Введение к работе
Актуальность темы. Значение микроорганизмов в решении проблемы увеличения пищевых и кормовых ресурсов нашей планеты достаточно широко освещалось в научной литературе (Скрябин, 1979; Несмеянов.Беликов, 1979; Roth,1979; Rosaies,I984). Основной предпосылкой применения микроб-ного бедка з питании человека и в составе кормов для сельскохозяйственных животных и птицы явилась его полноценность, обусловленная содержанием незаменимых аминокислот.
Дрожжи как источник высококачественного микробного белка занимают особое место в биотехнологических производствах мира. Однако питательная ценность дрожжевой биомассы ограничена малой доступностью клеточного содержимого для действия пищеварительных ферментов. Автолиз, как один из способов дезинтеграции клеток, предусматривающих высвобождение клеточных биополимеров, особенно белка, в виде растворимых легко усваиваемых соединений, считается наиболее экономически выгодным (Беликов ссоавт.,1976. 1980; Безруков с соавт.,1986; Лзтоз ссоавт.,1990).
Дрожжевые автолизаты находят применение в животноводстве и кормопроизводстве, являются сырьем в производствах белковых п вкусовых добавок пищевого назначения, аминокислотных концентратов и смесей для парентерального питания;, растворимых экстрактов для изготовления ростовых и диагностических питательных сред в микробиологической и медицинской птюмьпшіенност0(БорисенкоЛ967;Неклюдов,Купов,1988;Бабаяіі,Латов)1992).
В связи с изложенным, проблема разработки эффективного промышленного способа автолиза микроорганизмов, направленного на повышение питательной ценности микробной биомассы и расширение сферы ее применения, очень актуальна.
Настоящая работа предусматривала изучение ауторегуляции автолиза дрожжей на популяциокном уровне и возможность перенесения выявленных закономерностей в биотехнологическую практику. А>торегуляция такого типа осуществляется при участии системы внеклеточных ауторегуляторных факторов (di и ал), контролирующих физиологическую активность клеток, одни из которых - факторы dj, как. было показано ранее для других микроорганизмов (Эль-Регастзн с соавт.,1979; Светличньш,1982; Коновалова, 1985; Бабусенко с соавт.,1991). облалаяуг фукгдцлм;: аутойндуяггоров автолиза.
Целью работы было изучение характеристик автолиза дрожжей различных родов, шдуцированного ауторегуляторными факторами йг или их химическим аналогом, и разработка на основе выявленных закономерностей тех-
нологии получения автолизатов дрожжей в периодическом и непрерывно; режимах производства.
В задачи работы входило:
выделение факторов ch - аутоиндукторов автолиза - дрожжей Rhode torula aurantiaca, Saccharomyces cerevisiae и Candida guilliermondii] изучение и физиологического действия; выбор химического аналога этих ауторегулятс ров;
изучение и подбор физико-химических и физиологических параметрої оптимальных для автолиза дрожжевых клеток, индуцированного ауторегуяя торным фактором d2 и его химическим аналогом;
разработка промьцилекной технологии получения дрожжевых автоди затов кормового назначения в периодическом и непрерывном режимах;
разработка технологических приемов получения растворимых экс трактов авголизироваиных дрожжей;
исследование биохимических характеристик и показателей качеств! дрожжевых автолизатов, подученных при различных режимах ведения про цесса и имеющих различное целевое назначение.
Научная потаня работы. На примере дрожжей родов Rhodotorula Saccharomyces, Candida подтверждена универсальность ауторегуляции физио логической активности клеток микроорганизмов, осуществляющейся прі участии внеклеточных ввдонеспецифичных мемранотропных ауторегуяято ров, одни из которых - факторы йг - обладают функциями биологических ин дукторов автолиза клеток.
Показано, что в состав активного начала факторов db дрожжей входяї моно- н полнкенасыщенные свободные жирные кислоты (НСЖК), состав ко торых зависит от таксономической принадлежности продуцента, а количе ственное соотношение - от условий культивирования; концентрационный пут. внеклеточных аутоиндукторов автолиза включает кроме фракции СЖК ней' тральных штшдов зарезервированные в ацшгглицеридах потенциальньи СЖК, которые реализуются нод действием липаз.
Видокеспецйфичность, однотипность химической природы и механизма действия факторов йг микроорганизмов разных таксонов явились основанием для выбора химического аналога этих регуляторов - олеиновой кислоты, обладающего свойствами облигатного индуктора автолиза. Это позволило впервые разработать способ автолиза микроорганизмов, который можно вести в незащищенных условиях, упразднив в технологическом процессе стадию дополнительной очистки продукта от антисептика.
Впервые показана двустадинность процесса саморазрушения клеток, включающего стадии индукции и собственно автолиза, которые различаются природой и результатом событий. Теоретический анализ зтапности индуцированного автолиза микроорганизмов позволил оптимизировать обе стадии процесса и определил такую значимую характеристику, как кратковременность его проведения - 4-8 ч (по сравнению с 24-96 ч по данным патентной экспертизы). Подобрзн комплекс физико-химических я физиологических параметров для оптимизации стадий индукции и собственно автолиза клеток с учетом ведения процесса в периодическом или непрерывном режимах, предусматривающий возможность получения автолизатов различного целевого назначения.
Практическая значимость работы. Разработаны высокоэффективные промышленные технологии получения автолизатов дрожжей, характеризующиеся: кратковременностью процесса (4-8 ч); проведением автолиза в условиях асептики; возможностью получать конечный продукт без дополнительной очистки от антисептика и токсичного химического индуктора; осуществляющиеся в периодическом и непрерывном режимах производства.
Разработана нормативно-техническая документация на опытно-промышленное и промьшшенное производство автолизатов кормовых дрожжей, выращенных на различном сырье (н-парафяньт, растительные гад-ролгааты, этанол) в периодическом и непрерывном режимах. По утвержденной НТД получено более 2000 т автолизатов кормовых дрожжей.
Разработано "Наставление по применению автолизата кормовых дрожжей з животноводстве", утвержденное Главным управлением ветеринарии (N 23 от 08.01.92 г.). Применение автолизатов дрожжей в составе различных комбикормов, белково-витаминно-микеральных добавок и заменителей цельного молока позволило увеличить привесы телят на 20-35% и кур на 7-20%, при экономии кор&ов па ! кг прироста до 20-26% и 4-10% соответственно; в пушном звероводстве - увеличить линейный рост норок, получить на 20-25% больше шкурок особо крупных размеров и повысить качество меха.
Разработана нормативно-техническая документация на опытно-промышленное производство экстрактов автолюировакных дрожжей, используемых в составе ростовых и диагностических питательных сред для микроорганизмов.
Анриозция работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на научных конференциях (всесоюзных и региональных): "Современные проблемы биохимии и физико-химической биологии" (Москва, 1984 г.), "Пути совершенствования технологических процессов и
оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания" (Москва, 1984 г.), "Современные проблемы биотехнологии микроорганизмов" (Рига, 1987 г.), "Молодые ученые - биотехнологии" (Москва, 1985 г.), "Hobos в кормлении животных и кормопроизводстве" (Москва, 1992 г.): "Разработка и производство препаратов медицинской биотехнологии" (Махачкала, 1992 г,), "Актуальные вопросы разработки микробиологически?! питательных сред к тест-систем" (Махачкала, 1995 г.), "Дисбактериозы и эу-биотики" (Москва, 1996 г.)
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, заключения, выводов и списка литературы. Материал изложен на 142 страницах машинописного текста, содержігг 15 рисунков и 27 таблиц, список литературы включает 179 наименований.