БІОКОНВЕРСІЯ ЖИРОВИХ ВІДХОДІВ М’ЯСОПЕРЕРОБКИ З ВИКОРИСТАННЯМ ДРІДЖІВ Y. LIPOLYTICA — Науково-технічний журнал «Техногенно-екологічна безпека»

БІОКОНВЕРСІЯ ЖИРОВИХ ВІДХОДІВ М’ЯСОПЕРЕРОБКИ З ВИКОРИСТАННЯМ ДРІДЖІВ Y. LIPOLYTICA

Мадані Марія Михайлівна

Одеський національний технологічний університет, Одеса, Україна

DOI: 10.52363/2522-1892.2023.2.4

Ключові слова: технічна екологія, технології захисту, поводження з відходами, біоконверсія, стічні води

Анотація

Запропоновано технологію утилізацію жирових відходів м’ясопереробки на основі комбінування фізико-хімічного впливу і біологічного окиснення. Визначено основні хімічні та мікробіологічні показники жировмісної фази стоків м’ясопереробних підприємств. Встановлено, що в процесі витримування відходів в шламозбірнику (1…13 діб) в результаті життєдіяльності автохтонних мікроорганізмів, вміст жирів знижується з 87 % до 58 %. Домінуючим організмом автохтонної мікрофлори відходів є гриби Geotrichum.sp. Установлено, що найбільш перспективним біодекструктором жирів є дріжджі Yarrowia lipolytica, селекціоновані щодо субстрату.

Розроблено спосіб попередньої обробки жировмісної твердої фази жирових стоків, що підвищує ефективність їх споживання культурою Yarrowia lipolytica. В основі способу є ультразвукове диспергування жирової маси, в результаті чого підвищується біодоступність субстрату і, як наслідок зростає питома швидкість росту і вихід мікробної біомаси на 11 % і 30 % відповідно.

Запропоновано способи підготовки посівного матеріалу, що дозволяють підвищити ефективність основного процесу за показниками: виходу біомаси (на 10,1 %); питомої швидкості росту (з 0,20 до 0,26 год^–¹); вмістом білка (на 16,7 %). Способи включають селекцію (5...7 пасажів) високопродуктивних клонів, що проводиться в напрямках підвищення спорідненості до субстрату і стресостійкості до дії гідроген пероксиду (2,5 г/л).

Отримані результати показали, що при використанні дріжджів Yarrowia lipolytica для біодеструкції жирових стоків доцільне застосування як доливного, так і безперервного методів культивування, які не призводять до суттєвих змін якості одержуваної біомаси. Вимивання дріжджів не спостерігалося в доливному режимі при 24 % відбирання культуральної рідини на годину, а в разі безперервного режиму - при швидкості протоку 0,24 год^–¹, при цьому вміст білка і ліпідів складав 42,7 % та 7,2 %, 41,4 % і 7,9 % відповідно.

Посилання

1. Баль-Прилипко Л., Ніколаєнко М., Чередніченко О. Актуальні проблеми м’ясопереробної галузі та практичні підходи до вдосконалення рецептур ковбасних виробів. Продовольчі ресурси. 2022. № 10(19). С. 26-37. DOI: 10.31073/foodresources2022-19-03.

2. Anil K. A. Food processing by‐products and their utilization. Food processing by‐products and their utilization. 2017. № 2. Рp. 1-10.

3. Kuzmin O. V., Isaienko V. M. Development of effective technologies for waste processing of the food industry. Scientific developments of Ukraine and EU in the area of natural sciences. 2020. Pp. 432-450.

4. Ковальчук В. А. Високопродуктивні біоокислювачі в системах очистки стічних вод підприємств м’ясної та молочної промисловості. Науковий вісник будівництва. 2010. Вип. 60. С. 247-251.

5. Comprehensive review of water management and wastewater treatment in food processing industries in the framework of water‐food‐environment nexus / Asgharnejad H. et al. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2021. Vol. 20(5). Рp. 4779-4815.

6. Юлевич О. І., Ковтун С. І., Гиль М. І. Біотехнологія. Миколаїв : МДАУ, 2012. 476 с.

7. Паска М. З. Технологія тваринних жирів: навч. пос. Львів : ЛКТ ЛНУВМ та БТ ім. С.З. Гжицького, 2010. 135 с.

8. Kempers P. Lipid biotechnology: Industrially relevant production processes. European journal of Science and technology. 2009. Vol. 111, Issue 7. Pp. 627-645. DOI: 10.1002/ejlt.200900057.

9. Ковальчук В. А. Тваринництво та м’ясопереробка: сучасні методи очистки стічних вод. Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. 2015. № 59. С. 194-199.

10. Шестопалов О. В., Гетта О. С., Рикусова Н. І. Сучасні методи очищення стічних вод харчової промисловості. Науково-практичний журнал. Екологічні науки. 2019. № 2(25). С. 20-27. DOI: 10.32846/2306-9716-2019-2-25-4.

11. Базар О. Утилізація відходів м’ясопереробної промисловості. Природничі та гуманітарні науки. Актуальні питання : матеріали Ⅲ Всеукр. студ. наук.-техн. конф., м. Тернопіль, 23-24 квіт. 2020. Тернопіль, 2020. С. 22.

12. Bilal M., Iqbal H. M. N. Sustainable bioconversion of food waste into high-value products by immobilized enzymes to meet bio-economy challenges and opportunities. Food Research International. 2019. Vol. 123. Pp. 226-240. DOI: 10.1016/j.foodres.2019.04.066.

13. Microbial lipolytic enzymes – promising energy-efficient biocatalysts in bioremediation / Kumar A. et al. Energy. 2020. Vol. 192.
Рp. 127-142. DOI: 10.1016/j.energy.2019.116674.

14. Production of photosynthetic bacteria using organic wastewater in photobioreactors in lieu of a culture medium in fermenters: From lab to pilot scale / Lu H. et al. Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 259. Рp. 158-163. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.120871.

15. A systematic optimization of piggery wastewater treatment with purple phototrophic bacteria / Sepulveda-Munoz C. A., de Godos I., Puyol D., Muñoz R. Chemosphere. 2020. Vol. 253. Рp. 134-145. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.126621.

16. Vivek P., Sanvidhan G. Effect of lipase from different source on high fat content wastewater of dairy industry. Indian Journal of Biotechnology. 2018. Vol. 17(2). Pp. 244-250.

17. Microbial lipases and their industrial applications: a comprehensive review / Chandra P., Enespa, Singh R., Arora P. K. Microbial Cell Factories. 2020. Pp. 2-42. DOI: 10.1186/s12934-020-01428-8.

18. Крусір Г. В., Чернишова О. О. Дослідження сумісної утилізації рисової лузги та відходів м’ясопереробних виробництв методом анаеробного зброджування. Grain Products and Mixed Fodder’s. 2016. № 62(2). С. 23-29.

19. Novik G., Meerovskaya O., Savich V. Waste Degradation and Utilization by Lactic Acid Bacteria: Use of Lactic Acid Bacteria in Production of Food Additives. Bioenergy and Biogas. 2017. Рp. 105-146.

20. Голуб Н. Б., Шинкарчук М. В., Козловець О. А. Шляхи підвищення продукування біогазу при зброджуванні жировмісних відходів шкіряного виробництва. Вісник Хмельницького національного університету. 2018. № 2(259). С. 103-107.

21. Гаценко К. В., Волошин М. Д. Технологія отримання біогазу на основі харчових відходів. Збірник наукових праць Дніпропетровського технічного університету. 2019. Том 1, № 34. С. 131-136. DOI: 10.31319/2519-2884.34.2019.26.

22. Пилипенко О. Розвиток харчової промисловості України. Наукові праці НУХТ. 2017. Т. 23, № 3. С. 15-25.

23. Zinjarde S. S., Pant A., Deshpande M. V. Dimorphic transition in Yarrowia lipolytica isolated from oil-polluted seawater. Mycological Research. 1998. Vol. 10. Pp. 553-558. DOI: 10.1017/S0953756297005418.

24. De Felice B., Pontecorvo G., Carfagna М. Degradation of waste waters from olive oil mills by Yarrowia lipolytica ATCC 20255 and Pseudomonas putida. Acta Biotechnologica. 1997. Vol. 17. Pp. 231-239. DOI: 10.1002/abio.370170306.

25. Scioli C., Vollaro L. The use of Yarrowia lipolytica to reduce pollution in olive mill wastewaters. Water Research. 1997. Vol. 31, Issue 10. Pp. 2520-2524. DOI: 10.1016/S0043-1354(97)00083-3.

26. Мадані М. М., Шевченко Р. І., Гаркович О. Л. Біоконверсія жировмісної фази стоків рибопереробних підприємств у кормову добавку. Вісник аграрної науки Причорномор’я. 2021. Вип. 3 (111). С. 54-66. DOI: 10.31521/2313-092X/2021-3(111)-7.

27. Александрова К. В., Шкода О. С., Васильєв Д. А. Визначення активності ферментів в біологічних середовищах. Одиниці активності ферментів. Ензимопатії. Медична ензимологія : методич. посіб. Запоріжжя: ЗДМУ, 2015. 45 с.

28. Potential use of pulsed electric technologies and ultrasounds to improve the recovery of high-added value compounds from blackberries / Barba F. J. et al. Journal of Food Engineering. 2015. Vol. 167. Р. 38-44. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2015.02.001