ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КСИЛОТРОФНЫХ БАЗИДИАЛЬНЫХ ГРИБОВ ПРИ УТИЛИЗАЦИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Главная » Естественные науки » ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КСИЛОТРОФНЫХ БАЗИДИАЛЬНЫХ ГРИБОВ ПРИ УТИЛИЗАЦИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ
Естественные науки Комментариев нет

Анализ информации о состоянии окружающей среды и природных ресурсов свидетель — ствует о серьезной экологической опасности [4; 9]. Сложившаяся экологическая ситуация во многих странах мира, в том числе в Азербайджане и в Иране, является в большинстве случаев следствием нерационального природопользования. на протяжении столетий люди в ходе хозяйственной деятельности нарушали равновесие в природе, эксплуатировали сы — рьевые ресурсы планеты, считая, что они неисчерпаемы. В результате такого подхода уже

во второй половине XX столетия стал быстро ощущаться дефицит энергии, пищи и сырья для промышленности, что актуальнее ставит вопрос о разработке комплексной, экологи — чески безопасной, ресурсо — и природосбере- гающей технологии переработки вторичных растительных ресурсов.

В настоящее время современная биотех — нология предлагает разные подходы для ре — шения ряда экологических проблем, среди которых наиболее перспективным является биоконверсия, прежде всего микробиоло — гическая и энзимологическая [4; 6; 9]. При этом лигноцеллюлозные отходы, являющие — ся ежегодно возобновляемыми и практичес — ки неисчерпаемыми источниками энергии, в условиях истощающихся ресурсов становят — ся перспективным сырьем для производства разнообразных полезных веществ и продук — тов, важных для жизни и благосостояния людей. Однако из-за отсутствия соответс — твующей материально-технической и науч — ной базы эти отходы до сегодняшнего дня не нашли полного и эффективного применения. В связи с этим целью представленной работы явилась разработка способов, позволяющих рационально использовать растительные от — ходы, в соответствии с вышеуказанными за — дачами.

Материалы и методы

В ходе работы было использовано около

114 штаммов ксилотрофных базидиальных грибов: рода Cerrena (5 штаммов) Bjerkandera (5), deadele (2), Ganoderma (28), Fomes (2), Inonotus (10), Fomitopsis (5), Laetiporus (5), Lenzites (3), Phellinus(10), Pleurotus (12), Trametes (32), выделенных из экологически разных территорий Азербайджанской Рес — публики. Выбор ксилотрофных базидиаль — ных грибов обусловлен тем, что это одна из важнейших трофических групп грибов, игра — ющих огромную роль в лесных экосистемах, и являющихся одним из активных продуцен — тов биологически активных веществ, облада — ющих разными свойствами [1; 11-12]. Из-за отсутствия соответствующей материально-

технической и научной базы они до сегод — няшнего дня не нашли полного и эффектив — ного применения. кроме того, они широко распространены в лесных экосистемах Азер — байджанской Республики.

В качестве лигноцеллюлозного субстра-

та были использованы: пшеничная солома, подсолнечная лузга, кукурузная кочерыжка, свекловичный жом, гребни винограда, обрез — ки виноградной лозы, использованный чай, пшеничные отруби и др. отходы, которые об — разуются в аграрном секторе Азербайджанс — кой Республики [4] и Иранский ИР, и являют — ся крупнотоннажными.

При выделении, идентификации и подде-

ржании рабочих культур, культивировании грибов на стадии вегетативного роста, био — конверсии растительных субстратов, опре — делении активности ферментов и фермента — тивном гидролизе мы провели исследование согласно известному методу [2-3; 5; 8-10], ко — торый в настоящее время используется в ана — логичных исследованиях. Все эксперименты повторены до 4-6-ти раз, и полученные ре — зультаты статистически обработаны [7].

Полученные результаты и их обсуждения

В предыдуших работах нами было показа — но, что в составе использованных субстратов имеется достаточное количество полисаха — ридов и имеющаяся в их составе целлюлоза имеет относительно слабую кристаллическую структуру[ 5-6]. Поэтому в ходе исследований субстраты проверили как при микробиологи — ческой, так и энзимологической конверсии. При микробиологической конверсии кси — лотрофные базидальные грибы оценивали по способности трансформировать отходы в продукт кормового и пищевого назначения. Полученные результаты показали, что почти все штаммы способны деградировать расти — тельные отходы и при этом происходит их обогащение белком и различными биологи — чески активными веществами, хотя при этом грибы между собой отличались потерей веса, разложением целлюлозы и лигнина, накопле-

нием белка. несмотря на обнаруженные от — личия, полученные результаты показали, что для биоконверсии отходов в продукт кормо — вого назначения целесообразно использова — ние грибов Bjerkandera adusta P-40, Pleurotus ostreatus F-118, Polyporus aqariceus F-17, Tram — etes hirsuta M-5 и T. versicolor d-13, которые по продуктивности и биохимической харак — теристике превосходят все исследованные и известные ксилотрофные грибы. Выбор гриба P. ostreatus F-118 еще и тем обусловлен, что этот гриб при микробиологической кон — версии отходов позволяет получить продукт (плодовое тело) пищевого назначения, так как выяснено, что данный гриб имеет все необхо — димые показатели (высокая урожайность, де — шевое сырье для культивирования, образова — ние основной части плодового тела на первых волнах плодоношения и др.) для культивиро — вания интенсивным способом, с целью полу — чения качественного питательного вещества. В результате исследований, проведенных в связи с оптимизацией процессов микробио- логической конверсии отходов отобранными грибами, было установлено, что использова — ние только nH4nO3 в качестве дополнитель — ного источника азота стимулирует процессы конверсии растительных отходов на 8-19%, а грибы более эффективно трансформируют отходы в обогащенный белком продукт при температуре выращивания 280С и при исход — ном значении влажности 64-67%. Что же ка — сается рн-среды, то результаты показали, что не следует регулировать кислотность отхо — дов, и использование их в «природной» (т. е. в кислотности, которая имеется при образо — вании) форме является более эффективным.

Изучение химического состава продук — тов, полученных в результате проведенных исследований в оптимизированных по всем параметрам условиях, показали, что они не обладают токсичностью, обогащены белка — ми, витаминами и др. биологически активны — ми веществами и имеют высокую перевари- мость. кроме того, количество нуклеиновых кислот в полученном продукте находится в пределах допустимой нормы и составляет

0,17-0,20%, и полученные продукты могут

быть использованы в кормовых целях. Пока — затели аминокислотного состава полученных продуктов также дают основание предлагать их в качестве корма или кормовой добавки, так как в их составе имеются почти все, в том числе незаменимые (изолейцин, лейцин, ли- зин, метионин, фениланалин, треонин, трип — тофан, валин) аминокислоты, количество ко — торых находилось в пределах 0,09-0,87% (по сухому весу), что также соответствует эта — лону ФАО (Всемирной продовольственной организации) для кормовых продуктов. Изу — чение химического состава урожая, получен — ного при интенсивном культивировании гри — ба Pleurotus ostreatus F-118 на растительных отходах показало, что 4\5 части (80%) состава плодового тела составляет вода; среди сухих веществ преобладают белки (39,6-42,6% по сухому весу), углеводы (35,0-36,4%), жиры (2,62-2,73), минеральные вещества (4,5-5,3%) и др. После интенсивного культивирования качество оставшейся части субстрата по ос — новным показателям (по высокому количес — тву белка и его переваримости, малому ко- личеству нуклеиновых кислот и др.) заметно улучшилось, что делает его пригодным для использования в качестве корма. несмотря на это, мы испытали остаточный субстрат в качестве удобрения (как навозозаменитель), применяемого при выращивании пщеницы, и в качестве заменителя субстрата, использу — емого для выращивания декоративных расте — ний, которые используют для оздоровления экологического состояния закрытых помеще- ний. Результаты обоих испытаний дали поло — жительный эффект.

надо отметить, что для получения продук — тов разного назначения из грибов использу — ется либо вегетативный мицелий, либо пло — довое тела гриба [1; 4]. Исходя из этого, в ходе исследований нами было также исследована возможность получения продуктов, содер — жащих различные биологически активные вещества, из грибов на стадии вегетативного роста. В результате скрининга установлено, что штаммы грибов Cerrena unicolor, Ganoder — ma lucidum, P. ostreatus, T. hirsuta, T. versicolor и др. являются быстрорастущими и они в глю-

козо-пептонной среде образуют биомассы, количество которых находится в пределах 8-

14 г/л за 7 суток. Изучение биохимического состава полученной биомассы показало, что они содержат различные вещества, которые являются необходимыми для продуктов кор — мового и пищевого назначения. например, биомасса гриба Ganoderma lucidum имеет следующий состав (%): белок – 23,7; эндопо — лисахарид – 7,9; экзополисахарид – 23,8; ли — пид – 7,0. Следует также отметить, что полу — ченные таким способом продукты являются также нетоксичными и в настоящее время испытывается возможность их использова — ния в качестве пищевой добавки.

В исследованиях, посвященных изучению энзимологической конверсии растительных отходов, первоначально изучали возмож — ность получения ферментных препаратов из исследованных ксилотрофных грибов. Ре — зультаты показали, что все ферментные пре- параты, полученные из ксилотрофных гри — бов B. adusta, C. unicolor, G. lucidum, P. ostreatus, T. hirsuta и T. versicolor, обладают более широ — ким спектром ферментов (целлюлаза, ксила — наза, амилаза, пектиназа, протеаза, лакказа, пероксидаза, лигниназа и т. д.) и они харак- теризуются кинетическими параметрами, которые позволяют путем энзимологической конверсии рационально использовать расти — тельные отходы для практических нужд, что и подтвердилось в процессе ферментативно — го гидролиза ими растительных отходов. Так как при этом начальная скорость гидролиза субстратов имеет более высокий показатель и в составе конечного продукта преоблада — ет глюкоза. Первоначальные результаты ис — следований, проведенных в связи с исполь — зованием полученного гидролизата для практических (в качестве альтернативного источника энергии) целей, также оказались положительными. Таким образом, проведен — ные исследования убедительно показали, что ксилотрофные базидиальные грибы облада — ют всеми необходимыми для рациональной

утилизации растительных отходов свойства — ми и позволяют разработать малоотходную комплексную технологию, предусматриваю — щую использование растительных отходов и ресурсов по принципу «мало — или безотход- ной технологии на конкретном этапе» и, тем самым, расширение сырьевой базы биотех — нологии.

Материал взят из: Вестник МГОУ «Естественные ануки» — №5 — 2001

(Visited 2 times, 1 visits today)