 |
|
Переработка растительного сырья и углеводсодержащих отходов в белок одноклеточных организмов
Традиционные источники белка для человека – это растения и животные. Но уже сегодня они не покрывают все увеличивающиеся потребности человечества. Белки и жиры микроорганизмов с успехом могут заменить белки и жиры традиционного происхождения. Микроорганизмы как продуценты белка имеют преимущества: высокое содержание белка в биомассе и высокая скорость роста микробной биомассы.
Термин белок одноклеточных (БОК) был предложен в 1966 г. и обозначает биомассу различных микроорганизмов (бактерий, дрожжей, грибов и водорослей).
Кроме высокого содержания белка микробная биомасса содержит также жиры, нуклеиновые кислоты, витамины и минеральные компоненты.
Для получения БОК используют самые разнообразные субстраты, включая парафины нефти, метан, водород, метанол, этанол, уксусную кислоту, углекислый газ, молочную сыворотку, мелассу, крахмал и целлюлозосодержащие отходы промышленности и сельского хозяйства.
Для промышленного использования перспективными являются термофильные микроорганизмы, растущие при высоких температурах до 50 оС.
Качество биомассы оценивается по высокому содержанию белка, низкому содержанию нуклеиновых кислот и отсутствию вредных веществ.
Белок микроорганизмов получают и используют, как живую биомассу, так и как кормовой белок.
Как пример промышленного производства живой биомассы можно привести получение хлебопекарных дрожжей. В производстве хлебопекарных дрожжей используют специально отобранные расы Saccharomyces cerevisiae. При отборе культуры принимают во внимание способность дрожжей сбраживать тесто, они должны обладать хорошей подъемной силой и ферментативной активностью, хорошо расти на мелассной среде в условиях глубинной ферментации и давать высокий выход биомассы. Клетки дрожжей должны легко отделяться от культуральной жидкости сепарированием или фильтрацией и хорошо сохраняться в прессованном виде.
При производстве кормового белка не требуется получение жизнеспособной микробной массы, поэтому требования при выделении клеток просты.
Кормовые дрожжи получают с помощью Candida и Trichosporon. Выбирая культуру, надо следить, чтобы скорость ее роста в соответствующей среде была максимальной, в состав биомассы входило бы много белков, витаминов, чтобы культура в определенных условиях была вирулентной (могла конкурировать с сопутствующей микрофлорой). Кормовые дрожжи получают из доступных, дешевых, содержащих углерод видов сырья:
· углеводсодержащее сырье (гидролизаты древесных и сельскохозяйственных отходов, меласса, сульфитный щелок целлюлозной промышленности);
· природные и синтетические субстраты, содержащие органические кислоты, спирты и другие окисленные соединения углерода (отходы спиртовой промышленности — барда, отходы производства синтетических моющих веществ и др.);
· углеводороды (нефть, парафины, природные газы).
При производстве кормового белка не требуется получение жизнеспособной микробной массы, поэтому требования при выделении клеток более просты.
Силосование
Силосование, заквашивание, консервирование кормов без доступа воздуха; наиболее распространённый способ заготовки сочных кормов. Силосование известно в Европе (Швеции, на территории Прибалтики) с XVIII в. Позже его стали применять в Германии для консервирования свекловичного жома. Во 2-й половине XIX в. распространилось во Франции, где выращивали кукурузу на зеленый корм, затем в США, Великобритании, Швейцарии. У нас (В России и на Украине) силосование стали применять в конце XIX в. (сначала консервировли ботву сахарной свёклы и жом, затем клевер, люцерну, луговые травы, кукурузу, кормовые корнеплоды и т. п.).
Работа по силосованию складывается из следующих операций:
- скашивание растительной массы (или уборка корнеплодов, бахчевых и других культур), ее транспортировка;
- измельчение, загрузка в силосные сооружения, уплотнение и укрытие (без доступа воздуха);
Изоляция силосной массы от доступа воздуха прекращает развитие в ней аэробных бактерий и плесневых грибов, и образовавшаяся в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий молочная кислота, подкисляя корм (оптимальная величина pH=4,2), подавляет анаэробные гнилостные, масляно-кислые и другие процессы.
Источником питания молочнокислых бактерий служит сахар, поэтому содержание его в корме определяет его силосуемость. Легкосилосуемые растения – кукуруза, подсолнечник, однолетние и многолетние злаковые травы, их смеси с бобовыми травами, кормовая капуста, корнеплоды и их ботва, бахчевые и др.; трудносилосуемые – травы бобовых, ботва картофеля и др.; несилосуемые — крапива, сочная ботва помидоров, тыквы и др. Процесс силосования регулируют подбором сырья по силосуемости. К трудносилосуемой массе добавляют различные химические вещества, предотвращающие развитие нежелательных микробиологических процессов.
Избыточное количество сахара в силосуемой массе сбраживается дрожжами с образованием спирта и углекислоты. Влажность сырья не должна превышать 75% (при большей влажности добавляют сухие корма), температура – 35-37°С. При сильном разогревании теряется большое количество питательных веществ, разрушаются витамины.
Измельчение растительного сырья вызывает обильное выделение клеточного сока, вследствие чего углеводы лучше используются молочнокислыми бактериями, быстрее накапливается молочная кислота. Измельченную массу легче смешивать с др. кормами, уплотнять, вынимать из хранилищ и раздавать животным.
Силосуют зелёные растения в период, когда они дают наибольшее количество питательных веществ и не загрубели.
Компостирование
Компосты (нем. kompost, итал. composta, от лат. compositus — составной) — органические удобрения, получаемые в результате разложения различных органических веществ под влиянием деятельности микроорганизмов.
Компостирование. При компостировании в органической массе повышается содержание доступных растениям элементов питания (азота, фосфора, калия и других), обезвреживаются патогенная микрофлора и яйца гельминтов, уменьшается количество целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ (которые вызывают переход растворимых форм азота и фосфора почвы в менее усвояемые растениями органические формы), удобрение становится сыпучим, что облегчает внесение его в почву.
Сырье для приготовления компостов: навоз, торф, навозная жижа, птичий помёт, льняная и конопляная костра, древесная листва, стебли подсолнечника, кочерыжки кукурузы, непригодные корма, городской мусор, фекалии, осадки сточных вод, отходы кожевенных заводов, боен и другие. Распространены компосты торфонавозные (соотношение компонентов 1: 0,25-1), торфожижевые и торфофекальные (1: 0,5-1), навозноземляные (до 30 % земли), навозно-фосфоритные (1-2 % фосфоритной муки) и др.
Компосты применяют под все культуры, примерно в тех же дозах, что и навоз (15-40 т/га). Вносят их по пару, т.е. разбрасывают по свежевспаханому полю, например перед посадкой картофеля, под зяблевую вспашку и перепашку, в лунки при посадке рассады. По удобрительным свойствам компосты не уступают навозу, а некоторые из них (например, торфонавозные с фосфоритной мукой) превосходят его.