Розробка технології одержання йодованої біомаси спіруліни в закритих умовах культивування - Автореферат

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙІснуючі в Україні застарілі методи культивування спіруліни відкритим способом не забезпечують сучасні санітарно-епідеміологічні нормативні вимоги. Актуальним є створення нових біотехнологічних систем, які забезпечують безумовне дотримання гігієнічних та біологічних вимог, розробка сучасної технології виробництва йодованої біомаси спіруліни із контрольованим вмістом біологічно активних сполук. Представлена робота виконувалась в рамках дослідної роботи згідно з господарським договором № 0100 / 006501 (відповідно до договору №8/67-99 Міністерства освіти і науки України) за темою “Розробка технології і створення технологічної лінії одержання біологічно активних йодовмісних харчових добавок із спіруліни” на кафедрі біохімії та екології харчових виробництв Українського державного університету харчових технологій та в Інституті біохімії ім. Роль автора полягала у розробці конструкції високопродуктивного закритого фотобіореактора, відпрацюванні технологічних умов культивування, визначенні вмісту основних біологічно-активних сполук, розробці біотехнології культивування і одержання йодованої біомаси спіруліни, апробації розробленої технології у промислових умовах, одержанні дослідної партії біомаси спіруліни з визначеним вмістом йоду. Мета роботи полягає в розробленні технології одержання йодованої біомаси спіруліни в якості харчової добавки із контрольованим вмістом біологічно активних речовин, яка дозволяє знизити негативний вплив навколишнього середовища на процес біосинтезу ціанобактерії.Обгрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі досліджень, визначено наукову новизну та практичну цінність роботи, наведено відомості про особистий внесок, апробацію, структуру та обсяг роботи.Визначено вплив освітленості, температури, мінеральних і органічних компонентів живлення, концентрації вуглекислого газу, кисню і РН на ріст та вихід біомаси.Для досліджень автором використовувалася альгологічно чиста культура трихомної ціанобактерії Spirulina platensis (Gom.) Geitl. штам ЛГУ-603, депонований з колекції культур Ботанічного Інституту Ленінградського університету. Для проведення лабораторних досліджень застосовували розроблений площинний аероліфтний фотореактор загальним обємом до 30 л.Встановлено, що передумовою для створення конструкції біореактора, здатного забезпечувати необхідні умови культивування спіруліни є визначення основних технологічних і конструктивних вимог. На основі визначених вимог розроблена установка площинного аероліфтного фотобіореактора, яка дозволяє інтенсифікувати процеси біосинтезу спіруліни, одержувати механічно неушкоджену, альгологічно чисту біомасу мікроводорості. Цю установку рекомендовано для промислового застосування, тому деталі цієї конструкції наведено в розділі 7 “Розробка апаратурно-технологічної схеми одержаня йодованої біомаси спіруліни”. 1), що найбільша фотосинтетична активність спіруліни при культивуванні у площинному фотобіореакторі, досягається при температурі суспензії 33±1,50С та освітленості 8,0±0,2 КЛК. Визначивши ділянки кривих росту з найбільшою питомою швидкістю росту при даних освітленостях, побудовано криву регулювання освітленості спіруліни в залежності від її концентрації в суспензії (рис.За допомогою пакету прикладних програм ПРІАМ розроблено план експериментів з використанням результатів попередніх досліджень. В результаті обробки на ЕОМ результатів 32 дослідів одержані рівняння, які описують процес залежності продуктивності по біомасі У1, білку У2 і хлорофілу У3 від освітленості Х1, температури суспензії Х2, коефіцієнта періодичності Х3 і концентрації основних компонентів поживного середовища Х4: У1 = 1,79 - 0,21 ? x3 0,10 ? x4 0,08 ? z3 Аналіз одержаних моделей виявив найбільш впливові фактори і ступінь їх впливу на продуктивність по біомасі, білку та хлорофілу. Згідно з одержаними результатами встановлено, що найбільш впливовими факторами на продуктивність спіруліни по біомасі є коефіцієнт періодичності (64%) і концентрація компонентів поживного середовища (19%); по білку - коефіцієнт періодичності (34%), концентрація компонентів поживного середовища (26%) і температура суспензії (12%); по хлорофілу - всі досліджувані фактори (освітленість - 43%, температура - 21%, коефіцієнт періодичності - 16% і концентрація компонентів поживного середовища - 11%). В результаті оптимізації процесу культивування спіруліни визначені наступні параметри: на початку процесу освітленість - 7,6±0,9 КЛК, температура суспензії-31,0 … 32,50С, коефіцієнт періодичності - 1,8±0,5, концентрація компонентів поживного середовища - 90 … 100%; після виходу на робочий режим концентрація компонентів середовища знижується до 53,0 … 60,0%, освітленість підвищується до 8,4±0,7 КЛК, температура суспензії підвищується до 34,0 … 35,00С, коефіцієнт періодичності знижується до 1,5±0,5.

Основний зміст роботи

Вступ