Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 10
1.1. Биологическая характеристика синезеленых водорослей 10
1.2. Химический состав синезеленых водорослей 13
1.3. Использование синезеленых водорослей 16
1.4. Теоретические основы и современные способы получения пищевых продуктов из синезеленых водорослей 19
ГЛАВА2. Объекты и методы исследований 42
2.1. Методологический подход к организации исследований 42
2.2. Объекты исследований 44
2.3. Методы исследований 45
ГЛАВА 3. Обоснование выбора видов термофильных синезеленых водорослей для технологического использования 51
3.1. Исследование гидротерм Камчатки как естественной среды обитания термофильных синезеленых водорослей 51
3.2. Исследование биоразнообразия синезеленых водорослей гидротерм Камчатки 54
3.3. Исследование продуктивности синезеленых водорослей гидротерм Камчатки 58
3.4. Исследование технологической ценности синезеленых водорослей гидротерм Камчатки 59
ГЛАВА 4. Обоснование технологии рациональной переработки термофильных синезеленых водорослей 64
4.1. Обоснование и разработка технологии получения биомассы термофильных синезеленых водорослей рода Phormidium 64
4.2. Обоснование и разработка технологии порошка пищевого из термофильных синезеленых водорослей рот Phormidium 68
4.3. Обоснование и разработка технологии красителя пищевого фикоцианина из термофильных синезеленых водорослей рода Phormidium 81
4.4. Обоснование и разработка технологии красителя пищевого хлорофилла из термофильных синезеленых водорослей рот Phormidium 105
4.5. Общая характеристика технологии переработки термофильных синезеленых водорослей Камчатки 123
4.6. Производственная проверка разработанной технологии и оценка ее экономической эффективности 125
Выводы 128
Литература
- Химический состав синезеленых водорослей
- Теоретические основы и современные способы получения пищевых продуктов из синезеленых водорослей
- Исследование биоразнообразия синезеленых водорослей гидротерм Камчатки
- Обоснование и разработка технологии порошка пищевого из термофильных синезеленых водорослей рот Phormidium
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Традиционным водорослевым сырьем для технологического использования являются бурые, красные, зеленые водоросли. Однако в последнее десятилетие особо пристальное внимание ученых привлекли синезеленые водоросли. Синезеленые водоросли отличаются высокой продуктивностью (от 2 до 27 г сухого вещества с 1 м2 водной поверхности в сутки); их химический состав характеризуется высоким содержанием белка (до 70-75 % органической части), наличием биологически активных веществ (полиненасыщенных жирных кислот, витаминов, пигментов, ферментов).
Большой интерес представляет использование термофильных синезеле-ных водорослей как сырья для производства пищевых продуктов.
Это связано с особенностями химического состава, своеобразием физико-химических, структурных, функциональных свойств всех компонентов клеток термофилов, что обусловлено их приспособленностью к активной жизни при высокой температуре.
На Камчатке первые сборы и описания термофильных синезеленых водорослей были проведены А.А. Еленкиным в 1914 г., в 1955 г. исследования были продолжены СИ. Кузнецовым, а в последующие годы - Г.А. Заварзиным, М.В. Ивановым, Л.М. Герасименко, Т.И. Кузякиной, М.В. Ефимовой и другими. Однако основным направлением этих исследований являлось изучение морфологии и биологии развития синезеленых водорослей гидротерм Камчатки.
Вопросы, касающиеся возможностей использования синезеленых водорослей, представлены в работах таких ученых как О.В. Лисовская, И.И. Калан-тыренко, В.П. Бычков, Н.Н. Лизько, Л.И. Домрачева, Т.И. Кузякина, Т.П. Белова, М.В. Ефимова, S. Kreitlow, О. Ciferri, Y. Hayakawa, A. Hernandez-Corona, Т. Hirahashi, A.N. Glazer, R. Sarada и др. Технологии культивирования синезеленых водорослей посвятили свои исследования И.М. Грачева с соавторами,
5 О.И. Феоктистова, А.Х. Тамбиев и др. Переработку синезеленых водорослей
изучали Е.А. Richards, C.J. Lorenzen, M.D. Macias-Sanchez, Eva Papista, CM.
Hiiditch, Y. Zhu. Однако существующие методики предполагают выделение из
синезеленых водорослей только одного компонента (фикоцианина, хлорофилла
а). Кроме того, при общности принципов существующих технологий имеются
значительные, иногда совершенно противоположные, различия в конкретных
параметрах, режимах. Многие авторы, предложив рекомендации и методики,
подчеркивают неуниверсальность своих выводов, необходимость проведения
комплекса исследований в каждом конкретном случае.
Промышленное культивирование микроводорослей с целью получения ценных компонентов пищи проводится в настоящее время во многих странах. Основным объектом культивирования являются водоросли рода Spirulina, обитающие в естественных условиях в озерах Африки и Мексики. Актуально использование в качестве объектов культивирования видов, обитающих на территории нашей страны.
На Камчатке существует возможность широкомасштабного производства биомассы синезеленых водорослей и их переработки. При получении биомассы перспективно использование термальных растворов в качестве питательной среды и источника энергии, что будет способствовать значительному снижению энергетических затрат в производстве. Поэтому актуально проведение исследований по технологической переработке термофильных синезеленых водорослей, являющихся возобновляемым сырьем, естественная среда обитания которых - гидротермы Камчатки.
Цель и задачи исследований. Цель работы - научное обоснование технологии рациональной переработки термофильных синезеленых водорослей Камчатки, обеспечивающей получение пищевых продуктов, в том числе пищевых добавок.
Для достижения цели были поставлены задачи:
определить виды термофильных синезеленых водорослей Камчатки, перспективные для технологического использования на основе изучения условий их обитания, биоразнообразия и продуктивности;
определить технологическую ценность термофильных синезеленых водорослей на основе исследования химического состава, показателей безопасности;
установить рациональные режимы получения биомассы термофильных синезеленых водорослей;
обосновать технологические параметры процессов получения пищевых продуктов из термофильных синезеленых водорослей, обеспечивающие рациональное использование сырья;
разработать и утвердить нормативную документацию на пищевые продукты из биомассы синезеленых водорослей.
Научная новизна. Впервые проведены исследования термофильных синезеленых водорослей как сырья для технологического использования.
Произведена оценка перспективности синезеленых водорослей гидротерм Камчатки для технологического использования.
Обоснована перспективность получения из термофильных синезеленых водорослей пищевых продуктов - пищевого порошка и пищевых добавок хлорофилла и фикоцианина.
Разработана технология получения биомассы синезеленых водорослей при использовании термальных вод, новизна которой подтверждена патентом на изобретение РФ № 2292389 «Способ культивирования термофильных циа-нобактерий» (Приложение 1).
Разработана технология получения пищевых продуктов из биомассы термофильных синезеленых водорослей рода Phormidium. Обоснованы и экспериментально установлены режимы технологических операций.
Установлены математические зависимости, описывающие технологические процессы.
Практическая значимость. Разработан метод культивирования термофильных синезеленых водорослей в технологических целях при использовании термальных вод, экспресс-метод определения содержания фотосинтетических пигментов в водорослях с использованием компьютерной программы, технология пищевого порошка, пищевых добавок фикоцианина и хлорофилла из термофильных синезеленых водорослей.
Результаты исследований использованы в учебном процессе в курсе дисциплин «Основы биотехнологии» и «Пищевые и биологически активные добавки» для студентов специальности «Технология продуктов питания» (Приложение 2), а также при разработке и утверждении нормативно-технической документации: проекта ТУ 9284-003-00471585-07 «Синезеленые водоросли рода Phormidium-сырщ», проекта ТУ 9284-004-00471585-07 «Порошок пищевой из синезеленых водорослей рода Phormidium», проекта ТУ 9284-005-00471585-07 «Краситель пищевой фикоцианин из синезеленых водорослей рода Phormidium», ТУ 9284-006-29812747-07 «Краситель пищевой хлорофилл из синезеленых водорослей рода Phormidium» и технологических инструкций к разработанным техническим условиям на продукты (Приложения 3-9).
Данные, полученные при изучении альгобактериальных сообществ гидротерм, могут быть использованы для изучения биоразнообразия термофильных микроводорослей.
Метод культивирования термофильных синезеленых водорослей при использовании термальных вод применим для промышленного получения водорослевой биомассы в технологических целях.
Реализация результатов исследований. Разработанная технология культивирования термофильных синезеленых водорослей рода Phormidium прошла производственные испытания и внедрена в Научно-производственной компании «Аква-биотехнологии» (пос. Паратунка, Камчатка) (Приложения 13, 14).
8 Технологии порошка пищевого и красителей пищевых хлорофилла и фи-
коцианина из синезеленых водорослей рода Phormidium прошли производственные испытания в 000 «Полесье» (г. Петропавловск-Камчатский) (Приложения 15-17).
Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены: на научно-технических конференциях КамчатГТУ (1995, 1997, 2006, 2007 гг.); на семинаре с учеными Национального центра научных исследований Франции (Centre National de la Recherche Scientifique France) (Петропавловск-Камчатский, 2004 г.); на международном конгрессе «Высокие технологии» (Париж, 2004 г.); на VI научной конференции «Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей» (Петропавловск-Камчатский, 2005 г.); на региональной научно-практической конференции «Экономические, социальные, правовые и экологические проблемы Охотского моря и пути их решения» (Петропавловск-Камчатский, 2006 г.); на IV международной научной конференции «Вулканизм, биосфера и экологические проблемы» (Туапсе, 2006 г.); на I межрегиональной научно-практической конференции «Роль системообразующего фактора в процессе формирования и развития объединяющихся территорий» (Петропавловск-Камчатский, 2006 г.); на международной конференции «Новые технологии, инновации, изобретения» (Кемер, 2007 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 22 работы, в том числе 1 патент.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных положений и выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 178 страницах, содержит 33 таблицы, иллюстрирована 51 рисунком. Список литературы включает 226 наименований, в том числе 62 - на иностранных языках.
Работа выполнена согласно госбюджетной НИР КамчатГТУ 0120.0502657 «Технология глубокой переработки и рациональное использование гидробионтов Камчатки», раздел 2 «Получение биологически активных
веществ из биомассы альгобактериальных сообществ гидротерм Камчатки»
и теме НИР Научно-исследовательского геотехнологического центра ДВО РАН 2.29.2.1, 2.29.4.1, 3.1.14.8 «Биотехнологические научно-исследовательские работы на геотермальных месторождениях Камчатки и Курильских островов с целью выделения и сохранения биоразнообразия в термофильных сообществах; использования микроорганизмов-термофилов для разработки и получения продуктов технологического назначения».
Основные исследования выполнены в научно-исследовательской лаборатории КамчатГТУ.
Основные положения, выносимые на защиту. 1. Выбор видов синезе-леных водорослей гидротерм Камчатки как сырья для производства пищевых продуктов.
Технология получения биомассы термофильных синезеленых водорослей.
Обоснование технологических процессов получения пищевых продуктов и технология рациональной переработки термофильных синезеленых водорослей.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, д.б.н. Т.И. Кузякиной, научному консультанту, к.т.н. В.А. Голованцу, огромную благодарность за профессиональные советы и рекомендации ректору КамчатГТУ, д.т.н., проф. В.Д. Богданову, зав. кафедрой экологии и безопасности жизнедеятельности КамчатГТУ, д.г.н., проф. В.А. Березовской, доценту кафедры химии КамчатГТУ, к.т.н. Т.П. Беловой.
Химический состав синезеленых водорослей
Углеводы. Общее количество углеводов в синезеленых водорослях может достигать в отдельных случаях 70%, обычно же оно меньше - 6,6-11,5% органической части водорослей [131], или 40,3-52,2% сухого вещества [19].
Из моносахаридов в синезеленых водорослях присутствуют глюкоза, галактоза, фруктоза, ксилоза, рамноза. Из дисахаридов - трегалоза, отмеченная также лишь у грибов и красных водорослей. Обнаружена также сахароза и фруктозиды. В оболочках некоторых были обнаружены фибриллы целлюло-зоподобного вещества [6].
Азотсодержащие вещества. Количество азотсодержащих веществ у синезеленых водорослей довольно велико. Общее содержание азота может достигать 6,51% сухого вещества, белка- в среднем около 35% сухого вещества [138, 140].
Анализы образцов синезеленых водорослей рода Spimlina указали на очень высокое - до 65% содержание в них белков [147], полноценных по аминокислотному составу [158].
Из индивидуальных белков в синезеленых водорослях известны били-протеины фикоэритрин и фикоцианин, являющиеся дополнительными пигментами. Кроме того, в клетках некоторых водорослей были обнаружены гранулы, состоявшие из запасного билипротеина цианофицина.
Нуклеиновые кислоты по качественному составу не отличаются от нуклеиновых кислот других организмов [214].
Липиды. Содержание липидов в синезеленых водорослях варьирует в небольших пределах - от 2 до 12% сухого вещества. Более 50% жирных кислот являются ненасыщенными [6] (табл. 1).
Пигменты. У синезеленых водорослей найдено около 30 различных внутриклеточных пигментов [62], которые можно разделить на три группы -хлорофилл, фикобилипротеины, объединяя каротины и ксантофиллы в одну группу - каротиноиды [152]. Соотношение между пигментами изменяется в за висимости от вида и условий культивирования [122]. Для синезеленых водорослей, в том числе термофильных, характерна сине-зелёная, оливково-зеленая, желто-зеленая окраска, встречается розовая и почти чёрная, что связано с наличием таких пигментов, как хлорофилл а, фикобилины (синий - фико-цианин и красный - фикоэритрин) и каротиноиды [183, 186].
Хлорофилл а составляет до 81% от количества спирторастворимых пигментов [136]. Содержание каротина составляет 16 %о сырого вещества [105]. В некоторых синезеленых водорослях обнаружены а-каротин и е-каротин [135]. Найдены также миксоксантин, миксоксантофилл, осциллаксантин [6]. У нескольких представителей родов Phormidium, Nostoc, Anabaena и Microcystis обнаружен виолаксантин [149].
Ферменты. В клетках синезеленых водорослей обнаружены липаза, ка-талаза, протеиназа. Найдены гексокиназа, глюкозо-6-фосфатизомераза, фосфо-гексокиназа, дегидрогеназа 3-фосфо-глицеринового альдегида, РНК-пол имера-за, полинуклеотид-фосфорилаза. Синезеленые водоросли содержат ферменты окислительно-восстановительной системы [112]. В биомассе Phormidium ат-biguum обнаружен фермент хлорофиллаза [74, 81]. Отмечено наличие ферментов, предотвращающих ультрафиолетовое фотоповреждение [220].
Ферменты, образуемые термофильными организмами, представляют большой интерес, так как часто являются термостабильными и проявляют активность в широком интервале температур. Так, нуклеазы выдерживают температуру до 80-100С без заметной потери активности [134].
Витамины. Синезеленые водоросли содержат витамины групп В, С, А, Е, К. Витамины группы В определены в количестве около 1 мкг/г сухого вещества. Это больше, чем в других водорослях и растениях. Основную долю (65-70% от общего количества витаминов В) составляет цианокобаламин [6].
Теоретические основы и современные способы получения пищевых продуктов из синезеленых водорослей
В настоящее время в разных странах из синезеленых водорослей получают пищевые продукты. Основу их производства составляет культивирование микроводорослей в открытых и закрытых установках различной конструкции.
С 50-х годов прошлого столетия была существенно развита теория непрерывного культивирования микроводорослей [2, 8,22, 137].
Промышленное культивирование микроводорослей осуществляется в нескольких странах - Мексике, Израиле, Италии, Японии, США [29, 134, 147]. В последние десятилетия - и в России. В качестве продуцентов применяют синезеленые водоросли родов Spirulina, Synechococcus, Nostoc, Oscillatoria, зеленые водоросли родов Chlorella, Scenedesmus [61, 141].
В настоящее время применяются два способа получения биомассы микроводорослей - массовая культура под открытым небом и интенсивное культивирование в замкнутых аппаратах в контролируемых условиях.
Принципиальная технологическая схема [61] получения сухой биомассы микроводорослей представлена на рисунке 1.
Основным недостатком получения биомассы микроводорослей в открытых установках является зависимость от погодных условий, из-за чего невозможно длительное, стабильное снятие урожая. Другими серьезными недостатками являются подверженность культуры инфекциям (бактерии, личинки насекомых, различные виды водорослей), порой негативное влияние химического состава естественной среды на химический состав биомассы.
Для культивирования в закрытых установках в полностью контролируемых условиях чаще всего в качестве продуцентов используют светолюбивые формы, сохраняющие высокую скорость роста в плотных популяциях. Продуктивность микроводорослей в таких установках может достигать 80-100 г сухой биомассы с 1 м освещаемой поверхности в сутки [21]. Максимальная продуктивность культуры является главным преимуществом этого метода.
Традиционно культивируемые во многих странах синезеленые водоросли рода Spirulina, естественной средой обитания которых являются щелочные озера в Мексике и в Африке, требуют постоянного поддержания температуры по рядка 24С, для чего необходимы значительные затраты электроэнергии, стоимость которой постоянно растет. Это привело к ликвидации многих предприятий - производителей биомассы спирулины на территории нашей страны.
Для производства биомассы в пищевых целях в Японии используют си-незеленые водоросли семейства осциллаториевых, которые растут лучше культуры Spirulina platensis, осаждаются на фильтрах со значительно большим диаметром отверстий и содержат белка больше на 1,5% [61].
Основные недостатки известных способов культивирования микроводорослей [3, 4,129], заключаются в том, что при их осуществлении затраты электроэнергии, помимо освещения и перемешивания суспензии, идут на подогрев питательной среды и обеспечение рециркуляции.
В связи с большими затратами электроэнергии стоимость продукции высока. Основные затраты при производстве биомассы микроводорослей связаны со стоимостью субстрата. Они составляют 43,6-77,0% всех затрат; 12,0-36,6% составляют затраты на тепло- и энергоснабжение [9].
Производство биомассы микроводорослей представляет особый интерес. Для этих организмов не требуется специфический субстрат. Водорослевые производства не привязаны к предприятиям, добывающим и перерабатывающим субстрат. Источником углерода для фототрофных микроорганизмов является углекислый газ атмосферы. Некоторым из них не требуются питательные азотсодержащие добавки, так как они являются азотфиксирующими организмами. При этом значительно снижается основная статья расходов.
Актуально культивирование видов, обитающих в районах активного вулканизма. Это обусловлено их способностью к быстрому воспроизводству биомассы в условиях высоких температур и постоянством химического состава термальных вод природных источников.
На основе сухой биомассы можно производить водорослевую муку, порошок, крупку.
Исследование биоразнообразия синезеленых водорослей гидротерм Камчатки
В исследованных гидротермах восточной Камчатки с диапазоном температуры 30-70С, рН 6,5-10,0 выделены альгобактериальные сообщества с преобладанием синезеленых водорослей родов Microcystis, Phormidium, диатомовых водорослей.
В результате исследования 5 групп горячих источников восточной Камчатки (17 объединенных проб) синезеленые водоросли обнаружены в 15 пробах, причем, в 10 из них - синезеленые водоросли рода Phormidium.
Альгобактериальные сообщества гидротерм южной Камчатки. Состав альгобактериальных сообществ исследованных терм юга Камчатки (кроме Паратунских) с диапазоном температуры 27-70С, рН 6,8-9,0 характеризуется преобладанием синезеленых водорослей родов Phormidium и Gloeocapsa.
В результате исследования 7 групп горячих источников южной Камчатки (61 проба) обнаружено, что синезеленые водоросли встречались в 50 пробах, причем в 41 из них - синезеленые водоросли рода Phormidium.
При исследовании Паратунских горячих источников (25 объединенных проб) определили, что синезеленые водоросли встречались в 24 пробах, причем в 21 из них - синезеленые водоросли рода Phormidium.
В результате исследований альгобактериальных сообществ гидротерм Камчатки определили, что из 23 родов микроводорослей, обнаруженных в исследованных образцах, 10 относятся к синезеленым [73], 11 - к диатомовым и 2 - к зеленым [97]. В альгобактериальных сообществах исследованных поверхностных термопроявлений Камчатки синезеленые водоросли являются доминирующими. В составе синезеленых преобладают микроводоросли рода Phormidium.
Распространение видов синезеленых водорослей по группам горячих источников центральной Камчатки - 10, восточной - 13, южной - 29 видов. Наибольшее количество видов рода Phormidium выделено в источниках Паратун-ской системы (табл. 4).
Из данных таблицы 4 следует, что индекс видового разнообразия Шеннона, степень доминирования синезеленых водорослей рода Phormidium и индекс доминирования Симпсона выше для сообществ южных гидротерм. Приведенные в таблице индексы для Паратунских сообществ четко отражают такое же соотношение. Значение индекса выравненное Пиелу видового состава сообществ отражает наибольшую неравномерность у Паратунских источников.
Для обоснования условий культивирования определяли особенности формирования альгобактериальных матов в Паратунских гидротермах [71], где структурообразующими компонентами оказались синезеленые водоросли Ph. ambiguum и Ph. ramosum.
Отличительной особенностью синезеленых водорослей рода Phormidium является наличие мягкого расплывающегося влагалища у нитей, склеивающего их в своеобразные пленчато-кожистые дерновинки. Живут синезеленые водо росли этого рода в различных водоемах, в горячих источниках, на почве.
Не продуцируют альготоксины [32].
Ph. ambiguum Gom. - Формидиум непостоянный (рис. 7) - образует дер-новинки ярко-сине-зеленого цвета, иногда с черноватым или желтоватым оттенком. Трихомы искривленные, 4-6 мкм шириной, у поперечных перегородок слегка перешнурованные. Образуют пышные подводные и плавающие маты. Рис. 7. Phormidium ambiguum (Нижне-Паратунские гидротермы): а - общий вид матов, б- трихомы, объединенные в дерновинку (х 1000)
Нити Ph. ramosum B.-Peters. - Формидиума разветвленного (рис. 8) - более 50 мкм длиной. Образуют кисточкообразно-раздельные сине-зеленые дер-новинки, встречаются и одиночные нити. Итак, доминирующими в термальных водах Камчатки являются синезе-леные водоросли рода Phormidium. Это говорит об их высоких адаптационных способностях и предопределяет выбор этих водорослей как объекта культивирования. С учетом особенностей формирования альгобактериальных матов объектами культивирования выбраны синезеленые водоросли Ph. ramosum, об разующие тонкие пленки, в которых обеспечивается достаточный доступ света всем клеткам, а также синезеленые водоросли Ph. ambiguum при условии регулярного отбора нарастающей биомассы во избежание ее самозатенения.
Обоснование и разработка технологии порошка пищевого из термофильных синезеленых водорослей рот Phormidium
Существующие технологии получения продуктов на основе синезеленых водорослей в основном предусматривают выделение белков из биомассы путем их последовательной экстракции водой, растворами солей, раствором щелочи. При этом в раствор переходит до 70% содержащихся в биомассе белков, то есть наблюдается потеря значительной части белков и других ценных компонентов.
Синезеленые водоросли от других видов сырья отличает, помимо наличия полноценного белка, наличие богатого комплекса витаминов и минеральных веществ. Поэтому, на наш взгляд, целесообразно получать продукты из синезеленых водорослей по технологии, обеспечивающей максимальное сохранение всех ценных компонентов. Результаты исследования химического состава синезеленых водорослей рода Phormidium позволяют судить о целесообразности получения цельного по химическому составу продукта на основе биомассы [72].
Рациональным решением является использование всей биомассы, без удаления или выделения каких-либо пищевых компонентов, максимальное обеспечение сохранения всех биологически активных веществ. Так как наиболее устойчивой при хранении и в то же время удобной для использования формой готовой продукции является сухая порошкообразная или таблетированная, в данной работе рассмотрена технология производства пищевого порошка.
Технология включает операции: прием сырья, отделение биомассы и промывание, концентрирование, дезинтеграцию, термическую обработку, сушку, охлаждение, измельчение, магнитное сепарирование, упаковывание, хранение.
Прием сырья
В качестве сырья использовали биомассу термофильных синезеленых водорослей рода Phormidium, культивированных в искусственных условиях. Суспензию, содержащую клетки и трихомы водорослей, немедленно направляли на переработку.
Отделение биомассы и промывание
Поступающая из фотореактора на обработку суспензия содержала от 5 до 10 г/дм3 сухого вещества биомассы. На поверхности клеток, волокон водорослей находилось большое количество жидкого субстрата, содержащего неорганические соли, в основном сульфаты, продукты экзометаболизма водорослей.
Цель операции - удаление посторонних примесей, подготовка биомасссы к дальнейшим технологическим операциям.
Биомасса насыщена кислородом, выделившимся в процессе фотосинтеза и не успевшим раствориться в субстрате или всплыть к поверхности. В связи с этим часть биомассы имела плотность меньшую, чем плотность воды, что затрудняло процесс центрифугирования. Поэтому отделение биомассы удалением культуральной среды и промывание проводили одновременно на сите.
На эффективность промывания оказывали влияние количество воды, интенсивность ее подачи, размер ячеи сита. Промывание осуществляли проточной питьевой водой, соответствующей требованиям СанПиН 2.1.4.1074, температурой не выше 4-9С для предотвращения изменения нативных свойств фи-коцианина, уменьшения деструкционных микробиологических процессов. Воду охлаждали льдом. Если в дальнейшем часть биомассы не направляется на получение фикоцианина и хлорофилла, то температура воды для промывания не должна превышать 15С. Процесс вели до исчезновения в промывной воде следов преобладающего в культуральной среде компонента - сульфатов. Наличие сульфат-ионов определяли реакцией с ионами бария. Интенсивность выпадения осадка сульфата бария, мутность раствора определяли с помощью фото-электроколориметра КФК-2.
Для интенсификации процесса промывание осуществляли при перемешивании с использованием блендера «Bosch» при частоте вращения лопастей 0,5; 1; 1,5; 2 с" . Интенсивность процесса промывания, оцениваемая по времени, необходимому для полного исчезновения сульфат-ионов (рис. 10), увеличивалась с ростом частоты вращения ротора перемешивающего устройства, однако при частоте вращения 1,5 с 1 появлялись признаки разрушения клеточных оболочек и вытекания внутриклеточной жидкости, содержащей растворенные пигменты: промывная вода приобретала сине-фиолетовую окраску. Цвет промывной воды контролировали органолептически.
