Ферментативный гидролиз сельскохозяйственных растительных материалов с последующим культивированием кормовых дрожжей Candida tropicalis и Saccharomyces cerevisiae

Актуальность. Растительные материалы — перспективный ресурс для производства кор­мового белка. Их переработка с помощью ферментативного гидролиза и культивирования дрожжей позволяет получать микробную биомассу с высокой пищевой ценностью. Это актуальное направление способствует решению проблемы дефицита кормового белка в животноводстве и устойчивому использованию ресурсов в условиях экологических и эко­номических вызовов.

Методы. Компонентный анализ сырья (лузга подсолнечника, пивная дробина, люпин, све­кловичный жом) проводили по стандартным методикам, сырье измельчали, сушили, под­вергали ферментативному гидролизу с применением ферментных препаратов ГК «Фер­мент» (Республика Беларусь) при оптимальных pH и температуре с контролем выхода са­харов, pH и конверсии. На полученных гидролизатах культивировали дрожжи S. cerevisiae и C. tropicalis и анализировали потенциал использования агроотходов.

Результаты. При гидролизе пивной дробины получен максимальный выход сахаров (1,8%), у люпина — 1,7% (два пика выхода сахаров наблюдались в 2–4 и 7–9 ч.), у жома — 0,95% (пик в 4–5 ч.). При культивировании S. cerevisiae и C. tropicalis на гидролизатах пив­ной дробины и люпина дрожжи активнее росли на пивной дробине, достигая после сушки содержания протеина 68,18% и 72,63% а. с. в. и используя преимущественно при росте растворенные в гидролизате белковые фракции исходного сырья. Наиболее перспектив­ны гидролизаты пивной дробины и люпина, оптимальная продолжительность фермента­тивного гидролиза 6–10 ч.

1. Plakantonaki S., Roussis I., Bilalis D., Priniotakis G. Dietary Fiber from Plant-Based Food Wastes: A Comprehensive Approach to Cereal, Fruit, and Vegetable Waste Valorization. Processes. 2023; 11(5): 1580. https://doi.org/10.3390/pr11051580

2. Afolalu S.A. et al. Bio-Agro Waste Valorization and its Sustainability in the Industry: A Review. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021; 1107: 012140. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1107/1/012140

3. Стаценко Е.С., Пензин А.А., Усанов В.С. Анализ использования соевого зерна при создании обогащающих добавок и продуктов пищевого и кормового назначения. Вестник КрасГАУ. 2024; (8): 203–218. DOI: 10.36718/1819-4036-2024-8-203-218

4. Xiong Y. et al. Exploring the Effects of Different Bacteria Additives on Fermentation Quality, Microbial Community and In Vitro Gas Production of Forage Oat Silage. Animals. 2022; 12(9): 1122. https://doi.org/10.3390/ani12091122

5. Kamal M. et al. Enhancing the feed efficiency of crop residues in ruminants: a comprehensive review. Annals of Animal Science. 2025; 25(2): 529–545. https://doi.org/10.2478/aoas-2024-0081

6. Пахомов В.И. и др. Состояние и перспективы использования растительного сырья в кормах для аквакультуры (обзор). Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2022; (3): 281–294. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.3.281-294

7. Cherdthong A. An overview of alternative protein sources for ruminants in the tropical area. Annals of Animal Science. 2025; 25(1): 103–118. https://doi.org/10.2478/aoas-2024-0049

8. D’Almeida A.P., de Albuquerque T.L. Is it Possible to Produce Meat Without Animals? The Potential of Microorganisms as Protein Sources. Fermentation. 2025; 11(1): 24. https://doi.org/10.3390/fermentation11010024

9. Кожемякин Д.С., Каменская Е.П., Вистовская В.П. Оценка эффективности культивирования микроорганизмов — продуцентов белка на гидролизатах пивной дробины. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2025; (3): 1–6. https://doi.org/10.21285/achb.983

10. Vlaeminck E. et al. Single-Cell Protein Production from Industrial Off-Gas through Acetate: Techno-Economic Analysis for a Coupled Fermentation Approach. Fermentation. 2023; 9(8): 771. https://doi.org/10.3390/fermentation9080771

11. Фоменко И.А., Керимова Г.М. Биоконверсия растительных отходов в кормовые и пищевые дрожжевые препараты. Новые технологии. 2022; (1): 78–85. https://doi.org/10.47370/2072-0920-2022-18-1-78-85

12. Bajić B., Vučurović D., Vasić Đ., Jevtić-Mučibabić R., Dodić S. Biotechnological Production of Sustainable Microbial Proteins from Agro-Industrial Residues and By-Products. Foods. 2023; 12(1): 107. https://doi.org/10.3390/foods12010107

13. Неустроев А.П., Тихонов С.Л., Тихонова Н.В. Технология получения микробного белка из дрожжей. Дальневосточный аграрный вестник. 2023; (4): 209–217. https://elibrary.ru/item.asp?id=59692783

14. Куликова М.А., Оковитая К.О., Суржко О.А. Формирование агропромышленных кластеров с комплексной переработкой отходов. Международный научно-исследовательский журнал. 2021; (104): 159–165. https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.103.2.030

15. Šelo G., Planinić M., Tišma M., Tomas S., Koceva Komlenić D., Bucić-Kojić A. A Comprehensive Review on Valorization of Agro-Food Industrial Residues by Solid-State Fermentation. Foods. 2021; 10(5): 927. https://doi.org/10.3390/foods10050927

16. Drzymała K., Mirończuk A.M., Pietrzak W., Dobrowolski A. Rye and Oat Agricultural Wastes as Substrate Candidates for Biomass Production of the Non-Conventional Yeast Yarrowia lipolytica. Sustainability. 2020; 12(18): 7704. https://doi.org/10.3390/su12187704

17. Patsios S.I., Dedousi A., Sossidou E.Ν., Zdragas A. Sustainable Animal Feed Protein through the Cultivation of YARROWIA Lipolytica on Agro-Industrial Wastes and by-Products. Sustainability. 2020; 12(4): 1398. https://doi.org/10.3390/su12041398

18. Singh A., Bishnoi N.R. Enzymatic hydrolysis optimization of microwave alkali pretreated wheat straw and ethanol production by yeast. Bioresource Technology. 2012; 108: 94–101. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.12.084

19. Ajila C.M., Brar S.K., Verma M., Tyagi R.D., Godbout S., Valéro J.R. Bio-processing of agro-byproducts to animal feed. Critical Reviews in Biotechnology. 2012; 32(4): 382–400. https://doi.org/10.3109/07388551.2012.659172

20. Patelski P. et al. Conversion of Potato Industry Waste into Fodder Yeast Biomass. Processes. 2020; 8(4): 453. https://doi.org/10.3390/pr8040453

21. Serafín Muñoz A.H., Molina Guerrero C.E., Gutierrez Ortega N.L., Leal Vaca J.C., Vargas A.A., Canchola C.C. Characterization and Integrated Process of Pretreatment and Enzymatic Hydrolysis of Corn Straw. Waste and Biomass Valorization. 2019; 10(7): 1857–1871. https://doi.org/10.1007/s12649-018-0218-9

22. Zhong P. et al. Characterization of cotton stalk as a lignocellulosic feedstock for single-cell protein production. Bioresource Technology. 2025; 417: 131797. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.131797

23. Wilkowska A. et al. Combined Yeast Cultivation and Pectin Hydrolysis as an Effective Method of Producing Prebiotic Animal Feed from Sugar Beet Pulp. Biomolecules. 2020; 10(5): 724. https://doi.org/10.3390/biom10050724

24. Lapeña D. et al. Production and characterization of yeasts grown on media composed of spruce-derived sugars and protein hydrolysates from chicken by-products. Microbial Cell Factories. 2020; 19: 19. https://doi.org/10.1186/s12934-020-1287-6

25. Aleixandre A., Gil J.V., Sineiro J., Rosell C.M. Understanding phenolic acids inhibition of α-amylase and α-glucosidase and influence of reaction conditions. Food Chemistry. 2022; 372: 131231. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131231

26. Yuan Y. et al. Recent advances in understanding the effects of lignin structural characteristics on enzymatic hydrolysis. Biotechnology for Biofuels. 2021; 14: 205. https://doi.org/10.1186/s13068-021-02054-1

27. Ruiz E., Cara C., Manzanares P., Ballesteros M., Castro E. Evaluation of steam explosion pre-treatment for enzymatic hydrolysis of sunflower stalks. Enzyme and Microbial Technology. 2008; 42(2): 160–166. https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2007.09.002

28. Zhang Q., Cheng L., Ma X., Zhou X., Xu Y. Revalorization of sunflower stalk pith as feedstock for the coproduction of pectin and glucose using a two-step dilute acid pretreatment process. Biotechnology for Biofuels. 2021; 14: 194. https://doi.org/10.1186/s13068-021-02045-2

29. Chabanon G., Chevalot I., Framboisier X., Chenu S., Marc I. Hydrolysis of rapeseed protein isolates: Kinetics, characterization and functional properties of hydrolysates. Process Biochemistry. 2007; 42(10): 1419–1428. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2007.07.009

30. Hou Y., Wu Z., Dai Z., Wang G., Wu G. Protein Hydrolysates in Animal Nutrition: Industrial Production, Bioactive Peptides, and Functional Significance. Nollet L.M.L., Ötleş S. (eds.). Bioactive Peptides from Food. Sources, Analysis, and Functions. Boca Raton: CRC Press. 2022; 209–232. https://doi.org/10.1201/9781003106524-14

31. Westendorf M.L., Wohlt J.E., Sniffen C.J., Ward R.T. Nutrient content of brewers grains produced at a commercial brewery: Variation in protein/nitrogen, fiber, carbohydrate, fat, and minerals. The Professional Animal Scientist. 2014; 30(4): 400–406. https://doi.org/10.15232/pas.2013-01272