Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биоконверсия лигноцеллюлозных субстратов микрохицетами рода Asperctillus в аппаратах эрлифтного типа

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Биоконверсия лигноцеллюлозных субстратов микрохицетами рода Asperctillus в аппаратах эрлифтного типа"

С;йИСГ-ПЗГЕРК7РГС:С5П ТЗГЮЛОПГЧЕСЖ.! ЯИГППТТ

¡ir. правах ¡..VK:J:T><¿;I

Ерошшна ¡,,r,

Светлана Александровна ' '

Ц!СК0!Ш2РСИЯ Л11ГН0ЦЕШЛ03Ш СУБСТРАТОВ MJKfXX.MIbTA'.ÍM РОДА ASP et ei

В АППАРАТАХ ЭРЛИЗТН0Г0 Г.ША

Специальность 03.00.23 - бяотохнологяя

АЯГ0Р332РАТ дяссартация ¡га соасханаэ учолоЗ отепега ;-гядпдата биологических наук

J а1шт-Ле т о г<37Тг

ЮУЗ

Работа выполнена на кафедре молекулярной биотехнологии Санкт-Петербургского технологического института

Научные руководители:

доктор химических наук, ГЪНАК

профессор Анатолий Иосифович

кандидат биологических СОКОЛОЪ

наук, доцент Виктор Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических ЯКОВЛЕВА

наук, профессор Елена Павловна

кандидат биологических ГАЛЫНКИН

наук, доцент Валерий Абрамович

Ведущая организация - ЕЖ лтвшздизпром Санкт-Петербург Защита состоится "оСУ" ТЭЗЗ г. часов

в_аудитории на заседании специализированного совета

Д 063.25.09 в Санкт-Петербургской технологическом институте по адресу: 138013, Санкт-Петербург, Московский пр., * 26, Санкт-Петербургский технологический институт.

С т "-ссертадпед можно ознакомиться в библиотеке института.

Замечания и отзывы на автореферат в одном экземпляре, заверенном гербовой печатьи, щюсим направлять по адресу: 198013, С.-Петербург. Московский пр., 26, Ученый Совет.

Автореферат разослан 1Э93 г.

Учений секретарь специализированного совета,

к.т.н. о Лисипкая Т.Б.

- 3 -

05Щ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Непрерывная интенсификация и расширение промплеяной и сельскохозяйственной деятельности человека создают необходимость в разработке методов обезвреживания отходов. С развитием индустрии происходит . накопление новых видов отходов, которые должны быть обезврежены, конвертированы в полезные продукты ( Соссон ,

. Также на сегсднязяий день не сг та проблема дефицита пищовых продуктов, кормов я сырья для промышленности. Наибольшее количество отходов - это сырье растительного происхождения, которое образуется на предприятиях лесоперерабатывающей и пищевой промышленности, в сельском хозяйстве ( Во^Аот , 1975; Александров, 1988^.

Больная час1^ этих отходов не утилизируется.

Сжигачие вызывает гибель насекомых и животных, загрязнение атмосс&еры и Ассоциация по охране окружающей среды при ООН требует его запрещения (в/Ме/з+опе , ' 191.') .

Одним "з главных достоинств пропессов биоконверсии лигнопеллзолозных СЛЦ) отходов является возможное-^ •использования экологически чистых технологий. В налей стране осуществлен процесс промышленного производства дрожжевого белка на гидролизатах ЛИ отходов, в частности, на древесине. Существенный недостаток такой технологии -необходимость предварительного гидролиза субстрата, поскольку большинство дрожжей не способны утилизировать полисахариды (Толъвлев и др., 1Э84 ) . Также в этом случав не утилизируется лигнин.

Мипеляальнне грибы рода , обла-

дая системами гидролитических ферментов, способны утилизировать ЛИ отходы без предварительного гидролиза, при этом моделируются- природные прогессы и не происходит накопления чужеродных и опасных для биосферы веществ СБилай и др., 1988 ) .

Для проведения пропессов такого рода требуется не только эффективный гидролиз ЛГ, очень важным является аппаратурное оформление процесса.

До сих пор не разработан рентабельный процесс получения микробного белка из Ш ("Виестур и др., 1987).

Цель работы. Разработка процесса биоконверсии JD субстратов» таких как пшеничная солона, березовые рпплки и смесь опилок различных хвойных и лиственных пород деревьев, микромшетами рода Aspergt//as в штаратах эрлифтного типа.

; Для достижения поставленной пели необход :о бы-• ло решить следующие задачи:

- провести скрининг штаммов, наиболее перспективных для осуществления процесса биоконверсии ЛЦ отходов в белок, из 69 коллекционных штаммов;

- создать лабораторную установку для культивирования микромииетов, где в качестве ферментато-

.. ра использовался бы эрлифт; - - изучить биохимические и морфологические особен- • ности отобранных штаммов при культивировании в эрлифте;

- проанализировать показатели процесса в зависимости от способа предобработки субстрата;

- изучить возможность использования березовых опилок с естественными отходами промышленного

. птицеводства;

- проанализировать продукты биоконверсии и опе-. J"' • нить возможность использования их в качестве

кормовых добавок, ' Научная новизна. Проведен скрининг штаммов, способных конвертировать различные ЛИ отходы. Разработан способ проведения процесса биоконверсии микромипетами рода AspergiН us в аппаратах эрлифтного типа ia нерастворимых ЛП субстратах: пшеничной соломе (ПС) , березовых опклках (БО) и смеси опилок различных пород деревьев(СО). Определены режимы культивирования для двух штаммов Asp fumigoivs Г-OSO, Asp niger F-Ш на ПС и БО нативных и предобработанных различными способами.

Установлена зависимость морфологических и биохи-

мических признаков мшфомииетов в зависимости от способа культивирования и субстрата.

Практическая значимость. Разработан способ биоконверсии различных Ж субстрятов - отходов деревообрабатывающей промышленности и сельскохозяйственного произ- г водства, позволяющий утилизировать субстрат о высокой., степенью конверсии целлюлозы и дагтнификашта субстрата..,

Полученный продукт биоконверсии -одержит пенные ' микробные метаболиты: белки, ненаоыщершые жирные кисло- , ты, аминокислоты и может быть использован в раписне 'Л сельскохозяйственных животных.

Агтробапия работа. Результаты исследований были предстелвлены на 1-ой научной конференции молодых уче-■ ■ , ныг "Проблемы химки и технологии органических веществ..? и биотехнологии" (лТИ им. Ленсовета, Ленинград), конфе-,, рендии "Биологически активные соединения, синтез и ис- , пользование" (Приволжский Дом научно-технической пропа-та.л, Пенза).

. Публикации. 4 печатные работы. Объем и построение работы. Диссертация соб*1КТ из введения, 4 глав (обзор литературы, материалы и методы, экспериментальная часть, обсуждение результатов выводов и списка литературы, изложенных на 195 страницах,. мачганописного текста. Работа содержит 25 таблиц, 29 ри— с„нков, список литературы включает 288 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. \

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Обзор литературы состоит из трех разделов, в которяХ обобщены сведения о структур© в свойствах лигнопзллюлоз-яого комплекса, способах предобработки ЯП, ферментах пеллюлазного и лнгниназного комплексов. Рассмотрены различные способы классификации ферментаторов. Большая часть посвящена особенностям аппаратов зрлнфтного типа и исто-; рии их применения в химия и биотехнология. Обобщены сведения о используемых лигиопеллплолитическнх штаммах я пропессах биотрансформапи* растительного сырья в белок я

— t> —

другие продукты.

Материалы и метода. В работе были использованы 6С штаммов микромииетов из коллекпии МБТ (зарегистрирована в _ w FCC World boto Ce nier Ri к en, Sap n)

и 9 штаммов микромииетов из коллекции промышленных микроорганизмов ШИГенетика ( Москва).

Отбор микромииетов, способных утилизировать ЛЦ осу-■ "'ствляли в 2 этапа: на первом - проводили пов " хностное , культивирование на различных ЛИС: БО, СО, ПС с добавлени-. ем минеральной части среды Чапека.

Рост мшгелия опенив&чи по четырехбальной системе. В качестве критерия для отбора мипелиальных грибов использовали сумму баллов, набранных данной культурой в определенные момента времени в течение всего периода культивирования. Интенсивность роста оценивали после 2, 4, 6, 8 суток поверхностного культивирования (Волчек, 1989).

На втором этапе проводили глубинное культивирование 5 микромииетов, набравлих наибольшую сумму баллов на первом этапе отбора на тех же субстратах. Опенку проводили ■ по содержанию белка в продукте биоконверсии, степени ути. лизации пеллщозы и лигнина.

Обработку березовых опилок Betula ve г го cos а кислотой и щелочью проводили по методу, предложенному Уоипд (Л1оо- Уоипд , 1978). Предобработку есте-

ственными отходами промышленного птипеводства ("КП) проводили по разработанной нами методике.

При изучении морфологических и физиолого-биохимичес-кях свойств микромшетов Asp fumïgalus Т-060 и Asp.n'-дег Г-412 использовали общепринятые*методы исследований.

Определение белка в продуктах биоконверсии пр- юлили методом Лоури с обработкой продукта по методике Термхита-ровой и Шульги ^Термхитарова, Шульга, I974J и методом, основанным на цветной реакпии с биуретом.

Содержание г^.отолози определяли методом Апдеграффа (Updegraff , 1968).

Активность пеллюлазного комплекса по ФБ и активности индивидуальных компонентов определяли по Клесову и Логк-

новой (Клесов и др., 1980; Логинова и др., 1986).

Определение содержания лигнина Класона проводили по методике, описанной Оболенской (Оболенская и др., 1991).

В продуктах определяли содержание лллхдов и лирных кислот, аминокислот (Кейтс, 1975), нуклеиновых кислот (Нег6ег£ , 1972). Переваримость образцов ¡" м'Чго определяли по методу Теллея и Терри - модифжказвта Лзмпете-, ра СЛампетер, 1Э70).

Продукты, субстраты, лигнин лласона были проанализированы методом ИК-спектросколии, подготовка образцов для анализа была проведена в соответствии с методикой, описанной Гордоном (Гордон, 1976).

Показатели периодического пропесса глубинного культивирования на ЛЦС рассчитывались балансовым методом (Бв-кер,и др., 1984).' •

Результаты и обсуждение.

I. Отбор иикромяпетов, способных утилизировать ЛДО.

После проведения пропесса поверхностного культпвк роваяия на ЛИС мы смогли опенить и сравнить интенсивность', заселения субстрата минромтазетами, характер их'роста. Наблюдения проводили визуально и с помощью микроскоиирова- " ния. Рост мипелия оценивали по следующей шкале: 0 баллов - отсутствие роста, I - слабый единичный рост, 2 - зональный рост или сплошной слабый рост, 3 - сплоашой рост, о.волакивание субстрата мяпелием, 4 - обильный рост, обволакивание полное.

В результ-лэ было отобрано 5 штаммов, принадлежащих родам А$регдИ1из и }{е1тт1о5рог/ият набравших наибольшую сумму баллов, затем было проведено глубинное культивирование, результаты которого приведены в табл. I.

Полученные в результате глубинного культивирования в колбах Эрленмейера данные по удельной скорости роста и степени усвоения субстрата совпадают е результатами первичного отбора штаммов на ЛЦ субстратах.

Из представленных в табл. I данных видно, что микрокипе т Л$р щдег г-412 имеет наибольшие показатели по содержании белка, удельной скорости роста как на среде о

Показатели глубинного культивирования отобранных на I этапе шталг/ов

Таблипа I

Етамм и его коллекционный номер

Суб- Показатели мр Asp. /í¿/>. jv- As/>. He¡m,aio-

страт процесса higer térrico- myaíos Sp. Ъропит

■f-v/г h ТОО/ Т-ОбО T-OIO {uriicum

1 , T-053

13 . 0,032 12 0,005' 12 0,006 8 , 0,003 5 0,002

9,4 7,2 7,5 - 4,4 4,0

50,4 30,7 31,4 25,5 25,4

8,3 6,7 6,9 - -

10 0,002 8 0,002 7 0,001 5 0,001 5

4,2 4,0 3,8 .3,0 3

39,6 38,0 36,7 - -

5,2 4,5 4,3 - -

14 0,04 II 0,01 .14 0,05 9 0,02 7 0,01

9,8 7,7 9,9 7,6 6,2

38,9 31,3 38,4 33,2 31,3

20,1 24,0 30,2 25,1 24,1

БО Сумма баллов

Удельная скорость роста,ч~

Белок в продул те, %

залии целлюлозы, %

нкфикашк субстрата, %

СО Сумма баллов

Удельная ско- т рость роста,ч

Белок в продукте, %

Степень утилизации целлюлозы , »

Степень делкт-нификацик субстрата, %

ПС Сумма баллов

Удельная скорость роста, ч

Белок в продукте, %

запии пеллшо-зн, %

ниФикации субстрата , %

- определение не

проводили

БО, так и на среде с СО, а ?с:крожсет /\spfumigotus Т-060 накапливал г/ахстг/атьное количество белка на ПС.

"лкромжет Asperff///a5 hiyer Г-412 - термотоле-рантннй аэроб с оптимальной температурой роста 35°С. Ути— ' лизируот различный углеводы и ЛЦС. Морфология характерна для грибов Aspergillus . Показала яелатогенность и '

нетоксичность птамма для животных - человека.

Микромшет Asp- fumtyoios Т-060 - аэробны?» термотолерантный микрогяшет с оптимально.! температурой роста 40°С. Утилизирует различные углеводы и ЛЦС, не пг.тогенен и не токсичен по отношению к животным и человеку.

2. Глубинное культивирование микромшетов в колбах ЭрлеголЛера на ЛЦС.

В качестве питательной среды, оптимальной для роста была-выбрана среда Чапека-Докса,г/л: ^НРО^ - 2,0;

-5,0; MjÍO^O - 0,5; ЛЦС - 20,0; рН 4,5-5,0; объем среды в колбах - 100 мл.

Asp. jurni<fcr¿us Т-060 выращивался на измельченной до 0,25-0,50 мм ПС в течение 48 часов, температура культивирования <Ю°С; Asp. ftijcr F-4I2 выращивался на всех ЛЦС в течение 96 часов при 35°С. Частота вр^ения - качалки во всех случаях била 200 об/мин. Показатели этих ■ пропессов представлены в табл^ 2. ■ .

Из представленных в табл. 2 данных видно, что спосо- , С - предобработки по разному влияет на показатели процесса, В результате обработки 5% HgS04 происходит разрушение морфологическое структуры клеточных оболочек сырья, гидролиз гемипеллплозы и части целлюлозы до моносахаридов, олигомеров. Снижается степень полимеризации пеллгалозы.

Щелочная обработка 1% AfeOH обеспечивает нейтрализацию карбоксильных групп в лигнине, омыление сложноэфирных связей химических компонентов оболочек вплоть до сверхна-бехлего состояния, резкое снижение механической прочности наторкала.

Обработка отходами птицеводства аналогична действия слабых растворов щелочей, но не вызывает подобных изменений в такой степени. Накопление в продукте 30,4í белка

Таблица 2

Показатели процессов глубинного культивирования в колбах Эрленкейера микрошщетов

Удельная Продол- Белок в Степень Степень АФБ,

Суб- скорость житель- продук- утилиза- делигни- ед/мл

страт роста. ность те, % шш иел- фккаиии

ч"1 ' лаг-Фа- лзалозы. ЛЦС, а

зы, ч %

ПС 0,049 9 ■ 13,0 47,9 27,3 3,33

БО 0,034 15 10,4 56,0 8,9 0.IÏ

СО 0,002 22 4,8' 42,0 7,8 0,10

БОК? 0,038 12 13,2 71,1 39,1 0,26

БОЩ* 0,036 12 12,8 65,0 28,9 0,25

БОКП* 0,145 6 30,4 24,2 13,7 0,14

БОШ!* 0,150 6 33,6 48,0 23,8 0,12

кБерезовые опилки, обработанные кислотой, щелочью в сме-г

си с КП, обработанные кислотой в смеси с КП.

объясняется утилизапией легкодоступных компонентов КП, при этом целлюлоза и лигнин' конвертируются незначительно.

Предобработка кислотой, а затем частичная нейтралн-захшя КП позволяет в 2 раза увеличить утилизацию Ж1 субстрата по пеллшозе и делигни1>ипировать его, при этом накапливается значительное количество белка.

3. Описание лабораторной установки.

Дня проведения пропессов культивирования яа JE субстратах нами была смонтирована лабораторная устанс.ха с аппаратом эрлифтного типа в качестве ферментатора -рис. I.

Ферментатор представляет собой стеклянный пилидцри-•чеокий аппарат с .нутренней барботажной трубой и рубалз-кой, верхняя его часть съемная. Общий объем 1,2 л.

Основная отличительная особенность аппаратов' эр-лифтного типа была Формулирована в 1955 голу lefrancois (¿efrooco' S , 1955) и заключается в том, что "это кон-

тэр?.гостат; 8 - емкость со «спиртом; 9. -'колонка; 10 - Г<3 ■ ■ Рис. I.'Схема лабораторной установив

- 12 -

струшия с пневматкчес! Т/Ы перемешиванием, которая характеризуется циркуляцией жидкости в определенном замкнутом . пространстве через канал".

Циркуляция осуществляется за счет разницы в гидростатическом давлении в двух частях аппарата: барботажной, где жидкость отгадана ь^здухом.и циркуляционной, где ж'щгость об'зднена им. Благодаря простоте конструкции к эрлифту привлечено внимание исследователей с целью использования его в биотехнологических процессах. Б настоящее время он уне ^ пользуется в производстве белка, эта-,нола, для обработки сточных вод, синтеза органических ,■ кислот и для культивирования растительных и животных кле-: ток ( tJovakowsKo- Woôàeîi/Л и др., 198?; Chîsi/' , 1989; ' Reinharcf и др., 1990).

, Лри анализе литературных данных нами к- было обнаружено сообщений об использовании эрлифта для проведения >. nj uescoB культивирования на нерастворимых ЛЦ субстратах. 4 '■ - ■ Поскольку эрлкфткнй ферментатор не требует механи-, '-Ocr.irx перемешиващих устройств, значительно уменьшается "иск кс :таминации. Для. эрлвфтного. ферментера требуется "i '-чо одна треть.энергии, необходимой для .реактора с • «эшалксй (ОоёяЬкша,.. 1982). ' ,' ' ,.

Шли разработаны меры по обеспечению асептических и безопаенвг условии .проведения процесса.

Гфигодность~:срзданной установки и ферментатора для ' кудативироваяия на ДЦС.была проверена загрузкой ПС в ко. Ъгеествё от 2 до 8$.и проведением фе^ленташга на среде Залека о глюкозой микромисега ' 4sfi fumiqoius Т-060.

4. Культивирование микромипегов Asp. niger F-4I2 и Asp. fa mi got из ; Т-060 на различных ЛЦС в эрлифтных ферментаторах. •'

Условия культивирования были следующие: температура Я5°С, расход воздуха I л/мин на I л среды, количество ЛЦС К,.,,.^ '= 0,83, результаты представлены в табл. 3.

Бри культивировании Asp futrvçoius Т-060 на ПС температура была 40°С, расход воздуха I л/мин на I л среды. Результаты культивирования в сравнении с процессом.

Таблкла 3

Показатели процесса глубинного ку'!ь.г/.;г.,> ован;ш Г-412 на ЛУ'С э этэлифто

Субстрат

БО

БОК

Б0:Ц

БСЖП

Ссдерчанчз белга в продукте, ^ ]3р?мя Тхзрментатг.ш, ч

Производительность процесса, •г белка/л час Степень утилизации целлюлозы, % Степень дашсгниТиь ¡салки субстрата, %

12,2 16,9 48 30

16,4 36.4 30 24

0,05 0,11 0,11 0,24 57,2 В.:,, 9 76,7 * 27,3 10,1 41,3 35,4 13,2

42, С

РА

0,31 50,25,6

проведепшм в аппарате с меяаикоЯ /АНКУК-ЯЭД, ¡"глзеде.,'- в та&я. .4.

Таблтша 4

■ • Сравнение показателей проиессов культивировался в эрлифтном аппарата и АНКУТ'.4—2М "

Т-060

Пропесс Содержание Производитель- С" »оиь Степень

культи- белка в про- ность пропесса, илгла- делигни-

вирова- дукте, % г белка/л час i ш ггел- Фпкашш

ния в лкшсз н, суб стра-

• с?

эрлифте АНКУМ-2М

26,9 20,6

0,26 0,14

75,0 56,0

з;. I

32, и

Из приведение в табл. 4 дашплс видно, что нп'п про-иесс обладает более высокими показателями. Известно, культивирование мипелиальннх грибов характеризуется высоко!*, увеличивалпейся в ходе ферментации вязкостью

среда', образованием агломератов мицелия, наличием частиц нерастворимого субстрата, которые силами адгезии связаны ,с клеткой. В этой ситуации важно обеспечить одновременную реализацию процессов массопереноса в четнрехфазной (га«-^идкость-клетм-нерастворимый субстрат) системе (Виестур, 1987). При культивирован.^: в аппарате с мешалкой интенси-фищповать г>тот процесс за счет увеличения расхода воздуха ели оборотов перемешивающего устройства не удается, т.к. в перЕом случае может наблюдаться сильное вспенива-цие и наступление я* г'енш захлебывания, а во втором -повреждение мицелия, которое имеет место в результате затрудненного распространения турбулентности зон введения энергии по всему объему ферментационной среды. Процесс рассредоточения энергии затрудняет высокая вязкость фер- ' -ментащтонкой среды, обладающей не-Ньютоновс.лми свой- " ствачг содержащая мицелий с адсорбированными на нем час- ' ..тг эмв.субсчета (Виестур и др., 1987), ■ ' •'Б такой ситуации, как правило,- наблюдаются поврех-д^нел популяции или даче грубый разрыв мипелия. -

Напротив, щадящие .условия в' эрлифтных аппаратах соз-чю' благоприятные условия для развития мккромицета, одновременно' обеспечивав условия" для интенсивного массооб*- " м-зяя, что подтверждается многочисленными исследованиями 7 ВеНо о/.. ( 1966; Огогет Но/. ^ 1979; 5/еуе/е6о/. :ЭЗЗ: МегсЬи* ¡'х988). . ' ;

. о. Особенности развития микромшетов йа ЛЦС'при культивировался в эрлифтных ферментаторах.• . ..

Морфо-фйзиологические особенности микромипетов играет решающую роль в процессах разрушения ЛЦС. Изучены особенности развития.шкромипетов в природных условиях и близких й- ним - твердофазная фррмеятапия (Балай, 1986), . однако в литературе практически нет данных о морфологии г^йбов рола А&регф'НиЗ при росте на ЛЦС в условиях Глубинной ферментации (Билай и др., 1988).

Мы показали, что при культивировании в врлифтяых аппаратах млпелиальиых грибов в экспоненциальной Фазе роста характер взаимодействия мипелия с субстратом аналогичен

— 10 —

характеру взаимодействия, который наблюдался при культивировании в аппарате с мезачхой Волчек, 13В? , т.е. наблюдается прорастание гиф мицелия в дефекты и разломи на поверхности субстрата, при этом гифы располагаются парад--лельно волокнам целлюлозы. Затем в конце экспоненциальной и начале стационарной фаз роста наблюдается образование > сплошной гифальной сетки вокруг частиц субстрата, в то время как при культивировании в АНКУМ-' было отмечено образование кокона, что по нашему мнеяжо, затрудняет массообменнне процессы метду клеткой и средой внутри кокона. Возможность образования мжтелиальной сетки ми свя- ■ .. зываем с отсутствием поврегдений и срезових эффектов в наием случае.

В конпе стапиопарной фазк роста наблюдали глубинную споруляпию у обоих микроюшетов.

Рост михромипетов в прикрепленном к субстрату состоянии и образование густой сетки мипеляя является, взро-ятно, характерной особенностью морфология г-икромипетоз прл культивировании в аппаратах эрлифтного тит, а.

6. Сравнение продуктов биоконверсии, полученных после культивирования в эрлифте и в АНКУМ-2М мшсромипе- • та Азрег^/ ^а^ /и/п/до ¿¿/з Т-06-Э.

В результате глубинного культивирования

Т-060 на ПС в эрлифгяом 'Ьерментаторо и п АНКУМ-2М были получены продукты биоконвере-**, юс состав по сравнению с исходням субстратом приве./ ч в табл. 5.

Из приведенных в табл. 5 данных вк-но, что паш продукт обогащается белком по сравнению с субстратом в 13,4 раза, липидами в 4,8 раза, лизином в 15 раз,- г то время как продукт, полученный- после культивироваляя н АНКУМ-2М, белком обогатился в 10 раз,•липидами з 4,3 раза, лизином в 13 раз.

Переваримость в нааем случае возросла в 3 раза благодаря наличии биомассы и изменениям з субстрате.

Также повышенная кормовая ценность нашего продукта связяна с большей долей ненасыщенных кирных кислот, которые являются предшественникам витаминов.

Таблица 5

Характеристики субстрата и продуктов, полученных

после проведения процесса культивирования - в эрлифтном ферментаторе и в АНКУМ-2м

>ч Компоненты, %

~7б-страт

Продукт, полученный после культивирования в

эрлифте

АЖУМ-2М

..белок " • ,0 26,9

Ляпцды ■• 1,0. 4,8

'Целлюлоза 56,5 • 14,2

Лигния Класона. ' 15,3 ... 10,0

" Нуклеиновые кис- ; ' - , ■ 0,8

лоты' i • "•

Лизни, . 0,2 3,1

Перев;римость '21,3 ' .66,8

■ О^.-сялёнпе-на- 1:1 . -Я ' 1:3

сменных и не-.. '

насыщенных- ■ • 1 . ; - :

жярпнх КИСЛОТ. -J- ■ ■■ -

20,6

18,8

10.5 0,8

2,7

53.6 1:2

,, .Шла показана но токоичжузть и да пато'геяность даше-т" продукта По отношению к лабораторным животным и .человек;;', • ' ' . • V -

Следовательно,' при культивироваййи в аппаратах эр- ' аяцц-ногэ тира 'создаются благоприятные условия для получения продукта .биоконверсии. ••".''

7..Опенка различных способов предобработки на ЛЦС'и < дигния Класона и влияния' взаимодействия микр^чвдетов Alf, fum;$6li/S T-0G0 и ASf. яфег г-412 с лЦС и лигнином Кдасояа методом ЙК-чшектроскопии.

В результате, проведенных ^нчлизов были получены спектры, снятые с твердых образцов продуктов бноконвер-сия, дкгнана Класона, нативных и обработанных ЛЦС.

Поскольку ЛЦ является сложным полимерным соединением-, .полученные опектры характеризоаалиоь слабым разрешением, тем не менее, нами было выделено несколько харак-Тэриотич*- jrhx полос в областях 3200-3400 см-1, 1500 и

- 17 -

1600 см-*, которые согласно Беллами (Беллями, 1971) были нами идентифицированы как ваяентяке колебания ассот.лрл-ванных ОН, С-Н, С=<У и С=Сар0М групп соответственно.

Форма полосы поглощения ОН груш и ее относительная интенсивность могут служить указанием типа структуры. Большую ширину пика, которая наблюдалась в на-ием случаэ, приписывают содержанию различных по прочности водородных связей. Изменение ширины полосы вален' шх колебаний зависит от прочности водородных связей.

Наличие полос валентных колебаний групп С-Н в области 3000 см-1 и валентных колебаний С=С в области 1500.1600 см~* позволяет распознать присутствие структуры аро-■ • матического типа.

На основании относительны- изменения значений эко-• тинкпии было видно, что обработка и биокснвврскя мнкро петами во всех случаях уменьшает прочность мешолекуляр^ ных водородных связей, причем в большей степени это сается очевидно целлюлозы, чем лигнина,

, Спектральное данные подтверждают получение ранее . результаты о том, что обработка кислотой позволяет ч большей степени утилизировать компоненты Щ, чем щелочная. Слабее всего на лигноиеллюлозкуп чатрипу действуют отходы птицеводства. Видно, что культивирование г.:п<рэ-иипетов приводит к дальнейшему уменьшении значзчгЯ зкс-тинкплл»

Исчезновение характеристической поле н валентных колебаний группы С=С связывается нами с г; разованием карбо- • ниевого катиона при действии щелочи на "тго согласуется с литературными данными (Виестур и др., К-'С-'Ту-ченные ИК-спектры показывают,*что обработка пркьчи 1 : изменению относительной интенсивности- практично ".а вс-.* полос погла-дения. По соотношения интенсквностей гтри 1373 и 1325 см"1 молено характеризовать степень перехода поллю-лозы I в целлюлозу П (¿сс/уУр , 1968).

Таким образом, анализ спектральных данных позв^я'-т судить о характере изменений,в Ж! субстратах в результг-"-воздействия химических веществ и микромгагетов.

- 18 -

ВЫГОДЫ

1. Показано, что. при поверхностном культивировании ,69 штаммов на различных ЛЦ субстратах: ПС, БО, СО наиболее активно утклизирутот субстраты микромипеты /\sper-

q.'J/vs niges-f- Y/2t r-oöot dsp terr/-

Cofo 7*-Oo/f /Ifyj.sp. T-0itJ, //e/msiios/>ar/is/n^¿/^¿/f-iy/n TOS».

2. Установлено, что микромкпеты dsp f/2, Asp fi"n/fe?t6>s 7~-0£o накапливают наибольшее количество белка (10 и j3%) и обладают более высокой способностью к биоконверсм субстрата С 56 и 48$) при глубинном культивировании на БО и ПС соответственно.

3. Разработаны способы проведения биоконверсии ЛЦ субстратов мшфомицетами Asp. Л'уег f - v/2t Asp.

fv/n/poie/s T-oeo в аппаратах эрлиф,ного типа, которгч позволяют увеличить производительность пропесса в "-2,-5 раза и степень конверсии в 3,5-2 раза.

4. Показано, что предобработка ЛЦ субстратов растворам Ъ% Н^ и I/S/VaOH позволяет интенсифицировать г'иопасс биоконверсии субстрата и увеличить выход био-

•т •?.. ' . • . _

Разработан способ культивирования -микромигге- . юв n/jper на смеси отходов двух видов:

ЛЦ субстрг. эв и естественных отходов промыаленного пти-^эводотва, позволяющий получать продукт с содержанием • ;;едка до 42,'

6. Пбказано, что продукт биоконверсии, полученный на ПС, содержит 275? белка» 4,8^ дипидов, ненасыщенные кирные кислота, 3,1^ лизина, степень его переваримости составляет 66,8^, "что обуславливает его высокую кормовую ценность.

По материалам диссертации опубликованы следую-кие работы:

I. Х^оматографический анализ метиловых эмиров мирных ккслот микромипета dspcrp///&'s sp ВКМГ-3101 Д/С.А.Еремкиня, Т.Н.ГолРНчук, В.Н.Соколов, А.','. Гинлк//Те'?. доки. 1-й научной кон!;, мол. ученых "Про-

- 19 -

блемы химии и технология органических веществ и биотехнологии", 1-5 апреля 1991 г. - Л.: ЛГИ, 1ЭЭ1. - С.4С.

2. Синтез антибиотических веществ почвенными микроорган измами-пеллило зодесгрукторамл/ С.А.Еремкина, В.М.Колесник, В.Н.Соколов, А.И.Гинак// Тез. дскл.

кон5. "Биологически активные соединения, синтез л использование", 28-29 сентября 1992 г. - Пенза: Приволжский Дом научнотехнической пропаганде . 1992. - С.137-138.

3. Еремкша С.А., Соколов В.Н.„ Гинак А.И. Сравнительное изучение процесса биотрансформации целлшо-зосодержащнх субстратов мшфомицетами рода

в ферментере с перемв'яивающим устройством и в эрлифт-ном ферментере// Биотехнология. - 19Э2. - М. - С.30-32.

4. Микробиологическая переработка гзллшозосодер-жацлх отходов сельскохозяйственного производства; Обзор. ннф„ /ЙИИТЭХИМ; Хим. пром-сть; Сост.: Г Л?, Соколов, С.А. Ереккина, Я.В.Зачиняеэ, А.И.Гинак; - М,, Г332; - Вып. 1. -•14 с. - (Сер.: Актуал» вопр. хим. науки п технологии, экологии в хим. проы-сти^с - Библиогр.-: С.: 12-14 (49 .• назв.). •

I7.C6.93tP. Зак.116-50 РТП ИК СИНТЕЗ, Мтзхоестяй пр 26