2012. - Vol. 5. - P 73-79.

138. Rebah, F. B. Fish processing wastes for microbial enzyme production: a review / F. B. Rebah, N. Miled // 3 Biotech. - 2013. - Vol. 3. - № 4. - P 255-265.

139. Poernomo, A. Crude peptone from cowtail ray (Trygon sephen) viscera as microbial growth media / A. Poernomo, K. Buckle // World Journal of Microbiology and Biotechnology. - 2002. - Vol. 18. - № 4. - P 337-344.

140. Atalo, K. Protease production by a thermophilic Bacillus species (P-001A) which degrades various kinds of fibrous proteins / K. Atalo, B. A. Gashe // Biotechnology letters. - 1993. - Vol. 15. - № 11. - P 1151-1156.

141. Baden, H. P. Fibrous proteins of bovine hoof / H. P. Baden, J. Kubilus // Journal of Investigative Dermatology. - 1983. - Vol. 81. - № 3. - P 220-224.

142. Dalev, P. An enzyme-alkaline hydrolysis of feather keratin for obtaining a protein concentrate for fodder / P. Dalev // Journal of Investigative Dermatology. -1983. - Vol. 81. - № 3. - P 220-224.

143. Menon, R. Development of a carbohydrate supplemented semidefined medium for the semiselective cultivation of Lactobacillus spp. / R. Menon, M. Shields, T. Duong, J. Sturino // Letters in Applied Microbiology. - 2013. - Vol. 57. - № 3. - P 249-257.

144. Davis, C. Enumeration of probiotic strains: review of culture-dependent and alternative techniques to quantify viable bacteria / C. Davis // Journal of Microbiological Methods. - 2014. - Vol. 103. - P 9-17.

145. Rojan, P. J. L (+)-Lactic acid production using Lactobacillus casei in solidstate fermentation. / R. P. John, K. M. Nampoothiri, A. Pandey // Biotechnology letters. - 2005. - Vol. 27. - № 21. - P 1685-1688.

146. John, R. P. L (+)-Solid-state fermentation for L-lactic acid production from agro wastes using Lactobacillus delbrueckii / R. P. John, K. M. Nampoothiri, A. S. Nair, A. Pandey // Biotechnology letters. - 2005. - Vol. 27. - № 21. - P 1685-1688.

147. Naveena, B. J. Production of L (+) lactic acid by Lactobacillus amylophilus GV6 in semi-solid state fermentation using wheat bran / B. J. Naveena, M. Altaf, K. Bhadrayya, G. Reddy // Food Technology and Biotechnology. - 2004. - Vol. 42. - № 3.

- P 147-152.

148. Naveena, B. J. Recent advances in solid-state fermentation / R. R. Singhaniaa, A. K. Patelb, C. R. Soccolc, A. Pandeya // Biochemical Engineering Journal. - 2009. - Vol. 44. - № 1. - P 13-18.

149. Maas, R. H. Xylose metabolism in the fungus Rhizopus oryzae: effect of growth and respiration on L+-lactic acid production./ R. H. Maas, J. Springer, G. Eggink, R. A. Weusthuis // Journal of industrial microbiology & biotechnology. - 2008.

- Vol. 35. - № 6. - P 569-578.

150. Самуйленко, А. Я. Промышленные способы биотехнологического получения и выделения молочной кислоты / А. Я. Самуйленко [и др.] // Вестник технологического университета. - 2017. - Т. 20. - В 4. - P 123-126.

151. Патент № 2149188C1 Российская Федерация МПК C12P 7/56 Способ получения молочной кислоты: № 98118734/13: заявл. 13.10.1998: опубл. 20.05.2000 / Евелева В. В. Гаджиев Э. А., Филимонова И. Н., Черпалова Т. М.; заявитель ВНИИПАКК.- 6 с.

152. Патент № 2574783 Российская Федерация МПК C12P 7/56 B01D 61/58 C07C 51/42 C07C 51/44 C08G 63/08 Способ получения молочной кислоты, способ получения лактида и способы получения полимолочной кислоты: № 2011131062/10: заявл. 25.12.2009: опубл. 10.02.2016 / Саваи К., Саваи Х., Мимицука Т., Ито М.у, Ямада К., Кавамура К., Минегиси С., Накагава И.; заявитель ТОРЭЙ ИНДАСТРИЗ, ИНК.- 55 с.

153. Wasewar, K. L. Separation of lactic acid: Recent advances / K. L. Wasewar // Chemical and Biochemical Engineering Quarterly. - 2005. - Vol. 19. - № 2. - P 159172.

154. Патент № 2175014 Российская Федерация МПК C12P 7/56 02P7/56 C12R1:225 Способ получения молочной кислоты: № 2000109701/13: заявл. 20.04.2000: опубл. 27.11.2000 / Исакова Д.М.; заявитель Исакова Д.М. - 6 с.

155. Патент № 2513081. Российская Федерация МПК С07С 59/08, C12P 7/56, C07C 51/48, С07С 51/487 Способ извлечения молочной кислоты из растворов брожения: № 2012145102/04: заявл. 23.10.2012; опубл. 20.04.2014 / Флейтлих И.Ю. и др. заявитель ИХХТ СО РАН.

156. Патент № 2355766. Российская Федерация МПК С12Р 7/56. Способ получения лактатсодержащих растворов: заявл. 27.09.2007; опубл. 20.05.2009 / Варфоломеев С.Д., Ефременко Е.Н., Лягин И.В., Сенько О.В., Спиричева О.В. заявитель ООО "ИВК".

157. Hano, T. Recovery of lactic acid by extraction from fermented broth / T. Hano, M. Matsumoto, T. Ohtake, S. Miura // Proceedings of ISEC 98. - 1993. - Vol. 2. - P. 1025-1031.

158. Hano, T. Development of extraction system for lactic acid from fermentor / T. Hano, M. Hirata, Y. Tong, S. Miura // Proceedings of ISEC 98. - 1998. - P. 407415.

159. Udachan, I. S. A study of parameters affecting the solvent extraction of lactic acid from fermentation broth / I. S. Udachan, A. K. Sahoo // Brazilian Journal of Chemical Engineering. - 2014. - Vol. 31. - № 3 - P. 821-827.

160. Гаджиев, Э. А. Совершенствование технологии производства пищевой молочной кислоты из различного углеводородсодержащего сырья, в том числе молочной сыворотки.: дис. ... канд. тех. наук.: 05.18.04 / Э. А. Гаджиев - СПб., 2000. — 134с.

161. Дерунец, А. С. Высокоплотностное непрерывное культивирование молочнокислых бактерий в мембранном биореакторе / А. С. Дерунец, В. Д. Смирнова, А. В. Белодед //Успехи в химии и химической технологии. - 1994. -Т.27. - № 8 - P. 105-111.

162. Yin, P. Enhanced production of l(+)-lactic acid from corn starch in a culture of Rhizopus oryzae using an air-lift bioreactor / P. Yin [et al.] // Journal of Fermentation and Bioengineering. - 1997. - Vol. 84. - № 3 - P. 249-253.

163. Zhang, D. X. Starch to lactic acid in a continuos mem- brane bioreactor / D. X. Zhang, M. Chenyan // Process Biochemistry. - 1994. - Vol. 29. - № 2 - P. 145-150.

164. Huanga, L. P. Simultaneous saccharification and fermentation of potato starch wastewater to lactic acid by Rhizopus oryzae and Rhizopus arrhizus / L. P. Huanga, B. Jina, P. Lanta, J. Zhouc // Biochemical Engineering Journal. - 2005. - Vol. 23. - P. 275-276.

165. Anuradha, R. Simultaneous sacchari- fication and fermentation of starch to lactic acid / R. Anuradha, A. K. Suresh, K. V. Venkatesh // Biotechnology letters. -1999. - Vol. 35. - № 3-4 - P. 367-375.

166. Hang, Y. D. Production of L (+)-lactic acid by Rhizopus oryzae immobilized in calcium alginate gels / Y. D. Hang, H. Hamamci, E. E. Woodams // Biotechnology letters. - 1989. - Vol. 11. - P. 119-120.

167. Dong, X. -Y. Production of L(+)-lactic acid with Rhizopus oryzae immobilized in polyurethane foam cubes / X. -Y. Dong, S. Bai, Y. Sun // Biotechnology letters. - 1996. - Vol. 18. - № 2 - P. 225-228.

168. Валеева, Р. Т. Интенсификация производства кормовых дрожжей на основе спиртовой барды.: дис. ... канд. тех. наук: 03.00.23 / Р. Т. Валеева - Казань.

169. Adams, D. J. Fungal cell wall chitinases and glucanases. / D. J. Adams // Microbiology. - 2004. - Vol. 150. - № 1 - P. 2029-2035.

170. Wu, T. Chitin and chitosan—value-added products from mushroom waste / T. Wu [et al.] // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2004. - Vol. 52. - № 26 - P. 7905-7910.

171. Wu, T. Physicochemical properties and bioactivity of fungal chitin and chitosan. / T. Wu [et al.] // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2005. - Vol. 53. - № 10 - P. 3888-3894.

172. Ali, S. Production of citric acid by Aspergillus niger using cane molasses in a stirred fermentor / S. Ali, I. Haq, M. A. Qadeer, J. Iqbal // Electronic Journal of Biotechnology. - 2002. - Vol. 5. - № 3 - P. 1-4.

173. Kirk, P. M. Dictionary of the Fungi / P. M. Kirk, P. F. Cannon, D. W.

Minter, J. A. Stalpers. - Wallingford: CAB International, 2008. - 784 р.

174. Yokoi, H. Chitosan production from Shochu distillery wastewater by funguses / H. Yokoi [et al.] // Journal of Fermentation and Bioengineering. - 1998. -Vol. 85. - P. 246-249.

175. Suntornsuk, W. Fungal chitosan production on food processing by-products / W. Suntornsuk, P. Pochanavanich, L. Suntornsuk // Process Biochemistry. - 2002. -Vol. 37. - № 7 - P. 727-729.

176. Ruiz-Herrera, J. Fungal cell walls: structure, synthesis, and assembly / J. Ruiz-Herrera. - Florida: CRC Press, 1992. - 256 р.

177. Bhargav, S. Solid-state fermentation: an overview / S. Bhargav, B.P. Panda, M. Ali, S. Javed // Chemical and Biochemical Engineering Quarterly. - 2008. - Vol. 22.

- № 13 - P. 49-70.

178. Liao, W. Coproduction of fumaric acid and chitin from a nitrogen rich lignocellulosic material-dairy manure-using a pelletized filamentous fungus Rhizopus oryzae ATC 20344 / W. Liao, Y. Liu, C. Frear, S. Chen // Bioresource Technology. -2008. - Vol. 99. - № 13. - P. 5859-5866.

179. Jangbua, P. Gamma-linolenic acid production of Mucor rouxii by solid-state fermentation using agricultural by-products / P. Jangbua [et al.] // Letters in Applied Microbiology. - 2009. - Vol. 49. - № 1. - P. 91-97.

180. Elsoud, M. M. A. Current trends in fungal biosynthesis of chitin and chitosan / M. M. A. Elsoud, E. M. E. Kady // Bulletin of the National Research Centre.

- 2009. - Vol. 43. - № 1. - P. 1-12.

181. Ившина, Т. Н. Выделение хитин-глюканового комплекса из плодовых тел микоталлусов / Т. Н. Ившина, С. Д. Артамонова, В. П. Ившин, Ф. Ф. Шарнина // Прикладная биохимия и микробиология. - 2009. - Т. 45. - № 3. - P. 313-318.

182. Ramanathan, A. Simultaneous production of lactic acid and chitin by fungal fermentation / A. Ramanathan, R. Kittusamy // Pelagia Research Library. - 2015. - Vol. 6. - № 8. - P. 12-17.

183. Морозова, Ю. А. Биосинтез ксиланаз и целлюлаз грибами рода Trichoderma на послеспиртовой барде / Ю. А. Морозова, Е. В. Скворцов, Ф. К.

Алимова, А. В. Канарский // Вестник технологического университета. - 2012. - Т. 15. - № 19. - С. 120- 122.

184. Патент № 2639245С1 Российская Федерация МПК G01N 33/00 Способ спектрофотометрического определения молочной кислоты: № 2016147376: заявл. 02.12.2016: опубл. 20.12.2017 / Борщевская Л. Н., Гордеева Т.Л., Калинина А.Н. Синеокий С.П.; заявитель ТОРЭЙ НИЦ "Курчатовский институт" -ГосНИИгенетика.- 9 с.

185. Adney, B. Measurement of cellulase activities / B. Adney, J. Baker // Laboratory analytical procedure. - 1996. - 11 p.

186. Bailey, M. Interlaboratory testing of methods for assay of xylanase activity / M. Bailey, J. Biely, K. Poutanen // Journal Biotechnol. - 1992. - Vol. 23. - № 3. - P. 257-270.

187. Скиба, Е.А. Технология производства дрожжей: учебное пособие / Е.А. Скиба - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та. - 2010. - 121 с.

188. Чакчир, Б. А. Фотометрические методы анализа: методические указания / Б. А. Чакчир, Г.М. Алексеева. - СПб.: - Изд-воСПХФА, 2002. - 44 с.

189. Нетрусов, А. И. Практикум по микробиологии: Учеб пособие для студ. высш. учеб. заведений / А. И. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук. - М.: ИЦ «Академия», 2005. - 608 с.

190. ГОСТ 28178-89. Дрожжи кормовые. Методы испытаний. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2002. - 53 с.

191. Orata, F. Derivatization reactions and reagents for gas chromatography analysis / F. Orata // Advanced Gas Chromatography Progress in Agricultural, Biomedical and Industrial Applications. -2012. -P. 83-108.

192. Костина, А. М. Хитин мицелиальных грибов рода Penicillium / А. М. Костина, В. Г. Бабицкая, А. Г. Лобанок // Прикладная биохимия и микробиология. - 1978. - Т. XLV. - В. 4. - С. 586-593.

193. Мингазова Л. А. Влияние гидролитической обработки на содержание редуцирующих веществ в нейтрально-сульфитных щелоках / Л. А. Мингазова [и др.] // Химия растительного сырья. - 2021. - № 3. С. 309-317.

194. Патент № 2654564 Российская Федерация МПК C12N 9/42 C12N 1/14 C12N 1/885 Штамм мицелиального гриба TRICHODERMA LONGIBRACHIATUM TW-14-220 - продуцент целлюлаз, бета - глюканаз и ксиланаз для кормопроизводства и способ получения кормового комплексного ферментного препарата: № 2017107835: заявл. 10.03.2017: опубл. 21.05.2018 / Синицын А. П., Цурикова Н. В., Костылева Е. В., Веселкина Т. Н.; заявитель Синицын А. П.- 55 с.

195. ГОСТ Р 55302-2012 Ферментные препараты для пищевой промышленности. Метод определения ксиланазной активности. М.: Стандартинформ, 2013. - 19 с.

196. Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L. Biochemistry. 5th edition. New York: W.H. Freeman, 2002. 1050 p.

197. Stocks-Fischer, S. Microbiological precipitation of CaCO3 / S. StocksFischer, J. K. Galinat, S. S. Bang // Soil Biology and Biochemistry. - 1999. - Vol. 31. -№ 11. - P. 1563-1571.

198. Мингазова, Л. А. Синтез молочной кислоты грибом Rhizopus oryzae F-1030 на питательных средах из сульфитных щелоков / Л. А. Мингазова, А. В. Канарский, Е. В Крякунова, З. А. Канарская // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. - 2020. - № 2. - С. 146-158.

199. Мингазова, Л. А. Применение сульфитных щелоков в качестве питательной среды для культивирования продуцента молочной кислоты Rhizopus oryzae F-1030 / Л. А. Мингазова, Е. В. Крякунова, З. А. Канарская, А. В. Канарский // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. - 2021. - № 5.

- С. 163-173.

200. Селиванов, А. С. Стабильность ферментных препаратов в условиях, моделирующих распылительную сушку / А. С. Селиванов // Химия растительного сырья. - 2002. - №2. - С. 121-127

201. Ле Ань Туан. Эффективность культивирования дрожжей Debaryomyces hansenii на питательной среде из мелассы / Ле Ань Туан, А. В. Канарский, А. В. Щербаков, В. К. Чеботарь // Вестник Казанского технологического университета.

- 2015. - Т.18. - №13.- С. 218-222.

202. Ле Ань Туан. Эффективность синтеза Р-фруктофуранозидазы дрожжами Debaryomyces hansenii при культивировании на питательной среде из мелассы / Ле Ань Туан, А. В. Канарский, З. А. Канарская, Т. В. Свиридова // Вестник воронежского государственного университета инженерных технологий. -2016. - №1. - С.191-197.

203. Мингазова, Л. А. Исследование адсорбционных характеристик биосорбента, полученного трехстадийной обработкой биомассы гриба Rhizopus oryzae Б-1030» / Л. А. Мингазова, А. В. Канарский, Е. В. Крякунова, З. А. Канарская // Всероссийская с международным участием онлайн конференция «Современная биотехнология: актуальные вопросы, инновации и достижения». -Кемерово, 2020. - С. 107-108.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПЕРЕРАБОТКИ

СУЛЬФИТНЫХ, НЕЙТРАЛЬНО-СУЛЬФИТНЫХ ЩЕЛОКОВ И ЛИГНОСУЛЬФОНАТА С ПОЛУЧЕНИЕМ МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ

Аппаратурно-технологическая схема переработки сульфитных, нейтрально сульфитных щелоков и лигносульфоната с получением молочной кислоты представлена на рисунке А1.

Описание процесса. Нейтрально-сульфитные щелока поступают из сборника 1 в ферментер 2, куда подается ферментный препарат Revitalenz® 200 с расходом 0,15 л/т с.в. из емкости 3. Обработка происходит при температуре 52±1 оС при 5±1 об/мин, продолжительность 18-20 часов. При применении лигносульфонаты перед ферментативной обработкой разбавляются в зависимости от начального содержания РВ.

После окончания ферментативного гидролиза ферментолизат насосом 4 подается в промежуточный сборник 5, откуда насосом отправляется для разделения на непрерывно действующую центрифугу 6.1. Осадок (нерастворимый лигнин) поступает в емкость 7 на дальнейшую переработку для получения адсорбента микотоксинов.

Сульфитный щелок из емкости 9 поступает в емкость 8 для отдувки сжатым воздухом при температуре 90-95 оС. Затем ферментолизат нейтрально-сульфитного щелока или сульфитный щелок после отдувки насосом направляется в емкость 10, где обрабатывается гидроксидом кальция, поступающей из емкости 11, при температуре 90-95 оС. Для разделения отработанной гашеной извести и фугата, суспензию насосом 4 направляют в центрифугу 6.2. Осадок, содержащий соли кальция, направляется в сборник 12, которые можно использовать для изготовления строительных материалов. Фугат поступает в промежуточную емкость 13, откуда насосом направляется в емкость 14, где по мере необходимости для корректировки рН до 5,6±0,3 обрабатывается 25 % водным раствором аммиака и содержание РВ корректируется фильтрованной водой или

концентрированными щелоками. Основа питательной среды насосом подается для стерилизации в стерилизатор 16. Далее из промежуточной емкости 17 стерильная основа питательной среды насосом 4 подается для охлаждения в охладитель 18, откуда поступает в сборник 20. В основу питательной среды вносятся минеральные соли из емкости 19.

Подготовленная питательная среда после обогащения минеральными солями в емкости 20 направляется в биореактор 21 куда подается посевной материал из биореактора 22. Для аэрирования питательной среды в биореактор подается

3 3

стерильный воздух 5-6 м /м * мин.

В биоректоре 21 культивируется штамм R. oryzae Б-1030 при перемешивании 10-15 об/мин и при температуре 28 ± 1°С до полного истощения РВ в питательной среде. По мере исчерпания редуцирующих сахаров в среде в зависимости от способа культивирования, при отъемно-доливном способе отбирается 50 % культуральная жидкость и добавляется аналогичный объем стерильной питательной среды или при периодическом способе в питательную среду добавляется питательная среда, упаренная на выпарной станции 15.1 до необходимого содержания РВ.

Культуральная жидкость, содержащая биомассу гриба, для их разделения насосом 4 направляется из сборника 23 в центрифугу 6.3. Биомасса гриба направляется в сборник 24 для получения биоадсорбента. Фугат, содержащий молочную кислоту, из промежуточной емкости 25 насосом 4 подается в емкость 26, где нагревается до 70-80 оС и образовавшаяся молочная кислота осаждается гидроксидом кальция при рН 9-10, которая подается из емкости 27. Суспензия, содержащая лактат кальция, направляется насосом 4 для разделения на центрифуге 6.5. Фугат поступает в емкость 28, откуда после проверки остаточного количества молочной кислоты направляется на дальнейшую переработку. При избыточном количестве молочной кислоты фугат направляется на выпарную станцию 15.2 для концентрирования и в емкость 26 для дополнительного выделения лактата кальция. При полном разделении молочной кислоты фугат направляется на производство дрожжей.

Образующийся при осаждении лактат кальция насосом 4 поступает в емкость 29, разбавляется фильтрованной водой, которая подается из емкости 30. Лактат кальция обрабатывается серной кислотой, поступающей из емкости 31 в количестве, необходимом для разложения лактата кальция до молочной кислоты при рН 1,7±0,2 при температуре 70-75 оС, при этом в осадок выпадает гипс и высвобождается молочная кислота. Полученная суспензия из сборника 32 насосом направляется для разделения на центрифугу 6.6. Полученная молочная кислота собирается в сборнике 33, а осадок после анализа полноты разложения молочной кислоты направляется на дальнейшую переработку или на строительные цели.

Из сборника 33 молочная кислота насосом подается в емкость 36, где дополнительно осветляется активным углем при температуре 70-75 оС, который подается из емкости 35. Продолжительность контакта раствора молочной кислоты с активным углем составляет 30 мин при непрерывном перемешивании. Уголь отделяется из раствора молочной кислоты на центрифуге 6.5. Отработанный уголь из емкости 36 направляется на регенерацию тепла (сжигание). Молочная кислота из сборника 37 насосом поступает на выпаривание на выпарную станцию 15.3 до концентрации более 40 %, затем поступает из сборника 38 на фильтр 39 и далее направляется на розлив.

Разработанный технологический процесс позволяет получать продукт с содержанием молочной кислоты 40 %, в производстве которой впервые используются в качестве питательной среды сульфитные, нейтрально-сульфитные щелока и лигносульфонат.

Рисунок А.1 - Аппартатурно-технологическая схема комплексной переработки сульфитных и нейтрально-сульфитных щелоков с получением молочной кислоты.

Приложение Б

АКТ ИСПЫТАНИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ БИОАДСОРБЕНТА МИКОТОКСИНОВ, ПОЛУЧЕННОГО ИЗ БИОМАССЫ

гриба яншорт ояуглЕ р-1030 в условиях ш утуо

' Дрио. директора^1

УТВЕРЖДАЮ

'тРБ-ВНИВИ»

.. + »_ СА'/и*/-

мГр. Насыбуллина 2021 г.

"■"-•тете

АКТ

испытаний эффективности кормовой добавки биоадсорбента микотоксинов, полученного из биомассы гриба Rhizopus oryzae F-1030 и лигнина в условиях in vivo

Место испытаний: ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности», г. Казань.

Время испытаний: август - сентябрь 2021 года.

Объект испытаний: Биоадсорбент микотоксинов, полученный из биомассы гриба Rhizopus oryzae F-1030 и лигнина (представлена кафедрой ПИМП ФГБОУ ВО «КНИТУ»),

Цель испытаний: Определить профилактическую эффективность применения биоадсорбента микотоксинов, полученного из биомассы гриба Rhizopus oryzae F-1030 и лигнина в качестве потенциального энтеросорбента при м и кото кс и козах животных.

Краткое описание технологии изготовления:

Получение биомассы осуществляли из штамма R. oryzae F-1030 (ВКГ1М). Культуру фиба R. oryzae F-1030 хранили на картофельно-глюкозном агаре, приготовленном из 200 г мелкоизмельченного картофеля, 20 г агара, 20 г глюкозы и 1 л воды. Наращивание мицелия гриба R. oryzae F-1030 проводили методом поверхностного культивирования на картофельно-глюкозном отваре, в 1 л которого содержалось 20 г глюкозы. Продолжительность поверхностного культивирования гриба R. oryzae F-1030 при температуре 28 - 30 °С составила 7 дней. Для культивирования R. oryzae F-1030 использовали питательные среды, приготовленные из сульфитного щелока (производство ОАО «Выборгская целлюлоза»).

Химическую трансформацию биомассы гриба R. oryzae F-1030 в адсорбент проводили последовательной четырехстадийной обработки карбонатом натрия, соляной кислотой и перекисью водорода с различными гидромодулями и продолжительностью.

Таблица 1 - Выход и состав биоадсорбента из биомассы гриба R oryzae F-1030

Показатели биосорбента Последовательность обработки биомассы четырехстадийная ЫазСОз, HCl, 1ЬО:, NaOH

Выход, % 27,1

Зольность, % 1,5

Общее содержание азота, % 3,3

Содержание Д-глюкозамина, % 58,14

Содержание азота принадлежащего Д-глюкозамину, % 3,25

Таблица 2 - Структурные характеристики биоадсорбента из биомассы гриба й. огугае Р

1030

Характеристики биосорбента Последовательность обработки биомассы четырехстадийная ЫагСОз, НС1, Н2О2, №ОН

Адсорбционная емкость, (}к*10"\ г/г 7,54

Удельная поверхность, Б уд, м2/г 1,49

Объем микропор, \Уо, см3/г 0,058

Эффективность адгезии частиц латекса, % 98,8

^-потенциал поверхности, тВ + 1,40

Для придания многофункциональности по отношению к микотоксинам биоадсорбент из биомассы гриба Л. огугае Р-1030 смешивали с лигнином, выделенным из нейтрально-сульфитного щелока, в соотношении 1:1.

Условия испытания: Для проведения испытания было сформированы группы из половозрелых самцов нелинейных белых крыс живой массой 165-185 г, моделировали микотоксикоз с использованием Т-2 токсина. Токсин задавали тщательно перемешав с основным рационом в дозе 4 максимально-допустимых уровня (400 мкг/кг корма). Также формировали контрольные группы с применением адсорбента, но без добавления токсина. Первая группа животных - получала основной рацион (ОР) и служила биологическим контролем; вторая - получала токсичный корм (ТР); третья - токсичный корм с добавлением исследуемого биоадсорбента (БА) в дозе 0,3% от рациона (ТР+БА); четвертая - основной рацион с добавлением биоадсорбента в дозе 0,3% от рациона (ОР+БГ). Эксперимент длился 30 суток. В течение эксперимента вели учет выживаемости, масы тела. По окончанию эксперимента проводили гематологичесике исследования.

Результаты испытаний.

Результаты выживаемости животных предтавлены в таблице 3.

Таблица 3 - Выживаемость подопытных животных в модели Т-2 токсикоза на фоне применения биоадсорбента микотоксинов, полученного из биомассы гриба Я. огугае Р-1030 и лигнина

Группа Кол-во Выжило, Погибло, Выживаемость, %

животных, гол гол

гол

1 (ОР) 20 20 0 100

2. (ТР) 20 14 6 70

3. (ТР+БА) 20 20 0 100

4. (ОР+БА) 20 20 0 100

Как следует из таблицы, в группе животных получавших токсичный рацион 30 % животных в течение опыта погибло, а в группе получавшей токсичный рацион с добавлением биоадсорбента микотоксинов, полученного из биомассы гриба Я. огугае 1030 и лигнина регистрировалась 100% выживаемость. Результаты изучения динамики

массы тела животных, как универсального критерия в токсикологии при оценке эффективности и как производственно значимого критерия в животноводстве и птицеводстве, представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Масса тела подопытных животных в модели Т-2 токсикоза на фоне применения биоадсорбента микотоксинов, полученного из биомассы гриба Я. огугае V-

Группа Время исследования, сут/ масса тела, г

В начале опыта В конце опыта

1 (ОР) (п=20) 174,3±5,21 189,1 ±5,44

2. (ТР) (п=14) 176,7±5,94 144,0+6,28*

3. (ТР+БА) (п=20) 175,3±4,65 158,4±4,57*

4. (ОР+БА) (п=20) 178,4±3,83 201,4±3,92*

* Р<0,05

Как следует из таблицы, потребление животными рациона содержащий токсин в дозе в четыре раза превышающей максимально допустимую, привело к закономерной отрицательной динамике массы тела. Так, во второй («токсический контроль») группе масса тела к концу опыта достоверно снизилась от первоначальной на 18,5%. В группах потреблявшие токсчный корм с добавлением биоадсорбента, животные также снижали свою массу, но в меньшей степени - на 9,6%. Следует отметить, что примение биоадсорбента в группе получавшей основной рацион оказало достоверный ростостимулируюгций эффект - увеличение массы тела на 12,9% относительно начальных показателей, и на 6,1% относительно группы биологического контроля. Результаты изучения гематологических показателей животных представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Гематологические показатели подопытных животных в модели Т-2 токсикоза на фоне применения биоадсорбента микотоксинов, полученного из биомассы гриба Я. огугае Р-1030 и лигнина

Группа Показатель

эритроциты, гемоглобин, лейкоциты,

х106/мкл г/дл х103/мкл

1 (ОР) (п=10) 6,84 ±0,28 151,6±2,66 10,6+0,43

2. (ТР) (п=10) 5,91±0,36* 121,4±3,45* 4,63±0,82*

3. (ТР+БА) (п=10) 6,14+0,31 142,4±2,73 8,3±0,68

4. (ОР+БА) (п= 10) 6,48+0,33 150,0±2,50 14,8±0,55

Р<0,05

Как следует из таблицы 5, во второй группе отмечалось закономерное выраженное снижение количества лейкоцитов - на 56,3%, эритроцитов - на 13,6 % и гемоглобина - на 19,9 %. Включение в рацион биоадсорбента микотоксинов, полученного из биомассы гриба Я. огугае Р-1030 и лигнина оказывало защитный эффект на показатели крови. В основном разница была существенной в изменениях содержания лейкоцитов, как показателя более чувстительного на специфическое действие микотоксина Т-2. В группе

животных, потреблявших биоадсорбент на фоне основного рациона (без токсинов) негативных изменений гематологических показателей не наблюдали.

1. Кормовая добавка биоадсорбент микотоксинов, полученный из биомассы гриба Мпхорт огу-ае Р-1030 и лигнина, обладает профилактическим действием и является перспективным энтеросорбентом при подостром Т-2 микотоксикозе;

2. Биоадсорбент микотоксинов, полученного из биомассы гриба Л. огугае Р-1030 и лигнина не оказывает токсического действия на организм лабораторных животных, напротив обладает ростостимулирующим эффектом;

3. Кормовая добавка адсорбент микотоксинов может быть рекомендована для животноводства и птицеводства в качестве потенциального биоадсорбента для профилактики микотоксикозов.

Представители ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ»:

Выводы:

Зав. лабораторией микотоксинов, д-р. биол. наук

Главный научный сотрудник

лаборатории микотоксинов, д-р ветеринар, наук

Старший научный сотрудник лаборатории микотоксинов, канд. биол. наук

Аспирант лаборатории микотоксинов

Представители ФГБОУ ВО «КНИТУ»:

Профессор, д-р техн. наук

Канарский А.В.

Аспирант кафедры ПИМП КНИТУ

Мингазова Л. А.