Разработка способа получения жидкофазных биологически активных средств

Фомичева, Наталья Викторовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Разработка способа получения жидкофазных биологически активных средств
ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Разработка способа получения жидкофазных биологически активных средств"

На правах рукописи

Фомичева Наталья Викторовна

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОФАЗНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СРЕДСТВ

Специальность 03 00 07 - Микробиология 03 00 23 - Биотехнология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Тверь-2007 ииа1Б177Э

003161779

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственного использования мелиорированных земель

(ВНИИМЗ)

Научный руководитель

Официальные оппоненты.

Ведущая организация

доктор биологических наук, профессор Рабинович Галина Юрьевна

доктор биологических наук Архипченко Ирина Александровна

кандидат биологических наук Чугунова Марина Валентиновна

ГОУВПО Тверской государственный

технический университет

(ТГТУ)

Защита состоится « 8 » ноября 2007 г в_часов на заседании диссертационного совета К 006 028 01 во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной микробиологии по адресу 196608, Санкт-Петербург-Пушкин, шоссе Подбельского, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИСХМ и на сайте contact@arnam.spb.ru

Автореферат разослан « 8 » октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Алисова С М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из важных задач современной биотехнологии является разработка технологий по созданию и применению биологически активных средств, способствующих росту и развитию растений, улучшению почвенного плодородия и используемых в других сферах человеческой жизни. Наиболее актуальным направлением, обеспечивающим одновременно с созданием биосредств разумную утилизацию возобновляемых отходов (навоза, помета, торфа, соломы, лигнина, отходов пищевых и лесоперерабатывающих предприятий), является создание высокоэффективных технологий, целесообразных для внедрения в Российской Федерации, оказавшейся в крайне сложной экономической ситуации к началу XXI века

В настоящее время известно большое количество биологически активных средств, которые преимущественно классифицируют как биопрепараты. Наиболее перспективными из них являются те, которые имеют множество областей применения и обладают широким спектром воздействия на объекты окружающей среды

На фоне большого количества биосредств, представленных на российском рынке, особо выделяется группа биопрепаратов, технологии получения которых позволяют максимально сохранять и извлекать биологически активные вещества из исходных субстратов, изначально обеспеченных разнообразной микрофлорой, элементами питания, физиологически активными веществами Большинство наиболее эффективных биосредств - микробные препараты, представляющие собою сообщества специально подобранных отселектирован-ных микроорганизмов или содержащие строго определенный штамм микроорганизмов какого-то одного вида Наряду с ними, биологически активные средства, получаемые из органического сырья (биоудобрения, биостимуляторы, биопрепараты), содержат присущие исходному сырью микробоценозы, накапливающиеся в конечных продуктах при использовании эффективных технологических приемов и обеспечивающие в конечном итоге их высокую биологическую активность Органические субстраты служат источником получения как твердофазных, так и жидкофазных биосредств Последние отличаются доступностью элементов питания, возможностью минимизации дозировки и при необходимости корректировки состава Поэтому в последние годы большое внимание уделяется разработкам технологий, связанных с получением именно жидкофазных биосредств

Целью настоящей работы являлась разработка технологической линии получения жидкофазных биологически активных средств на основе ферментацион-но-экстракционного процесса с последующим определением состава конечных продуктов и прогнозной оценкой их применения в народном хозяйстве

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи

- предложить высокоэффективные стимуляторы процесса аэробно-анаэробной ферментации путем изучения их влияния на жизнедеятельность микрофлоры и оценки качества конечных продуктов,

- разработать технологическую линию получения жидкофазных биологически активных средств, основывающуюся на ферментационно-экстракционном подходе,

- изучить состав и свойства жидкофазных биологически активных средств и оценить спектр их возможного применения,

- изучить влияние жидкофазных биологически активных средств на жизнедеятельность почвенной микрофлоры и развитие растений в лабораторных экспериментах

Научная новизна. Показано влияние и осуществлен выбор оптимальных концентраций стимуляторов процесса аэробно-анаэробной ферментации путем тестирования жизнедеятельности микрофлоры и качества конечных продуктов Впервые разработана технологическая линия получения жидкофазных биологически активных средств и предложена ее модернизация, позволяющая корректировать состав получаемых жидкофазных биосредств по содержанию необходимых элементов в зависимости от их назначения Впервые исследован состав получаемых жидкофазных биосредств, определяющий их масштабное внедрение Установлено влияние жидкофазных биологически активных средств на микрофлору почвы и растения

Практическая значимость. Разработан двухступенчатый способ получения жидкофазных биологически активных средств и предложена производственная модель технологической линии Предлагаемый способ получения жидкофазных биологически активных средств может быть реализован сельскохозяйственными предприятиями различных форм собственности

Рекомендованы дозы внесения жидкофазных биосредств под яровую пшеницу и редис. Жидкофазные биосредства предлагается использовать в растениеводстве (для ускорения прорастания семян, улучшения роста и развития растений, в целом, способствуя повышению урожайности), в земледелии (для активизации почвенно-микробиологических процессов, участвующих в формировании уровня плодородия почвы), при решении вопросов, связанных с оптимизацией компостирования органических субстратов и рекультивацией нарушенных земель

тать технологии производства и применения биомелиорантов широкого спектра воздействия на свойства почв осушаемых земель с целью повышения продуктивности и экологической устойчивости агроландшафтов», в Государственном контракте с Минсельхозом России (ГК № 774/26, 2003 г) по теме «Проведение исследований и разработка технологии получения физиологически активных препаратов на основе продуктов ферментации органического сырья, обеспечивающих повышение прорастания семян зерновых культур и картофеля»

Основные теоретические положения и практические результаты диссертации доложены на заседаниях методической комиссии ГНИУ ВНИИМЗ в 2002 -

2004 гг, 2006-2007 гг

Результаты работы докладывались на следующих конференциях 3-й Всероссийской научной конференции "Перспективы развития Волжского региона" (Тверь, 2001 г), Международной научно-практической конференции "Высокие технологии добычи, глубокой переработки и использования озерно-болотных Отложений" (Томск, 2003 г), Международной научно-практической конференции "Научно-производственное обеспечение развития сельского социума" (Москва,

2005 г), 2-й, 3-й и 4-й Всероссийских конференциях молодых ученых "Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации" (Коломна, 2005 г, 2006 г, 2007 г), Международной научно-практической конференции «Научно-производственное обеспечение развития комплексных мелиораций Прикаспия» (Соленое Займище, 2005 г, 2006 г), областной научно-технической конференции молодых ученых "Физика, химия и новые технологии" в рамках XIV Региональных Каргинских чтений, (Тверь, 2007 г), Международной научно-практической конференции «Стабилизация производства и развитие агропромышленного комплекса региона на основе внедрения инновационных технологий» (Тверь, 2007 г.)

По результатам выполненных исследований опубликовано 18 печатных работ, в том числе 2 в центральной печати, 2 Патента РФ на полезную модель и 1 Патент РФ на изобретение

Структура и объем диссертации Диссертация изложена на 165 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений Работа содержит 24 рисунка, 31 таблицу и 13 приложений Список литературы включает 154 наименования, в том числе 31 на иностранных языках

Автор приносит глубокую признательность научному руководителю за предложенную интересную тему научной работы, за помощь и поддержку в написании диссертации, а также сотрудникам лаборатории биомелиорантов и микробиологических исследований ВНИИМЗ за помощь в проведении экспериментов Отдельная благодарность сотрудникам лаборатории массовых анализов ВНИИМЗ за участие в получении результатов по характеристике объектов исследования

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, изложены цель, научная новизна и практическая значимость проведенных исследований

В главе 1 «Значение биологически активных средств в растениеводстве и земледелии» обобщены имеющиеся в литературе сведения о современных биосредствах (биопрепаратах, стимуляторах) для роста и развития растений и улучшения почвенного плодородия, кратко представлены их свойства и назначение Отмечено, что наибольшую ценность представляют комплексные биосредства с широким спектром применения Рассмотрено значение основных составляющих комплексных биосредств элементов питания, физиологически активных веществ, микроорганизмов

В главе 2 «Новые технологические решения в создании биологически активных средств» описаны известные отечественные и зарубежные технологии получения биопрепаратов для почвы и растений с указанием основных стадий производства

Показано, что продукты аэробно-анаэробной твердофазной ферментации, полученные путем переработки отходов животноводства, торфа и различных стимуляторов, можно использовать в качестве основы получения жидкофазных биологически активных средств (БАС)

В главе 3 «Объекты и методы исследований» представлены схемы получения жидкофазных биологически активных средств и лабораторной установки для проведения аэробно-анаэробной ферментации Дана характеристика исходного сырья и стимуляторов процесса, приводятся микробиологические и биохимические методы анализа различных органических субстратов Статобработ-ку полученных данных проводили с помощью программ STATGRAPHICS Plus версия 2 1 и Microsoft Excel, обработку ИК спектров - программами OPUS версия 2.06 и Origin версия 6 0

В главе 4 «Разработка технологической линии получения жидкофазных биологически активных средств для растениеводства и земледелия» на первом этапе работа была направлена на выбор эффективных стимуляторов процесса ферментации В качестве теста была использована ответная реакция углерод-трансформирующих микроорганизмов, развивающихся в течение процесса ферментации. В качестве стимуляторов рассматривались отходы предприятий Тверской области мясоперерабатывающей промышленности (ОМПП), мукомольного производства (ОММП) и молочной промышленности (ОМП), используемые в количестве 5 % (масс ) от исходной смеси Процессы трансформации углеродсодержащих соединений в процессе аэробно-анаэробной ферментации под влиянием стимулирующей деятельности пищевых отходов существенно различались между собой Это, безусловно, связано с изначально различными

питательной ценностью отходов, содержанием микрофлоры и ее функциональной активностью Статистическая обработка результатов показала тесную, но варьирующую при использовании различных стимуляторов, связь исследуемых микроорганизмов, потребляющих в качестве единственного источника углерода различные виды моно- и дисахаров, с динамикой общих Сахаров, а также зависимость между развитием грибов и актиномицетов (R = 0,86). По совокупности полученных данных, к наиболее эффективному виду рассмотренных биостимуляторов были отнесены отходы мукомольного производства (ОММП)

На втором этапе работы оценивалось влияние двух видов стимуляторов комплексного состава органической и неорганической природы (отходов мукомольного производства и древесной золы) на формирование продуктов ферментации с высокой физиологической активностью, обусловленной, наряду с угле-родтрансформирующими микроорганизмами, деятельностью микроорганизмов, обеспечивающих трансформацию азота в ферментируемой смеси Биостимуляторы использовались в различных концентрациях. ОММП - 1, 3, 5 и 10 %, зола -1,3 и5%.

Исследование ферментативной активности позволило установить направленность происходящих в органической массе ферментера преобразований В качестве критерия оценки был выбран условный окислительно-восстановительный коэффициент (ОВК), который находят путем отношения каталазной активности к дегидрогеназной активности, взятых в условных единицах. ОВК наглядно демонстрируют изменения, происходящие в процессе ферментации - преобладание либо процессов распада (ОВК > 1), либо процессов синтеза (ОВК < 1)

При использовании в качестве стимуляторов и ОММП, и золы (рис 1, 2) к концу процессов ферментации наблюдается преобладание синтезирующих реакций, то есть в течение 120 часов ферментации активные процессы минерализации близки к завершению

В случае использования ОММП в процессе ферментации ОВК изменялся волнообразно - происходили активные процессы преобразований, чему способствовала органическая природа стимулятора При использовании 1; 5 и 10% ОММП к концу процесса ферментации ОВК достаточно резко снижался (в случае внесения 1 % ОММП ОВК оказался равным 0,005), что свидетельствовало о близких к завершению процессах трансформации

ОВК 2,5 -

2 -

1,5 -

0,5 '

V i ) i i

Исходи 24 ч 48 ч 72 ч 120 ч

Время

Рис 1 Динамика ОВК в процессах

ферментации под воздействием ОММП

-1% -ш- 3% -*- 5% -*- 10%

Помимо ферментативной активности в ходе процессов ферментации была определена численность микроорганизмов, использующих минеральные и органические формы азота, микроорганизмов, выделяющих свободные аминокислоты, а также энтеробактерий, являющихся продуцентами витаминов группы В.

Отмечено, что как при использовании золы, так и ОММП после пастеризационного периода наблюдается снижение указанных микроорганизмов практически во всех случаях Однако синтезированные ими метаболиты могли быть либо использованы другими микроорганизмами, либо должны принимать непосредственное участие в процессах трансформации ферментируемой смеси

В течение процесса ферментации было определено содержание ароматической аминокислоты триптофана, являющейся предшественником ИУК В целом, использование древесной золы в качестве стимулятора процесса ферментации (особенно в количестве 1 - 3 %) способствовало большему накоплению триптофана в течение процесса по сравнению с применением отходов мукомольного производства

В качестве критерия физиологической активности продуктов ферментации использовали определение содержания общих Сахаров, поскольку последние необходимы для роста и развития растений Максимальное содержание Сахаров во всех вариантах приходилось на разные периоды течения процесса и не подчинялось каким-либо определенным закономерностям, так как на протяжении всего процесса углеводы активно включаются в метаболизм превращений, осуществляемых микрофлорой Конечные продукты ферментации характеризовались содержанием Сахаров от 30,63 мг/г а с в до 89,74 мг/г а с в , определенным при использовании различных концентраций исследуемых стимуляторов.

Продукты ферментации и исходные смеси для их получения были впервые протестированы на содержание водорастворимых и жирорастворимых витаминов и афлатоксина Ble помощью прибора Флюорат 02-2М с приставкой ВЭЖХ 01 в лаборатории массовых анализов ВНИИМЗ Поскольку витамины и афлатоксин В1 могут быть использованы микроорганизмами в обменных процессах, вполне закономерным является факт снижения тех и других в продуктах ферментации Так, в исходной смеси с использованием 5 % ОММП количе-

ОВК 1,5 т

Исхода 24 ч 48 ч 72 ч 120 ч Время

Рис 2 Динамика ОВК в процессах ферментации под воздействием золы -1% -«- 3% -к- 5%

ство витамина Е снизилось с 10,7068 мг/кг до 8,6229, витамина В2 с 0,693 мг/100г до 0,329, афлатоксина В1 с 0,007733 мг/кг до 0,000830 В этой связи, несмотря на снижение содержания некоторых витаминов, наиболее важным является понижение содержания афлатоксинов (практически на порядок). В целом, по содержанию афлатоксина В1 продукты ферментации можно отнести к категории экологически чистых, так как в различных проанализированных продуктах количество афлатоксинов уступает их содержанию в приготовленном из различных трав сене (0,015 1,26 мг/кг)

Благодаря анализу результатов микробиологических и биохимических исследований течения процессов ферментации к оптимальным концентрациям рассмотренных стимуляторов были отнесены 5 % ОММП и 3 % золы Эти концентрации стимуляторов способствовали активным преобразованиям ферментируемой смеси и накоплению физиологически активных веществ в конечных продуктах, поэтому и были рекомендованы в этом качестве при получении жидкофазных биологически активных средств

Следующий этап работы был посвящен отладке ферментационно-экст-ракционного способа получения жидкофазных биологически активных средств Качество жидкофазных биосредств, полученных при отработке технологии, оценивали микробиологическим тестом - определением содержания обычно доминирующих в таких процессах Ы-трансформаторов - аммонифицирующих (на мясопептонном агаре) и амилолитических (на крахмапо-аммиачном агаре) микроорганизмов В различных типах реализации ферментационно-экстракци-онного процесса были выявлены оптимальные режимы ферментации и экстракции, способствующие появлению максимальной суммарной численности вышеуказанных микроорганизмов-доминантов (рис 3)

Варианты ферментационно-экстракционных процессов-

1 -Ф = 120 ч при 37 °С, Э = 72 ч при 37 °С,

2 -Ф= 120 ч при 55 °С, Э = 24 ч при 37 °С,

3 - Ф = 72 ч при 37 °С + 48 ч при 55 °С,

Э = 72 ч при 22 °С,

4 - Ф = 72 ч при 37 °С + 48 ч при 75 °С,

Э = 48 ч при 22 °С,

5 - Ф = 48 ч при 37 °С + 24 ч при 55 °С + 48 ч при 37 °С,

Э = 48 ч при 22 °С,

6 - Ф = 48 ч при 37 °С + 24 ч при 75 С + 48 ч при 37 С,

Э = 24 ч при 22 °С.

400 350 -« 300 3 250

-а 200

1 150 100

I 50

3 4 Варишпы Рис 3 Суммарная численность микроорганизмов-доминантов в жидкофазных биосредствах, приготовленных при различных режимах ферментации (Ф) и экстракции (Э)

В результате выбор был остановлен на ферментационно-экстракционном процессе, включающем два основных этапа

- первый этап - ферментация, которая длится 48 ч при 37 °С, далее 24 ч при 55 °С и в завершении 48 ч при 37 °С,

- второй этап - стационарное экстрагирование 1 %-ным раствором К2НРО4 продолжительностью 48 ч при температуре 22 °С

В целом, схему получения жидкофазных биологически активных средств можно представить следующим образом.

Исходное сырье для ферментации

Навоз КРС-50%

Торф - 50 %

ОММП - 5 % (масс) или зола - 3 % (масс)

ФЕРМЕНТАЦИЯ

2 сут при 37 "С + 1 сут при 55 °С + 2 сут при 37 °С

Твердофазный продукт ферментации = исходное сырье для экстракции

ЭКСТРАКЦИЯ

_Настаивание 2 сут при 22 °С в растворе К2НРО4 (1 %)_

_Настой продукта ферментации в экстрагенте_

ФИЛЬТРАЦИЯ, РОЗЛИВ

_Жидкофазное биологически активное средство_

На основании проведенных лабораторных экспериментов была создана полезная модель получения жидкофазных биологически активных средств для промышленного производства (рис 4) с учетом корректировки состава конечного продукта по мере необходимости Приведен оценочный расчет материальных потоков ферментационно-экстракционного процесса для случая использования 100 кг навоза, 100 кг торфа и 10 кг отходов мукомольного производства На выходе, из 210 кг исходной смеси и 580 литров экстрагента с учетом потерь должно получиться не менее 665 литров 10 %-ного жикофазного биосредства

Рис. 4 Производственная модель технологической линии получения жидко фазных биологически активных средств

1 - ферментер, 2 - транспортер, 3 - экстрактор, 4 — накопительная емкость, 5 - фильтр, 6 — смеситель

В главе 5 «Обоснование целесообразности использования новых жидко-фазных биологически активных средств в земледелии и растениеводстве» представлена характеристика состава и свойств получаемых жидко фазных биологически активных средств и на лабораторном уровне проверена эффективность их действия на биологические и агрохимические свойства почвы и растения. Показано, что жидкофазные биологически активные средства, приготовленные фер-ментациоино-экстракциош-тым способом, внешне представляют собою растворы (табл. 1).

Количество сухого вещества в биосредствах не превышает 3 %; при отстаивании они почти не дают осадка. Кислотность очень благоприятная - слабощелочная, не превышающая величину 8,0. Такой уровень кислотности при использовании биосредств в земледелии и растениеводстве должен положительно влиять на развитие бактериальной микрофлоры, предпочитающей нейт-

ральный или слабощелочной рН и тормозить развитие грибов, в том числе патогенной микрофлоры

Таблица 1

Характеристика жидкофазных биологически активных средств

Наименование показателя Результаты

1 Вид, цвет, консистенция Жидкость темно-коричневого цвета

2 Массовая доля сухого остатка, %, не более 3,0

3 Кислотность (рН) 7,5 - 8,0

4 Массовая доля общего азота (И), г/л 0,2-0,25

5. Массовая доля углерода гумусовых кислот, г/л/, не более 1,0

6 Массовая доля общего фосфора (Р205), г/л 10,0-15,0

7 Массовая доля общего калия (К20), г/л 9,0-12,5

8 Массовая доля кальция (СаО), г/л, не более 0,1

9 Массовая доля магния (М§0), г/л, не более 0,5

10 Количество аммонифицирующих микроорганизмов, КОЕ/мл 2,5x109 2хЮ10

11 Количество амилолитических микроорганизмов, КОЕ/мл 3x108 7x109

12 Количество микроорганизмов, выделяющих свободные аминокислоты, КОЕ/мл 9x108 1,5х109

13 Количество фосфатмобилизующих микроорганизмов, КОЕ/мл 1х109 2x1О9

14 Количество микроорганизмов, потребляющих глюкозу в качестве единственного источника углерода, КОЕ/мл 7x1О8 2x1О9

15 Количество микроорганизмов, потребляющих сорбит в качестве единственного источника углерода, КОЕ/мл 6x108 1,5x109

16 Количество микроорганизмов, потребляющих сахарозу в качестве единственного источника углерода, КОЕ/мл 1,5x109 2x109

17 Количество энтеробактерий, КОЕ/мл, не более 1х105 ЗхЮ5

18 Массовая доля общих Сахаров, мг/л, не менее 300,0

19 Массовая доля триптофана, мг/л, не более 3,0

20 Активность каталазы, см302/мл/мин 0,15-0,25

21. Активность НАДН2-дегидрогеназы, мгТФФ/мл/сут 1,5-2,0

22 Активность уреазы, мг >Ш3/мл/сут 1,5-8,5

23 Активность инвертазы, мг глюкозы/мл/сут 0,15-0,3

Формированию БАС с высоким содержанием подвижного фосфора способствует 1 %-ная соль К;НР(Хь что подтверждено данными ПК спектроскопического исследования готовых биологически активных средств и калия фосфорнокислого (чда). При сравнении их ИК спектров, записанных на Фурье-И К спектрометре «Equinox 55» фирмы «Вгикег», наблюдалось совпадение основных полос поглощения в области деформационных колебаний - 1160 - 500 см"', соответствующих К?НР04 (рис. 5).

$¿1 0,01

Рлс. 5 а) ИК спеетры жидкофазного биосрёдства с использованием ОММП (1) и К2НРО4 (2); б) ИК спектры жидкофазного биосредства с использованием золы (1) и К2НР04 (2)

Сравнение состава получаемого жидкофазного биосредства (табл. 1) с жидким гуминовым удобрением "Эдагумк СМ " (производство группы компаний "СМ"), а также с экстрактом сапропеля (производство ООО «Гера», Московская обл., г. Лыткарипо) свидетельствует, что жидкофазное биосредство, полученное во ВНИИМЗ, не относится к гуминовым удобрениям, но сравнимо с ними по отдельным показателям. К наиболее благоприятным факторам, свидетельствующим о хорошем качестве жидкофазного биосредства ВНИИМЗ, относятся: высокая численность агрономически полезной микрофлоры (Зх103...2х1011) КОЕ/мл), высокое содержание подвижных форм фосфора (10 -15 г/л) и калия (9 - 12,5 г/л), благоприятный уровень кислотности (рН 7,5 - 8,0). Для сравнения в экстракте сапропеля (массовая доля сухого остатка 5 %) основных физиологических групп микроорганизмов содержится ЗхЮ5...9x10й КОЕ/мл; Р20; - 2 г/л; КгО - 3,5 г/л; рН = 10.

Следует подчеркнуть, что в случае необходимости предусмотрено обогащение жидкофазного биологически активного средства элементами питания в

б)

зависимости от потребности растений (Патент 2006 г на полезную модель № 57276) При этом желательна некоторая консервация деятельности микроорганизмов в случае длительного хранения биосредств, что может быть достигнуто добавлением веществ-консерваторов и стабилизаторов, а также регулированием температуры хранения.

Высокая численность микроорганизмов, обнаруженных в жидкофазных биосредствах, предопределяет их высокую биологическую активность, о которой частично можно судить по активности окислительно-восстановительных и гидролитических ферментов

При получении жидкофазных биосредств, процессы ферментации и последующая экстракция способствуют поэтапному существенному снижению активности практически всех ферментов, свидетельствуя о стабилизации их свойств Так, активность каталазы в одном из экспериментов изменялась следующим образом

- в исходной торфонавозной смеси с использованием биостимулятора ОММП в количестве 5 % (перед ферментацией) - 14,3 см302/г/мин,

- в продукте ферментации - 3,9 см302/г/мин,

- в жидкофазном биологически активном средстве - 0,3 см3Ог/мл/мин

Об уровне физиологичности жидкофазных биологически активных средств можно судить по наличию триптофана и доступных Сахаров В биосредствах содержится довольно большое количество Сахаров (не менее 300 мг/л), что предопределяет их использование в качестве биостимулятора для проращивания семенного материала, а также будет полезным для подкормки растений и формирования высокопитательного почвенного раствора

В жидкофазном биологически активном средстве в количестве до 3,0 мг/л обнаруживается ароматическая аминокислота триптофан В процессе своей жизнедеятельности растения используют ростовые вещества, как ими же синтезированные, так и находящиеся в почвенном растворе В силу разных причин растения могут испытывать недостаток в физиологически активных веществах, поэтому использование биосредств, имеющих в своем составе триптофан, может принести ощутимую пользу

По данным производителей экстракта сапропеля, используемого в производстве биоудобрений «ФлорГумат», общее количество аминокислот в нем составляет 235 мг/л Жидкофазные биосредства, получаемые во ВНИИМЗ, ~ в 2 раза менее концентрированные По аналогии с экстрактом сапропеля содержание аминокислот в нем должно быть меньше В этой связи, обнаружение предшественника ИУК - триптофана в количестве 3,0 мг/л - достаточно неплохой результат, так как триптофан в ряду других аминокислот обычно не занимает лидирующих позиций, но обладает высокой активностью

Содержание триптофана в жидкофазных биосредствах можно сравнить с его содержанием в твердофазных удобрениях, в частности Бамила, разработанного во ВНИИСХМ В составе Бамила, полученного из продуктов аэробной переработки отходов свинокомплексов (активного ила и осадка сточных вод), обнаруживается 130 - 240 мкг/г Ь-триптофана В жидкофазных биосредствах ВНИИМЗ при перерасчете на сухое вещество содержится ~ 375 мкг/г триптофана

Консистенция жидкофазных биосредств и наличие необходимых растениям физиологически активных веществ позволяет рекомендовать их прежде всего для внекорневой подкормки, для опрыскивания зеленой массы на разных стадиях развития растений, для проращивания семян

Кроме того, отмечено, что осадки, образующиеся после экстрагирования, отличаются высокой физиологической активностью и могут быть использованы в качестве подкормки под различные сельскохозяйственные культуры В составе осадков обнаружена большая численность агрономически полезной микрофлоры (аммонифицирующие микроорганизмы - 9,2х108 1х109 КОЕ/г; амило-литические - 4,7x108 5,0х108 КОЕ/г, фосфатмобилизующие - 4,7x108 9,2х108 КОЕ/г, выделяющие свободные аминокислоты - 8,4x107 1,9x108 КОЕ/г), а исследование содержания основных элементов (Ы - 0,98.. 1,0 %; Р205 -1,17 2,01 %; К20 - 1,83. 2,33 %) свидетельствует об их определенной питательной ценности. Таким образом, процесс получения жидкофазных биологически активных средств является безотходным производством, так как сопровождается одновременным получением другого биологически активного средства

В модельных лабораторных экспериментах была выявлена реакция семян, растений и почв на жидкофазные биологически активные средства Показано, что для предпосевной обработки семян яровой пшеницы в случае использования биосредства, приготовленного с добавлением 3 % золы, наиболее эффективной является 0,5 %-ная концентрация, а в случае использования биосредства, приготовленного с добавлением 5 % ОММП, - 0,3 %-ная концентрация Установленные концентрации жидкофазных биосредств могут служить руководством при их использовании на семенах других культур.

Показана ответная реакция почвенных микроорганизмов (использующих минеральный и органический азот, фосфатмобилизующих, выделяющих свободные аминокислоты и др) на способы, концентрации и объемы применяемых жидкофазных биосредств, приготовленных с использованием ОММП (5 %) и золы (3 %) Наибольшая суммарная численность микроорганизмов, выраженная в процентах к максимуму, при поливе в рядки была выявлена при применении обоих видов биосредств при концентрации 0,3 % При опрыскивании почвы лучшие условия для развития микрофлоры формировались при применении

биосредства на основе ОММП в концентрации 0,45 %, а при применении биосредства на основе золы - при 0,3 % и 0,45 %.

Дополнительно был проведен модельный эксперимент с яровой пшеницей, связанный с изучением влияния на микрофлору почвы жидкофазного биосредства на основе золы, используемого в различных концентрациях. Было обнаружено развитие практически всех физиологических групп исследуемых микроорганизмов Наибольшего количества достигали фосфатмобилизующие микроорганизмы (5,8x106 .1,3x107 КОЕ/г) и микроорганизмы, способные использовать минеральные формы азота (1,0x107 .2,2x107 КОЕ/г), численность которых была максимальной при концентрации биосредства 0,3 % и составляла величину вдвое большую, чем в контрольном варианте Кроме того, при 0,3 %-ной концентрации биосредства наблюдалось увеличение ~ в 3 раза (до 4,1х10б КОЕ/г) по сравнению с контролем численности микроорганизмов, потребляющих глюкозу в качестве единственного источника углерода Во всех вариантах почвы с применением жидкофазного биосредства по сравнению с контрольным вариантом снижалось содержание грибной флоры Вероятнее всего это произошло в результате изменения уровня кислотности у большинства вариантов с применением биосредства по сравнению с контролем (рН контроля =5,3, рН вариантов с биосредством варьировал от 5,50 до 5,66)

Максимальная активность окислительно-восстановительной пары ферментов каталазы и дегидрогеназы в данном модельном эксперименте наблюдалась также при концентрации жидкофазного биосредства 0,3 % - соответственно 1,18 см302/г/мин и 3,32 ТФФ/г/сут

Были проведены модельные эксперименты по изучению действия различных объемов тестируемых жидкофазных биосредств на развитие микрофлоры и биометрические показатели растений В одном из экспериментов было установлено эффективное влияние жидкофазного биосредства, приготовленного с использованием ОММП, на развитие различных физиологических групп микрофлоры почвы под редисом аммонифицирующих, фосфатмобилизующих, потребляющих различные моносахара (в качестве единственного источника углерода) и выделяющих свободные аминокислоты Оптимум их развития преимущественно наблюдался при использовании жидкофазного биосредства в объеме 0,4 л/м2 Кроме того, установлено, что этот же объем оказался оптимальным и для развития самого редиса

Влияние различных объемов и концентраций жидкофазного биосредства на основе золы было изучено в модельном эксперименте с яровой пшеницей Анализ полученных биометрических показателей яровой пшеницы, показал, что 0,3 %-ная концентрация жидкофазного биологически активного средства наиболее эффективна в объеме 0,4 л/м2, а 0,5 %-ная концентрация - в объеме 0,2 л/м2.

Резюмируя результаты, полученные в серии модельных экспериментов по изучению доз и концентраций жндкофазных биосредств, следует отметить различную потребность растений в биологически активных веществах В частности, под редис рекомендуется вносить 0,4 л/м2 0,3 % -ного биосредства, а под яровую пшеницу - 0,4 л/м2 0,3 % -ного или 0,2 л/м2 0,5 % -ного биосредства, то есть при увеличении концентрации жидкофазного биосредства его дозу следует уменьшать

Влияние жидкофазных биосредств на состояние почвенного раствора было оценено в модельном эксперименте, длившемся 3 месяца Использовались 2 дерново-подзолистые почвы с содержанием гумуса 1,41 и 2,57 % Обработка почв разной степени гумусированности жидкофазными биосредствами показала, что за период проведения эксперимента гумусное состояние почв практически не изменилось (отсутствовала деструкция) Вместе с тем под действием жидкофазных биосредств обнаружен переход основных питательных элементов (Н Р, К) в подвижное состояние (Р205, К20, ЫО"3, ЫН+4) По сути, благодаря выраженному биомелиорирующему эффекту жидкофазных биосредств, произошла оптимальная подготовка почв к их сельскохозяйственному использованию

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанный ферментационно-экстракционный способ позволяет получать многофункциональные жидкофазные биологически активные средства для нужд сельского хозяйства Основываясь на данных модельных экспериментов по изучению влияния жидкофазных биосредств на почву и растения, следует вывод об их высоком биомелиорирующем эффекте и благоприятном прогнозе использования в земледелии и растениеводстве

Семеноводство (предпосевная обработка семян)

Растениеводство (подкормка)

ЖИДКОФАЗНОЕ ЧБИОСРЕДСТВО

Компостирование^\ ' субстратов )

Земледелие

(активизация трансформации высокомолекулярных

Рис. 6 Прогноз применения жидкофазных биосредств

Общая совокупность свойств и особенно высокий уровень микробной об-семененности жидкофазных биосредств, получаемых на основе возобновляемых сырьевых ресурсов, позволяет предположить их эффективное воздействие на трансформацию веществ в любом субстрате В связи с этим, область применения жидкофазных биологически активных средств может быть значительно расширена

ВЫВОДЫ

1 Процесс аэробно-анаэробной ферментации торфонавозной смеси обеспечивается развитием первичных деструкторов — грибов и актиномицетов, связанных высокой корреляционной связью (И. = 0,86), аммонифицирующих микроорганизмов и микроорганизмов, способных к потреблению минеральных форм азота, микроорганизмов, выделяющих свободные аминокислоты.

2 Благодаря жизнедеятельности микрофлоры в конечных продуктах процесса ферментации происходит накопление физиологически активных веществ. Наилучшим накоплением характеризовались продукты, получаемые при использовании оптимальных концентраций двух видов стимуляторов процесса ферментации 5 % ОММП и 3 % золы Продукты ферментации, полученные с использованием 5 % ОММП, характеризовались высоким содержанием общих Сахаров - 89,74 мг/г а с в , витаминов группы В, в частности В2 - 0,3290 мг/100 г, триптофана - 0,403 мг/г а с в, жиров - 1,53 % По аналогичным показателям тестировались продукты ферментации, полученные с использованием 3 % золы, общие сахара — 69,67 мг/г ас в, витамин В2 — 0,2320 мг/100 г, триптофан — 0,790 мг/г а с в, жир - 1,84 %

3 При использовании микробиологического теста (оценка содержания микроорганизмов-доминантов - аммонифицирующих и амилолитических) выявлены оптимальные параметры проведения ферментационно-экстракционного процесса получения жидкофазных биологически активных средств

- этап ферментации - 48 ч (37 °С) + 24 ч (55 °С) + 48 ч (37 °С),

- этап экстрагирования - стационарная экстракция 1 %-ным раствором К2НР04 продолжительностью 48 ч при температуре 22 °С

4 Выявлены благоприятные факторы, отличающие жидкофазные биосредства от известных аналогов высокая численность агрономически полезной микрофлоры (3x108 2хЮ10 КОЕ/мл), высокое содержание подвижных форм фосфора (10 - 15 г/л) и калия (9 - 12,5 г/л), благоприятный уровень кислотности (рН 7,5 - 8,0)

5 Установлено, что 0,3 %-ная концентрация жидкофазных биосредств достаточна и оптимальна для активизации почвенной микрофлоры фосфатмо-билизующих микроорганизмов (1,3х107 КОЕ/г), микроорганизмов, использую-

щих минеральные (2,2х107 КОЕ/г) и органические (4хЮ6 КОЕ/г) формы азота, выделяющих свободные аминокислоты (4,6х106 КОЕ/г), потребляющих глюкозу в качестве единственного источника углерода (4,1х106 КОЕ/г)

6 В модельных экспериментах по компостированию почв с жидкофаз-ными биологически активными средствами на фоне отсутствия видимой деструкции гумуса обнаружен переход основных питательных элементов (Ы, Р, К) в подвижное состояние, что обеспечивает их доступность растениям

7 Показана перспективность применения получаемых жидкофазных биологически активных средств1 в семеноводстве - для проращивания семян, в растениеводстве - для подкормки растений, в земледелии - в качестве земле-удобрительных препаратов, а также при решении вопросов, связанных с оптимизацией компостирования органических субстратов

РЕКОМЕНДАЦИИ

Для предпосевной обработки семян яровой пшеницы рекомендуется использовать 0,5 %-ную концентрацию жидкофазного биосредства на основе золы и 0,3 %-ную концентрацию жидкофазного биосредства на основе отходов мукомольного производства

Для активизации почвенных процессов под редисом, а также улучшения биометрических показателей самого редиса на 1 м2 почвенной поверхности рекомендуется вносить 0,4 л 0,3 %-ного жидкофазного биосредства (в результате перерасчета с данных модельных экспериментов) Аналогичную дозу 0,3 %-ного биосредства рекомендуется вносить и под яровую пшеницу, однако, при увеличении концентрации биосредства до 0,5 % оптимальную дозу необходимо снизить до 0,2 л/м2.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1 Процессы биоконверсии микробиологический анализ и поиск путей интенсификации / Молчанов В П , Тактаров Э А , Сульман Э М , Фомичева Н.В., Ковалев НГ, Рабинович ГЮ // Всероссийская заочная конференция «Перспективы развития Волжского региона», выпуск 3, Тверь ТГТУ, 2001 - С. 89-91

2 Перспективы использования биологически активных продуктов, получаемых в процессе углубленной переработки торфонавозных смесей / Рабинович Г Ю , Ковалев Н Г, Рабинович Р М, Фомичева Н В // Международная научно-практическая конференция «Высокие технологии добычи, глубокой переработки и использования озерно-болотных отложений» Томск, 2003 - С 160161

3 Процессы и качество продуктов твердофазной ферментации Методическое пособие / Рабинович Г Ю, Ковалев Н Г, Фомичева Н В , Рабинович Р М - Москва-Тверь, 2003 - 54 с

4 Рабинович Г Ю , Фомичева Н В , Ковалев Н Г Технология получения биологически активного средства на основе продуктов ферментации органического сырья Технологические решения и рекомендации - Тверь ЧуДо, 2005 -14с

5 Рабинович Г Ю , Фомичева Н В Биопрепараты на основе продуктов ферментации и их апробация в семеноводстве // Международная научно-практическая конференция «Научно-производственное обеспечение развития сельского социума» -М Изд-во "Современные тетради", 2005 -С 367-371

6 Фомичева Н В Разработка технологической линии производства биомелиорантов (биоактивного средства) для растениеводства в гумидной зоне РФ // 2-ая Всероссийская конференция молодых ученых "Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации" Коломна, 2005 -С 130-135

7 Рабинович Г Ю , Фомичева Н В Тестирование продуктов ферментации органического сырья на содержание физиологически активных веществ // Всероссийская научная конференция "Почвоведение и агрохимия XXI века" С -Петербург, 2006 - С 178-179

8 Фомичева Н В Влияние биологически активного средства на улучшение жизнедеятельности почвенной микрофлоры мелиорированных земель // 3-я Всероссийская конференция молодых ученых «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации» Коломна, 2006 - С. 225-229

9 Рабинович Г Ю, Фомичева Н В Ферментационно-экстракционный способ получения биологически активных средств // Международная научно-практическая конференция «Научно-производственное обеспечение развития комплексных мелиорации Прикаспия» - М Изд-во "Современные тетради", 2006 -С 392-395

10 Рабинович ГЮ, Ковалев НГ, Фомичева НВ Экспериментальные данные для разработки способов использования биологически активных средств - 1 ш.рь, 2006 - 20 с

11 Фомичева Н В , Смирнова Ю Д Создание новых жидкофазных биосредств и тестирование их состава методом ИК спектроскопии // XIV Региональные Каргинские чтения, областная научно-техническая конференция молодых ученых "Физика, химия и новые технологии" Тверь, 2007 - С 66

12 Рабинович Г Ю , Фомичева Н В , Барановский И Н Разработка новых видов жидкофазных биологически активных средств // Международная научно-практическая конференция «Стабилизация производства и развитие агропромышленного комплекса региона на основе внедрения инновационных технологий» -Тверь 2007 - С 108-111

13 Рабинович Г Ю , Ковалев Н Г , Фомичева Н В Новый вид биологически активных средств: получение, состав, перспективы использования // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук -2007 -№3 -С. 71-72

14 Рабинович Г Ю, Фомичева Н В Развитие углеродтрансформирующих микроорганизмов в процессах экспрессной ферментации при использовании пищевых отходов // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук - 2007 - № 3 - С 25-27

15 Фомичева Н В , Рабинович Г Ю Перспектива использования жидко-фазных биологически активных средств в системе комплексных мелиораций // 4-я Всероссийская конференция молодых ученых «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации» Коломна, 2007 - С. 320-324

16 Патент № 2264460 РФ. Способ получения биологически активного средства для роста и развития растений / Рабинович Г Ю , Фомичева Н В., Ковалев Н Г, Рабинович Р М, Сульман Э М (31 12 2003)

17 Патент на полезную модель № 50530 РФ Поточная линия для получения биологически активного средства в концентрированном виде / Рабинович Г Ю , Фомичева Н В , Ковалев Н Г (01 08 2005)

18 Патент на полезную модель № 57276 РФ Поточная линия для получения концентрированного биологически активного средства, обогащенного микроэлементами / Рабинович Г Ю, Фомичева Н В , Ковалев Н Г (25.04 2006).

Подписано в печать 3 10 2007 г Гарнитура Times New Roman Тираж 100 экземпляров Заказ №29, 1,3услпечл Изготовлено «ЧуДо», г Тверь

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Фомичева, Наталья Викторовна

Введение

ГЛАВА 1 ЗНАЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СРЕДСТВ

В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ И ЗЕМЛЕДЕЛИИ

1.1 Современные биосредства (биоудобрения, биопрепараты, биостимуляторы)

1.2 Основные составляющие биосредств и их роль в формировании позитивных свойств

1.2.1 Элементы питания

1.2.2 Физиологически активные вещества

1.2.3 Микроорганизмы

ГЛАВА 2 НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ В СОЗДАНИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СРЕДСТВ

2.1 Известные отечественные и зарубежные технологии получения биопрепаратов для почвы и растений

2.2 Получение биологически активных средств на основе ферментации органического сырья

ГЛАВА 3 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Схема построения исследований

3.2 Установка для проведения процесса ферментации

3.3 Стимуляторы процесса ферментации

3.4 Методика проведения процесса ферментации

3.5 Методика проведения процесса экстракции

3.6 Микробиологический анализ субстратов

3.6.1 Подготовка образца к микробиологическому анализу

3.6.2 Определение влажности образцов

3.6.3 Определение содержания микроорганизмов в субстрате

3.7 Определение ферментативной активности

3.7.1 Определение активности фермента каталазы

3.7.2 Определение активности фермента дегидрогеназы

3.7.3 Определение активности фермента инвертазы

3.7.4 Определение активности фермента уреазы

3.8 Определение содержания общих Сахаров

3.9 Определение содержания триптофана

3.10 Фурье-ИК спектроскопия

3.11 Определение витаминов, афлатоксинов и стандартных химических показателей

3.12 Статистическая обработка результатов

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОФАЗНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА И ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

4.1 Обоснование выбора стимуляторов жизнедеятельности микро- 68 флоры, участвующей в процессе ферментации

4.2 Исследование развития микрофлоры и ее функциональной активности в процессе ферментации под влиянием различных концен- 77 траций отходов мукомольного производства и золы

4.2.1 Потенциальная оценка накопления физиологически активных веществ (ФАВ) продуктами ферментации

4.2.2 Количественная оценка физиологической активности продуктов ферментации

4.3 Выбор принципиальной схемы получения жидкофазных биологически активных средств путем тестирования жизнедеятельности 91 доминантной микрофлоры

4.4 Производственная модель поточной линии получения жидко-фазных биологически активных средств широкого спектра действия

4.5 Расчет материального баланса при производстве жидкофазных биологически активных средств

ГЛАВА 5 ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВЫХ ЖИДКОФАЗНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СРЕДСТВ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ И РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

5.1 Характеристика состава и свойств жидкофазных биологически активных средств

5.2 Реакция семян, растений и почв на жидкофазные биологически активные средства (модельные эксперименты)

5.2.1 Влияние концентрации жидкофазных биологически активных средств на биометрию семян яровой пшеницы

5.2.2 Влияние способов внесения, объемов и концентраций жидкофазных биосредств на микрофлору почвы и растения

5.2.3 Влияние жидкофазных биосредств на динамику основных элементов питания и гумусное состояние почвы 132 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 134 ВЫВОДЫ 135 РЕКОМЕНДАЦИИ 137 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 13 8 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Разработка способа получения жидкофазных биологически активных средств"

Актуальность проблемы и общая характеристика работы.

Одной из важных задач современной биотехнологии является разработка технологий по созданию и применению. биологически активных средств, способствующих росту и развитию растений, улучшению почвенного плодородия и используемых в других сферах человеческой жизни. Наиболее актуальным направлением, обеспечивающим одновременно с созданием биосредств разумную утилизацию возобновляемых отходов (навоза, помета, торфа, соломы, лигнина, отходов пищевых и лесоперерабатывающих предприятий), является создание высокоэффективных технологий, целесообразных для внедрения в Российской Федерации, оказавшейся в крайне сложной экономической ситуации к началу XXI века.

В настоящее время известно большое количество биологически активных средств, которые преимущественно классифицируют, как биопрепараты. Наиболее перспективными из них являются те, которые имеют множество областей применения и обладают широким спектром воздействия на объекты окружающей среды.

На фоне большого количества биосредств, представленных на российском рынке, особо выделяется группа биопрепаратов, технологии получения которых позволяют максимально сохранять и извлекать биологически активные вещества из исходных субстратов, изначально обеспеченных разнообразной микрофлорой, элементами питания, физиологически активными веществами. Большинство наиболее эффективных биосредств - микробные препараты, представляющие собою сообщества специально подобранных от-селектированных микроорганизмов или содержащие строго определенный штамм микроорганизмов какого-то одного вида. Наряду с ними,' биологически активные средства, получаемые из органического сырья (биоудобрения, биостимуляторы, биопрепараты), содержат присущие исходному сырью микробоценозы, накапливающиеся в конечных продуктах при использовании эффективных технологических приемов и обеспечивающие в конечном итоге их высокую биологическую активность. Органические субстраты служат источником получения как твердофазных, так и жидкофазных биосредств. Последние отличаются доступностью элементов питания, возможностью минимизации дозировки и при необходимости корректировки состава. Поэтому в последние годы большое внимание уделяется разработкам технологий, связанных с получением именно жидкофазных биосредств.

Целью настоящей работы являлась разработка технологической линии получения жидкофазных биологически активных средств на основе фермен-тационно-экстракционного процесса с последующим определением состава конечных продуктов и прогнозной оценкой их применения в народном хозяйстве.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработать технологическую линию получения жидкофазных биологически активных средств, основывающуюся на ферментационно-экстракционном подходе;

- изучить состав и свойства жидкофазных биологически активных средств и оценить спектр их возможного применения;

- изучить влияние жидкофазных биологически активных средств на жизнедеятельность почвенной микрофлоры и развитие растений в лабораторных экспериментах.

Научная новизна. Показано влияние и осуществлен выбор оптимальных концентраций стимуляторов процесса аэробно-анаэробной ферментации путем тестирования жизнедеятельности микрофлоры и качества конечных продуктов. Впервые разработана технологическая линия получения жидкофазных биологически активных средств и предложена ее модернизация, позволяющая корректировать состав получаемых жидкофазных биосредств по содержанию необходимых элементов в зависимости от их назначения. Впервые исследован состав получаемых жидкофазных биосредств, определяющий их масштабное внедрение. Установлено влияние жидкофазных биологически активных средств на микрофлору почвы и растения.

Практическая значимость. Разработан двухступенчатый способ получения жидкофазных биологически активных средств и предложена производственная модель технологической линии. Предлагаемый способ получения жидкофазных биологически активных средств может быть реализован сельскохозяйственными предприятиями различных форм собственности.

Апробация работы. Диссертационная работа выполнялась в рамках Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ Рос-сельхозакадемии на 2001 - 2005 гг. по заданию «Разработать научные основы и технологии получения новых видов и форм органических удобрений, мелиорантов и кормовых добавок на основе биоферментации разнообразного растительного сырья, органических отходов и природных агроруд»; на 2006 -2010 гг. по заданию «Разработать технологии производства и применения биомелиорантов широкого спектра воздействия на свойства почв осушаемых земель с целью повышения продуктивности и экологической устойчивости агроландшафтов»; в Государственном контракте с Минсельхозом России (ГК № 11 АНЬ, 2003 г.) по теме: «Проведение исследований и разработка технологии получения физиологически активных препаратов на основе продуктов ферментации органического сырья, обеспечивающих повышение прорастания семян зерновых культур и картофеля».

Основные теоретические положения и практические результаты диссертации доложены на заседаниях методической комиссии ГНИУ ВНИИМЗ в 2002 - 2004 гг., 2006 - 2007 гг.

Результаты работы докладывались также на следующих конференциях: 3-й Всероссийской научной конференции "Перспективы развития Волжского региона" (Тверь, 2001 г.), Международной научно-практической конференции "Высокие технологии добычи, глубокой переработки и использования озерно-болотных отложений" (Томск, 2003 г.), Международной научно-практической конференции "Научно-производственное обеспечение развития сельского социума" (Москва, 2005 г.), 2-й, 3-й и 4-й Всероссийских конференциях молодых ученых "Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации" (Коломна, 2005 г., 2006 г., 2007 г.), Международной научно-практической конференции «Научно-производственное обеспечение развития комплексных мелиораций Прикаспия» (Соленое Займище, 2005 г., 2006 г.), областной научно-технической конференции молодых ученых "Физика, химия и новые технологии" в рамках XIV Региональных Каргинских чтений (Тверь, 2007 г.), Международной научно-практической конференции «Стабилизация производства и развитие агропромышленного комплекса региона на основе внедрения инновационных технологий» (Тверь, 2007).

По результатам выполненных исследований опубликовано 18 печатных работ, в том числе 2 в центральной печати, 2 Патента РФ на полезную модель и 1 Патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 165 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 24 рисунка, 31 таблицу и 13 приложений. Список литературы включает 154 наименования, в том числе 31 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Фомичева, Наталья Викторовна

ВЫВОДЫ

1. Процесс аэробно-анаэробной ферментации торфонавозной смеси обеспечивается развитием первичных деструкторов - грибов и актиномицетов, связанных высокой корреляционной связью (R = 0,86), аммонифицирующих микроорганизмов и микроорганизмов, способных к потреблению минеральных форм азота, микроорганизмов, выделяющих свободные аминокислоты.

2. Благодаря жизнедеятельности микрофлоры в конечных продуктах процесса ферментации происходит накопление физиологически активных веществ. Наилучшим накоплением характеризовались продукты, получаемые при использовании оптимальных концентраций двух видов стимуляторов процесса ферментации: 5 % ОММП и 3 % золы. Продукты ферментации, полученные с использованием 5 % ОММП, характеризовались высоким содержанием общих Сахаров - 89,74 мг/г а.с.в.; витаминов группы В, в частности В2 - 0,3290 мг/100 г; триптофана - 0,403 мг/г а.с.в; жиров - 1,53 %. По аналогичным показателям тестировались продукты ферментации, полученные с использованием 3 % золы: общие сахара - 69,67 мг/г а.с.в.; витамин В2 -0,2320 мг/100 г; триптофан - 0,790 мг/г а.с.в; жир - 1,84 %.

3. При использовании микробиологического теста (оценка содержания микроорганизмов-доминантов - аммонифицирующих и амилолитических) выявлены оптимальные параметры проведения ферментационно-экстрак-ционного процесса получения жидкофазных биологически активных средств:

- этап ферментации - 48 ч (37 °С) + 24 ч (55 °С) + 48 ч (37 °С);

- этап экстрагирования - стационарная экстракция 1 %-ным раствором К2НР04 продолжительностью 48 ч при температуре 22 °С.

4. Выявлены благоприятные факторы, отличающие жидкофазные биосредства от известных аналогов: высокая численность агрономически полезной микрофлоры (ЗхЮ8.2хЮ10 КОЕ/мл), высокое содержание подвижных форм фосфора (10-15 г/л) и калия (9 - 12,5 г/л), благоприятный уровень кислотности (рН 7,5 - 8,0).

5. Установлено, что 0,3 %-ная концентрация жидкофазных биосредств достаточна и оптимальна для активизации почвенной микрофлоры: фосфат-мобилизующих микроорганизмов (1,3x10 КОЕ/г), микроорганизмов, использующих минеральные (2,2х107 КОЕ/г) и органические (4x106 КОЕ/г) формы азота, выделяющих свободные аминокислоты (4,6x106 КОЕ/г), потребляющих глюкозу в качестве единственного источника углерода (4,1x106 КОЕ/г).

6. В модельных экспериментах по компостированию почв с жидкофаз-ными биологически активными средствами на фоне отсутствия видимой деструкции гумуса обнаружен переход основных питательных элементов (N, Р, К) в подвижное состояние, что обеспечивает их доступность растениям.

7. Показана перспективность применения получаемых жидкофазных биологически активных средств: в семеноводстве - для проращивания семян; в растениеводстве - для подкормки растений; в земледелии - в качестве зем-леудобрительных препаратов; а также при решении вопросов, связанных с оптимизацией компостирования органических субстратов.

РЕКОМЕНДАЦИИ

Для активизации почвенных процессов под редисом, а также улучшения биометрических показателей самого редиса на 1 м почвенной поверхности рекомендуется вносить 0,4 л 0,3 %-ного жидкофазного биосредства (в результате перерасчета с данных модельных экспериментов). Аналогичную дозу 0,3 %-ного биосредства рекомендуется вносить и под яровую пшеницу, однако, при увеличении концентрации биосредства до 0,5 % оптимальную дозу необходимо снизить до 0,2 л/м2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанный ферментационно-экстракционный способ позволит получать многофункциональные жидкофазные биологически активные средства для нужд сельского хозяйства. Основываясь на данных модельных экспериментов по изучению влияния жидкофазных биосредств на почву и растения, следует вывод об их высоком биомелиорирующем эффекте и благоприятном прогнозе использования в земледелии и растениеводстве.

Рис. 24 Прогноз применения жидкофазных биосредств

Общая совокупность свойств и особенно высокий уровень микробной обсемененности жидкофазных биосредств, получаемых на основе возобновляемых сырьевых ресурсов, позволяет предположить их эффективное воздействие на трансформацию веществ в любом субстрате. В связи с этим, область применения жидкофазных биологически активных средств может быть значительно расширена.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Фомичева, Наталья Викторовна, Тверь

1. Рациональное использование отходов / Е.А. Крылов и др. // Агрохимический вестник. -2003. -№ 3. С. 31 -33.

2. Кандыба, Е.В. Бактериальные удобрения и урожай / Е.В. Кандыба // Агрохимический вестник. 2003. - № 3. - С. 23 - 24.

3. Кандыба, Е.В. Использование биопрепаратов в сельском хозяйстве / Е.В. Кандыба, М.Б. Никитина, A.M. Фатеев // Химия в сельском хозяйстве. 1996. -№ 6. - С. 6- 8.

4. Ларионов, Г.И. Регуляторы роста в современные технологии / Г.И. Ларионов, С.В. Кулемин//Плодородие. -2003. -№ 1 (10).-С. 21.

5. Porceddu, Е. Agricoltura, biodiversita, biotechnologie / Е. Porceddu // Rend. Accad. naz. XL. Mem. Sci fis. natur. -2001. -25, № 1. P. 269-285.

6. Вакуленко, B.B. Регуляторы роста / B.B. Вакуленко // Защита и карантин растений. 2004. - № 1. - С. 24 - 26.

7. Груздев, Л.Г. Перспективы применения регуляторов роста и развития растений / Л.Г. Груздев // Химия в сельском хозяйстве. 1985. - № 8. - С. 68 -75.

8. Mishra, S.D. Hormone-potentiated crop growth and productivity / S.D.Mishra // BARC Newslett. 2001. - № 205. - P. 1 - 8.

9. Вакуленко, B.B. Регуляторы роста растений в сельскохозяйственном производстве / В.В. Вакуленко, О.А. Шаповал // Плодородие. 2001. - № 2. - С. 23-24.

10. Бштюк, А.П. Бюстимулятори i врожайшсть / А.П. Бштюк, О.В. Скурайвсько // Захист рослин. 2000. - № 10. - С. 21 - 23.

11. Вакуленко, В.В. Регуляторы роста растений / В.В. Вакуленко, О.А. Шаповал // Защита и карантин растений. 2000. - № 11. - С. 41 - 42.

12. К истории применения микробных землеудобрительных препаратов в сельском хозяйстве / Р.В. Булгадаева и др. // Надежда планеты. 2003. - № 3.-C.3-4.

13. Панников, В.Д. Почвы, удобрения и урожай / В.Д. Панников. М.: Колос, 1964.-336 с.

14. Биопрепараты для томатов в защищенном грунте / О.Н. Логинов и др. // Аграрная наука. 2004. - № 5. - С. 7 - 8.

15. Действие удобрений и биопрепаратов на продуктивность сортов ячменя / А.А. Завалин и др. // Агрохимия. 2003. - № 1 - С. 30 - 37.

16. Кандыба, Е.В. Биопрепараты и удобрения фирмы «БИОЛИН» / Е.В. Кан-дыба // Агрохимический вестник. 1997. - № 6. - С. 13-14.

17. Цыганов, А.Р. Применение биопрепаратов при взделывании гороха / А.Р. Цыганов, О.И. Вильдфлуш // Агрохимический вестник. 2005. - № 5. - С. 26 -27.

18. Использование биопрепаратов комплексного действия при возделывании ячменя / А.А. Завалин и др. // Плодородие. 2005. - № 2 (23). - С. 31 - 33.

19. Куренкова, С.В. Влияние ризоагрина на рост и продуктивность ячменя / С.В. Куренкова, Г.Н. Табаленкова // Агрохимия. 2004. - № 3. - С. 25 - 32.

20. Завалин, А.А. Влияние препаратов азотфиксирующих микроорганизмов на питание и продуктивность яровой пшеницы / А.А. Завалин, Т.М. Кандау-рова, Л.С. Чернова // Агрохимия. 1997. - № 3. - С. 38 - 40.

21. Kloepper, J.W. Free-living bacterial inocula for enhancing crop productivity / J.W. Kloepper, R. Lifshitz, R.M. Zablotowiez // Trends Biotechnol. 1989. - V. 7. №2.-P. 39-44.

22. Мотовилова, Л.В. Гуматы экологически чистые стимуляторы роста и развития растений / Л.В. Мотовилова, О.Н. Берман // Химия в сельском хозяйстве. - 1994. - № 5. - С. 12-13.

23. Архипченко, И.А. Биоудобрение БАМИЛ / И.А. Архипченко, М.М. Овча-ренко // Химия в сельском хозяйстве. 1996. - № 6- С. 5 - 6.

24. Шипитин, Е.А. Гранулированные торфогуминовые удобрения Тогум / Е.А. Шипитин, В.Н. Булганина, Ю.И. Гержберг // Химия в сельском хозяйстве. 1994.-№ 5. - С. 14 - 15.

25. Якименко, О.С. Промышленные гуминовые препараты: перспективы и ограничения использования / О.С. Якименко // Достижения науки и техники АПК.-2004.-№4.-С. 10-12.

26. Азанова-Вафина, Ф.Г. Экологические аспекты получения и применения комплексных удобрений гумусовой природы на основе местных ресурсов / Ф.Г. Азанова-Вафина // Эколого-экономические и агротехнические аспекты земледелия. Пенза, 1999, С. 73 - 76.

27. Кураков, C.A. Гуминовые стимуляторы роста яровой пшеницы / С.А. Ку-раков, В.И. Кабанов, B.C. Лаптев // Химизация сельского хозяйства. 1992. -№ 1.-С. 53.

28. Фирсов, С.А. Использование органоминеральных гуминовых удобрений в Тверской области / С.А. Фирсов // Агрохимический вестник. 2002. - № 1. -С. 24.

29. Иванчук, А.П. Биологически активные препараты основа высоких урожаев / А.П. Иванчук // Агрохимический вестник. - 2002. - № 1. - С. 23.

30. Смирнова, Ю.В. Механизм действия и функции гуминовых препаратов / Ю.В. Смирнова, B.C. Виноградова // Агрохимический вестник. 2004. - № 1. -С. 22-23.

31. Шафронов, О.Д. Перспективный стимулятор роста растений «Гармония» / О.Д. Шафронов, В.Н. Полухин // Химия в сельском хозяйстве. 1994. - № 5. -С. 13-14.

32. Толкачев, В.И. Эффект от ЖКУ / В.И. Толкачев, А.С. Еремин // Химизация сельского хозяйства. 1990. - № 4. - С. 35 - 36.

33. Жидкие комплексные удобрения / В.М. Лембриков и др. // Химия в сельском хозяйстве. 1985. - № 7. - С. 72-73.

34. Косолапова, А.И. Удобрение гуминовое жидкое "Эдагум СМ" / А.И. Ко-солапова, Э.И. Смышляев, И.Н. Косолапов. М., 2006. - 28 с.

35. Базисный раствор 10-34-0: приготовление широкого ассортимента жидких смесей / В.А. Зарубина и др. // Химия в сельском хозяйстве. 1985. - № 11.-С. 72-74.

36. Комаров, А.А. Высокоэффективные биопрепараты из органических отходов / А.А. Комаров, А.И. Осипов // Плодородие. 2004. - № 3. - С. 18-19.

37. Головков, A.M. Новое жидкое органическое удобрение «БИОУД 1» / A.M. Головков, Н.Ф. Черкашина // Плодородие. - 2003. - № 1 (10). - С. 21 -22.

38. Василенко, В.Ф. Новый стимулятор прорастания семян / В.Ф. Василенко // Аграрная наука. 1997. - № 5. - С. 27.

39. Seaweeds as a biofertilizer / Zodape S.T. // J. Sci. and Ind. Res. 2001. - 60, №5.-P. 378-382.43. http://www.sad-ogorod.ru/products/fgdoc/sapropel.php.

40. Эффективность комплексного применения минеральных удобрений и новых регуляторов роста при возделывании яровой пшеницы и картофеля надерново-подзолистой почве / И.Р. Вильдфлуш и др. // Агрохимия. 2000. -№4.-С. 57-62.

41. Биодобавки и микроудобрения нового поколения / А.Ю. Винаров и др. // Агрохимический вестник. 2003. - № 2. - С. 38 - 40.

42. Дирина, Е.Н. Исследование эффективности применения биодобавок к удобрениям / Е.Н. Дирина, Т.В. Ипатова, А.Ю. Винаров // Биотехнология на рубеже двух тысячелетий: Мат. Междунар. научн. конф. Саранск, 2001. -С. 87-88.

43. Шаповал, О.А. Регуляторы роста растений в сельском хозяйстве / О.А. Шаповал, Г.Д. Гогмачадзе // Достижения науки и техники АПК. 2005. - № 1.-С.28.

44. Большая Советская Энциклопедия / Ред. коллегия: A.M. Прохоров (глав, ред.) и др.. М.: Советская энциклопедия. - Т. 19 О - П. 1975. - 648 с.

45. Бабьева, И.П. Биология почв / И.П. Бабьева, Г.М. Зенова. М.: Изд-во МГУ, 1989.-336 с.

46. Большая Советская Энциклопедия / Ред. коллегия: A.M. Прохоров (глав, ред.) и др.. М.: Советская энциклопедия. - Т. 27 У - Ф. 1977. - 624 с.

47. Рубин, Б.А. Биохимия и физиология иммунитета растений / Б.А. Рубин, Е.В. Арциховская. М.: «Высшая школа», 1968. - 413 с.

48. Сельскохозяйственная энциклопедия. / Ред. коллегия: П.П. Лобанов (глав, ред.) и др.. -М.: Советская энциклопедия, 1971. Т. 2 Г-К. - 1971. - 1232 с.

49. Большая Советская Энциклопедия / Ред. коллегия: A.M. Прохоров (глав, ред.) и др.. М.: Советская энциклопедия. - Т. 23 Са - Со. 1976. - 640 с.

50. Большая Советская Энциклопедия / Ред. коллегия: A.M. Прохоров (глав, ред.) и др.. М.: Советская энциклопедия. - Т. 11 И - К. 1973. - 608 с.

51. Большая Советская Энциклопедия / Ред. коллегия: A.M. Прохоров (глав, ред.) и др.. М.: Советская энциклопедия. - Т. 15 Л - М. 1974. - 632 с.

52. Большая Советская Энциклопедия / Ред. коллегия: A.M. Прохоров (глав, ред.) и др.. М.: Советская энциклопедия. - Т. 9 Е - И. 1972. - 624 с.

53. Блукет, Н.А. Ботаника с основами физиологии растений и микробиологии / Н.А. Блукет, В.Т. Емцев. М.: Колос, 1974. - 560 с.

54. Большая Советская Энциклопедия / Ред. коллегия: A.M. Прохоров (глав, ред.) и др.. М.: Советская энциклопедия. - Т. 16 Me - Mo. 1974. - 616 с.

55. Муртазин, М.Г. Применение жидких удобрительно-стимулирующих составов на яровой пшенице / М.Г. Муртазин // Агрохимический вестник. -2001. -№ 6. С. 29-31.

56. Большая Советская Энциклопедия / Ред. коллегия: A.M. Прохоров (глав, ред.) и др.. М.: Советская энциклопедия. - Т. 3 Ба - Бр. 1970. - 640 с.

57. Большая Советская Энциклопедия / Ред. коллегия: A.M. Прохоров (глав, ред.) и др.. М.: Советская энциклопедия. - Т. 28 Ф - Ч. 1978. - 616 с.

58. Биология развития растений. / Под ред. М.Х. Чайлахян. М.: Наука, 1975. -230 с.

59. Шафронов, О.Д. Органоминеральные жидкие комплексные удобрения «УЖКМ» МиБАС» / О.Д. Шафронов, В.Н. Потапенко // Химия в сельском хозяйстве. - 1995. - № 2-3. - С. 14.

60. Крылов, Е.А. Новые формы микроудобрений / Е.А. Крылов // Химия в сельском хозяйстве. 1996. - № 6. - С. 31 - 33.

61. Прусакова, Л.Д. Исследования в области физиологически активных соединений / Л.Д. Прусакова, С.И. Чижова // Агрохимия. 1999. - № 9. - С. 12 -21.

62. Муромцев, Г.С. Биотехнология на службе сельского хозяйства / Г.С. Муромцев, Б.Ф. Ванюшин. М.: Знание, 1989. - 64 с.

63. Образование физиологически активных веществ микроорганизмами / Под ред. И.Л. Клевенской. Новосибирск: Наука, 1975. - 144 с.

64. Овчаров, К.Е. Физиологические основы всхожести семян / К.Е. Овчаров. -М.: Наука, 1969.-280 с.

65. Агрохимия / Б.Я. Ягодин и др.; Под ред. Б.Я. Ягодина. М.: Агропром-издат, 1989.-639 с.

66. Зёдинг, Г. Ростовые вещества растений / Г. Зёдинг; пер. с нем. Г.А. Са-мыгина; под ред. и с предисл. Ю.В. Ракитина. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1955.-388 с.

67. Сельскохозяйственный анализ и основы биохимии растений / В.Т. Курка-ев, С.М. Ерошкина, А.А. Пономарева. М.: Колос, 1977. - 230 с.

68. Гормональная регуляция онтогенеза растений. / Под ред. М.Х. Чайлахян, Кочанков В.Н., Баврина Т.В. М.: Наука, 1984. - 240 с.

69. Карягина, Л.А. Микробиологические основы повышения плодородия почв / Л.А. Карягина. -Мн.: Наука и техника, 1983. 181 с.

70. Якушин, И.И. Физиология растений / И.И. Якушин. М.: Просвещение, 1993.-335 с.

71. Пейве, Я.В. Биохимия почв / Я.В. Пейве. М.: Сельхозгиз, 1961. - 422 с.

72. Patent 6180569 USA, МПК7 A 01N 43/36. Use of tryptophan and analogs as plant growth regulators / Lovati Carol J.; The Regents of the Univ. of California; published 30.01.01.

73. Patent 6114284 USA, МПК7 A 01N 37/42, A 01N 43/12. Growth regulator for crop plants and method for regulating the growth of crop plants / Fujisawa Hiroshi, Morishige Nada, Kamuro Yasuo; Nippon Zeon Co., Ltd.; published 05.09.00.

74. Patent 6271176 USA, МПК7 A 01N 43/02, A 01N 37/00. Plant growth promoter / Kamuro Yasuo, Hirakawa Shinichi, Fujisawa Hiroshi; Nippon Zeor Co. Ltd.; published 07.08.01.

75. Effect of chemical compounds on seed germination and growth of young plants of submerged rice / Li Xun-Zhen et al. // Shengming kexue yanjiu = Life Sci. Res. 2000. - 4, № 2. - P. 91 - 94.

76. Калинин, Ф.Л. Биологически активные вещества в растениеводстве / Ф.Л. Калинин. Киев: Наук. Думка, 1984. - 320 с.

77. Ежов, Г.И. Руководство к практическим занятиям по сельскохозяйственной микробиологии / Г.И. Ежов. М.: Высшая школа, 1974. - 288 с.

78. Микробиологические препараты "Байкал-ЭМ1", "Тамир", "ЭМ-курунга". Практическая биотехнология в сельском хозяйстве, экологии, здравоохранении: сб. трудов. М.: Издательство Агрорус, 2006. - 310 с.

79. Доросинский, Л.М. Бактериальные удобрения дополнительное средство повышения урожая / Л.М. Доросинский. - М.: Россельхозиздат, 1965. - 173 с.

80. Мишустин, Е.Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов / Е.Н. Мишу-стин. М.: Наука, 1975. - 105 с.

81. Минеев, В.Г. Агрохимия, биология и экология почвы / В.Г. Минеев, Е.Х. Ремпе. М.: Росагропромиздат, 1990. - 206 с.

82. Петренко, М.Б. Роль физиологически активных веществ микробного происхождения в развитии сельскохозяйственных растений / М.Б. Петренко. В кн.: Биохимия и плодородие почв: тез. науч. докл. на I Межвуз. конф. - М., 1973.-С. 71-73.

83. Меркушева, А.Г. Свободные аминокислоты в неорошаемых и орошаемых каштановых почвах Забайкалья / А.Г. Меркушева, Л.Л. Убугунов // Агрохимия.-1997.-№2.-С. 31-36.

84. Земсков, М.В. Основы общей микробиологии, вирусологии и иммунологии / М.В. Земсков, М.И. Соколов, В.М. Земсков. М.: Колос, 1977. - 310 с.

85. Достижения ЭМ-технологии в России. Вопросы практического применения микробиологических препаратов "Байкал ЭМ1", "Тамир" и "ЭМ-Курунга": сб. трудов. -М: "ЭМ-корпорация", 2004. 320 с.

86. Багаева, О.С. Модернизация рационального производства биопрепаратов / О.С Багаева, И.М. Беспалов, В.А. Иваница // Защита и карантин растений. -2000.-№8.-С. 19-20.

87. Патент 43005 Украша, A 01N 37/00, С 02 F 11/04. Cnoci6 одержания регулятора росту рослин «в1талин» / Кошель M.I., Янчевський В.К., Заболотна Г.М., Герасименко С.М.; Укр. наук,- дослщ. ih.-т спирту i бютехнол. прод. продукта; опублковано 15.11.01.

88. Application 1424007 ЕРВ, МПК7 A01N 63/00. Method for preparation, preservation and application of biological control agents / Wieger Knol; Onderzoek TNO; published 02.06.04.

89. Родионова, P.T. Силк надежная защита и прибавка урожая / Р.Т. Родионова//Плодородие.-2003.-№ 1. — С. 16.

90. Бардак, Н.Н. Эффективность препарата силк / Н.Н. Бардак, Б.Н. Жук, М.С. Стручалин // Земледелие. 2001. - № 1. - С. 29.

91. Предпосевная обработка семян препаратом «МиБАС» / Е.А. Крылов и др. // Агрохимический вестник. 1998. - № 2. - С. 30.

92. Новые регуляторы роста на основе биогумуса продукта вермикультиви-рования / А.А. Умаров и др. // Агрохимия. - 2002. - № 2. - С. 42 - 46.

93. Gastnave de Sanfilipo, Е. Content of auxin, inhibitor and gibberelin-lice substances in humus acids / E. Gastnave de Sanfilipo, J.A. Agruello, G. Ablada // Biol. Plant. - 1990. - V. 32, № 5. - P. 346 - 351.

94. Получение жидких комплексных удобрений из бедного фосфатного сырья Каратау / JI.B. Коняхина и др. // Химия в сельском хозяйстве. 1985. -№ 10.-С. 57-58.

95. Грачева, И.М. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия / И.М. Грачева, JI.A. Иванова, В.М. Кантере. М.: Колос, 1992.-291 с.

96. Ферментация: Сб. науч. ст. / Отв. ред. Д.А. Креслиня. Рига: Зинатне, 1974.-238 с.

97. Pandey, A. Recent process developments in solid state fermentation // Process biochemistry. 1992. - V. 27. - P. 109 - 117.

98. Xie Wei, Jiang The effective anaerobic fermenter for conversion of swine-breeding sewage / Jiang Xie Wei, Xie Wei, Li Wei-mei // Тайяннэнсюэбао = Acta Energ. Solaris Sin.-1991.-V. 12, №2.-P. 170- 175.

99. Macki, R.I. Anaerobic digestion of cattle waste of mesophilic and termophilic temperatures / R.I. Macki, M.P. Bryant // Appl. microbiol. and biotechnol. 1995. -V. 43.-P. 346-350.

100. Co-composting for managing effluent from termophilic anaerobic digestion of municipal solid-wastes / A. Pera et al. // Environmental technology. 1991. - V. 12.-P. 1137- 1145.

101. Guo Chao, S Treatment technology of the rural domestic organic rubbish with the combination of aerobic and anaerobic fermentation / S. Guo Chao // Biomass Bull.-1992.-10, № 1.-P.21.

102. Микрофлора отходов свиноводческого комплекса и ее изменение при термофильной и мезофильной анаэробной ферментации / М.А. Марауска и др. // Ислед., проектиров. и стро-во систем сооруж. метан, сбраж. навоза. М., 1982.-С. 36-37.

103. Колтыпин, Ю.А. Утилизация навоза при помощи личинок синантропных мух / Ю.А. Колтытин, Т.В. Ерофеева // Обзор, информ. М.: ВНИИТЭИСХ, 1977.-52 с.

104. ИЗ. Wouters, Р.С. Effects of High-Pressure on Inactivation Kinetics and Events Related to Proton Efflux in Lactobacillus Plantarum / P.C. Wouters, E. Glaasker, J.P. Smelt. // Applied and Environmental Microbiology. 1998. - V. 64. - P. 509 -514.

105. Vandamme, E.J. Production of vitamins, coenzymes and related biochemicals by biotechnological processes / E.J. Vandamme // J. Chem. Technol. Biotechnol. -1992.-V. 53 (4).-P. 313 -327.

106. Бейли, Дж. Основы биохимической инженерии / Дж. Бейли, Д. Оллис. -М.: Мир, 1989.-Т. 1.-682 с.

107. Yimenez, E.I. Composting of domestic refuse and sewage sludge. 1. Evolution of temperature, pH, C/N ratio and cation exchange capacity / E.I. Yimenez, V.P. Garsia // Resources Conserve. Recycl. - 1991. -V. 6, № 1. - P. 45 - 60.

108. Hagglom, M. Ymparistomyrkkyjen hayotus micrbien avulla / M. Hagglom, M. Salkinoja Salonen // Kemia-kemi. 1993. - 20, № 3. - P. 186 - 191.

109. Черкасов, A.H. Промышленное производство компостов из помета / А.Н. Черкасов, В.Ю. Уханов, Е.А. Половцев // Достижения науки и техники АПК. 1992.-№ 3. - С. 32-33.

110. А.с. 2022950, CI, 5, C05F17/00. Способ переработки органических отходов и технологическая линия для его осуществления / Лебедев Н.К.; заявл. 03.10.91, опубл. 15.11.94.

111. A thermophilic fermentation for ethal from hemicellulose hydrolisates (e.g. from straw) / N. Baghee-Yazdy et al. // Int. Conf. Thermophiles: Sci. And Tech-nol., Reykjavik. 1992. - P. 115.

112. Riffat, R. Laboratory Studies on the Anaerobic Biosorption Process / R. Rif-fat, R.R. Dague // WATER ENVIROMENT RESEARCH. 1995. - V. 67. - P. 1104-1110.

113. Eley, M.N. Cellulosic Materials Recovered from Steam Classified Municipal Solid-Wastes as Feedstocks for Conversion to Fuels and Chemicals / M.N. Eley, G.R. Guinn, J. Bagchi // APPLIED BIOCHEMISTRY AHD BIOTECHNOLOGY. 1995.-V. 51-2.-P. 387-397.

114. Рабинович Г.Ю. Биоконверсия органического сырья: дис. . д-ра биол. наук: 06.01.14 / Рабинович Галина Юрьевна. С-Пб., 2000. - 406 с.

115. Рабинович, Г.Ю. Биоконверсия органического сырья в удобрения и кормовые добавки (микробиологические аспекты) / Г.Ю. Рабинович, Н.Г. Ковалев, Э.М. Сульман. Тверь: ТГТУ, 1999. - 168 с.

116. Ковалев, Н.Г. Микробиологические особенности аэробной биоферментации / Н.Г. Ковалев, Г.Ю. Рабинович // Доклады РАСХН. 1999. - № 3. - С. 23-25.

117. Рабинович, Г.Ю. Влияние биодобавок на развитие микроорганизмов-продуцентов метаболитов при экспрессной биоферментации / Г.Ю. Рабинович, Н.Г. Ковалев, Э.М. Сульман // Аграрная наука. 1999. - № 3. - С. 15 -17.

118. Рабинович, Г.Ю. Микробиологическое и биохимическое тестирование продуктов ускоренной биоконверсии торфо-навозных смесей с аскорбината-ми / Г.Ю. Рабинович, Н.Г. Ковалев, Э.М. Сульман // Доклады РАСХН. -2001. -№ 4. С. 21 -24.

119. Биоконверсия отходов животноводства и растительного сырья в удобрения и кормовые добавки / Э.М. Сульман и др. // Вестник РАСХН. 2001. -№6.-С. 32-34.

120. Егоров, Г.А. Технология муки, крупы и комбикормов / Г.А. Егоров, Е.М. Мельников, Б.М. Максимчук. М.: Колос, 1984. - 376 с.

121. Казаков, Е.Д. Биохимия зерна и продуктов его переработки / Е.Д. Казаков, B.JI. Кретович. М.: Агропромиздат, 1989. - 368 с.

122. Петрухин, И.В. Корма и кормовые добавки: Справочник / И.В. Петру-хин. М.: Росагропромиздат, 1989. - 526 с.

123. Сельскохозяйственная энциклопедия / Ред. коллегия: П.П. Лобанов (глав, ред.) и др.. М.: Гос. изд-во с/х лит-ры, 1951. - Т. 2 Ж - К. - 1951. -624 с.

124. Гиндин, Л.М. Экстракционные процессы и их применение / Л.М. Гиндин. М.: Наука, 1984. - 144 с.

125. Практикум по микробиологии / Под ред. Н.С. Егорова. М.: Изд-во МГУ, 1976.-308 с.

126. Ingraham, J.L. Growth of psychrophilic bacteria / J.L. Ingraham // J. Bact. -1958.-V. 76.- P. 75-80.

127. Monod, J. La technique de culture continue: Theorie et application / J. Monod. Paris, Ann. Inst. Pasteur, 1950. - 76 p.

128. Панкратова, К.Г. ИК спектроскопия для анализа сельскохозяйственных продуктов и материалов / К.Г. Панкратова, В.И. Щелоков // Агрохимический вестник. 1997. - № 5. - С. 32.

129. Панкратова, К.Г. Оценка качества гуминовых препаратов методом ИК-спектроскопии / К.Г. Панкратова, В.И. Щелоков, Ю.Г. Сазонов // Плодородие. 2006. - № 3 (30). - С. 21 - 23.

130. Тарутина, Л.И. Спектральный анализ полимеров / Л.И. Тарутина, Ф.О. Позднякова. Л.: Химия, 1986. - 248 с.

131. Молчанов В.П. Исследование влияния солей аскорбиновой кислоты на кинетику накопления аминокислот: дис. . канд. хим. наук: 02.00.04 / Молчанов Владимир Петрович. Тверь, 2002. - 133 с.

132. Тактаров Э.А. Разработка технологии утилизации отходов пищевой промышленности и сельского хозяйства методом биоконверсии: дис. . канд. техн. наук: 03.00.23 / Тактаров Эдуард Александрович. М., 2002. - 143 с.

133. Тактаров, Э.А. Синтез аминокислот в ходе процесса биоконверсии / Э.А. Тактаров, Г.Ю. Рабинович, В.П. Молчанов // Катализ в биотехнологии, химии и химических технологиях: Мат. Всерос. заоч. конф. / ТГТУ. Тверь,2001.-Вып. З.-С. 37-40.

134. Химический энциклопедический словарь / Ред. коллегия: И.Л. Кнунянц (глав, ред.) и др.. М.: Советская энциклопедия, 1983. - 792 с.

135. Ленинджер, А. Биохимия / А. Ленинджер; пер. с англ.; под ред. А.А. Бае-ва, Я.М. Варшавского. М.: Мир, 1976. - 957 с.

136. Shoot Biomass of Turfgrass Cultivars Grown on Composted Waste / B.R. Roberts et al. // Environ. Manag. 1995.- V. 19. - P. 735 - 739.

137. Чичибабин, A.E. Основные начала органической химии. Учебник / А.Е. Чичибабин. М.: Изд-во хим. лит-ры, 1963. -Т 1. - 914 с.

138. Плешков, Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений / Б.П. Плеш-ков. М.: Колос, 1975. - 496 с.

139. ТУ 9841-002-00668732-99 Компост многоцелевого назначения (КМН).

140. Jlonec де Гереню, В.О. Физико-химические и микробиологические аспекты процесса аэробного компостирования / B.Q. Лопес де Гереню, И.Н. Курганова // Вестник РАСХН. 1995. - № 4. - С. 51 - 54.

141. Березов, Т.Т. Биологическая химия: Учебник / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коров-кин. -М.: Медицина, 1983. 152 с.

142. Lebuhn, М. Production of auxin and other indolic and phenolic compounds by Paenibacillus polymyxa strains isolated from different proximity to plant roots / M. Lebuhn, T. Heulin, A. Hartmann // FEMS Microbiol. Ecol. 1997. - 22, N 4. -P. 325-334.

143. Полевой, B.B. Физиология роста и развитие растений / В.В. Полевой, Т.С. Саламатова. Л.: ЛГУ, 1991. - 238 с.

144. Динамика численности актиномицетов (млн./г а.с.в.) в ходе процесса биоконверсии торфонавозных смесей с пищевыми отходами

145. Вид пищевых отходов ОММП, 5 % ОМП, 5 % ОМПП, 5 %навоз : торф = 50 : 50

146. Исходная проба 2,2 ±0,15 1,1 ±0,24 1,5 ±0,1224 ч инкубации 2,1 ±0,12 1,2 ±0,12 о***48 ч инкубации 3,6 ±0,21** 3,2 ±0,22** 0,4 ±0,12*72 ч инкубации 2,3 ± 0,29* 1,9 ±0,12** 0*48 ч пастеризации 0 0 0навоз : торф = 40 : 60

147. Исходная проба 2,3 ±0,19 1,0 ±0,12 1,3 ±0,1824 ч инкубации 2,1 ±0,17 2,7 ±0,33** 1,9 ±0,06*48 ч инкубации 12,7 ± 1,00*** 4,0 ±0,10* 0,7 ±0,12***72 ч инкубации 5,3 ± 0,28** 2,8 ± 0,32* 0,6 ±0,1248 ч пастеризации 0 0 0,3 ± 0,1

148. Примечание: здесь и далее разность между стадиями ферментации достоверна:при * р < 0,05; ** р < 0,01; *** р < 0,001

Информация о работе

Фомичева, Наталья Викторовна
кандидата биологических наук
Тверь, 2007
ВАК 03.00.07

Диссертация

Разработка способа получения жидкофазных биологически активных средств - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы