The Influence of the Sorghum Grain Composition on the Efficiency of its Microbial Conversion to Ethanol and Lysine

• Published in: Žurnal Sibirskogo federalʹnogo universiteta. Seriâ Biologiâ (Online) 2022-07, Vol.15 (3), p.347-362
• Main Authors: Serba, Elena M, Rimareva, Lyubov V, Tran, Van Chi, Overchenko, Marina B, Ignatova, Nadezhda I, Pavlova, Anzhelika A, Abramova, Irina M
• Format: Article
• Language: Russian
• Subjects: Alcohol; Alcohols; Amino acids; Bacteria; Biotechnology; Brevibacterium; Carbohydrates; Composition; Conversion; Crop production; Ethanol; Feed supplements; Fermentation; Grain; Hemicellulose; Lysine; Microorganisms; Non-starch polysaccharides; Polymers; Polysaccharides; Proteins; Rheological properties; Saccharides; Saccharomyces cerevisiae; Sorghum; Sorghum bicolor bicolor; Starch; Synthesis; Vinasse; Viscosity; Wort; Worts; Yeast; Yeasts; Yields
• ISSN: 1997-1389; 2313-5530
• DOI: 10.17516/1997-1389-0392

Показана перспективность использования сахарного сорго в производстве спирта взамен традиционно применяемых зерновых культур пищевого назначения. Однако практически не исследованы вопросы комплексной биотехнологической переработки зернового сорго в этанол и кормовые белково-аминокислотные добавки. Цель работы состояла в изучении влияния особенностей состава полимеров зерна сорго на качество сусла, эффективность его сбраживания, выход спирта и синтез лизина. Объектами исследований являлись различные сорта зернового сорго, спиртовые дрожжи Saccharomyces cerevisiae 985-Т и продуцент лизина Brevibacterium RCAM 01129. Сусло, приготовленное из зерна сорго с более высокой крахмалистостью, обладало хорошей экстрактивностью и содержало максимальное количество растворимых сухих и редуцирующих углеводов. Однако высокое содержание некрахмальных полисахаридов и белков отрицательно сказывалось на реологических свойствах сусла, вязкость которого повышалась на 20-30 %. Уровень синтеза этанола существенно зависел от качественных показателей сусла и от содержания в зерне основных полимеров. Так, результаты сбраживания сусла, приготовленного из зерна сорго с крахмалистостью порядка 72 %, но различающегося по содержанию других полимеров, показали, что более высокий уровень образования спирта отмечен в бражке из сортов с пониженным содержанием гемицеллюлозы. Наиболее низкая степень конверсии углеводов в этанол отмечена при сбраживании сусла, приготовленного из сорта сорго с содержанием гемицеллюлозы 8,3 %, несмотря на самую высокую его крахмалистость (75,6 %). При этом выход спирта со 100 г крахмала составил 64,3 см3, что на 3,3-3,6 % ниже аналогичных показателей в вариантах, где использовались сорта с более низким содержанием некрахмальных полисахаридов. На уровень синтеза лизина, так же как этанола, оказывало влияние содержание углеводных и белковых полимеров в исследуемых сортах сорго. Наибольший выход лизина (28,7 %) достигнут на питательных средах, приготовленных из сортов сорго с высоким содержанием крахмала (74,1 %) и белка (12,0 %), но пониженным - гемицеллюлоз (6,1 %). Представлена схема комплексного производства спирта и кормовой лизино-белковой добавки, в которой содержание белка в 1,8 раза, а лизина - в 36,5 раза выше, чем в зерновой барде.