Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ / Биотехнология

Разработка гибкой малоотходной технологии переработки поджелудочной железы крупного рогатого скота с получением гидролитических ферментов

Диссертация

Автор: Дудникова, Елена Андреевна

Заглавие: Разработка гибкой малоотходной технологии переработки поджелудочной железы крупного рогатого скота с получением гидролитических ферментов

Справка об оригинале: Дудникова, Елена Андреевна. Разработка гибкой малоотходной технологии переработки поджелудочной железы крупного рогатого скота с получением гидролитических ферментов : диссертация ... кандидата технических наук : 03.00.23 / Дудникова Елена Андреевна; [Место защиты: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева] Москва, 2009 160 c. : 61 09-5/1163

Физическое описание: 160 стр.

Выходные данные: Москва, 2009






Содержание:

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
11 Общая характеристика поджелудочной железы высших животных и человека
12 Строение, свойства и механизм действия ферментов поджелудочной железы
121 Механизм действия, структура и свойства панкреатической а-амилазы (а-1,4-глюкан-4-глюканогидролаза, КФ 3211)
122 Механизм действия, структура и свойства панкреатической липазы (триацилглицерол-ацнлгидролаза, КФ 3113)
123 Механизм действия, структура и свойства протеаз
1231 Трипсин (КФ 34214)
1232 Химотрипсин (КФ 34211)
1233 Карбоксипептидаза Б (пептидил-Ь-лизин (L-аргинин) гидролаза, КФ 34172)
124 Механизм действия, структура и свойства рибонуклеазы (КФ 31275)
13 Извлечение ферментов из поджелудочной железы
131 Получение препаратов а-амилазы из поджелудочной железы
132 Получение препаратов липазы из поджелудочной железы
133 Получение протеолитических ферментов из поджелудочной железы
1331 Получение трипсина
1332 Получение химогрипснна
1333 Получение карбоксипептидазы Б
1334 Получение панкреатина
134 Получение рибонуклеазы
ГЛАВА II МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
21 Объект исследования
22 Реагенты
23 Методы анализа
231 Количественное определение азотосодержащих веществ в белковых растворах
232 Определение активности ферментов
24 Методы исследования
241 Методика экстракции ферментов из биомассы поджелудочной железы
242 Методика проведения процесса ультрафильтрации на ячейках с промышленными ультрафильтрами
2421Устройство и принцип действия лабораторной установки концентрирования
2422 Методика проведения процесса ультрафильтрации на половолоконном модуле промышленного типа
2423Методика проведения процесса концентрирования
243 Методика проведения процесса молекулярно-ситовой хроматографии
244 Методика проведения осаждения субстанций ферментов из водных и водно-спиртовых растворов
245 Методика проведения гель-электрофореза в полиакриловом геле
246 Методика проведения культивирования микроорганизмов
ГЛАВА III ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
31 Исследование процесса экстракции гидролитических ферментов из ПЖ КРС
32 Исследование концентрирования ферментсодержащих экстрактов ультрафильтрацией на плоских мембранных элементах и осаждения субстанций ферментов из ретантов
33 Концентрирование ферментных растворов ультрафильтрацией на мембранных фильтрах половолоконного типа
34 Осаждение ферментов из водных растворов в изоэлектрическои точке
35 Осаждение ферментов из водно-спиртовых растворов
36 Получение растворов ферментов, свободных от минеральных примесей и пигментов
37 Биоконверсия отходов, образующихся при комплексной переработке поджелудочпой железы крупного рогатого скота в продукт кормового назначения
ВЫВОДЫ

Введение:
В настоящее время пищевая промышленность является одним из лидирующих направлений народного хозяйства Российской Федерации. Наиболее высокие темпы развития наблюдаются в мясоперерабатывающей промышленности. Существенное увеличение масштабов производства в данной отрасли ставит вопрос о переработке образующихся отходов, одним из которых является поджелудочная железа крупного рогатого скота. Выход биомассы поджелудочной железы при убое 1000 голов крупного рогатого скота составляет 250 кг, что для среднего мясокомбинат приводит к образованию 35-^-45 тонн данного отхода в год.
Несмотря на то, что поджелудочная железа используется для выделения инсулина, опита, панкреатина, рибонуклеазы. карбоксипептидазы Б и других практически значимых препаратов, полная переработка сырья при этом не достигается. Так, известно, что при производстве трипсина остаётся до 85 % от исходной массы поджелудочной железы, а при производстве рибонуклеазы не менее 80 % [1]. Таким образом, существующие технологии не позволяют переработать поджелудочную железу в полном объёме.
Следует отметить, что поджелудочная железа является ценным сырьём для биотехнологической промышленности, поскольку содержит гидролитические ферменты, среди которых наибольшее практическое значение имеют карбоксипепгидаза Б и рибонуклеаза, используемые в пищевой промышленности и медицине. Потребность в карбоксипептидазе Б для России составляет около 40 кг/год, а в рибонуклеазе - 100-450 кг/год и т. д., причем, промышленное производство ряда гидролитических ферментов, содержащихся в поджелудочной железе, не налажено. Выделение данных ферментов является многостадийным процессом из-за необходимости введения дополнительных стадий их очистки от примесных гидролаз. К таким гидролазам относятся амилолитические, липолитические и протеолитические ферменты, области применения которых в настоящее время значительно расширяются за счет использования в пищевой, микробиологической промышленности, при производстве синтетических моющих средств, поэтому потребность в этих ферментных препаратах постоянно растёт.
Таким образом, разработка технологии полной комплексной переработки поджелудочной железы с получением максимального количества субстанций гидролаз является актуальным. Данные ферментные препараты после соответствующей очистки могут найти применение в различных отраслях промышленности, включая пищевую и медицинскую. Однако, процесс такой переработки поджелудочной железы, безусловно, приведёт к образованию больших объёмов жидких стоков, что значительно осложнит работу сооружении биологической очистки предприятий мясоперерабатывающего комплекса. Поэтому важным аспектом разрабатываемой технологии должна стать минимизация образующихся твёрдых и жидких отходов.
Целью настоящей работы явилась разработка научных основ технологии гибкой малоотходной переработки поджелудочной железы с получением с\бсганций гидролитических ферментов.
В задачи работы входило:
1. Изучение количественных закономерностей стадии извлечения ферментов из поджелудочной железы, установление последовательности её обработки различными экстрагентами, что обеспечило бы минимальные потери активности каждого из них.
2. Изучение количественных закономерностей стадий концентрирования и осаждения выделяемых гидролаз.
3. Разработка кинетических схем извлечения ферментов из биомассы поджелудочной железы, и на их основе предложить алгоритмы управления отдельными технологическими стадиями с целью модификации технологической схемы для получения одного или группы ферментов с максимальным выходом.
4. Разработка пути утилизации отходов, образующихся в технологической схеме комплексной переработки ПЖ.
5. Проведение расчета технико-экономических показателей разрабатываемой технологии.
Научная новизна. Впервые показана возможность применения рапсе разработанных кинетических моделей извлечения белковых веществ из биомассы микроорганизмов к процессам извлечения гидролитических ферментов из биомассы Г1Ж. Разработана единая схема последовательно-параллельных превращении для кинетического описания процесса извлечения белковых веществ, показана возможность сё модификации для описания процессов извлечения отдельных фракций белковых веществ.
Предложены алгоритмы управления процессом экстракции гидролитических ферментов, позволяющие подобрать оптимальные условия извлечения индпвидуального фермента с минимальными потерями остальных.
Проведено количественное изучение стадии ультрафильтрации и осаждения ферментов из водных и водно-спиртовых растворов. Показана принципиальная возможность переработки образующихся в данной технологии отходов в продукт кормового назначения.
Практическая значимость. Разработана гибкая технологическая схема выделения субстанций ферментов карбоксипептидазы Б (Кп Б) и рибонуклеазы (PIIK-азы) с получением в качестве попутной продукции субстанций липазы, амилазы, прогео-литического комплекса, что позволяет упростить известные технологии очистки Кп Б и PIIK-азы. Такой подход позволил повысить выход Кп Б в 2 раз, а РНК-азы в 3 раз. При этом качество получаемых субстанций соответствовало препаратам пищевого назначения.
Установлено, что себестоимость получаемых препаратов в 2-^-2,5 раз ниже себестоимости отечественных и зарубежных аналогов.
Показано, что предложенный способ утилизации стоков данной технологии позволяет снизить их ХПК не менее чем в 3 раза, кроме того, количество твёрдого отхода биомассы ПЖ уменьшается на 70 %.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на III и V Международных конгрессах «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, март 2005 г.; Москва, апрель 2007 г.), Международных конференциях «Успехи в химии и химической технологии» (РХТУ им. Д. И. Менделеева, Москва, ноябрь 2005 г.; Москва, ноябрь 2006 г.; Москва, ноябрь 2007 г.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей, в том числе одна статья из списка журналов, рекомендованных ВАК; 2 тезисов докладов в материалах научных конференций; подана заявка на патент.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методик проведения экспериментов и анализов, 7-ми глав экспериментальной части, включающей описание результатов и их обсуждение, выводов, списка литературы. 2-х приложений. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста. Работа содержит 61 рисунок, 41 таблицу. Библиография включает 201 наименование, из них 131 иностранный источник.