Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биоконверсия лигноцеллюлозных субстратов микромицетами рода Apercillus в аппаратах эрлифтного типа

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Биоконверсия лигноцеллюлозных субстратов микромицетами рода Apercillus в аппаратах эрлифтного типа"

РГ6 Од

7 М'1 ШКМ

зюй ткаюлог.ПЕСхяй инстатг

11а правах рукописи

Ерешагаа Светлана Александровна /

БИОКОНВЕРСИЯ ШГНОЦЕШШОЗШ1 СУБСТРАТОВ

шшшицтми рода лзр/г^г^^

В АППАРАТАХ ЭРЛИСТНОГО Г.ША

Спасдельность 03.00.23 - бяэтохнологкя

АВТОРЕФЕРАТ дассертацга на соисканжв учвнва степени 4"яядядата биологически наук

Зашст-ПвтвгхЗПЗ*

1393

I"

! *»•

а и

Работа выполнена на кафедре молекулярной биотехнологии Санкт-Петербургского технологического института

Научные руководители:

доктор химических наук, ГШАК

профессор. Анатолий Иосифович

кандидат биологических СОКОЛОЪ

наук, дошит Виктор Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических ЯКОВЛЕВА

наук, профессор Елена Пааловна

кандидат биологических ГАЛЫНКШ

наук, доцент Валерий Абрамович

Ведущая органязапия - НЖ гвдролизпром Санкт-Петербург

Залита состоится уС/" СбО^б^ээз г. в_часов

в _ аудитории на заседании специализированного совета

Д 063.25.09 в Санкт-Петербургском технологическом институте по адресу: 198013, Санкт-Петербург, Ь5осковский пр„, ' 26, Санкт-Петербургский технологический институт.

С х .ссертапией можно ознакомиться в библиотеке института.

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

Автореферат разослан " /О - ¿от 1993 г.

Ученый секретарь спепиаяизироаанного совета,

к.т.н. Лис алкая Т.Б.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Непрерывная интенсификация и расширение промышленной 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 полезныг продукты ( Соссон , 1987,). Также на сегодняшний день не сг та проблема дефицита подовых продуктов, кормов и сырья для промышленности. Наиболылее количество отходов - это сырье растительного происхождения, которое образуется на предприятиях лесоперерабатывазощей и пищевой промыяленности, в сельском хозяйстве ( ВолзАот , 1975; Александров, 1988^.

Большая частч этих отходов не утилизируется.

Сжигание вызывает гибель насекомых и животных, загрязнение атмосферы и Ассоциация по охране окружающей среды при ООН требует его запрещения С8гМе/з(опе , ' 191 ) .

Одним "з главных достоинств процессов биоконверсии лигяопеллюлозннх СЛЦ) отходов является возможное-^ использования экологически чистых технологий. В нашей страде осуществлен пропесс 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 случае не утилизируется лигнин.

Мипелиалыше грибы рода , обла-

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

Для проведения процессов такого рода требуется не только элективный гидролиз Ж', очень важным является аппаратурное о-Тюрмдение процесса.

- 4 - ,

■.У: До сих пор нэ разработан рентабельный процесс получения микробного белка из HI ("Виестур и др., 1987)«

Цаль работа. Разработка пропесса биоконверсш ЛЦ субстратов, таких как пшеничная солоиа, березовые рпплки к смесь опилок различных хвойных и лиственных ' пород деревьев, шкромшетами рода Aspergt//us

в аппаратах зрлифтного типа. .• Для достижения поставленной пели необход :о бы-у до .решить следующие задачи:

.« - провести скрининг штаммов, наиболее перспективных для осуществления пропесса биоконверсии ЛЦ отходов в белок, из 69 коллекнионяых штаммов;

- создать лабораторную установку для культивирования микромииетов, где в качестве ферментатора использовался бы эрлифт;

- - изучить биохимические и морфологические особенности отобранных штаммов при культивировании в эрлифте5

- проанализировать показатели пропесса в зависи- ' мости от способа предобработки субстрата;

' - изучить возможность использования березовых опилок с естественными отходами промышленного

. 'птипеводства;

- проанализировать продукты биоконверсии и опе-.v нить возможность использования их в качестве

кормовых добавок.

• Научная новизна. Проведен скрининг штаммов, способных конвертировать различные ЯП отходы. Разработан способ проведения процесса биоконверсии микромипетами рода Aspergt Л us в аппаратах зрлифтного типа ш нерастворимых ЛП субстратах: пшеничной соломэ (ПС) , березовых опилках (БО) и смеси опилок различных пород деревьев(СО). Определены режимы культивирования для двух штаммов Asp jam!gait?s T-060. Asp nrger f-Ш на ПС и БО нативных и предобработанных различными способами.

Установлена зависимость морфологических и биохи-

■ - 5 -

отческих признаков мшфомииетов э зависимости от способа культивирования и субстрата.

Практическая значимость. Разработан способ биоконверсии различных ЛЦ субстратов - отходов деревообрабатывающей промышленности и сельскохозяйственного произ- .-водства, позволяющий утилизировать субстрат о высокой., степенью конверсии целлюлозы и де/-тнифииаиии субстрата.,

Полученный продукт биокочзерсии -одержит ценные ' микробные метаболиты: белки, ненасыщенные жирные кисло- , ты, аминокислоты и монет быть использован в раписне сельскохозяйственных животных. ■ V'-

Апробадия работы. Результаты исследований были представлены на 1-ой научной конфероншга молодых уча-' • ; ныг "Проблемы химии и технология органических веществ .? и биотехнологии" С лТИ им. Ленсовета, Ленинград), конфету ренпии "Биологически активные соединения, синтез и использование" (Приволжский Дом научно-технической пропа-та дг, Пенза).

. Публик»пии. 4 печатные работы. Объем и построение работы. Диссертация сос^кт из введения, 4 глав (обзор литературы, материалы и методы, экспериментальная часть, обсуждение результатов).,- выводов и списка литературы» изложенных на 193 страницах,. машинописного текста. Работа содержит 25 таблиц, 29 ри—:, с/нков, список литературы включает 288 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. ' :

ОСНОВНОЕ С0ДЕР1АНИЕ РАБОТЫ Обзор литература состоит из трех разделов, в которяХ обобщена сведения о структуре я свойствах лигношллюлоз-ного комплекса, способах предобработки ЛЦ» ферментах пеллюлазного и лнгниназного комплексов. Расемотрэяы различные способы классификации ферментаторов. Большая часть посвящена особенностям аппаратов эрлифтяого типа и исто-, рии их применения в химия и биотехнологии. Обобщены сведения о используемых лигнопеллпяолитическях штаммах я процессах биотраноформашя растительного сырья в белок и

другие продукты.

Материалы и методы. В работе были использованы 6С штаммов шяфомипетов из коллекции МБТ (зарегистрирована в „W FCC World Dota Center Ri ken, Тор п)

и 9 штаммов микромипатов из коллекции промышленных микроорганизмов НМГенетика (Москва).

Отбор мякромипетов, способных утилизировать Ж! осу' "'ствляли в 2 этапа: на первом - проводили пов " хностное , культивирование на различных ШС: БО, СО, ПО с добавлением минеральной части среды Чапека.

Рост миггелкя оиенивали по четырехбальной системе. В качестве критерия для отбора гашелиальных грибов использовали сумму баллов, набранных данной культурой в определенные момента времени в течение всего периода культивирования. Интенсивность роста оиекивали после 2, 4, 6, 8 суток поверхностного культивирования (Волчек, 1989/.

На втором этапе проводили глубинное культивирование 5 микромипетов, набравлих наибольшую сумму баллов на первом этапе отбора на тех же субстратах. Опенку проводили • по содержанию белка в продукте биоконверсии, степени ути.. лизадии пеллшозы и лигнина.

Обработку березовых опилок Belulû verrc/eosa кислотой и щелочью проводили по методу, предложенному /Яио-Уоипд (Л?оо- 9ôv/?ç , 1978). Предобработку есте-

ственными отходами промшшенного пткпеводства СКП) проводили по разработанной нами методике.

При изучении морфологических и физиолого-биохимичес-ких свойств микромипетов Asp. fwçolus Т-060 и Asp.nf- • ger F-4I2 использовали общепринятые'методы исследований.

Определение белка в продуктах биоконверсии пр- тодшш методом Лоури с обработкой продукта по методике Термхита-ровой и Шульги (Термхитарова, Шульга, 1974,) и метолом, основанным на цветной реакции с биуретом.

Содержание гпллплозы определяли методом Апдеграффа (Updeqroff , 1968).

Активность пеллюдазного комплекса по ФБ и активности индивидуальных компонентов определяли по Клесову и Логи-

новой (Клесов и др., 1980; Логинова и др., I9R6J.

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

В продуктах определяла содержание лияидов и лирных 'кислот, аминокислот (Кейтс, 1975), нуклеиновых кислот (f/erSeri , 1972). Переваримость образцов in v/'iro определяли по методу Тэллея а Терри ~ модификации Лампете-, ра (Лампетер, 1Э70).

Продукты, субстраты, лигнин лласона были проанализированы методом ИХ-спектроскопии, подготовка образцов для анализа была проведена в соответствии с методикой, описанной Гордоном (Гордон, Г976).

Показатели периодического пропесса_глубинного куль-тир^рования на ЛЦС рассчитывались балансовым методом (Бопер, и др., 1984).' ' "..'.'.'

Результаты и обсуждение.

I. Отбор микромипетов, способных утилизировать ЛЦЙ. ''

Поело проведения процесса поверхностного культяви рования на JUG ш смогли оценить и сравнить интенсивность, ■заселения субстрата мщфошшвтами, характер их'роста, На-йлсдения проводили визуально и с помощью микроскопирова- ^ • ния. Рост гашелия оценивали по следущеЯ шкале: 0 баллов ' - отсутствие роста, I - слабый единичный рост, 2 - зональный рост или сплошной слабый рост, 3 - сплошной рост, .овволакивание субстрата мицелием, 4 - обильный рост, об- : волакиваяие полное.

В результ-ла било отобрано 5 штаммов, принадлежащих родам Aspergillus и ¿{dmmiospoftvtf набравших наибольшую сушу баллов, затем бнло 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 с результатами первичного отбора штаммов яа ЛЦ субстратах.

Из представленных в табл. I данных видно, что микро-мипет Asp. niger Г-412 имеет наибольшие показатели по содержанию белка, удельной сиороетв роста как на среде о

Показатели глубинного культивирования отобранных на Г этапе штаммов

Таблица I

Штамм и его коллекционный номер

Субстрат Показатели процесса Мр г-т л. А5р. ¿етса-к? Т-оо/ /V-Т-060 Аьр. &р. Т-010 Не/тщ^о-£>рО/г///Я Т-058

БО Сумма баллов 1. 13 , 12 12 8 , 5

Удельная ско- т рость роста, ч"-1 0,032 0,005' 0,006 0,003 0,002

Белок в продутс- 9.4 7,2 7,5 - . 4,4 4,0

те, %

Степень уткли- 50,4 30,7 31,4 25,5 ' 25,4

здпвд целлюло-

зы, %

Степень делиг- 8,3 6,7 6,9 - -

нкфакадии суб-

страта» %

СО Сумма баллов 10 8 7 5 5

Удельная ско- г 0,002 0,002 0,001 0,001 -

рость роста,ч

Белок в продук- 4,2 4,0 3,8 .3,0 3

те, %

Степень утили- 39,6 38,0 3.6,7 - -

зации пеллюло-

ЭИв р

Степень делкг- 5,2 4,5 4,3 - -

нификапид суб-

страта, %

ПО Суша баллов 14 II 14 9 7

Удельная ско- 0,04 0,01 0,05 0,02 0,01

рость роста, ч

Белок в продук- 9,8 7,7 9,9 7.6 6,2

те, %

Степень утили- 38,9 31,3 38,4 33,2 31,3

зами пеллюло-

зн, %

Степень делиг- 20,1 24,0 30,2 25,1 24,1

нификапии суб-

страта , %

- определение пе

проводили

БО, так и на среде с СО, а гажромкпет /fsp.ftin»^oíc/s Т-060 накапливал максжатьное количество белка на ПС.

Кикрокпиет Asperyf/us fitter T-4I2 - термотоле-рантннй аэроб с оптимальной температурой роста 35°С. Ути-^ "лизирует различные углеводы и ЛЦС. Морфология характерна .. . для грибов ÁSperp/Sfos . Показана яепатогенность и '

нетоксичность птамма для животных " человека.

Мшфомипет Asp. fumigólas Т-060 -- аэробный термото-лерантяый мякромипет 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 мшсромшетов в колбах ■ ЭрлетлДера на ЛЦС. «

В качестве питательной среды, оптимальной для роста' была-выбрана среда Чапека-Докса,г/л: KgHPO^ — 2,0; */Н4*03 -5,0; Mj¿047Hg0 - 0,5; ЛЦС - 20,0; рН 4,5-5,0; объем среда в колбах - 100 мл.

Asp. fumtqcrit/s Т-060 выращивался на измельченной до 0,25-0,50 мм ПС в течение 45 часов, температура культивирования <¿0°C; Asp. tiijer Г-412 выращивался на всех ЛЦС в течение 96 часов при 35°С„.Частота вращения качалки во всех случаях была 200 об/мин. Показатели этих процессов представлены в табл., 2.

Из представленных в табл. 2 данных видно, что споео- , С • предобработки по разному влияют на показатели процесса, В результате обработки Ъ% Н^О^ происходит разрушение морфологическое структуры клеточных оболочек сырья, гид- ' рол из гешшеллюлозн и части целлюлозы до моносахаридов, йлигомеров. Снижается степень полимеризации целлюлозы. .

Щелочная обработка 1% VaOH обеспечивает нейтрализацию карбоксильных групп в лигнине, омыление сложноэфярних связей химических компонентов оболочек вплоть до сверхна-беглего состояния, резкое снижение механической прочности материала.

Обработка отходами птицеводства аналогична действию слабых растворов щелочей, но нв вызывает подобиях изменений в такой степени. Накопление в продукте 30,4% белка

Таблица 2

Показатели процессов глубинного культивирования в колбах Эрленмейера микроюшетов

Субстрат Удельная скорость роста, У / Продолжительность лаг-Фазы» ч Белок, в продукте, % Степень утилиза-шш иел- хадозы, % Степень делигни-фикации ЛЦС, % АФБ, ед/мл

ПС. 0,049 9 ■ 13,0 47,9 27,3 3,33

ВО 0,034 15 10,4. 56,0 8,9 0,11

СО 0,002 22 4,8" 42,0 7,8 0,10

БОК35 0,038 12 13,2 71,1 ' 39,1 0,26

БОЩ* 0,036 12 12,8 65,0 ¡28,9 0,25

БОКИ* 0,145 6 30,4 24,2 13,7 0,14 1

БОШ* 0,150 6 33,6 48,0 23,8 0,12

^Березовые опилки, обработанные кислотой,, щелочью В СМв-1

си с КП, обработанные кислотой в смеси с КН.

объясняется утилизацией легкодоступных компонентов КП, ' • при этом целлюлоза и лигнин'конвертируются незначительно*

Предобработка кислотой, а затем частичная нейтрализация КП позволяет в 2 раза увеличить утилизацию ЛЦ субстрата по целлюлозе и делигнифипировать его, при этом накапливается значительное количество белка. • 3. Описание лабораторной установки. Дня проведения процессов культивирования па'ЛЦ субстратах нами была смонтирована лабораторная установка с

аппаратом эрлифтного типа в качестве Ферментатора -

<

рис. I.

Ферментатор представляет собой стеклянный цилиндрический аппарат с яутренней барботаяной трубой и рубашкой, верхняя его часть съемная. Общий объем 1,2 л.

Основная.отличительная особенность аппаратов' эрлифтного типа была сформулирована в 1955 голу Ие^гапсо/л (¿е}го/?со'$ .', 1955) и заключается в том, что "это коя-

I 8- компрессор;.2 - фильтр; 3 - ресивер; 4 - ротэмегр; 5 - фильтр биологической очпстки; 6 - ферментатор; 7 -термостат; 8 - емкость со »спиртом; 9.-'колонка; 20

Рис. I/Схема лабораторной .установки

- 12 -

'стругали с пневматическим перемешиванием, которая характеризуется циркуляцией жидкости в определенном замкнутом ;пространстве через канал".

, Циркуляция осуществляется за счет разнили в гидростатическом давлении в двух частях аппарата: барботажной, где жидкость оОгачена воздухом,и циркуляционной, где лвдгость обеднена им. Благодаря простоте конструкции к эрлифту привлечено внимание исследователей с нелыо использования его в биотехнологических пропэссах. В насто-л-ящее время он ухе и -пользуется в производстве белка, эта-','нола,"Для обработки сточных вод, синтеза органических ,. кислот и для культивирования растительных и тавотных кле-' ток (riovakowsKo-WoteeluA и др., 1987; Chfsif , 1989; . Rain hard, ■ и др», 1990).

, При анализе литературных данных нами н^ было обнару-' ... 'жено сообщений об использовании эрлифта для проведения \ nj даесов культивирования на нерастворимых ЛЦ субстратах. •4" V"'- .'Поскольку эрлкфтннй ферментатор не требует механи-, веских перемешивающих устройств, значительно уменьшается писк кс :тамикацш. Для. эрлифтного. ферментера требуется г кр 'одна, треть .энергии, необходимой для ..реактора с .пиалкой (0сенькана,..1982). ' .-•''■•

Были разработаны меры по обеспечению асептических и . беээпвенйу условий .-проведения процесса. •

' Пригодность-': созданной установки и ферментатора для ку^тийиройания на ЛЦС .была проверена загрузкой ПС в ко-WiecTBe от 2 до В%.н проведением фе^.гентяпии на среда Залека о глюкозой микромшета ' 4sfi fumi<jotu$ Т-060.

4. Культивирование мшфомипетов Asp niger Г-412 г Asp. fumigatus : ■ Т-4360 на различных ЛЦС в эрлифтных ферментаторах.

7сло'£ИЯ культивирования были следующие: температура 35°С, расход воздуха I л/мин на I л среды, количество ЛЦС 2%, Кгг-р'«» 0,83, результаты представлены в табл. 3.

При культивирования Asp fun>/potus Т-060 на ПС температура была 40°С, расход воздуха I л/мин на I л средн. Результат» культивирования в сравнении с процессом,

Таблица 3

Показателя процесса глубинного культшг/рованин Г-412 на ЛСС в эрлифте

Субстрат

БО

БОК

БОЩ ВОЮТ БОШ

Содержание белка в продукте, % Время формеиташга, ч

Производительность процесса, 'т белка/л час Степень утилизации 'иеллплозы, % Степень делигн^и-. калии субстрата, %

12,2 16,9 16,4 36,4

48 30

30

24

0,05 0,11 0,11 0,24 57,2 8Ь,9 76,7* 27,3 10,1 41,3 35,4 13,2

42,0 24

0,31 50.7 25.3

проведенным б аппарате с мелалкоЯ'.'АНКУМ-2М, приведем" в табл..4.

Таблгша 4

• ■ Сравнение показателей процессов"культнвировапзя в эрлифтяом аппарате й ЩШЙ-2М "

Т-060

Провеса Содержание Производитель- Сг лояь Степень

культи- белка в про- ность пропесса, "" глпза- делигни-

вирова- дукте, % г белка/л час . :л пел- фташт

ния в лпяозя, % субстрата; А _;„ , .

эрлифте АНХУМ-2М

26,9 20,6

0,26 . • 75,0 34» I 0,14 1 56,0 32,0

Из приведенных в табл. 4 даншгх видно, что на~т< процесс обладает более высокими показателями. Известно, ч' о культивирование мигелиальнчх грибов характеризуется высокой, увеличивающейся в ходе ферментаиии вязкостью

среды, образованием агломератов шшелия, наличием частиц, .нерастворимого субстрата, которые силами адгезии связаны .с клеткой. 3 этой ситуация важно обеспечить одновременную реализацию процессов шссолэреноса в четырехфазной (та?~ ицдкость-клетки-яерастворимый субстрат) системе (Виестур, 1537)..При куль^лвироваь.^: в аппарате с мешалкой интенеи-фяцповать ;;-гот п^яесс за счет увеличения расхода воздуха или оборотов перемешивающего устройства не удается, т.к. в перЕом случае может наблюдаться сильное вспешша-. 'цив и наступление я^ :ения захлебывания, а во второй -'повреждение мицелия, которое имеет место в результате затрудненного распространения турбулентности зон введения энергии по всему объему ферментационной среда. Процесс рассредоточения энергии затрудняет высокая вязкость фер- ' -ментацяонкой среды, обладающей не-Ньютоновс-лми свой- " 'ствамг содержащая мкпелий с адсорбированными на нем час-■-тг ама субстрата (Виестур и др., 1987).

' 15 такой ситуации, как правило, наблюдается повреж-. | донкя популяции или даже грубый разрыв мипалия,

Ка..ротив, щадящие .уоловия в' эрлифтных аппаратах соз-'благоприятные условия дая развития мнкролшцэта, од- • повременно' обеспечивая условия' дая интенсивного • массбоб- ; пчна, что подтверждается многочисленными исследованиями '( Ь' ь'/с э/. , 1965; Осогелг #¿0/., 1?79; 5/еуе/^с/ , •¿О };• ЩгсЬикг^хдва). . ,

. 5. Особенности развития микромипетов йа ЛЦС'при кулътйЕйройап'ии.в эрлифтных фермантач^ра?.-

Морфо-физиолоГичеокие'особенности мнкромипетов играет" решающую роль в процессах разрушения ЛДС. Изучены осо-бонностй развития. тликрошшотов в природных условиях и близких к- ним - твердофазная .^грмеягалия (Балай, 1986) , . сднало в литературе практически пет данных о морфологии грибов рола Аьрегр/ прИ росте на ЛЦС в условиях ъпубгпной Ориентации (Билай и др., 1988).

Ми показам, Что ври культивировании в врлифтных аппаратах мипелиальных грибов в экстюнеппиальной -"базе роста характер взаимодействия мицелия с субстратом аналогичен

— 10 —

характеру взаимодействия, который наблэдалоя при культивировании в аппарате с мелалной Еолчек, ЮСЭ , т.е. н.°-блюдается прорастание гиф мицелия в дефекты и разломы на поверхности субстрата, при этом гифы располагаются парад-• лельно волокнам иелямлозн. Затем в коние экспоненциальной и начале стационарной фаз роста наблюдается образование сплошной гифальной сетки вокруг частии субстрата, в то время как при культивировании в АНКУ1Л-'?М было отмечено образование кокона, что по назему мнению, затрудняет массообменнне процессы метду меткой и средой внутри кокона. Возможность образования ¡.тагелиальной сетки мы свя- ' ■зываем с отсутствием повреждений и срезовкх эффектов в напем случае.

В конпе стапяонарной фаз1- роста наблюдали глубинну-/ споруляпия у обоих кикромяиетов.

Рост микромипетов в прикрепленном к субстрату состоянии и образование густой сетки мипелия является, вероятно, характерной особенность» морфологии чнкромзшетоа при культивирования в аппаратах эрлифтного типа.

в. Сравнение продуктов биоконверсии, полученных после культивирования в эрлифте и в АНКУМ-2ГИ мшфомине- • та Аэрегу/^из ^тг'роТ-069.

В результате глубинного культивирования

Г-060 на ПС в эрлифтном Ферментаторе и п АНКУМ-2М были получены продукты биохонверечи, их состаэ по сравнению с исходным субстратом приве; н в табл. 5.

Из приведениях в табл. 5 данных В! ¿но, что пая :;'-продукт обогащается белком по сравнению с субстратом в 13,4 раза, липвдаия в 4,8 раза, лизином в 15 раз,- в "о время как продукт, полученный* после культивирования в АНКУМ-2М, белком обогатился в 10 раз,•липидами в 4,3 раза, лизином в ГЗ раз.

Переваримость в налом случае возросла в 3 раза благодаря наличию биомассы и изменениям в субстрате.

Также повьгаелная кормовая ценность натгего продукта связяна с больней долей ненасыщенных жирных кислот, которые являются предшественниками витаминов.

Таблица 5

Характеристики субстрата и продуктов, полученных

после проведения процесса культивирования - . '3 эрлифтном ферментаторе и в АНКУМ-2м

Продукт, полученный после культивирования в

Компоненты, % '"/б; страт

эрлифте

АНКУМ-2М

белок \0 26,9

.■¿яшцда.,.,•' •■ • 1.0. 4,8

Пеллшоза •" 56,5 14,2

Лигния Кдассна. 15,3 ^ .. 10,0

' Нуклеиновые кис- ':* - „ 0,8

лоты' > - ;•• "'•;.; •':-..

Лто ил. . 0,2 3,1

Переваримость '21,3 ' .56,8

• 0ч..давяв8 -ва- 1:1 1:3

. сгйцешшх и не--. \-„ . -насыщенных' ■ .•'..•

• жиршх кислот, ■"'■■у- '

20,6 4,и 18,8 10,50,8

2,7 53,6 1:2

,, Била показана не токсичность.й не патогеяность цаше-продукта по отношению к лабораторным животным и .чело- -веку. . .' ' ' ' ' . ' ' . -

. , Следовательно,' при культивировавши в аппаратах эр- '; лнфтного тира создаются благоприятные условия для получения продукта .бяоконверсии. ■'"."'

7..'Опенка различных способов предобработки на ЛШ"и йнгкин Класона и влияния' взаимодействия микр^-тицетов А$р ; рт/роШ Т-060 и "''ре' Г-412 с лДС и лигнином Кдасона методом ИК-тСпектроокопии.

В результате, проведенных анализов были получены спектры, святые о твердых образцов продуктов бноконвер-сий, лигнзша Класона, натнвньпс и обработанных ЛИС.

Поскольку ЛЦ является сложным полимерным соединением-, полученные спектры характеризовались слабим разрешением, тем не меяее, вами бнло выделено несколько харах-твристич^кях полоо в областях 3200-3400 см-1, 1500 и

- 17 -

1600 см"-*-, которне согласно Беллами (Баллами, 1971) были нами идентифицированы как ваяентнке колебания ассот~гр"-' . ванных ОН, С-Н, С=0 и С=Сар0М групп соответственно. ■ • " ^рма полосы поглощения ОН груш и ее относительная интенсивность могут служить указанием типа структуры. Большую пирину пика, которая наблюдалась в наием случае, приписывают содержанию различных по прочности водородных связей. Изменение ширины полосы вален-, мс колебаний за.:" висттт 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? изменений значений экс-■ тинкпии было видно, что обработка и биоконверсия микрогл!-петами во всех случаях уменьшает прочность мэжмолекуляр-ных водородных связей, причем в большей степени это касается очевидно целлюлозы, чем лигнина.

, Спектральное данные подтверждают получение раг.м . результаты о том, что обработка кислотой позволяет в большей степени утилизировать компоненты Щ, чек щелочная. Слабее всего на лнгноиеллюлозную чатртоу действуют отхода птшэБОДСТва. Видно, что культивирование глееро- ". ответов приводит к дальнейшему умэньшеии» зпачитсл экс- тшкшга. _

Исчезновение характеристической полг .-ч валентных колебаний группы С=С связывается наад с образованием карбо- -ниевого катиона при действии щелочи на 1,. что согласуется с литературными данными (Виестур л др., ГНЯ8).-'Пту-ченнне ПК-спектры показывают,* что обработка привод-.; ■ изменению относительной интенсивности-практически з-><п полос поглацения. По соотношению яятеясивяоотей ¡тр:. 1375 и 1325 см-1 можно характеризовать степень перехода целлюлозы I в пеллплозу П (¿ес/*'р , 1968|.

Таким образом, аначиз спектральных данных позволл.ч -судить о характере изменений.в ЛЦ субстратах в результат'"; воздействия химических веществ и микромкиетов.

- 18 -

В Ы £.0 Д Ы

1. Показано, что при поверхностном культивировании , 69 штаммов на различных Ш субстратах: ПС, БО, СО наиболее активно утилизируют субстраты микромипеты Asptr-

qiHus nlger^-WZ, /Jspfwsgatc/s г-&бо. JS/з Со/о 7~-Оо/, /Ifyj.sp. Т-Cit;, //е/тУч ¿o¿/>os/¿//» TOóá.

2. Установлено, что мккрогжпегы 4sp f-rfsp.ft//>js¿K*¿¿'s 7~-os# накапливают наибольшее количество белка (10 и и обладают более высокой способностью к блоконверсг:;: субстрата С 56 и 48%) при глубинном культивировании на БО и ПС соответственно.

3. Разработаны способы проведения биоконверсии ЛЦ субстратов микромицетами A¿p rifes f- r/2f Asp.

fü/n/poíe/s T-0<so в аппаратах эрлифт ного типа, хоторнч позволяют увеличить производительность пропесса в раза и степень конверсии в 1,5-2 раза.

4. Показано, что предобработка ЛЦ субстратов растворами HgSO^ .H 1%#а0Е позволяет интенсифицировать процесс биоконверсии- субстрата й увеличить выход био-

••ч." ч.. ' ' . • • . ' . .> . _

5i Разработан- способ культивирования,-микромипе- . то в л/pes f на смеси отходов двух видов:

ЛЦ субстрг ов и естественных отходов-промышленного пти-.оводотва, позволяютей получать продукт с содержанием Овдка до-42,8$. ' . ...

6. Пбказано, что продукт биоконверсии, полученный на ПС, содержит 27% белка* 4,8Í лшпидов, -ненасыщенные жирные кислоты, 3,156 лизина, степень его переваримости составляет 66,855, ■что обуславливает его высокую кормовую ценность. г

По материалам диссертации опубликованы следующий работы:

I. 5фоматографичеокий анализ метиловых эмиров жирных кислот мгасромипета Aspcr^S/vs s/> BKMF-3101 Д/С.А.Еремкиня, Г.Н.Голрнчук, В.Н.Соколов, А.". Гияак/Л'ез. доки. 1-й научной конь. мол. ученых "Про-

- 19 -

блемн химии и технологии органических вепоств и биотехнологии",, 1-5 апреля 1991 г„ - Л-г ЛТИ» 1991. - С.4С.

2. Синтез антибиотических веществ почвенными ми-кроорганизмами-неллшгозодесгрукторамя/ С.А.Еремннна, В.М.Колесник» В.Н.Соколов, А.И.Гинак// Гез. дом. конф. "Биологически активные соединения» синтез и использование", 28-29 сентября 1992 г. - Пенза: Приволжский Дом научнотехпической пропаганд: . 1992. - С.137-138.

3„ Еремкина С.А., Соколов В.Н., Гинак Л.И. Сравнительное изучение процесса биотрансформации пеллюло-. зосодержащих субстратов микромипетами рода в ферментере с перемеривающим устройством и в эрлифт-ном ферментере// Биотехнология. - 1992. - №4. - С.30-32.

4„ Микробиологическая переработка пэллгаозосодбр-яащих отходов сельскохозяйственного производства: Обзор. инф„ ЛШГГЭХИМ; Хим. пром-сть; Сост.: ЗЛ*.Соколов, С.А. Еремкина, Я.В.Зачиняев, А.И.Гинак; - М.„ 1992- - Выи. I. - • •14 с. - (Сер»: Актуал, вопр« хим. науки и технологии, экологии в хим. пром-сти}„ - Библиогр.-: С.: 12-14 (49 .■: назв.).

17.05.93г. Зак.Пб-50 РШ ИК СИНТЕЗ, М'^кчвсккЯ пр 26