Введение к работе
Актуальность темы. Разработка комплексных малоотходных технологий переработки водных биологических ресурсов, в частности промысловых ракообразных, является перспективным направлением современного развития рыбохозяйственного комплекса Российской Федерации. В состав панцирьсодержащих отходов (ПСО) ракообразных входят такие ценные вещества, как хитин и белок, которые могут быть направлены на получение хитозана, глюкозамина и белковых гидролизатов. К сожалению, в настоящее время ПСО чаще всего не используются, при этом теряются их ценные компоненты. В нашей стране до сих пор остается актуальным вопрос дефицита кормового протеина. Белковые гидролизаты, полученные из гидробионтов, обладают высокой питательной ценностью и содержат в своем составе все незаменимые аминокислоты (В.П. Сафронова, 1998; М.В. Новикова, 2004).
Основным сырьем для получения хитина и хитозана является хитинсодержащее сырье (ХСС), в основном панцирь ракообразных (крабы, креветки, криль). Для выделения хитина и хитозана наиболее широко используется метод кислотно-щелочного удаления сопутствующих белков, липидов и минералов. Существенным недостатком данной технологии является необходимость утилизации сточных вод, а также ограниченное применение белков, выделяемых из панциря. Имеются данные о получении хитина и хитозана с применением ферментных препаратов (С.В. Рогожин, 1988; В. П. Быков, 1992; С.В. Леваньков, 1998). Применение ферментов для выделения белковой составляющей панциря позволяет получать гидролизаты с высокой биологической ценностью, однако недостатком данного способа обработки ХСС является высокая стоимость коммерческих ферментных препаратов. В связи с этим использование гомогената поджелудочной железы, содержащей в своем составе комплекс протеолитических ферментов, для переработки ХСС представляется перспективным направлением.
Уникальная структура хитозана обуславливает его широкое применение в биотехнологии, медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве и пищевой промышленности (В.П. Быков, 1992; А.И. Гамзазаде, 1999; Л.А. Hудьга, 2002; Г.А. Вихорева, 2002; В.П. Варламов, 2004; А.И. Албулов, 2005; С.В. Немцев, 2006; R.A.A. Muzzarelli, 1997; M.G. Peter, 1997). Хитозан обладает широким спектром антимикробной активности, в том числе по отношению к патогенной микрофлоре (В.М. Бондаренко, 2006; С.Н. Куликов, 2010). Имеются данные о способности хитозана стимулировать рост бифидобактерий и лактобактерий (В.М. Червинец, 2001; L. Huean-Woo, 2002; W.H. Lee, 2002), что позволяет применять его в комплексе с пробиотическими препаратами. Пребиотические свойства хитозана изучены недостаточно, поэтому оценка симбиотического действия хитозана с различными пробиотическими штаммами микроорганизмов представляет научный и практический интерес.
В связи с вышеизложенным, исследования в области разработки технологии комплексной переработки отходов креветки являются актуальными, имеют научную и практическую значимость.
Цель и задачи исследований. Основной целью исследований является разработка технологии получения хитина, хитозана, глюкозамина гидрохлорида и белкового гидролизата из отходов переработки креветки и применение их в животноводстве.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- разработать технологию комплексной переработки отходов креветки с применением в качестве ферментсодержащего препарата гомогената поджелудочной железы свиньи;
- оптимизировать технологические параметры процесса получения хитина, хитозана, глюкозамина гидрохлорида и белкового гидролизата, изучить их физико-химические свойства;
- провести доклинические исследования полученных препаратов белкового гидролизата и глюкозамина гидрохлорида;
- изучить влияние сукцината хитозана в комплексе с пробиотическим препаратом «Проваген» на прирост живой массы, биохимические и клинические показатели крови, а также на микробиоценоз кишечника молодняка крупного рогатого скота;
- изучить влияние полученного по разработанной технологии белкового гидролизата в составе пробиотического препарата «Муцинол» на прирост живой массы, биохимические и клинические показатели крови молодняка свиней в период отъема.
Научная новизна исследований. Научно обоснована и разработана технология комплексной переработки отходов креветки с использованием ферментсодержащего гомогената поджелудочной железы свиньи. По разработанной технологии получены биологически активные вещества: хитин, хитозан, а также глюкозамина гидрохлорид и белковый гидролизат, не обладающие токсичностью, раздражающим и аллергизирующим действием.
Показано, что включение в основной рацион молодняка крупного рогатого скота сукцината хитозана в составе пробиотического препарата «Проваген» способствует оптимизации гомеостаза, повышению среднесуточного прироста живой массы, оказывает положительное влияние на микробиоценоз кишечника.
Применение белкового гидролизата в составе пробиотического препарата «Муцинол» способствует повышению живой массы молодняка свиней в период отъема и оптимизации гомеостаза организма.
Практическая значимость работы. Разработана промышленная технология комплексной переработки отходов креветки с применением в качестве ферментсодержащего препарата гомогената поджелудочной железы свиньи, позволяющая получать хитин, хитозан, глюкозамина гидрохлорид и белковый гидролизат.
Результаты исследований апробированы в установленном порядке в производственных условиях ЗАО «Биопрогресс» Щелковского района МО, пос. Биокомбината.
Показана эффективность включения в состав рациона молодняка крупного рогатого скота сукцината хитозана в комплексе с пробиотическим препаратом «Проваген» и белкового гидролизата в комплексе с пробиотическим препаратом «Муцинол» в состав рациона молодняка свиней.
Основные положения работы, выносимые на защиту.
1. Промышленная технология комплексной переработки отходов креветки.
2. Оптимизация технологических параметров процесса получения хитина, хитозана, глюкозамина гидрохлорида и белкового гидролизата.
3. Доклинические исследования белкового гидролизата и глюкозамина гидрохлорида из отходов креветки.
4. Влияние сукцината хитозана в составе пробиотического препарата «Проваген» на прирост живой массы, биохимические и клинические показатели крови и микробиоценоз кишечника молодняка крупного рогатого скота.
5. Влияние белкового гидролизата из отходов креветки в составе пробиотического препарата «Муцинол» на прирост живой массы, биохимические и клинические показатели крови молодняка свиней.
Личный вклад соискателя. Диссертационная работа выполнена автором самостоятельно. Отдельные этапы работы проводились совместно с доктором биологических наук, профессором Е.В. Крапивиной (Брянская ГСХА); доктором ветеринарных наук, профессором В.Е. Абрамовым (ВИГИС); кандидатом биологических наук М.А. Фроловой (ВНИТИБП); кандидатом химических наук С.А. Лопатиным (Центр «Биоинженерия» РАН); кандидатом биологических наук А.В. Балышевым (МНИЦ «ОЗОС»); кандидатом биологических наук Е.А. Нестеровым (ООО «ШансБио»).
Апробация результатов работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях ученого совета ГНУ ВНИТИБП (2010-2012), на Международной конференции «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана» (Нижний Новгород, 2010), Международной конференции «Актуальные проблемы биологии в животноводстве» (Боровск, 2010), Конференции «Инновационные технологии управления здоровьем и долголетием человека» (Санкт Петербург, 2010), Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2010), Международной научной конференции «молодежная наука – пищевой промышленности» (Ставрополь, 2011), Научно-практической конференции «Пищевая и морская биотехнология – для здорового питания и решения медико-социальных проблем» (Светлогорск, 2011), Международной научно-практической конференции «Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки» (Южно-Сахалинск,2011), Международной научно-практической конференции «Актуальные аспекты разработки, приготовления, контроля качества и использования ветеринарных иммунобиологических препаратов на основе современных биотехнологий» (Алушта, АР Крым, 2011), the 10th International Conference of the European Chitin Society (St.-Petetersburg, 2011), Конференции молодых ученых «Актуальные проблемы инфекционной патологии в ветеринарной медицине» - (Покров, 2012), Международной конференции «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана» (Мурманск, 2012), заседании секции «Ветеринарная биотехнология» Отделения ветеринарной медицины Россельхозакадемии (Щелково, 2012), на совещаниях сотрудников отдела биологически активных веществ ГНУ ВНИТИБП (2010-2012).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 23 научные работы, в том числе 5 в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ для публикации материалов диссертационных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста и включает введение, обзор литературы, собственные исследования, материалы и методы, результаты и обсуждение, выводы, практические предложения. Диссертация иллюстрирована 31 таблицей и 8 рисунками. Список литературы включает 243 источника, из которых 120 отечественных и 123 иностранных. В приложениях представлены копии документов, подтверждающих достоверность результатов работы, ее научную и практическую значимость.
Похожие диссертации на Технология получения биологически активных веществ из отходов переработки креветки и применение их в животноводстве
