Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) в составе научно-производственного коллектива приняли участие в создании технологии производства богатых белком, витаминами и микроэлементами кормовых добавок (биопротеина) для аквакультуры. Технология разработана по заказу индустриального партнера, запатентована и сейчас готовится к внедрению на промышленном уровне.
Биопротеин является отличной кормовой добавкой для рыб ценных пород — карповых, осетровых, лососевых — а также креветок, особенно на ранних стадиях выращивания, когда необходим быстрый набор массы и формируется иммунная система. Как полагают эксперты, биопротеин может стать полноценной заменой рыбной муки в кормах для аквакультуры. Ключевыми производителями биопротеина на международном рынке сейчас являются компании из США и Дании.
Перспективное направление — производство биопротеина на основе природного газа. Российские ученые предложили использовать для этого процесс газовой ферментации, при котором метанотрофные бактерии (группа микроорганизмов, способных использовать метан в качестве источника углерода и энергии) Methylococcus capsulatus питаются растворенными в воде метаном, кислородом, солями, стремительно размножаются и формируют биомассу. Затем биомассу сушат и добавляют в корма в виде гранул.
Полученная учеными биомасса содержит до 71 % белка (основа кормовых смесей), богата аминокислотами (содержит лизин, метионин, цистин, триптофан, аргинин, тиамин, рибофлавин), витаминами и микроэлементами, безопасна и легко усваивается. Полученный российским коллективом продукт соответствует ГОСТу и не уступает, а по некоторым показателям и превосходит существующие премиальные добавки.
«Над созданием технологии при поддержке Российского научного фонда, Минобрнауки и Минпромторга России индустриальные партнеры работают с 2018 года. За последние три года были достигнуты значительные результаты, включая успешный запуск эжекционных и классических биореакторов с высокой эффективностью массопереноса, обеспечивающих стабильно высокую продуктивность биосинтеза. Экспериментально подтверждены характеристики произведенных образцов биопротеина, демонстрирующие перспективы для масштабного промышленного применения», — рассказал главный научный советник проекта «Биопротеин» АО «Биотех» Максим Захарцев.
В проекте участвуют генетики, микробиологи, физики, математики, технологи из нескольких российских вузов и институтов РАН. Работа специалистов УрФУ, которая велась при поддержке Минобрнауки России по программе «Приоритет-2030», заключалась в проведении расчетов: с помощью математических моделей и суперкомпьютеров физики УрФУ прогнозировали поведение среды в реакторе.
«Наша научная работа сосредоточена на моделировании в сфере многофазной и вычислительной гидродинамики, биоинженерии в сфере газовой ферментации. Нам удалось оптимизировать режим работы смесителя, оптимальное соотношение газа и жидкости для максимально эффективного перемешивания. Так, мы смогли обеспечить устойчивое распределение размеров газовых пузырьков в биореакторе, что в конечном счете влияет на экономическую составляющую, безопасность работы аппарата и жизнедеятельность бактерий, их размножение», — пояснил один из авторов исследования, ведущий научных сотрудник лаборатории моделирования многофазных физико-биологических сред УрФУ Илья Стародумов.
Ученым удалось решить одну из важных технологических проблем — растворения метана в жидкости. Из-за гидрофобных свойств газа это сделать непросто, обычные ферментеры для этого не подходят, нужны специальные биореакторы.
По оценке ученых, пищевая ценность биопротеиновой добавки значительно выше, чем у рыбной муки, которую сейчас используют для подкормки рыбы, и благодаря соотношению качества и стоимости, новый продукт будет востребован на российском и зарубежном рынках.
Источник https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/97822/