Ученые Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ нашли способ эффективно использовать проросшее в колосе зерно пшеницы. Биоэтанол, получаемый из такого сырья в лаборатории университета, может использоваться в технических, медицинских и даже пищевых целях после тщательной дистилляции.
Осень 2023 года для южноуральских аграриев выдалась сложной. Из-за продолжительных дождей пшеница проросла прямо в колосе, в результате чего стала малопригодной для употребления в качестве корма для животных и птицы. В поиске способов переработки неликвидного зерна и получения из него полезных побочных продуктов ученые Южно-Уральского государственного университета провели апробацию технологий получения биоэтанола из проросшей в колосе пшеницы.
Прежде чем поврежденная пшеница превратится в биоспирт, она должна пройти предварительный этап обеззараживания. Дело в том, что при прорастании злака на корню в зерновке создаются благоприятные питательные условия для активирования токсичных плесневых грибов. С целью инактивации токсигенов в зерне ученые ЮУрГУ применяют метод холодноплазменной обработки, то есть помещают пораженное плесенью сырье в поле низкоионизированного газа. Далее следуют принятым в бродильных производствах технологическим процессам (ферментации, брожению, дистилляции).
«Мы использовали две технологии получения биоэтанола: ферментирование специальными энзимами и ферментирование дрожжами, дополнительно мы применили ультразвук для ускорения реакции и повышения выхода этанола, – рассказывает ассистент кафедры пищевых и биотехнологий ЮУрГУ Артем Малинин. – Мы установили, что первый способ получения биоэтанола из проросшей пшеницы – с добавлением энзимов при ультразвуковой обработке – дает на выходе более высококачественный этанол. К тому же энзимы помогли сократить процесс брожения раствора с 7 до 3 дней».
Для оценки состава спирта ученые применяли спектрально-люминесцентный метод. С его помощью исследователи определяли наличие примесей в составе полученного этанола. В зависимости от количества и разнообразия этих компонентов различают спирты для разных целей: технические, медицинские, пищевые – путем перегонок можно получить жидкость любой чистоты. Отмечено, что уже после первой дистилляции (благодаря предварительной обработке смеси ультразвуком) объемная доля спирта в полученной жидкости составляет рекордные 59 % при стандартных 40 %.
Уникальность технологии получения биоэтанола из выбракованной пшеницы в том, что для его изготовления челябинские ученые применяют ультразвуковое воздействие, малораспространенное в России для технологии этанолов и впервые использованное для выбракованной зерновой массы. Сейчас исследователи ЮУрГУ находятся в поисках оптимального режима обработки зерновой массы ультразвуком, который напрямую влияет на качество, объемную и массовую долю этилового спирта в получаемой жидкости.
Помимо прочего, ученые Южно-Уральского госуниверситета работают на перспективу: они намерены использовать проросшее в колосе зерно в качестве сырья для производства биотоплива, которое как альтернативный источник энергии обладает весомыми экологическими и экономическими преимуществами.