Микробный синтез на основе целлюлозы: белок и другие ценные продукты - Лобанок А.Г.
ISBN 5-343-00283-8
Скачать (прямая ссылка):
99
ния; многостадийность процесса при больших энергетических затратах на нагревание и охлаждение.
Все это побудило к поиску и разработке более совершенных методов предварительной обработки лигноцеллюлозного сырья. Исследования ряда авторов (Ветров и др., 1984) показали, что щелочной или кислотный гидролиз целлюлозосодержащих материалов может быть заменен радиационной обработкой. Эффективность и универсальность действия ионизирующих излучений делают перспективным применение радиолиза для решения проблемы получения кормовых продуктов из отходов (Ветров и др.,
1984). Ионизирующее излучение способно разрушать структуру древесины, соломы, в результате чего их составные части становятся водно-растворимыми и доступными для микроорганизмов пищеварительного тракта животных (Скворцов, 1986). Например, облучение сосновых опилок (2,5 МГр) повышает их переваримость с 6 до 45%, обработка древесины осины — с 53 до 78%.
Облученные отходы различаются не только общим количеством сахаров, но и их качественным составом. Так, сахара облученной соломы и кукурузных стержней содержат в 1,5—2,0 раза больше хорошо усвояемых галактозы и глюкозы. Характерной особенностью радиационной обработки является и то, что облучению подвергается сухое сырье, не требующее смачивания и добавки химикатов, в итоге чего образующиеся водно-растворимые углеводы в дальнейшем не вымываются водой, что имеет место при других способах обработки.
Облучение целлюлозосодержащих материалов снижает их гидролитическую устойчивость и увеличивает ферментируемость. Например, обработка соломы 7-излучением при поглощенной дозе 0,2—0,3 МГр приводит к тому, что масса синтезируемого на ней продукта увеличивается в два раза по сравнению с необработанной соломой, продолжительность культивирования микроорганизмов, а следовательно, и время получения конечного продукта сокращаются. Радиационная предобработка целлюлозосодержащего сырья позволяет существенно повысить эффективность его последующего механического измельчения. Эффект радиационной обработки еще более усиливается при сочетании радиолиза с последующим химическим воздействием (Ветров и Др., 1984).
ВНИИГидролиз с участием ряда организаций разработал научные основы радиационно-химического способа обработки растительного сырья, который по сравнению с традиционными способами химического и ферментативного гидролиза имеет реальные преимущества:
¦— технология соответствует основным направлениям развития отечественной энергетики;
— радиационно-химическое аппаратостроение в настоящее время позволяет создавать крупномасштабные производства с применением машинных и изотопных источников ионизирующей
100
радиации по переработке древесины и отходов сельскохозяйственного производства;
— радиолиз некормового сырья превращает его в ценный, имеющий реальную кормовую ценность продукт, который при применении микробиологической конверсии может быть превращен в высококачественный, сбалансированный по содержанию углеводов, жиров и белков корм;
— метод позволяет получать целлолигнин и гемицеллюлозы с более низкой СП при одновременном разрушении лигноугле-водных связей, частичной декристаллизации целлюлозы и образовании в лигнине окисленных структур, сравнительно легко расщепляемых различными микроорганизмами (цит. по Климентову и др., 1985).
Технико-экономическая оценка радиационного и радиационно-биологического способов обработки отходов лесоперерабатывающей промышленности и сельского хозяйства подтверждает перспективность этого пути интенсификации производства кормов. Себестоимость радиационной обработки 1 т целлюлозосодержащих отходов ускоренными электронами в дозе 10 кГр не превышает 2,5 руб. Добавление в облучаемую биомассу соответствующих катализаторов позволит снизить дозу и соответственно стоимость облучения без уменьшения химического эффекта. Следует ожидать дальнейшего снижения стоимости ускорителей электронов, что указывает на экономическую оправданность процесса пиедварительной радиационной обработки (Ветров и др.,
1984).
Подводя итог вышеизложенному, можно констатировать, что высокоэффективный процесс комплексного использования растительного сырья может быть достигнут при сочетании методов физико-химической предобработки лигноцеллюлозных субстратов с микробиологической их конверсией (lean-Jacques el al., 1985; Marsden, Grey, 1986).
Интерес исследователей к лигноцел^юлозным субстратам как сырью для микробиологической промышленности вполне объясним. Известно, что одним из факторов, лимитирующих развитие производства белка микробного происхождения, кроме значительности капиталовложений в строительство заводов, является высокая стоимость сырья. При производстве такого белка из сельскохозяйственных и древесных отходов она составляет 14% общей стоимости продукции, тогда как при производстве белка из других видов сырья, например из меганола и этанола,— более 50% (Litchfild, 1983).
По данным Головлева, Скрябина (1984) и других (Detroy et al., 1982; Vlitos, 1983; Bisaiia, Madan, 1983), растительное сырье в будущем может стать основным видом сырья для микробиологической промышленности. Растительные материалы будут основой для получения не только белка кормового или пищевого назначения, но и других ценных продуктов: углеводов, органиче-
