Совершенствование технологии комплексной переработки растительного сырья с получением пищевых и кормовых продуктов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.07, кандидат наук Хусаинов Инназар Асхадович

• Хусаинов Инназар Асхадович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Хусаинов Инназар Асхадович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Тенденции развития производства микробиологических экзополисахаридов

1.1.1 Микробные внеклеточные полисахариды.

Современное состояние вопроса

1.1.2 Значение и роль микробиологических экзополисахаридов в производстве продуктов питания

1.1.3 Значение и роль микробиологических экзополисахаридов в производстве кормов

1.2 Современные представления о биосинтезе экзополисахаридов микроорганизмами

1.2.1 Классификация

1.2.2 Механизм синтеза экзополисахаридов

1.2.3 Продуценты экзополисахаридов

1.3 Технология получения экзополисахаридов

1.3.1 Технология культивирования Ьеисопо8Шс те*еп1его1с1ен

1.3.2 Технология культивирования дрожжей Ыротусея

1.4 Растительное сырье в производстве экзополисахаридов

1.4.1 Сахаросодержащее сырье

1.4.2 Лигноцеллюлозное сырье

1.4.3 Крахмалсодержащее сырье

1.5 Способы переработки растительного сырья в производстве экзополисахаридов

1.5.1 Физические методы переработки

1.5.2 Химические способы переработки

1.5.3 Биотехнологические методы

ГЛАВА 2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Схема экспериментальных исследований

2.2 Исследование химического состава сырья

2.1.1 Сахарная свекла

2.1.2 Растительная биомасса кукурузы

2.1.3 Солома пшеничная

2.1.4 Зерно ржи

2.2 Методика получения водных экстрактов

2.2.1 Методика получения экстракта из сахарной свеклы

2.2.2 Методика получения экстракта из биомассы кукурузы

2.3 Методика переработки лигноцеллюлозного сырья

2.3.2 Методика получения редуцирующих веществ

2.3.3 Методика разделения лигноцеллюлозного сырья на клетчатку и лигнин

2.4 Методика ферментативной обработки зерна ржи

2.5 Методика культивирования микроорганизмов

2.5.1 Методика культивирования Ьеисопоя^с те.чеШего/Ле.ч на ферментолизате лигноцеллюлозного сырья и синтез внеклеточных полисахаридов

2.5.2 Культивирование дрожжей рода Ьурот1сея на ферментолизате лигноцеллюлозного сырья и синтез внеклеточных полисахаридов

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Исследование химического состава сырья

3.1.1 Сахаросодержащее сырье

3.1.2 Лигноцеллюлозное сырье

3.1.3 Крахмал со держащее сырье

3.2 Интенсификация технологических процессов обработки растительного сырья

3.2.1 Экстракция сахаросодержащего сырья

3.2.2 Обработка лигноцеллюлозного сырья

3.2.3 Ферментолиз крахмалсодержащего сырья

3.3 Культивирование микроорганизмов

3.3.1 Культивирование Leuconostoc mesenteroides на ферментолизате лигноцеллюлозного сырья и синтез внеклеточных полисахаридов

3.3.2 Культивирование дрожжей рода Lipomyces на ферментолизате лигноцеллюлозного сырья и синтез внеклеточных полисахаридов

3.4 Разработка технологии комплексной переработки растительного сырья

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии комплексной переработки растительного сырья с получением пищевых и кормовых продуктов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Последние десятилетия вопросы переработки возобновляемых растительных источников сырья приковывают пристальное внимание исследователей в рамках проектов получения биотоплива и продуктов промышленной химии. Разрабатываются современные ферментные препараты, позволяющие проводить глубокую конверсию и трансформацию растительного сырья. Новые знания в нутрицевтике открывают широкие горизонты применения биологически-активных веществ в продуктах питания и в кормовых препаратах, постепенно сменяя наши представления о рациональном питании.

Современные пищевые и кормовые продукты следует рассматриваться не только в свете концепции базовых нутриентов (белков-жиров-углеводов), но и учитывать их влияние на биохимические, физиологические и микробиологические процессы в организме. Большое влияние на эти процессы оказывает микрофлора пищеварительного тракта, что дало мощный толчок к исследованиям в этой области и разработке биологически-активных веществ нового класса -пробиотиков, пребиотиков, симбиотиков и т.д.

Любая современная сельскохозяйственная культура обладает большим потенциалом для комплексной переработки в спектр новых пищевых и кормовых продуктов. В качестве промышленного сырья перспективными являются многолетние быстрорастущие культуры, такие как мискантус, просо, сахарный тростник, сорго, кукуруза и другие представители группы С4 растений.

Однако, внедрение этих технологий требует создания новых способов переработки растительной биомассы, органично сочетающих физические и биотехнологические методы воздействия.

Степень разработанности темы. Исследования в данных направлениях представлены работами таких ученых как: Flemming Н.С., Freitas F., Yasuda К., Liu C.F., Brink M., Shimizu J., Sutherland Ian W., Nigam M., Remaud-Simeon, P. Monsan, A. Farres, Robyt J.F., Kim M., Глушакова A.M., Горин C.E. и др.

В работах этих исследователей заложена теоретическая и практическая основа комплексного подхода к переработке растительного сырья, в том числе для получения доступного субстрата для биотехнологий.

Таким образом, разработка технологии глубокой конверсии и трансформации сельскохозяйственных культур в пищевые и кормовые продукты является актуальной и соответствует основным тенденциям и приоритетным направлениям в мировой и отечественной науке.

Цель работы - создание технологии комплексной переработки растительной биомассы сельскохозяйственных культур на пищевые и кормовые продукты. В соответствие с целью поставлены следующие задачи:

• интенсификация экстракции сахарозы из растительной биомассы сахароносных культур;

• разработать способы переработки лигноцеллюлозы с получением простых Сахаров, пищевых волокон и адсорбентов микотоксинов;

• культивирование бактерий Ьеисопо$1ос тенеп1ег()\с1ен на питательных средах из ферментолизатов лигноцеллюлозы с получением пробиотиков и внеклеточных полисахаридов как потенциальных пребиотиков;

• культивирование дрожжей рода Ыротусея на питательных средах из ферментолизатов лигноцеллюлозы с получением белково-жировой кормовой биомассы и внеклеточных полисахаридов;

• разработать ферментативный способ получения мальтозосодержащего и ксилозосодержащего продукта пребиотического действия;

• разработать технологию комплексной переработки биомассы сельскохозяйственных культур с получением продуктов в экспериментальных условиях: сахарный сироп, мальтозо- и ксилозосодержащего продукта пребиотического действия, концентрата простых Сахаров микробиологического и кормового назначения, концентрата внеклеточных полисахаридов, бактериальной биомассы пробиотиков кормового назначения, белково-углеводной кормовой добавки.

Научная новизна. Установлена возможность использования

пульсационных методов интенсификации экстракции водорастворимых компонентов из растительного сырья (сахарная свекла, сорго, кукуруза) с получением экстрактов высокой доброкачественности (85-93%) и делигнификации лигноцеллюлозного сырья (пшеничной соломы, биомассы кукурузы) способами щелочной и перекисно-щелочной обработки с получением клетчатки. Показана возможность биоконверсии клетчатки целлюлозолитическими ферментами (АссеПегазе 1500) с выходом редуцирующих веществ 85% от углеводной фракции сырья с получением субстрата для микробиологического синтеза и сахаросодержащего кормового продукта.

Установлено, что для получения мальтозо- и ксилозосодержащего кормового продукта пребиотического действия целесообразно последовательно обрабатывать зерно ржи ксиланазой (ОрШпазИ УЯ), альфа-амилазой (Брегуте Р1ШО-Ь) и бетта-амилазой (ОрйтаИ: ВВА).

Показана возможность культивирования бактерий Ьеисопоя^с тенеп1ег()\с1ен на ферментолизате лигноцеллюлозной биомассы кукурузы. Разработан состав питательной среды (ферментолизат с концентрацией редуцирующих веществ 2%, сахарозы 0-0,2%, азота органического 0,3%), определены оптимальные условия культивирования (температура 30-35°С, рН 6,5-7). Установлено, что культивирование бактерий в данных условиях без принудительной аэрации и перемешивания приводит к флотированию микроорганизмов с максимальным выходом биомассы бактерий от редуцирующих веществ 8,5-9,3% и синтезом этими бактериями внеклеточных растворимых и нерастворимых полисахаридов.

Показана целесообразность двухстадийного культивирования бактерий Ьеисопоя^с тенеп1ег()\с1ен^ направленная на получение культуральной жидкости с высоким выходом биомассы бактерий и максимальным выходом растворимых (1,6-2 г/л) и нерастворимых (4-5 г/л) внеклеточных полисахаридов.

Доказана возможность культивирования дрожжей рода Ыротусея на питательной среде из ферментолизата с получением внеклеточного полисахарида

гетерогенного состава, белково-жнрового кормового концентрата и использование биомассы дрожжей в качестве адсорбента микотоксинов.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработана технология комплексной переработки биомассы сельскохозяйственных культур (сахарной свеклы, пшеничной соломы, биомассы кукурузы) с получением продуктов в экспериментальных условиях: сахарный сироп, мальтозо- и ксилозосодержащий продукт пребиотического действия, концентрата простых Сахаров, внеклеточного полисахарида как потенциального пребиотика, бактериальной биомассы пробиотиков кормового назначения, белково-углеводно-липидной кормовой добавки. Технология основана на использовании разработанных устройств для экстракции растительного сырья, работающего в режиме пульсационного воздействия; пульсационное устройство для делигнификации целлюлозосодержащего растительного сырья для последующего ферментативного гидролиза; устройство непрерывного облагораживания и получения пищевых волокон.

1плчуо обосновано применение препаратов на основе внеклеточных бактериальных полисахаридов для кормления жвачных животных.

Степень достоверности научных результатов определяется сопоставимостью их с основными положениями теории и практики в биотехнологии, а также использованием комплексных методов исследований.

Основные положения, выносимые на защиту.

• Пульсационный метод интенсификации водной экстракции сахарозы из биомассы сахарной свеклы, кукурузы на пищевые, кормовые и микробиологические цели;

• Химические, физические и ферментативные методы переработки лигноцеллюлозной биомассы сельскохозяйственных культур с получением концентрата простых Сахаров для микробиологических и кормовых целей;

• Ферментативный метод обработки зерна ржи с получением ксилозо- и мальтозо содержащего продукта для пищевых и кормовых целей;

• Условия культивирования с получением пробиотических бактерий Ьеисопоя^с тенеп1ег()\с1ен и внеклеточного полисахарида;

• Условия культивирования с получением биомассы дрожжей рода Ыротусея и внеклеточного полисахарида;

• Технологический регламент получения в экспериментальных условиях бактериального внеклеточного полисахарида путем культивирования бактерий ЬеисопоБЮс тезег^егтиёез на субстрате из ферментолизата биомассы кукурузы.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Тенденции развития производства микробиологических

экзополисахаридов

1ЛЛ Микробные внеклеточные полисахариды. Современное состояние

вопроса

Микробные экзоиолисахариды (ЭПС) - биополимеры, продуцируемые и секретируемые микробными клетками во внеклеточную среду с образованием капсул или слизи, слабо прикрепленные к поверхности клетки [1, 2, 3]. ЭПС синтезируются различными микроорганизмами: бактериями [4, 5, 6], цианобактериями [6], грибами и дрожжами [7], микроводорослями [8].

Микробные экзополисахариды (ЭПС) используются для увеличения нефтедобычи, упаковки продуктов питания, в составе косметических средств, для капсулирования лекарственных препаратов и биоактивных компонентов (антиоксиданты, витамины, пробиотики и т.д.) с целью сохранения их свойств, в пищевых продуктах в качестве структурообразователей. Перспективно также применение ЭПС в кормлении животных в качестве пребиотиков, носителей биологически активных веществ (БАВ) [9, 10].

Промышленно производимыми внеклеточными полисахаридами являются ксантан, декстран, альгинат, геллан, леван, целлюлоза, курдлан, пуллулан, сукциноглюкан, гиалуроновая кислота, глюкоуронан, колановая кислота [11, 12, 13].

1.1.2 Значение и роль микробиологических экзополисахаридов в производстве

продуктов питания

На глобальном рынке, так называемых, гидроколлоидов для пищевой промышленности доминируют полисахариды водорослей и растений, такие, как

альгинат, крахмал, пектин, карагинан, галактоманнан и др. Доля бактериальных экзополисахаридов (БЭПС) не превышает 10% [14], основное применение они находят в качестве загустителей, гелеобразователей и криопротектантов [15, 16, 17]:

■ ксантан или ксантановую камедь применяют при приготовлении приправ и соусов благодаря стабильности их растворов в присутствии кислот и солей; в кондитерских изделиях для предотвращения оседания кусочков фруктов, в молочных продуктах в качестве гелеобразователей; в продуктах быстрого приготовления (супы, напитки) для обеспечения хорошего распределения частиц.

■ геллан или геллановая камедь используется в пекарных рецептурах, где их внесение не увеличивает вязкость теста в холодном состоянии, но увлажняет во время выпекания. Заменяет желатин в кисломолочных продуктах, стабилизирует десерты и желе. Придает текстуру гелевым кондитерским изделиям, улучшает желатиновые жевательные конфеты, уменьшает липкость и сокращает время их изготовления. Применяется в низкокалорийных джемах, в которых пектин не функционирует, соусах, нежирных заправках для салатов с травами.

■ пуллулан отличается высокой стабильностью к повышенной температуре, солям и кислотам. Используется в качестве связующего, загустителя, глазирующего и каутирующего агента в растворимых напитках, глазури, соевых соусах. Пуллулан - биодеградируемый полимер. Съедобные упаковочные пленки из пуллулана распространены в Японии. Применяется в качестве низкокалорийной добавки и источника пищевых волокон с пребиотическими функциями.

■ декстран в пищевой промышленности используется в качестве криопротектанта, препятствуя образованию кристалликов льда в продуктах заморозки и при производстве мороженного. Улучшает растворимость и сохраняет аромат чая и кофе в порошках.

1.1.3 Значение и роль микробиологических экзополисахаридов в производстве

кормов

Поиск безопасной альтернативы антибиотикам в повышении продуктивности животных становится особенно актуальным в последние годы [18]. Наиболее перспективным является применение пробиотиков и пребиотиков.

Однако, в рационе животных присутствует широкий спектр различных углеводов, которые потенциально могут обладать пребиотическим действием. Возможно, этим обуславливается относительно скромный эффект некоторых дополнительно введенных в корма коммерческих пребиотиков [10, 19].

Обращает на себя внимание, что основные межмолекулярные связи углеводов в кормах представлены а (1 - 4) связью (крахмал), Р (1 - 3) и р (1 -4) (глюканы и пентозаны) связями. Также могут присутствовать вещества с а (1 - 1) связью (например, трегалоза дрожжей). В составе основных кормов ограничено присутствие углеводов с а и (3 (1 -2),(1 - 3) и (1 -6) связями. Исходя из этого, можно предположить, что дополнительный ввод углеводов (олигосахаров) в корма в качестве профилактических средств целесообразен только для тех из них, связи которых не представлены в кормах.

В данных группах олигосахаров наибольшие отличия имеют изомальтоза и гентиобиоза, с а и р (1 - 6) связями. Большая удаленность колец благодаря дополнительному узлу гликозидной связи повышает гибкость этих молекул и, возможно, их адгезивность [20]. Отсутствие внутренних водородных связей делает эти компоненты легкорастворимыми в воде без существенного изменения вязкости, что позволяет им легко диффундировать к поверхности поглощения (эпителию) в процессе пищеварения. В зависимости от молекулярной массы данные вещества могут либо проникать через эпителий, либо адсорбироваться на поверхности стенок, вступая во взаимосвязь с симбиотной микрофлорой.

Некоторые из представленных Сахаров, имеющие связи а и р (1 - 2), (1-3) и (1-6) (коджибиоза, нигероза, ламинаробиоза, изомальтоза, гентиобиаза) являются продуктами ферментативных реакций трансфераз и в природе встречаются в

высших грибах, меде, некоторых лекарственных растениях и внеклеточных полисахаридах.

В опыте по определению влияния различных гликозидных связей на селективность микробной ферментации рассчитывали пребиотический индекс (Р1) для каждого дисахарида. Дисахара со связью аиР(1-2), (1-4)и(1-6) давали более высокий Р1, среди которых коджибиоза и софороза показали наиболее высокие значения [21].

Олигосахара со связями а и р (1 - 3) и (1 - 6) обладают способностью снижать адгезию патогенных бактерий к слизистой поверхности кишечника. Интересен опыт снижения адгезивной активности СогупеЬаМепит сИрЫЬепае на эритроциты с помощью биополимеров природного происхождения. Исследовались полимеры на основе (1 - 3) и (1 - 6) р - О - глюканов. Обработка микроорганизмов данными полимерами приводило к 1,5 - 2 кратному снижению адгезивной активности [22].

С точки зрения производства, среди олигосахаров с ограниченным поступлением в корма -аир (1- 2), (1- 3) и (1- 6) связями, привлекательными являются олигосахара со связями а (1 - 6), которые могут быть получены микробиологическим способом с использованием ферментов и микроорганизмов-продуцентов, в частности декстраны и олигодекстраны, получаемые микробиологическим способом.

Ряд исследователей указывают на возможность использования декстрана и его производных (декстранолигосахаров - ДОС) в качестве пребиотика. В частности, интересные результаты были получены при применении декстрана в кормлении лактирующих коров. Добавка декстрана в количестве 30 г/голову в сутки позволило существенно увеличить все показатели молока - общий выход молока на 29-30%, количество жира, белка и других компонентов молока в среднем на 30%. Показано, что ДОС обладает антистрессовым эффектом, удерживая показатели продуктивности при переходных периодах, известных как сильные стресс-факторы [23]. При применении ДОС в рационе бройлеров обеспечивалась высокая сохранность (99% в сравнении с контролем и 99,3% в

сравнении с антибиотиками), привес увеличился примерно на 2% при относительно небольшом снижении потребления корма (примерно 0,8%), конверсия при этом снизилась на 2,6%, что эффективнее в сравнении с применением в кормах антибиотиков [24].

Экзополисахариды микроорганизмов оказывают огромное влияние на обмен веществ в организме животных и человека. В частности, на липидный обмен, концентрацию глюкозы, обмен минеральных веществ, развитие собственной микрофлоры. Обладая большим воздействием на иммунную систему, БЭПС стимулируют выработку антител и формирование иммунного ответа [25], обладают противоопухолевыми, иммуностимулирующими свойствами, снижают содержание и активность холестерола в крови [26, 27], демонстрируют антиоксидантные свойства, снижают содержание мутагенных ферментов [28].

Отмечен положительный эффект ЭПС кефирных грибков (кефирана) на липидный обмен, артериальное давление, содержание глюкозы в крови [29]. Курдланы и гелланы ингибируют метаболизм липидов, влияют на кишечное брожение и экскрецию жирных кислот у крыс [30].

Все эти свойства делают ЭПС микробного происхождения и особенно ЭПС молочнокислых бактерий потенциальными кандидатами для производства функциональных полисахаридов и олигосахаров, привлекая огромный практический интерес.

1.2 Современные представления о биосинтезе экзополисахаридов

микроорганизмами

1.2.1 Классификация

Внеклеточные БПС могут быть объединены в 4 группы: полисахариды, неорганические полиангидриды, полиэфиры и полиамиды [31].

Бактериальные внеклеточные полисахариды являются самыми распространенными компонентами внеклеточных биополимеров, выполняя

различные функции. Согласно функциональным признакам БЭПС классифицируются на несколько категорий: структурные, сорбционные, поверхностно-активные, информационные, с окислительно-восстановительной активностью и запасные [32, 33].

С точки зрения химического состава различают гомо- и гетерополисахариды (ГеПС). Глюканы (a-D и P-D), фруктаны и галактаны - основные мономеры в гомополисахаридах, связанных, как правило, Р-1,4 или р -1,3 и а-1,2 или а-1,6 связями. Первые наделяют полимеры свойствами жесткости, вторые обеспечивают гибкость молекул.

Гетерополисахариды образованы D-глюкозой, D- галактозой, L- рамнозой, например, в случаях N- ацетилглюкозамин (GlcNAc), Л^-ацетил галактозам и н (GalNAc) или глюкуроновой кислоты (GlcA). Основные связи мономеров представлены теми же связями, что и гомополисахаридов.

Экзополисахариды молочнокислых бактерий (МКБ) подразделяются на 2 гр: гомополисахариды (мономер D-глюкоза или D-фруктоза), как например, декстран, мутан, альтернан, реутеран, пуллулан, леван, инулин, курдлан и гетерополисахариды: геллан, ксантан, кефиран.

Декстран образуется в результате гидролиза сахарозы Leuconostoc mesenteroides. Представляет собой гомополисахарид с а-1,6 гликозидной связью основной цепи и а-1,2, а-1,3 и а-1,4 связями боковых цепей.

Леван - фруктан со связью Р-2,6 основной цепи и Р-2,1 боковыми цепями. Продуценты левана Steptococcus salivarius, Steptococcus mutans, Leuconostoc mesenteroides NRRL B-512F, Lactobacillus sanfranciscensis LTH 2590 и Lactobacillus reuteri LB 121.

Инулин - фруктоолигосахарид со связью Р-1,2. Lactobacillus johnsonii NCC 533 синтезирует высокомолекулярный инулин из сахарозы ферментом инулосахараза. Также вырабатывается Streptococcus mutans JC2, Leuconostoc citreum CW28 и Lactobacillus reuteri 121.

Альтернан. Штаммы производители альтернансахаразы - Leuconostoc mesenteroides NRRL B-1355, NRRL B-1501 and NRRL B-1498. Альтернан содержит

чередующиеся а-1,6 и а-1,3 связи, с а-1,3 ответвлениями. Альтернан обладает хорошей растворимостью, низкой вязкостью и устойчивостью к ферментативному гидролизу. Олигосахара альтерната, полученные деполимеризацией альтерназой используются как низкогликемические подсластители в кондитерском производстве и как пребиотики.

Реутеран - водорастворимый глюкан, получаемый реутерансахаразой. С ММ 40 МДа, производится штаммом Lactobacillus reuteri strain LB 121, содержит 70 % a-1,4 и a-1,6 гликозидные связи.

Биосинтез гетерополисахаридов происходит на различных стадиях роста МКБ. Выход и тип ГеПС регулируется условиями роста. Структурно ГеПС могут быть вязкими или слизистыми. Молекулярная масса ГеПС в диапазоне 1.0 9x104 и 6.0 9 х106 Da [34,35].

Кефиран - водорастворимый гетерополисахарид, производимый Lactobacillus kefiranofaciens, L. kefirgranum, L. parakefir, L. kefir и L. delbrueckii subsp. bulgaricus. Содержит примерно одинаковое количество глюкозы и галактозы. Кефиран инкапсулирует МКБ, уксуснокислые бактерии и дрожжи, улучшает вязкостно-эластичные свойства кисломолочных гелей [36].

Научный и практический интерес представляют биополимеры, ассоциируемые с колониями бактерий и клетками, объединенные термином биопленка [32]. Понятие биопленка объединяет в себе биополимеры, секретируемые клеткой. Основные функции биопленки - адгезия клеток, защитные функции, способность к миграции, жизнь в сообществе с другими клетками (коллективное чувство) [34, 37].

Формирование биопленки зависит от свойств бактериальной клетки, свойств поверхности и состава питательной среды. Биопленки имеют большое значение в различных промышленных процессах, таких как производство бумаги, пищевой промышленности, медицине [38, 39, 40].

1.2.2 Механизм синтеза экзополисахаридов

Биосинтез БЭПС молочнокислых бактерий. Большинство БЭПС синтезируется внутриклеточно, а затем выделяются в окружающую среду в виде макромолекул. Однако, некоторые БЭПС (в частности, декстран, леван) производятся внеклеточно ферментами, выделяемыми клетками, которые конвертируют субстрат в полимерные молекулы [1,41]. Бактериальный биосинтез включает потребление субстрата, центральные метаболические пути и синтез полисахаридов [34].

В зависимости от типа субстрата, клетка использует активную или пассивную систему транспортировки, с последующим внутриклеточным фосфорилированием или прямым периплазматическим окислением. Для синтеза полисахаридов необходим биосинтез активных прекурсоров, таких как энергонасыщенные моносахариды, главным образом НДФ-сахара (нуклеозиддифосфат).

Ключевым промежуточным соединением, связывающим анаболитические пути образования БЭПС и катаболические пути разложения Сахаров, является глюкозо-6-фосфат, в котором поток углерода разветвляется на фруктозо-6-фосфат в сторону продуктов гликолиза, образования биомассы и АТФ и в сторону биосинтеза сахарных нуклеотидов - прекурсоров БЭПС. Фосфоглюткомутаза (ФГМ), участвующая в конверсии глюкозо-6-фосфат в глюкозо-1-фосфат играет важную роль в распределении потоков между катаболическими и анаболическими путями. Нуклеосахара служат для формирования различных полисахаридов в клетке и ферменты, участвующие в их формировании являются общими («housekeeping enzymes»).

Представлена организационная структура ключевых генов и оперонов, участвующих в биосинтезе БПС [31] и сравнение генных кластеров нескольких видов штаммов молочнокислых бактерий [42].

Механизм синтеза деке грана и декетран-олигосахаров. Синтез внеклеточного полисахарида декстран с а-1,6 связями осуществляется экстрацеллюлярными ферментами, декстрансахаразами, продуцируемые

Leuconostoc mesenteroides.

Декстрансахараза [ЕС 2.4.1.5] принадлежат классу ферментов гликозид гидролазы семейства 70 гл и кози д-ги д рол аз [43] Производится микроорганизмами семейства Lactobacillaceae и Streptococcaceae, в частности родами Lactobacillus, Leuconostoc и Streptococcus. Молекулы ДС существует в единичной и множественной формах с диапазоном молекулярного веса 64-245 кДа [44, 45-48]

В синтез а(1,6)-связи вовлечены два нуклеофила активного центра фермента ДС, которые атакуют сахарозу, замещая фруктозу образуют два промежуточных ß-гликозила (29,30). С-6 -ОН одного из гликозилов атакует С1 группу другого, формируя а(1,6)-связь. Таким образом, один гликозильный остаток переносится на другой. Освободившийся нуклеофил атакует другую молекулу сахарозы, образуя новый гликозильный остаток, С-6 ОН группа которого связывается с С1-группой изомальтоз ильной единицы растущей цепи декстрана. Гликозильные и декстранозильные единицы поочередно перемещаются между двумя нуклеофилами по мере роста дектрановой цепи. Рост цепи прекращается акцепторной реакцией [49].

Появление других Сахаров (мальтоза) ведет к образованию олигосахаров вместо высокомолекулярного декстрана. Гликозильный остаток сахарозы переносится на свободную гидроксильную группу этих Сахаров, которые называются акцепторами [50]. В качестве акцепторов могут выступать различные сахара [51].

Реакция целлобиозы как акцептора и сахарозы как донора катализируемая дектсрансахаразой Leuconostoc mesenteroides B-512FMCM, способна производить серию целлобио-олигосахаридов [52].

Механизм транспортирования экзополисахаридов. Секреция БЭПС сложный процесс, в котором гидрофильные высокомолекулярные полимеры из цитоплазмы должны пройти сквозь клеточную стенку, не нарушив ее свойства.

Несмотря на многообразие молекулярных структур БЭПС, пути биосинтеза и экспорта у большинства грамотрицательных бактерий осуществляются по одному из двух механизмов: Wzx-Wzy-зависимый путь, при котором полимерные единицы располагаются на внутренней поверхности цитоплазматической мембраны, а полимеризация происходит в периплазме и ABC-зависимый путь, в котором полимеризация осуществляется на внутренней поверхности цитоплазматической мембраны [12,31].

В Wzx-WZY-зависимой системе, повторяющиеся участки синтезируется последовательной передачей моносахаридов от НДФ-сахаров к полипренилфосфатным липидным носителям. Образованные повторяющиеся звенья транспортируются через внутреннюю мембрану, предположительно, на флиппазе (Wzx) в периплазматическую поверхность, где полимеризация протекает под действием полимераз (Wzy). У многих бактерий путь транслокации формируется с помощью полисахарид-сополимеразы (РСР), которая определяет длину полимерной цепи и протеина (ОРХ), который образует канал экспорта полисахарида через мембрану на наружную поверхность.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хусаинов Инназар Асхадович, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Rehm В.Н.А. Microbial Production of Biopolymers and Polymer Precursors: Applications and Perspectives. / B.H.A. Rehm. // Caister Academic Press. -2009. - V. 69. - №1. - P. 206-213.

2. Ates O. Systems biology of microbial exopolysaccharides production. / O. Ates // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. - 2015. - V. 3. -№ 18. - P. 1-16.

3. Moscovici M. Present and future medical applications of microbial exopolysaccharides / M. Moscovici. //Frontiers in Microbiology. - 2015. V. 6. - P. 1-11.

4. Nicolaus B.M. Exopolysaccharides from extremophiles: from fundamentals to biotechnology. / B. Nicolaus, M. Kambourova, E.T. Oner. // Environmental Technology. - 2010. -V. 31. - №. 10. - P. 1145-1158.

5. Nwodo U. Bacterial exopolysaccharides: functionality and prospects / U. Nwodo, E. Green, A. Okoh, // International Journal of Molecular Sciences. - 2012. V. 13. -№. 12. P. 14002-14015.

6. Laurienzo P. Marine polysaccharides in pharmaceutical applications: an overview. / P. Laurienzo // Marine Drugs. - 2010. - V. 8. - №. 9. - P. 2435-2465.

7. Mahapatra S. Fungal exopolysaccharide: production, composition and applications. / S. Mahapatra, D. Banerjee // Microbiology Insights - 2013. - V. 6. - P. 1-16.

8. Underwood G.J.C. The importance of extracellular carbohydrate productionby marine epipelic diatoms / G.J.C. Underwood, D.M. Paterson // Advances in Botanical Research. - 2003. - V. 40. - P. 183-240.

9. Канарская З.А. Биоконверсия сточных вод производства бумаги с получением бактриальных полисахаридных энтеросорбентов микотоксинов / З.А. Канарская, А.В. Канарский, Д.А. Дулькин, Э.И. Семенов, В.К. Чеботарь, А.В. Щербаков // Вестник Казан, технол. унив. 2012. - Т. 15. - № 14. - С. 186 - 190.

10. Хусаинов И. А. Влияние конформации олигосахаров на их пребиотические свойства / И.А. Хусаинов, А.В. Канарский, З.А. Канарская // Вестник Казан, технол. унив. 2013. - Т. 16. - № 6 (1). С. 131-137.

11. Donot F. Microbial exopolysaccharides: main examples of synthesis, excretion, genetics and extraction / F. Donot, A. Fontana, J. C. Baccou, S. Schorr-Galindo // Carbohydrate Polymers. - 2012. V. 87, - №. 2. - P. 951-962.

12. Freitas F. Advances in bacterial exopoly saccharides: from production to biotechnological applications / F. Freitas, V. D. Alves, M. A. M. Reis, // Trends in Biotechnology. - 2011. - V. 29. - №. 8. - P. 388-398.

13. Mishra A. Microbial exopolysaccharides / A. Mishra, B. Jha, // The Prokaryotes, Springer. 2013. - P. 179-192

14. Phillips K. Demand for healthier foods stirs up growth in hydrocolloids. / K. Phillips // J. Chemical Week. - 2012. V. 52. - №. 4. - P. 291 -311.

15. Scherz H. Hydrocolloids: Stabilizers, Thickening and Gelling Agents in Food Products / H. Scherz // Food Chemical Society. - 1996. - V. 2. - P. 256-269.

16. Imeson A. Food Stabilizers, Thickeners and Gelling Agents. / A. Imeson // Book. Wiley-Blackwell, Oxford. - 2010. - P. 1-343.

17. Stephen A.M. Food Polysaccharides and Their Applications / A.M. Stephen, G.O. Philips, P.A. Williams, (eds) // Book. - 2006. - P. 147-179.

18. Хусаинов И.А. Функциональные олигосахара в кормлении сельскохозяйственных животных/ И. А. Хусаинов, А.В.Канарский, З.А.Канарская // Вестник Казанского Технологического Университета. 2012,- - №12. Т. 15. - 128-137 с.

19. Biggs, P. The effects of several oligosaccharides on growth performance, nutrient digestibilities, and cecal microbial populations in young chicks/ P.Biggs, CM.Parsons, GC.Fahey// Poult Sci.- 2007,- Vol.86(ll).- p.2327-36

20. Грошев B.M. Автореф. дисс. канд. биолог, наук. - Саранск, 2008,- 157

с.

21. Sanz M.L. Influence of Disaccharide Structure on Prebiotic Selectivity in Vitro / M.L. Sanz, G.R. Gibson, R.A. Rastall // J. Agric. Food Chem., - 2005, V. 53. -№. 13. - P. 5192-5199.

22. Макаренкова И.Д. Изучение возможности снижения адгезивной активности Corynebacterium diphtheriae биополимерами природного происхождения / И.Д. Макаренкова, Т.С. Запорожец, Н.Н. Беседнова, JI.A. Елякова, Т.Н. Звягинцева, В.А. Потапов, И.В. Котова. // Мир Науки и Культуры. -2009. -№ 2.-11-15 с.

23. Yasuda К. Mixed feed containing dextran improves milk production of Holstein dairy cows/ K. Yasuda, T. Fukata // J. Vet.Med.Sci. - 2004. - V.66. - №. 10. -P. 1287-1288

24. Bozkurt M. Growth Performance and Slaughter Characteristics of Broiler Chickens Fed with Antibiotic, Mannan Oligosaccharide and Dextran Oligosaccharide Supplemented Diets / M. Bozkurt, K. Ku?ukyilmaz, A.U. Qatli, M. Qinar // International Journal of Poultry Science.- 2008,- V.7. - №. 10,- P. 969-977.

25. Liu C.F. Immunomodulatory and antioxidant potential of Lactobacillus exopolysaccharides. / C.F. Liu, K.C Tseng, S.S Chiang, B.H Lee, W.H Hsu, T.M Pan. // J Sci Food Agric.-2011. -V.91. -№. 12.-P. 1-13.

26. Vinderola G. Effects of the oral administration of the exopolysaccharide produced by Lactobacillus kefiranofaciens on the gut mucosal immunity. / G. Vinderola, G. Perdigon, J. Duarte, E. Farnworth, С Matar. // Cytokine. - 2006. - V.36 (5-6).-P. 254-260.

27. Roos N.M. Effects of probiotic bacteria on diarrhoea, lipid metabolism, and carcinogenesis: a review of papers published between 1988 and 1998. / N.M. Roos, M.B. Katan. // Am J Clin Nutr. - 2000. - V.71. - P. 405-411.

28. Brink M. The effect of prebiotics on production of antimicrobial compounds, resistance to growth at low pH and in the presence of bile, and adhesion of probiotic cells to intestinal mucus. / M. Brink, S.D. Todorov, J.H. Martin, M. Senekal, L.M. Dies. // J. Appl Microbiol. - 2006. - V. 100 (4). - P. 813-820.

29. Maeda H. Effects of an exopoly saccharide (kefiran) on lipids, blood pressure, blood glucose, and constipation. / Maeda H., X. Zhu, K. Omura, S. Suzuki, S. Kitamura//J. Biofactors. - 2004. - V. 22(1-4). - P. 197-200.

30. Shimizu J. Curdlan and gellan gum, bacterial gel-forming polysaccharides, exhibit different effects on lipid metabolism, cecal fermentation and fecal bile acid excretion in rats. / J. Shimizu, M. Wada, T. Takita, S. Innami // J. Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). - 1999. - V. 45(3). - P. 251 - 262.

31. Rehm H.A. Bacterial polymers: biosynthesis, modifications and applications Bernd Nature Reviews Microbiology published online. (2010)

32. Flemming H.C. The EPS matrix: The house of biofilm cells. / H.C. Flemming, T.R. Neu, D.J. Wozniak // J. Bacteriol. - 2007,- V. 189, - P. 7945 - 7947.

33. Flemming H.C. The biofilm matrix. / H.C. Flemming, J. Wingender // J. Nat. Rev. Microbiol. - 2010. - V. 8. - P. 623 - 633.

34. Welman A.D. Ian Exopolysaccharides from lactic acid bacteria: perspectives and challenges rends in Biotechnology. / A.D. Welman, S.T. Maddox // - 2003. Vol. 21. № 6. - P. 269-74.

35. Degeest B. Microbial physiology, fermentation kinetics, and process engineering of heteropolysaccharide production by lactic acid bacteria. / B. Degeest, F. Vaningelgem, L. De Vuyst. // J. International Dairy. - 2001. - V. 11. - P. 747-757.

36. Patel S. Potentials of Exopolysaccharides from Lactic Acid Bacteria. Indian / S. Patel, A. Majumder, A. Goyal // J. Microbiol. - 2012. - V. 52(1). - P. 3-12.

37. Decho A.W. Visscher Quorum sensing in natural environments: Emerging views from microbial mats. / A.W. Decho, R.S. Norman, P.T. // J. Trends Microbiol. -2010. -V. 18. - P. 73-80.

38 Sutherland Ian W. Biofilm exopolysaccharides: a strong and sticky framework. / Ian W. Sutherland // J. Microbiology. - 2001. - V. 147. - P. 3 - 9.

39. Kokare C.R. Mohadik Biofilm Importants and applications. / Kokare C.R., S. Chacroborty, A.N. Khopade, K.R. // Indian J. of Biotechnology. - 2009. - V. 8. - P. 159 - 168.

40. Czaczyk К. Biosynthesis of Extracellular Polymeric Substances (EPS) and Its Role in Microbial Biofilm Formation. / K. Czaczyk, K. Myszka // J. Polish of Environ. Stud. - 2007. - V. 16. - №. 6. - P. 799 - 806.

41. Robyt JF Dextransucrase and the mechanism for dextran biosynthesis/ JF Robyt, SH Yoon, R Mukerjea// Carbohydr Res.-2008.- 343 (18).- P. 3039-3048

42. Peant B. Comparative analysis of the exopolysaccharide biosynthesis gene clusters from four strains of Lactobacillus rhamnosus. / B. Peant, G. LaPointe, C. Gilbert, D. Atlan, P. Ward, D. Roy // J. Microbiology. - 2005. - V. 151. - P. 1839 -1851.

43. [Электронный ресурс] www.CAZY.org/Glycoside-Hydrolases. html.

44 Purama R.K. Identification, purification and functional characterization of dextransucrase from Leuconostoc mesenteroides NRRL B640 / R.K. Purama, A. Goyal // J. Biores Techno!. - 2008. - V. 99. - P. 89-101.

45. Nigam M. Kotiyar High yield purification of dextransucrase from Leuconostoc mesenteroides NRRL B512F by phase-partitioning / M. Nigam, A. Goyal, S.S. Kotiyar // J. Food Biochem - 2006. - V. 30. - № 12. - P. 12 - 20.

46. Naessens M. Review Leuconostoc dextransucrase and dextran: production, properties and applications. / M. Naessens, A. Cerdobbel, W. Soetaert, E. Vandamme // J. Chem Techno! Biotechnol. - 2005. - V. 80. - P. 845-860.

47 Quirasco M. Induction and transcription studies of the dextransucrase gene in Leuconostoc mesenteroides NRRL B-512F. / M. Quirasco, A. Lopez-Munguia, M. Remaud-Simeon, P. Monsan, A. Farres // J. Appl Environ Microbiol. - 1999. - V. 65 (12).- P. 5504-5509.

48. Naessens M. Dextran dextrinase and dextran of Gluconobacter oxydans. / M. Naessens, A. Cerdobbel // J. Ind Microbiol Biotechnol. - 2005. - V. 32. - P. 323-334.

49. Erhardt FA. Co-immobilization of dextransucrase and dextranase for the facilitated synthesis of isomalto-oligosaccharides: Preparation, characterization and modeling./ FA.Erhardt, J. Kugler, R.R. Chakravarthula, HJ.Jordening // Biotechnol Bioeng." 2008.-100(4).-P.673-83.

50. Robyt J.F. The mechanism of acceptor reactions of Leuconostoc mesenteroides B-512F dextransucrase. / J.F. Robyt, T.F. Walseth// J. Carbohydr Res. 1978. - V. 61. - P. 433-445.

51. Demuth K. Buchholz K. Oligosaccharide synthesis by dextransucrase: new unconventional acceptors. / K. Demuth, H.J. Jórdening // J. Carbohydr Res. - 2002. - V. 337(20). - N. 5 1811-1820.

52. Kim M. Optimization of oligosaccharide synthesis from cellobiose by dextransucrase. / M. Kim, D.F. Day // J. Appl Biochem Biotechnol. - 2008 - V. 148. - N. 1-3.-P. 189-98.

53. Uchechukwu U.N. Bacterial Exopolysaccharides: Functionality and Prospects / U.N. Uchechukwu, G. Ezekiel, A.I Okoh // J. International Journal of Molecular Sciences. - 2012. - V. 13. - P. 14002 - 14015.

54. Ezekiel G., Anthony I. Review Bacterial Exopolysaccharides: Functionality and Prospects/ G. Ezekiel, I.Anthony, U.Uchechukwu Nwodo// Okoh Int. J. Mol. Sci.-2012.-13.-P.14002-14015.

55. Laws, A. Biosynthesis, characterisation, and design of bacterial exopolysaccharides from lactic acid bacteria./ A.Laws, Y. Gu, V. Marshall// Biotechnol. Adv.- 2001.-19,- P. 597-625

56. De Vuyst, L. Recent developments in the biosynthesis and applications of heteropolysaccharides from lactic acid bacteria./ L. De Vuyst, F. De Vin, F. Vaningelgem, B. Degeest//Int. Dairy J - 2001,- 11.-P. 687-707

57. Ruas-Madiedo, P. An overview of the functionality of exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria. / P. Ruas-Madiedo, J. Hugenholtz, P. Zoon//Int. Dairy J -2002.-12,-P. 163-171

58. Mundt J.O. Lactic Acid Bacteria Associated with Raw Plant Food Material. / J.O. Mundt // J. Milk Food Technol. - 1970. - V. 33. - P. 550-553.

59. Buckenhuskes H. Selection criteria for lactic acid bacteria to be used as starter cultures for various food commodities. // H. Buckenhuskes / J. FEMS Microbiol Rev. - 1993. - V. 12. - P. 253-272.

60. List of prokaryotic names with standing in nomenclature [Электронный ресурс] http://www.bacterio.net/leuconostoc.html

61. Ennahar S. Phylogenetic diversity of lactic acid bacteria associated with paddy rice silage as determined by 16S ribosomal DNA analysis./ S. Ennahar, Y. Cai, Y.Fujita// Appl Environ Microbiol.- 2003.-69(l).-P.444-51.

62. Gordana R.D. Characteristics of the Leu-conostocmesenteroides subsp. mesenteroides strains from fresh vegetables / R.D. Gordana // J. APTEFF. - 2006. -№37. - P. 3-11.

63. Kim Yu J. Development of a Chemically De-fined Minimal Medium for the Exponential Growth of Leuconostocmesenteroides ATCC8293 / Yu J. Kim, E. Hyun-Ju, S. Eun-Young, Y.L. Dong // J. Microbiol. Biotechnol. - 2012. - № 22(11). - P. 1518-1522

64. Pederson C.S. The Sauerkraut Fermentation. / C.S. Pederson, M.N. Albury. // J. State Agr. Expt. Sta. (Geneva, NY.) Tech. Bull. Bulletin 824.). - 1969.

65. Server-Busson C. Selection of Dairy Leuconostoc Isolates for Important Technological Properties. / C. Server-Busson, C. Foucaud, J.Y. Leveau. // J. Dairy Res. - 1999.-V. 66.-P. 245-56.

66. H.D. Characteristics. Leuconostoc, characteristics, use in dairy technology and prospects in functional foods / D. Hemme, C. Foucaud-Scheunemann, Leuconostoc // J. International Dairy. - 2004. - № 14(6). - P. 467-494.

67. Smit G. Flavour formation by lactic acid bacteria and biochemical fla-vours profiling of cheese products. / G. Smit, B.A. Smit, W.J.M. Engels // J. FEMS Microbiol Rev. - 2005. - № 29. - P. 591 - 610.

68. Lacaze G. Emerging fermentation technologies: Development of novel sour-doughs / G. Lacaze, M. Wick, S Cappelle. // J. Food Microbiology. - 2007. - № 24. -P. 155-160.

69. Garvie E.I. Genus Leuconostoc / E.I. Garvie, H.A. Sneath, N.S. Mair, M.E. Sharpe, J.G. Holt // Bergey's manual of systematic bacteriology Williams & Wilkins, Baltimore, Md. - 1986. - V. 2. - P. 1071-1075.

70. Dols S.M. Growth and Energetics of Leuconos-tocmesenteroides NRRL B-1299 during Metabolism of Various Sugars and Their Consequences for Dextransucrase Production / S.M. Dols, W. Chraibi, M. Remaud-Simeon, N.D. Lindley // J. Applied and Environmental Microbi-ology. - 1997. - V. 63. - № 6. - P. 2159-2165.

71. Demoss R.D. The mechanism of heterolactic fermentation: a new route of ethanol formation. / R.D. Demoss, R.C. Bard, I.C. Gunsalus // J. Bacteriol. - 1951. - V. 62.-P. 499-511.

72. Reiter B. Nutritional Studies on Cheese Starter. 1. Vitamin and Amino Acid Requirements of Single Strain Starters. / B. Reiter, J.D. Oram. // J. Dairy Res. -1982. -V. 29. - P. 63-68.

73. Diana C.R. Probiotic Properties of Leuconostoc mesenteroides Isolated from Aguamiel of Agave salmiana. / C.R. Diana, H.S. Humberto , Y.F. Jorge // J. Probiotics Antimicrob Proteins. - 2015. - V. 7(2). P. 107-17.

74. Kang H.K. Cloning and expression of Lipomyces starkeyi alpha-amylase in Escherichia coli and determination of some of its properties / H.K. Kang, J.H. Lee, D. Kim, D.F. Day, J.F. Robyt, K.H. Park, T.W. Moon., - 2004. - P 53-64.

75. T. Satyanarayana. Yeast Biotechnology: Diversity and Applications / T. Satyanarayana, G. Kunze // Springer. - 2009. - P. 746.

76. Oguri E. Phylogenetic and biochemical characterization of the oil-producing yeast Lipomyces starkeyi / E. Oguri, K. Masaki, Т. H. Naganuma, - 2012. -V. 101. P.359-368.

77. Глушакова A.M. Почвенные дрожжевые сообщества в условиях агрессивной инвазии борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi) / А.В. Качалкин, И.Ю. Чернов // Почвоведение. 2015. - № 2. - 221-227 с.

78. Hongwei Liu., The proteomeanalysis of oleaginousyeast Lipomyces starkeyi / Hongwei Liu., Z. Xin, W. Fangjun, J. Xinning, Z. Sufang, Y. Mingliang, K.Z. Zongbao, Z. Hanfa // J. FEMS Yeast Res. - 2011. - V. 11(1). - P. 42-51.

79. Горин C.E., Характеристика внеклеточных полисахаридов и видовая дифференциация липомицетов./ А.Ф. Свиридов, И.П. Бабьева, О.С. Чижов // Микробиология. 1974. - Т. 43. - № 4. - С. 666-671.

80. Дохторук А.В. Динамика накопления липидов в клетках дрожжей / А.В. Дохторук // Днепропетровский национальный университета им. Олеся Гончара. - 2012. - С. 53.

81. Gong Z. Co-fermentation of cellobiose and xylose by Lipomyces starkeyi for lipid production. / Z. Gong, Q. Wang, H. Shen, C. Hu, G. Jin, Z.K Zhao // J. Bioresour Technol., - 2012. - P.202

82. Zhao X. Medium optimization for lipid production through со-fermentation of glucose and xylose by the oleaginous yeast Lipomyces starkeyi / X. Zhao, X. Kong, Y. Hua, B. Feng // J. Lipid Sci Technol. - 2008. - V. 110, - P.405-412

83. Ana A. Impact of growth temperature on exopolysaccharide production and probiotic properties of Lactobacillus paracasei strains isolated from kefir grains/ A.Ana, Bengoa, L. Gorretti, Carolina M.Iraporda Teresa Dueñas // Food Microbiology.-2018,-V. 69.-P.212-218

84. Torres C.A. Study of the interactive effect of temperature and pH on exopolysaccharide production by Enterobacter A47 using multivariate statistical analysis. / C.A. Torres, S. Antunes, A.R. Ricardo, С. Grandfils, V.D. Alves, F. Freitas, M.A. Reis // J. Bioresour Technol. - 2012. - V. 119. - P. 148 - 156.

85. Alves V.D. Rheological and morphological characterization of the culture broth during exopolysaccharide production by Enterobacter sp. / V.D. Alves, F. Freitas, C.A.V. Torres, M. Cruz, R. Marques, C. Grandfils, M. P. Gon?alves, ROliveira, M.A.M.Reis // J. Carbohydrate Polymers. - 2010. - V. 81. - N.4. - P.758-764.

86. Seviour R.J. Operating bioreactors for microbial exopolysaccharide production. / R.J. Seviour, B.Mc. Neil, M.L. Fazenda, L.M. Harvey. // J. Critical Reviews in Biotechnology. - 2010. - V. 31(2). - P. 170 - 85.

87. Mateo C. Improvement of enzyme activity, stability and selectivity via immobilization techniques. / C. Mateo, Palomo M., Fernandez-Lorente G., Guisan J.M., Fernandez-Lafuente R. // J. Enzyme and Microbial Technology. - 2007. - V. 40. - N. 6. -P. 1451 - 1463.

88. Singha Т.К. Microbial Extracellular Polymeric Substances: Production, Isolation and Applications. / Т.К. Singha // Department of Microbiology IOSR Journal of Pharmacy Mar. - 2012. - V. 2(2). - P. 276 - 281.

89. Razack S.A. Medium optimization for the production of exopolysaccharide by Bacillus subtilis using synthetic sources and agro wastes. / S.A. Razack, V. Velayutham, V. Thangavelu // Turkish Journal of Biology Turk. - 2013. - V. 37. - P. 280-288.

90. Bajaj LB. Gellan gum: fermentative production, downstream processing and applications. / I.B. Bajaj, S.A. Survase, P.S. Saudagar, RS. Singhal // J. Food Technol. Biotechnol. - 2007. - V. 45. - P. 341-354.

91. Lembre P. Exopolysaccharides of the Bio film Matrix: A Complex Biophysical. World / P, Lembre, C. Lorentz, P.Di, Martino It J. of Biomaterials and Nanobiotechnology. 2014. - V.5 - No.2. - P. 371-392.

92. Recovery and purification of the exopolysaccharide PS-EDI V from Sphingomonas pituitosa DSM 13101. / Bahl M.A. // J. Carbohydr. - 2010. - V. 80. - P. 1037-1041.

93. Канарский A.B.Синтез и применение микробных полисахаридов/ А.В.Канарский, З.А.Канарская, И.А.Хусаинов, В.М.Гематдинова, Д.А.Дулъкин в сборнике: проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов материалы IV международной научно-технической конференции, посвященной памяти профессора В.И. Комарова. Министерство образования и науки Российской Федерации, ФГАОУ ВО "Северный (Арктический) Федеральный университет имени М. В. Ломоносова". -2017. с. 49-53.

94. Foucaud С. Developmend of a Chemically Defined Medium for the Growth of Leuconostoc mesenteroides / C. Foucaud, A. Francois, J. Richard // J. Appl Environ Microbiol. - 1997. - V63(l). - P. 301-304.

95. Dols M. American Society for Microbiology Growth and Energetics of Leuconostoc mesenteroides NRRLB-1299 during Metabolism of Various Sugars and Their Consequences for Dextransucrase Production / M. Dols, W. Chraibi, M. Remaud-

Simeon, N.D. Lindley, P. F. Monsan // J. Applied And Environmental Microbiology. -1997. - V. 63. - N. 6. - P. 2159-2165.

96. Santos M. Production of dextransucrase, dextran and fructose from sucrose using Leuconostoc mesenteroides NRRL B512(f) / M. Santos, J. Teixeira, A. Rodrigues // J. Biochemical Engineering. - 2000. - V. 4. - P. 177-188.

97. Millson S.H. Multiple dextranases from the yeast Lipomyces starkeyi / S.H. Millson, I.H. Evans., A. Van Leeuwenhoek // International Journal of General and Molecular Microbiology, - 2007. - V. 92. - P. 399-404.

98. Cheng K.C. Evaluation of medium composition and fermentation parameters on pullulan production by Aureobasidium pullulans. / K.C. Cheng, A. Demirci, J.M. Catchmark // J. Food Sci Technol Int. - 2011. - V. 17(2). - P. 99 - 109.

99. Nasab M.M. Effect of Fermentation Time on Xanthan Gum Production from Sugar Beet Molasses World Academy of Science. / M.M. Nasab, S. Pashangeh, M. Rafsanjani // J. International Scholarly and Scientific Research & Innovation - 2010. - V. 4. - №. 8. - P. 599-602.

100. Moosavi-Nasab M. Fermentative Production of Dextran using Food Industry Wastes/ Marzieh Moosavi-Nasab, Mohsen Gavahian, Ali R. Yousefi and Hamed Askari// World Academy of Science, Engineering and Technology.- 2010,- 68,-P. 1231-1233

101. Fosmer A., Gibbons W. Separation of scleroglucan and cell biomass from Sclerotiumglucanicum grown in an inexpensive, by-product based medium. // A. Fosmer, W. Gibbons//(2011)

102. Basic J. Curdlan production by Agrobacterium sp. ATCC 31749 on an. / J. Basic // J. Microb. - 2008. - V. 48. - P. 65 - 68.

103. Banik R.M. Optimization of nutrients for gellan gum production. / R.M. Banik, A. Santhiagu, S.N. Upadhyay // J. Bioresource Techno. - 2007. - V. 98. - P. 792 -797.

104. Harcum S.W. Xanthan gum production from waste sugar beet pulp. / S.W. Harcum, S.D. Yoo //J. Bioresource Technol. - 1999. - V. 70. - P. 105 - 109.

105. Afzal M. Optimisation of Water Absorbing Exopolysaccharide Production on Local Cheep Substrates by Bacillus Strain CMG 1403 using one variable at a time approach. / M. Afzal // Journal of Microbiology. - 2014. - V. 52. - № 1. - P. 44 - 52.

106. Israilides C.J. Pullulan content of the ethanol precipitate from fermented agro-industrial wastes. / C.J. Israilides, A. Smith, J.E. Harthill, C. Barnett, G. Bambalov, B. Seanlon // J. Appl Microbiol Biotechno. 1998. - V. 49. - P. 613 - 617.

107. Kuhad R.C. Lignocellulose Biotechnology: Future Prospects. / R.C. Kuhad, A. Singh // Boox International Pvt Ltd. - 2007. - P. 387.

108. Silva J.A. Biosynthesis of poly-P-hydroxyalkanoate by Brevundimonas vesicularis LMG P-23615 and Sphingopyxis macrogoltabida LMG 17324 using acid-hydrolyzed sawdust as carbon source / Silva J.A., L.M. Tobella, J. Becerra, F. Godoy, M.A.J. Martinez // J. Biosci Bioeng. - 2007. - V. 103: - P. 542 - 546.

109. ГОСТ P 52647-2006 Свекла сахарная. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2007. - 9 с.

110. Morrison S. (May 23,). "That beet is sweet!"/S. Morrison// Statistics Canada. Catalogue no. 96-325-X Canadian Agriculture at a Glance 2008. - 14P

111. Вергуш A.H. Пути интенсификации свеклосахарного производства / Под ред. А.Н. Вергуш, Минск.: Юнипак. 2002. - 109 с.

112. Вострухин Н.П. Сахарная свекла - качество корнеплодов и выход сахара / Под ред. Н. П. Вострухин, Н. П. Вострухина, // Минск: Юнипак. 2007. -206 с.

113. Шпаара Д. Сахарная свекла / Под ред. Д. Шпаара, Минск.: НЕВАДА. 2000. - 166 с.

114. Жеряков Е.В. Продуктивность и сохранность корнеплодов гибридов сахарной свеклы и обоснование модели гибрида для условий Среднего Поволжья. Монография. — Пенза: Пензенский ГАУ, 2018. — 184 с.

115. Колесников Н.В. Хранение и использование свекловичного жома. Химический состав жома / Н.В. Колесников. - М.: Россельхозиздат, 1980 - 155 с.

116. Hatch ML). Carbonic anhydrase activity in leaves and its role in the first step of C4 photosynthesis. / M.D. Hatch, J.N. Burnell // J. Plant Physiology. - 1990. -V. 93(2). - P. 825-828.

117. White W.G. The sugar, biomass and biofuel potential of temperate by tropical maize hybrids. / W.G. White, M.L. Vincent, S.P. Moose, F.E. Below // J. GCB Bioenergy. - 2012. - V. 4. - P. 496-508.

118. Шпаар.Д. Кормовые культуры (Производство, уборка, консервирование и использование грубых кормов. М.: ИД ООО «DLV АГРОДЕЛО». 2009. - 784 с. в двух томах;

119. Востоков А.И. Несвекловичные схароносы и производство из них сахара. / А.И. Востоков. - М.: Пищепромиздат. 1952. - 36 с.

120. Santiago R. Impact of Cell Wall Composition on Maize Resistance to Pestsand Diseases / R. Santiago, J. Barros-Rios, R.A. Malvar // Int. J. Mol. Sci. - 2013. - V. 14. - P. 6960-6980.

121. Vermerris W. Molecular breeding to enhance ethanol production from corn and sorghum stover. / W. Vermerris, A. Saballos, G. Ejeta, M.S. Mosier, M.R. Ladisch, N.C. Carpita// J. Crop Science. 2007. - V. 47. - P. 142-153.

122. Kriz A.L. Molecular Genetic Approaches to Maize Improvement / A.L. Kriz, B.A. Larkins // J. Biotechnology in Agriculture and Forestry Michael Ladisch - V. 63 - P. 347-364.

123. Antongiovanni M. Variability in chemical composition of straws / M. Antongiovanni, C. Sargentini, J.L. Tisserand, X. Alibés // Fourrages et sous-produits méditerranéens. -Zaragoza: // J. CIHEAM. 1991. -№ 16. -P. 49-53

124. Saha B.C. Dilute acid pretreatment, enzymatic saccharification and fermentation of wheat straw to ethanol /B.C. Saha, L. B. Iten, M.A. Cotta, Y. V. Wu // J. Process Biochemistry. - 2005. - V. 40. - № 12. - P. 3693-3700

125. Volynets B. Assessment of pretreatments and enzymatic hydrolysis of wheat straw as a sugar source for bioprocess industry / B. Volynets, Y. Dahman // International Journal of Energy and Environment. - 2011. - V. 2. - № 3. - P. 427-446.

126. Deswarte F.E.I. The fractionation of valuable wax products from wheat straw using CO2 / F.E.I. Deswarte, J.H. Clark, J.J.E. Hardy, P.M. Deswarte, F.E.I. Toward an integrated straw-based biorefinery // J. Biofuels, Bioproducts and Biorefming. - 2007. - V. 1. - № 4. - P. 245-254.

127. Biricik H. Study of pozzolanic properties of wheat straw ash [Текст] / H. Biricik, F. Akoz, I. Berktay, A.N. Tulgar // J. Cement and Concrete Research. - 1999. -V. 29.-№5.-P. 637-643.

128. Andersson R. Content and molecular-weight distribution of dietary fiber components in whole-grain rye flour and bread. / R. Andersson, G. Fransson, M. Tietjen, P. Aman, // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2009. - V. 57(5). -P. 2004-2008.

129. Skendi A. Structural variation and rheological properties of water-extractable arabinoxylans from six Greek wheat cultivars. / A. Skendi, C.G. Biliaderis, M.S. Izydorczyk, M. Zervou, P. Zoumpoulakis // J. Food Chemistry - 2011. - V. 126(2),-P. 526-536.

130. Cyran M. Structural features of arabinoxylans extracted with water at different temperatures from two rye flours of diverse breadmaking quality. / M. Cyran, C.M. Courtin, J. A. Delcour // Journal of Agricultural and Food Chemistry - 2003. - V. 51(15). - P. 4404-4416.

131. Ordaz-Ortiz J.J. Structural variability of arabinoxylans from wheat flour. Comparison of water-extractable and xylanase-extractable arabinoxylans. / J.J. Ordaz-Ortiz, L. Saulnier // Journal of Cereal Science. - 2005. - V. 42(1). - P. 119-125.

132. Boskov H.H. Effects of genotype and harvest year on content and composition of dietary fibre in rye (Secale cereale L.) grain. / H.H. Boskov, C.V. Rasmussen, K.K.E. Bach, A. Hansen // Journal of the Science of Food and Agriculture. -2003.-V. 83(1).-P. 76-85.

133. Cui S.W. Cell wall polysaccharides in cereals: Chemical structures and functional properties. / S.W. Cui, Q. Wang // J. Structural Chemistry. 2009. - V. 20(2). -P. 291-297.

134. Kowieska G.A. Chemical Composition And Nutritional Characteristics Of Several Cereal. / G.A.Kowieska, R, Lubowicki, I.J. Acta // J. Sci. Pol. Zootechnica. -2011. -V. 10(2). -P. 37-50.

135. Products J.A. Physico-Chemical and Functional Properties of Rye Nonstarch Polysaccharides. I. Colorimetric Analysis of Pentosans and Their Relative Monosaccharide Compositions in Fractionated (Milled) Rye / J.A. Products, S. D. Vanhamel, C. De Geest' // J. Cereal Chem. - 2011. - V. 66(2). - P. 107-111.

136. Силин П.М. Технология сахара / П.М. Силин. М.: Пищевая промышленность. 1967. - 625 с.

137. Петрушевский В. В. Производство сахаристых веществ / ВВ. Петрушевский, Е.Г. Бондарь, Е.В. Винокурова. - К.: Урожай. 1989. - 168 с.

138. Бугаенко И.Ф. Основы сахарного производства / И Ф Бугаенко. - М.: Международная сахарная компания. 2002. - 332 с.

139. 86. Кулиев A.M. Технология и моделирование процессов подготовки природного газа. / A.M. Кулиев. -М.: Недра. 1978. - 233 с.

140. Sun Y. Hydrolysis of lignocel lulo sic materials for ethanol production: A review. / Y. Sun, J. Cheng // J. Bioresource Technology. - 2002. - V. 83(1). - P. 1-11.

141. Garcia-Aparicio M.P. Effect of inhibitors released during steam-explosion pretreatment of barley straw on enzymatic hydrolysis. / M.P. Garcia-Aparicio, I. Ballesteros. // J. Applied Biochemistry and Biotechnology. - 2006. - V. 129(1-3). - P. 278-288.

142. González G. Dilute acid hydrolysis of wheat straw herni cellulose at moderate temperature: A simplified kinetic model. / G. González, J. López-Santín, // J. Biotechnology and Bioengineering. - 1986. - V. 28(2). -P. 288-293.

143. O.B. Голязимова. Механическая Активация Ферментативного Гидролиза Лигноцеллюлозы О.В. Голязимова, А.А. Политов, О.И. Ломовский // Химия Растительного Сырья. 2009. - №2. - 59-63 с.

144. Schell D.J. Milling of lignocellulosic biomass / D.J. Schell, C. Harwood // J. Applied Biochemistry and Biotechnology. - 1994. - V. 45. - № 1. - P. 159-168.

145. Birta V.S.P. Direct mechanical energy measures of hammer mill com-munition of switchgrass, wheat straw, and corn stover and analysi s of their particl e size distributions / V.S.P. Birta, A.R. Womac, N. Chevanan, P.I. Miu, C. Igathinathane, S. Sokhansanj, D.R. Smith // J. Powder Technology. - 2009. - V. 193. - № % - P. 32-45.

146. Sant'Ana da Silva A. Milling pretreatment of sugarcane bagasse and straw for enzymatic hydrolysis and ethanol fermentation / A. Sant'Ana da Silva, H. Inoue, T. Endo, S. Yano, EP S. Bon // J. Bioresource Technology. - 2010. - V. 101(19). - P. 7402-7409.

147. Захаров А.Г. Влияние способа дезинтеграции целлюлозы на ее структурно-сорбционные свойства и реакционную способность /А.Г. Захаров, М.И. Воронова, А.Н. Прусов, О.В. Суров // Перспективные Полимерные Материалы Для Химико-Текстильного Производства. Рос. Хим. Ж. (Ж. Рос. Хим. Об-Ва Им. Д.И. Менделеева). 2002, Т. XLVI, № 1. 31 -48 С.

148. Alvira P. Pretreatment technologies for an efficient bioethanol produc-tion process based on enzymatic hydrolysis: A review. / P. Alvira, E. Tomas-Pejo, // J. Bioresource Technology Article in press. - 2009. - V. 101(13). - P. 4851-4861.

149. Hendriks A.T.W.M. Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellu-losic biomass. / A.T.W.M. Hendriks, G. Zeeman // J. Bioresource Technology. - 2008. - V. 100(1). - P. 10-18.

150. Mosier N. Features of promising technologies for pretreatment of lignocel-lulosic biomass. / N. Mosier, C. Wyman // J. Bioresource Technology. 2005. - V. 96(6). -P. 673-686.

151. Chen Y. Potential of agricultural residues and hay for bioetha-nol production. / Y. Chen, R.R. Sharma-Shivappa // J. Applied Biochemistry and Biotechnology. - 2007. - V. 142(3). - P. 276-290.

152. Kootstra A.M.J. Comparison of dilute mineral and organic acid pretreatment for enzymatic hydrolysis of wheat straw. / A.M.J. Kootstra, H.H. Beeftink, E.L. Scott, J.P.M. Sanders // J. Biochemical Engineering. - 2009. - V. 46 (2). - P. 126 -131.

153. Harmer M.A. A new route to high yield sugars from biomass: phosphoric-sulfuric acid / M.A. Harmer, A. Fan, A. Liauw, R.K. Kumar // J. Chemical Communications. -2009. - V. 43. - 6610-6612.

154. Anwar Z. Agro-industrial lignocellulosic biomass a key to unlock the future bio-energy: A brief review. / Z. Anwar, M. Gulfraz, M. Irshad // J. of Radiation Research and Applied Sciences. 2014. - V. 7. - P. 163 - 173.

155. Harmsen P.F.H. Literature Review of Physical and Chemical Pretreatment Processes for Lignocellulosic Biomass // P.F.H. Harmsen , W.J.J. Huijgen, L.M. Bermudez, R.R.C. Bakker// Food & Biobased Research. - 2010. - P. 49.

156. Taherzadeh M.J. Acid-based hydrolysis processes for ethanol from lignocellulosic materials a review / M.J.Taherzadeh, K. Karimi // J. BioResources. 2007. - V. 2(3). P. 472-499.

157. Verardi A. Hydrolysis of Lignocellulosic Biomass: Current Status of Processes and Technologies and Future Perspectives // A. Verardi, I. De Bari

E. Ricca, V. Calabrr // J. Sci Focus Direct on Catalysts, 2005. - 1. № - P. 95-122.

158. Chang V.S. Fundamental factors affecting biomass enzymatic reactivity. / V.S. Chang, M.T. Holtzapple // J. Applied Biochemistry and Biotechnology - Part A Enzyme Engineering and Biotechnology. - 2000. - V. 84(86). - P. 5-37.

159. Methods for Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Efficient Hydrolysis and Biofuel Production / Parveen Kumar, Diane M. Barrett, Michael J. Delwiche, and Pieter Stroeve // J. Ind. Eng. Chem. Res. - 2009. - Y.48 (8). - P. 3713-3729.

160. Chen Y. Understanding of alkaline pretreatment parameters for corn stover enzymatic saccharification. / Y. Chen, M.A. Stevens, Y. Zhu, J. Holmes, H. Xu // Biotechnology for Biofuels. - 2013. - V. 6(8). - P. 1-10.

161. Технология целлюлозно-бумажного производства. Справочные материалы. - Т. 1. Сырье и производство полуфабрикатов. 4.2 Производство полуфабрикатов.-СПб.: Политехника. 2003,- 633 с.

162. Teymouri F. Optimization of the ammonia fiber explosion (AFEX) treatment parameters for enzymatic hydrolysis of corn stover. / F. Teymouri,

L. Laureano-Perez, H. Alizadeh, B.E. Dale .// J. Bioresource Technology. - 2005. - V. 96(18).-P. 2014-2018.

163. Kim Т.Н. Pretreatment of corn stover by soaking in aqueous ammonia. / Т.Н. Kim, Y.Y. Lee // J. Applied Biochemistry and Biotechnology - Part A Enzyme Engineering and Biotechnology. 2005. - V. 124(1-3). - P. 1119-1131.

164. Ghose Т.К. Catalytic solvent delignification of agricultural resi-dues: Organic catalysts. / Ghose Т.К., P.V. Pannir Selvam // J. Biotechnology and Bioengineering. - 1983. - V. 25(11). - P. 2577-2590.

165. Pan X. Bioconversion of hybrid poplar to ethanol and co-products using an or-ganosolv frac-tionation process: optimization of process yields. / X. Pan, N. Gilkes, J.F. Kadi a, K. Pye, S. Saka, D. Gregg, K. Ehara, D. Xie, D. Lam, J.N. Saddler // J. Biotechnology and Bioen-gineering. 2006. - V. 94/5. -P. 851-861.

166. Arato C. The lignol approach to biorefining of woody biomass to produce ethanol and chemicals. / C. Arato, E.K. Pye, G. Gjennestad // J. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2005. - V. 123/1-3. - P. 871-882.

167. Jorgensen H. Enzymatic conversion of lignocellulose into fermentable sugars: Challenges and opportunities. / H. Jorgensen, J.B. Kristensen, // J. Biofuels Bioprod Bioref. - 2007. - V. 1. - № 2. - P. 119-134.

168. Cardona C.A. Fuel ethanol production: Process design trends and integration opportunities. / C.A. Cardona, O.J. Sanchez // J. Bioresource Technology. - 2007. -V. 98(12).-P. 2415-2457.

169. Синицин А.П. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов: учеб. пособие / А.П. Синицин, А.В. Гусаков, В.М. Черноглазов. - М.: МГУ, 1995. - 224 с.

170. Bhat М.К. Cellulases and related enzymes in biotechnology. / M.K. Bhat // J. Biotechnol. Adv. - 2000. - V. 18: 355-383.

171. Carvalheiro F. Hemicellulose biorefineries: a review on biomass pretreatments. / F. Carvalheiro, L.C. Duarte, F.M. Girio. //J. Sci. Ind. Res. - 2008. - V. 67. - P. 849-864.

172. Horn S.J. Novel enzymes for the degradation of cellulose. / S.J. Horn, G. Vaaje-Kolstad, B. Westereng. V.G.H. Eijsink // J. Biotechnology for Bio fuels. - 2012. -V. 5. -№45. -P. 1 - 13.

173. van Beilen, J.В., Z. Li. Enzyme technology: an overview. / J.B. van Beilen, Z. Li. // J. Curr. Opin. Biotechnol. 2002. - V. 13(4). - P. 338-344.

174. Zhang Z. Advancements and future directions in enzyme technology for biomass conversion. / Z. Zhang, A.A. Donaldson, X. Ma. // J. Biotechnol. Adv. - 2012. -V. 30.-P. 913-919.

175. Rye C.S. Glycosidase mechanisms. / C.S. Rye, S.G. Withers. // J. Curr. Opin. Biol. 2000. - V. 4: 573-580.

176. Kumar R. Byconversion of lignocellulosic biomass: Biochemical and molecular perspective. / R. Kumar, S. Singh, О.V. Singh // J. Ind Microbiol Biotechnol. -2008. -V. 35. - P. 377-391.

177. Lynd L.R. Pretorius IS: Microbial Cellulose Utilization: Fundamentals and biotechnology / L.R. Lynd, P.J. Weimer, W.H. Zyl, // J. Microbiol Mol Biol Rev. -2002. - V. 66(3). - P. 506-577.

178. Mohanram S. Novel perspectives for evolving enzyme cocktails for lignocellulose hydrolysis in biorefmeries / S. Mohanram, D. Amat, J. Choudhary, A. Arora, L. N. Mohanram // J. Sustainable Chemical Processes 2013. - V. 1(15). - P, 1-12.

179. Banerjee G. Walton Improving enzymes for biomass conversion: A basic research perspective. / G. Banerjee, J.S. Scott-Craig, J.D. // J. Bioenerg Res. - 2010. -V. 3. - P. 82-92.

180. ГОСТ P 53036-2008 Свекла сахарная. Методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2009. - 9 с.

181. «Инструкции по химико-техническому контролю и учету сахарного производства»,-Киев: ВНИИСП, 1983.0479с.

182. ГОСТ 31640-2012 Корма. Методы определения содержания сухого вещества. -М.: Стандартинформ, 2012. - 5 с.

183. ГОСТ 13496.4-93 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина. - М.: Стандартинформ, 2011. -15 с.

184. ГОСТ 32044.1-2012 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Определение массовой доли азота и вычисление массовой доли сырого протеина. Часть 1. Метод Кьельдаля. -М.: Стандартинформ, 2014. - 12 с.

185. ГОСТ ISO 6865-2015 Корма для животных. Метод определения содержания сырой клетчатки. -М.: Стандартинформ, 2016. - 11 с.

186. ГОСТ ISO 16472-2014 Корма для животных. Определение содержания нейтрально-детергентной клетчатки с применением амилазы (аНДК). - М.: Стандартинформ, 2014. - 15 с.

187. ГОСТ ISO 13906-2013 Корма для животных. Определение содержания кислотно-детергентной клетчатки (КДК) и кислотно-детергентного лигнина (КДЛ). -М.: Стандартинформ, 2014. - 16 с.

188. ГОСТ 26226-95 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения сырой золы. - М.: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2003 - 19 с.

189. ГОСТ ISO 15914-2016 Корма для животных. Ферментативный метод определения содержания общего крахмала. - М.: Стандартинформ, 2016. - 11 с.

190. ГОСТ 16990-88 Рожь. Требования при заготовках и поставках. - М.: Межгосударственные стандарты, 2004. - 12 с.

191. Пульсационное устройство для делигнификации целлюлозосодержащего растительного сырья и способ его работы. Аухадеев Ф.Ф., Хусаинов И.А., Михайлова С.Ю., Канарский A.B., Аухадеев Ф.Ф., Аухадеев Ф.Л., патент на изобретение RUS 2479619 зарегистрирован 20.04.2013г.

192. ГОСТ 5644-75 Сульфит натрия безводный. Технические условия. -М.: Межгосударственные стандарты, ИНК издательство стандартов 2003. - 14 с.

193. ГОСТ Р 55064-2012 Натр едкий технический. Технические условия

194. ГОСТ 177-88 Водорода перекись. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2006. - 17 с.

195. ГОСТ Р 55982-2014 Кислота уксусная для пищевой промышленности. Технические условия. М. : Стандартинформ, 2014. - 13 с.

196. ГОСТ 5100-85 Сода кальцинированная техническая. Технические условия. -М.: Межгосударственные стандарты, 2002. - 13 с.

197. ТУ 9291-035-34588571-2001 Ксиланаза

198. Патока мальтозная ОСТ 10-228-98

199. Дрожжевой экстракт ТУ 9385-007-39184474-2003

200. ГОСТ 13805-76 Пептон сухой ферментативный для бактериологических целей. Технические условия. - М.: Государственный стандарт союза ССР, 1977. - 18 с.

201. ГОСТ 9097-82 Сульфат аммония. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2006. - 15 с.

202. ГОСТ 3117-78 Реактивы. Аммоний уксуснокислый. Технические условия. - М.: Государственный стандарт союза ССР, 1997. - 52 с.

ГОСТ 5833-75 Реактивы. Сахароза. Технические условия. - М.: Государственный стандарт союза ССР, 1975. - 14 с.

203. Гаретова Л.А. / сост. Л. А. Гаретова, О. А. Кириенко. Оценка параметров роста микроорганизмов в условиях периодического и непрерывного культивирования: методические указания к выполнению лабораторной работы.// Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та. 2010. 16 с.

204. Устройство для экстракции растительного сырья и способ работы устройства для экстракции растительного сырья Аухадеев Ф.Ф., Аухадеев Ф.Ф., Аухадеев Ф.Л., Канарский A.B., Хусаинов И.А., Харина М.В. патент на изобретение rus 2467781 02.08.2010

205. Способ получения диффузионного сока из свекловичной стружки Шекуров В.Н., Аухадеев Ф.Ф., Хусаинов И.А. патент на изобретение rus 2342436 зарегистрирован 27.12.2008г.

206. Аппарат непрерывного действия для получения диффузионного сока из свекловичной стружки Шекуров В.Н., Аухадеев Ф.Ф., Хусаинов И.А. патент на изобретение rus 2324741 зарегистрирован 20.05.2008г.

207. Хусаинов И.А. Переработка сахароносных культур на кормовые продукты / И.А. Хусаинов, З.А. Канарская // «Вестник Казанского технологического университета»,- 2011,- № 23. - С. 117 - 124.

208. Гаврилов A.M. Обработка диффузионного сока электрическим полем / Гаврилов A.M., Славянский A.A., Джабраилов А.Д., Кулаковская JI.A., Боровлева A.B.// Сахар. 2001. - N 4. - 13-17 с.

209. Хусаинов И.А. Конверсия лигноцеллюлозной биомассы кукурузы в простые сахара/ И. А. Хусаинов// Актуальная биотехнология. - 2017,- №4(22).

210. Пульсационное устройство для делигнификации целлюлозосодержащего растительного сырья и способ его работы. Аухадеев Ф.Ф., Хусаинов И.А., Михайлова С.Ю., Канарский A.B., Аухадеев Ф.Ф., Аухадеев Ф.Л., патент на изобретение RUS 2479619 зарегистрирован 20.04.2013г.

211. Устройство непрерывной отбелки целлюлозосодержащих полуфабрикатов и способ его работы Аухадеев Ф.Ф., Аухадеев Ф.Ф., Аухадеев Ф.Л., Канарский A.B., Хусаинов И.А., Михайлова С.Ю. патент на изобретение rus 2419699 22.06.2010г

212. Хусаинов И.А. Получение мальтозосодержащего кормового продукта пребиотического действия ферментированием зерна ржи/ И. А. Хусаинов, А. В. Канарский, 3. А. Канарская, М. А. Поливанов// Вестник Казанского Технологического Университета.-2011,- №3,- С. 174-180

213. ГОСТ 2858-82. Порошок яичный. Технические условия,- М.: Изд-во стандартов, 1996.-Зс.

214. Хусаинов И.А. Разработка способа сушки кормового продукта пребиотического действия/ И. А. Хусаинов, А. В. Канарский, 3. А. Канарская, М. А. Поливанов// Вестник Казанского Технологического Университета.-2011,-№9,- С.252-257

215. Линия производства кормового сахара из зерна. Хусаинов И.А. Патент на полезную модель RUS 80313 зарегистрирован 10.02.2009г.

216. Хусаинов И.А. Культивирование Leuconostoc mezenteroides на гидролизате биомассы кукурузы/ И.А. Хусаинов А. В. Канарский// Вестник ВГУИТ. - 2018.-Т. 80,- № 3,- С. 205-212

217. Хусаинов И.А. Эффективность синтеза внеклеточных полисахаридов штаммами дрожжей Lipomyces/ И.А. Хусаинов, Е.Р. Якубов, З.А.Канарская, А.В.Канарский, И.А.Максимова, А.В. Качалкин// Вестник ВГУИТ,-2018,-т.80,-№4

160

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

УТВЕРЖДАЮ:

енеральный директор «КаМП»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ НА ОПЫТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО БИОПРОДУКТОВ ИЗ БИОМАССЫ КУКУРУЗЫ

РАЗРАБОТАНО:

Д.т.н., проф. каф.

пищевой биотехнологии Казанского национального исследовательского технологического университета

Канарский А.В.

Ассистент кафедры ГТИМП КНИТУ

Заместитель директора по производству ООО «КаМП»

Хусаинов И.А.

<?&7 Маслов П.Н.

г. Казань 2018

2

СОДЕРЖАНИЕ

1. Характеристика изготовляемой продукции...........................................3

2. Характеристика исходного сырья......................................................4

3. Технологическая схема производства..................................................б

и описание технологического процесса

4. Контроль производства и качества выпускаемой продукции.....................9

5. Основные правила безопасной эксплуатации производства........................

6. Перечень инструкций.......................................................................

з

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗГОТОВЛЯЕМОЙ ПРОДУКЦИИ

Концентрат бактериальных внеклеточных полисахаридов

представляет собой сухой продукт, содержащей растворимые внеклеточные полисахариды, получаемые бактериями ЬеисопоэЮс те5еШего1с1е$. Применяется в качестве средства, восстанавливающего микрофлору желудочно-кишечного тракта (пребиотическое действие).

Сироп сахаросодержащий представляет собой концентрированный очищенный экстракт сахароносных культур (кукуруза, сорго, райграс, свекла и др.). Может использоваться в пищевой промышленности в качестве источника сахарозы.

Концентрат кормовых Сахаров представляет собой

концентрированный сиропообразный или сухой продукт, состоящей из смеси простых углеводов (моносахара) и олигосахаров. Применяется в качестве источника легкоусваяемой (быстрой) энергии в кормлении сельскохозяйственных животных и птиц.

Адсорбент микотоксинов представляет собой комбинацию растительных биополимеров, состоящей из сухой смеси клетчатки и лигнина после делигнифицирующей варки лигноцеллюлозной растительной биомассы (солома, кукуруза и др.). Применяется для профилактики микотоксикозов сельскохозяйственных животных и птицы. Адсорбент микотоксинов рекомендуется вносить в корма из расчета 0,5-5 кг/тонну корма в зависимости от степени контаминации корма микотоксинами. Действие адсорбента микотоксинов основано на адсорбции микотоксинов в желудочно-кишечном тракте животного.

Состав продукции представлен в табл.1 Таблица 1. Состав изготовляемой продукции

№ Наименование показателя Норма Метод испытания

1. Концентрат бактериальных внеклеточных полисахаридов

1.1 Влажность, % не более 5 ГОСТ 31640

1.2 Насыпная плотность, г/см3 не менее 8,5 Раздел 4 регламента

1.3 Сырой протеин, %, не более 10 По ГОСТ 20083-74

1.4 Сырая клетчатка, % не более 8 ГОСТ 180 6865—2015

4

1.5 Растворимые углеводы, % не менее * 90 ГОСТ 180 15914-2016

1.6 Содержание спиртоосаждаемых углеводов, % не менее 50 Раздел 4 регламента

2. Концентрат кормовых Сахаров

2.1 Влажность, % не более 10 ГОСТ 31640

2.2 Насыпная плотность, г/см3 не менее Раздел 4 регламента

2.3 Сырой протеин, %, не более 15 По ГОСТ 20083-74

2.4 Сырая клетчатка, % не более 10 ГОСТ ISO 6865— 2015

2.5 Растворимые углеводы, % не менее 80 ГОСТ ISO 15914-2016

3. Сироп сахаросодержащий

3.1 Влажность, % не более 30 ГОСТ 31640

3.2 Сырой протеин, %, не более 0,5 По ГОСТ 20083-74

3.3 Растворимые углеводы, % не менее 99 ГОСТ ISO 15914-2016

4. Адсорбент микотоксинов

4.1 Влажность, % не более 10 ГОСТ 31640

Насыпная плотность, г/см3 не менее Раздел 4 регламента

Сырая клетчатка, % не более 10 ГОСТ 180 6865—2015

Растворимые углеводы, % не более 5 ГОСТ 180 15914-2016

Содержание лигнина, % не менее 80

Адсорбция микотоксина Т2, % не 75 Раздел 4 регламента

менее

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНОГО СЫРЬЯ

В качестве основного сырья для производства данных продуктов используется растительная биомасса кукурузы, применяемая в кормлении жвачных животных. В качестве инокулянта используется биомасса молочнокислых бактерий Ьеисопоя^с теяеМегог/^ея В 9280, полученная из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов.

5

Характеристика основного и дополнительного сырья представлена в табл. 1 и 2.

Таблица 1. Характеристика основного сырья

№ Наименование сырья, материалов Наименование показателя Значение

1.1 Биомасса кукурузы Влажность, % 73

молочно-восковой Углеводы БЭВ, % СВ 61,5

спелости

Содержание протеина, % СВ 6,5

Сырая клетчатка, % СВ 23,2

Сырой жир, % СВ 2,6

Сырая зола, % СВ 6,0

Крахмал, % СВ 17,3

Сахар, % СВ 10,5

Кальций, % СВ 0,7

Фосфор, % СВ 0,2

Таблица 2. Характеристика дополнительного сырья

№ Наименование сырья, материалов Обозначение нормативной документации Характеристика

1.1 Вода питьевая ГОСТ 51232-98

1.2 Гидроксид натрия ГОСТ 2263-789

1.3 Перекись водорода ГОСТ 177-88

1.4 Уксусная кислота ГОСТ Р 55982-2014

1.5 Ферментный препарат Accellerase 1500 (Genencor International, США) Активность Внешний вид Цвет рН 580000 DU/g жидкость Светло-коричневый 5,4

2.6 Сульфат аммония ГОСТ 9097-82

2.7 Ацетат аммония ГОСТ 3117-78

б

2.8 Дрожжевой экстракт ТУ 9385-007-39184474-2003

2.9 Сахароза ГОСТ 583375

1.8 Спирт этиловый, 95% фармацевтический ФС 000737-071113

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Технологическая схема получения опытной партии продукции включает следующие основные стадии:

1. экстракция и последующая обработка водорастворимых компонентов (Сахаров) с получением сиропа;

2. делигнификация растительной массы после экстракции Сахаров с получением адсорбента микотоксинов (лигнина) и клетчатки;

3. ферментолиз клетчатки с последующим концентрированием и получением концентрата растворимых углеводов (кормовой сахар);

4. культивирование бактерий ЬеисопояЮс те$еп!его1с1ез с последующим отделением бактериальной биомассы и сушкой культуральной жидкости (концентрат внеклеточных полисахаридов)

3.1. Первая стадия - экстракция и обработка водорастворимых компонентов биомассы кукурузы. Экстракция Сахаров осуществляется на и-образном экстракторе противоточного типа. Основное сырье предварительно измельчается на ножевой резательной машине со шнековой загрузкой. В зоне транспортировки и резки сырье обрабатывается паром (ошпаривается) с целью терморазрушения мембраны клеточной стенки и высвобождения содержимого клетки. Продолжительность ошпаривания до 2-х минут. Размер частиц - не более 5 мм. Далее измельченное сырье загружается в экстрактор. Транспортирование сырья внутри аппарата происходит пневмопульсационным воздействием с частотой 5 пульсаций в минуту. С противоположной колонны в противоточном направлении подается вода. Экстракт извлекается в колонне для загрузки сырья. Полученный экстракт проходит механическую очистку на ситах с принудительной подачей насосом. Очищенный экстракт подается на электрокоагуляционную установку, где под воздействием электрического поля происходит коагуляция и седиментация взвешенных частиц и растворимых высокомолекулярных соединений и красящих веществ. Частично осветленный сок проходит через колонку с активированным углем для обесцвечивания экстракта. Прозрачный экстракт после фильтрации частичек угля поступает на выпарку в пластинчатые

7

вакуум-выпарные аппараты. Выпарка производится в режиме непрерывной циркуляции экстракта. Концентрирование осуществляется до концентрации 50-70% сухого вещества.

Обессахаренное сырье дополнительно отжимается в прессе шнекового типа до отделения свободной жидкости (содержания сухого' вещества примерно 30%).

3.2. Вторая стадия - делигнификация отжатой массы. Осуществляется в емкостном аппарате с обечайкой и перфорированным днищем. Отжатое сырье загружается в аппарат, заливается варочным раствором в соотношении 1:10 к сухому веществу сырья. Варочный раствор содержит гидроксид натрия из расчета 3-10% к сухому веществу сырья. Нагрев сырья до температуры 90-95 °С производится глухим паром через змеевик. Делигнификация интенсифицируется пневмовоздействием в обечайке. Продолжительность варки 30-60 минут. С целью получения осветленной клетчатки рекомендуется добавлять перекись водорода (до 3% к сухому весу сырья). Полученная клетчатка промывается и нейтрализуется до рН 6-7 уксусной кислотой. Отжим проваренного сырья производится в прессе шнекового типа до содержания сухого вещества примерно 15-20%.

Щелок (варочный раствор после варки, содержащий лигнин и щелочерастворимые углеводы) нейтрализуется уксусной кислотой с целью осаждения лигнина и углеводов. Полученный осадок отделяется, высушивается, фасуется. Назначение продукта - адсорбент микотоксинов.

3.3. Третья стадия - ферментолиз клетчатки. Нейтрализация клетчатки после делигнификации для последующего ферментолиза производится в аппарате емкостного типа с ножевым устройством. Нейтрализация массы производится до рН 5-5,5. При повышении вязкости субстрата требуется дополнительное разведение водой до содержания сухого вещества 3-5%. Полученная дисперсия нагревается до температуры 50°С, вносится ферментный препарат АссеИегаэе 1500. Термостатирование при периодическом перемешивании проводится в течении 12-24 часа. После декантации на центрифуге, непрогидролизаванная масса клетчатки возвращается в процесс. Полученный раствор Сахаров концентрируется на вакуум-выпарной установке до сиропообразного состояния (30-70%СВ), смешивается с сухой осветленной клетчаткой, высушивается и фасуется. Назначение продукта - источник легкоусваеваемой «быстрой» энергии в кормлении с/х животных.

3.4. Четвертая стадия - культивирование бактерий ¿емсоло^ос те$еп1его111е8. Культивирования производится в ферментере с рубашкой. Принудительное перемешивание и аэрация производится в течении первых 5-

8

7 часов культивирования. Далее процесс проводится в режиме термостатирования (30°С) в течении 24-48 часов. В качестве питательной среды используется ферментолизат клетчатки, дополнительно вводятся источники азота, минеральных веществ, сахароза. После формирования плотного слоя пленки на поверхности культуральной жидкости и снижения рН до 5,5 температура культивирования снижается до 20°С для синтеза внеклеточных растворимых полисахаридов. Процесс синтеза ведется до остаточной концентрации РВ 10-15% в течении 24-48 часов.

По окончании культивирования и синтеза культуральная жидкость разделяется на центрифуге при 10 тыс. оборотов/мин. на бактериальную биомассу и раствор полисахаридов и других метаболитов, образуемых ЬеисопозЮс те$еп(его1с1ез. Полученный раствор концентрируется, высушивается и фасуется. Назначение продукта - источник биологически-активных веществ пребиотического действия для кормления с/х животных и птиц.

Технологическая схема получения адсорбента микотоксинов, кормового сахара, сахарного сиропа, концентрата внеклеточных бактериальных полисахаридов.

коагулянт

Биомасса кукурузы"

лигноцеллюлозн« биомасса

клетчатка

сахарный сироп

^ адсорбент микотоксинов

чистая культура бактерий иеисопоз^к ферментолизат теэег^егоШев

10

Биомасса бактерий

концентрат кормовых Сахаров концентрат

внеклеточных полисахаридов

9

Условные обозначения:

1. Пульсационный экстрактор

2. Электрокоагулятор

3. Пластинчатая выпарная установка

4. Развариватель - делигнификационная установка

5. Отстойник-осадитель

6, 11 Сушильный агрегат

7. Реактор

8. Фильтр

9. Ферментер

10. Сепаратор

4. КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА И КАЧЕСТВА ВЫПУСКАЕМОЙ

ПРОДУКЦИИ

Методы контроля качества сырья, готовой продукции и технологического процесса представлены в табл.3 Таблица 3. Методы технологического контроля

№ Наименование показателя Обозначение нормативной документации

4.1 Влажность ГОСТ 31640

4.2 Сырая клетчатка ГОСТ ISO 6865— 2015

4.3 Сырой протеин ГОСТ 13496.4 — 93

4.4 Белок (по Барнштейну) ГОСТ 20083-74.

4.5 Сырая зола ГОСТ 26226

4.6 Сырой жир ГОСТ 13496.15—97

4.7 рн ГОСТ 26180 — 84

4.8 Крахмал и сахароза ГОСТ ISO 15914-2016

4.9 Определение микотоксинов ГОСТ 28001, ГОСТ Р 52471

4.10. Определение насыпной плотности.

ю

Насыпная плотность Д, г/см3 - масса единицы объема слоя адсорбента. Определяют следующим образом. Мерный цилиндр на 10 мл взвешивают на технохимических весах, заполняют адсорбентом (до метки 10 мл), уплотняя сорбент палочкой, и взвешивают. Рассчитывают насыпную массу по формуле:

Ш] - масса пустого цилиндра, г;

тг - масса цилиндра с адсорбентом, г

4.5. Определение адсорбции Т-2 микотоксина

В ряд пробирок с содержанием 5 мл водно-солевого раствора вносится 10 мкл спиртового раствора Т-2 микотоксина с концентрацией 5мкг/мкл и адсорбент в соотношении 1 : 1000. Далее проводится экспозиция при постоянном встряхивании в течение 30 минут при рН среды 7,0, температуре 37-39°С.

По истечении времени адсорбции раствор центрифугируется при 5000 об/мин. в течении 5 минут.

Из фугата Т-2 микотоксин переэкстрагируют в хлороформ трижды по 20 мл, хлороформенные экстракты объединяют и упаривают досуха на ротационном испарителе. Количественное определение остаточных количеств Т-2 микотоксина в сухом остатке проводится методом тонкослойной хроматографии (ТСХ), в качестве подвижной фазы применяется система растворителей толуол-этилацетат-муравьиная кислота (6:3:1).

5. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ НА ПРОИЗВОДСТВЕ

5.1. Характеристика опасностей производства и отдельных его стадий.

В процессе производства возможно воздействие опасных и вредных производственных факторов: повышенной запыленности рабочей зоны, движущихся машин и механизмов, неогражденных элементов производственного оборудования, повышенной температуры поверхностей оборудования, повышенного уровня шума и вибрации, опасного уровня напряжения в электрической цепи, недостаточной освещенности рабочего места. Уровни опасных и вредных производственных факторов на рабочих местах не должны превышать предельно допустимых значений, предусмотренных действующими санитарными нормами.

п

Требования к условиям в производственном помещении

Наименование Параметр

1. Температура, С

- холодный период 17-23

- теплый период не более 23

2. Относительная влажность, %, не

более 75

3. Скорость движения воздуха, м/с,

не более

- холодный период 0,3

- теплый период 0,7

4. Освещенность, лк

- участок приготовления массы 50

зоны обслуживания других

механизмов 30

5. Шум, децибел, не более 85

5.2. Средства индивидуальной защиты.

Для предотвращения или уменьшения воздействия опасных и вредных производственных факторов, работающие обязаны пользоваться средствами индивидуальной защиты: спецодеждой для защиты от механического повреждения, от общих производственных загрязнений, для защиты от пониженных температур, от влаги, от технических веществ (костюм, халат, комбинезон, полукомбинезон хлопчатобумажный, костюм шерстяной, фартуки резиновые, полуботинки кожаные); средствами защиты рук и глаз, органов дыхания и слуха (рукавицы, перчатки, открытые очки, щитки, противошумные вкладыши, респираторы).

6. ИНСТРУКЦИИ