АНОТАЦІЇ - Роль анаеробних мікроорганізмів у трансформації сільськогосподарської сировини в біопаливо

Ястремська Л. С. Роль анаеробних мікроорганізмів у трансформації сільськогосподарської сировини в біопаливо. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.07 - мікробіологія. - Уманський державний аграрний університет, Умань, 2008.

Дисертацію присвячено вивченню анаеробних мікроорганізмів та їх ролі у трансформації сільськогосподарської сировини в біопаливо. Розроблено спеціальні пристрої для виділення, культивування та вивчення фізіолого-біохімічних властивостей облігатних анаеробних мікроорганізмів при трансформації органічних відходів. З активного мулу метантенка виділено та ідентифіковано нові штами облігатних анаеробних термофільних целюлолітичних, сахаролітичних та метаногенних мікроорганізмів - C. thermocellum 5СТ, C. thermosaccharolyticum 1S, Methanobacterium Sp.13М, Methanosarcina Sp. 84 MS, які утилізують сільськогосподарську та іншу сировину.

Для C. thermocellum 5СТ і C. thermosaccharolyticum 1S встановлено оптимальний рівень окисно-відновного потенціалу, що дорівнює -260 мВ та -140 мВ відповідно, який визначає інтенсивність процесів біосинтезу культур.

Досліджено вплив метаболітів, що утворюються при трансформації органічних речовин, на життєдіяльність анаеробних культур. Показано, що водень регулює розвиток і вихід кінцевих продуктів C. thermocellum 5CT і C. thermosaccharolytіcum 1S. Підвищення концентрації водню призводить до збільшення кількості етанолу удвічі і зменшення утворення ацетату утричі.

Штами C. thermocellum 5СТ і C. thermosaccharolyticum 1S резистентні до етанолу у концентрації 2%. C. thermocellum 5СТ містить активний целюлазний комплекс ферментів, який є стійким щодо дії кисню.

На основі виділених монокультур складено асоціації анаеробних мікроорганізмів, які запропоновано використовувати в переробленні сільськогосподарської сировини. Знайдено оптимальне співвідношення монокультур, яке дає змогу впливати на вихід кінцевих продуктів метаболізму - метану, етанолу, ацетату.

Для інтенсифікації виходу біопалива і одержання метаболітів при трансформації органічних відходів запропоновано використовувати магнітні поля з частотою пульсації 2-10 Гц, з магнітною індукцією 40-120 мТл за швидкості потоку рідини 36 м/хв.

Ключові слова: анаеробні мікроорганізми, метаногенез, целюлолітичні бактерії, метанутворюючі археї, сільськогосподарські відходи, метанове бродіння.

Ястремская Л. С. Роль анаэробных микроорганизмов при трансформации сельскохозяйственного сырья в биотопливо. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.07-микробиология. - Уманский государственный аграрный университет, Умань, 2008.

Диссертация посвящена изучению анаэробных микроорганизмов и их роли в трансформации сельскохозяйственного сырья в биотопливо. Разработаны специальные методики и устройства для выделения, культивирования и изучения физиолого-биохимических свойств облигатных анаэробных микроорганизмов при трансформации органических веществ. Из активного ила метантенка выделены и идентифицированы новые штаммы облигатных анаэробных термофильных целлюлолитических, сахаролитических и метаногенных микроорганизмов - C. thermocellum 5СТ, C. thermosaccharolytіcum 1S, Methanobacterіum Sp.13М, Methanosarcіna Sp. 84 MS, которые утилизируют сложные органические вещества.

Для целлюлолитического штамма C. thermocellum 5СТ и сахаролитического штамма C. thermosaccharolytіcum 1S установлен оптимальный уровень окислительно-восстановительного потенциала, который равен -260 мВ и -140 мВ соответственно, который определяет интенсивность процессов биосинтеза культур.

Исследовано влияние метаболитов, которые образуются при трансформации органических веществ на жизнедеятельность анаэробных культур. Показано, что водород как основной метаболит регулирует развитие культур и выход конечных продуктов C. thermocellum 5CT и C. thermosaccharolytіcum 1S. Увеличение концентрации водовода сопровождается повышением образования этанола в 2 раза и снижением образования ацетата в 3 раза.

Штаммы C. thermocellum 5СТ и C. thermosaccharolytіcum 1S резистентны к 2% этанола. C. thermocellum 5СТ содержит активный целлюлазный комплекс ферментов, который устойчив к действию кислорода. Определена зависимость целлюлазной активности C. thermocellum 5СТ от условий культивирования и концентрации субстрата.

На основе выделенных монокультур составлены ассоциации анаэробных микроорганизмов, которые предложено использовать в разных биотехнологиях, в частности, в переработке сельскохозяйственного сырья. Найдено оптимальное соотношение монокультур, которое дает возможность влиять на выход конечных продуктов метаболизма - метана, этанола, ацетата.

Установлено, что при рН 7,0-7,3 и температуре 55-60ОС, максимальная трансформация куриного помета в биотопливо достигается при использовании в качестве субстрата - 10,0-12,0% нативного и 1,0-1,5% сухого помета.

Для интенсификации выхода биогаза и получения метаболитов при трансформации органических отходов предложено использовать магнитные поля с частотой пульсации 2-10 Гц и с магнитной индукцией 40-120 мТл при скорости потока жидкости 36 м/хв.

Ключевые слова: анаэробные микроорганизмы, метаногенез, целлюлолитические бактерии, метанобразующие археи, сельскохозяйственные отходы, метановое брожение.

Yastremskaya L. Role of anaerobic microorganisms during transformation of agricultural raw material in a biogas. - Manuscript.

Dissertation for scientific degree of candidate of agricultural sciences on specialty 03.00.07 - microbiology. - Uman state agrarian university, Uman, 2008.

Dissertation is devoted to the study of anaerobic microorganisms and their role in transformation of agricultural raw material in a biogas. The special methods and study of devices for a selection, cultivation and study of physiological biochemical properties of anaerobic microorganisms were developed. From the thermophilic accumulating methanogenes culture from active silt of methantank were isolated and identified thermophilic cellulolytic, saccharolytic and methanogenes microorganisms -C. thermocellum 5CT, C. thermosaccharolyticum 1S, Methanobacterium Sp.13M, Methanosarcina Sp. 84 MS, which will utilize complex organic matters. For cellulolytyc strain of C. thermocellum 5CT and saccharolytyc strain of C. thermosaccharolyticum 1S was foundan level of an optimum redox-potential, which is equal -260 mV and -140 mV, accordingly, which determines intensity of processes of biosynthesis of cultures.

Influencing products of metabolism is explored, which appear during transformation of organic matters on the vital functions of anaerobic cultures. It is shown, that hydrogen as main product of metabolism is regulated by development of cultures and output of the finished products of metabolism of C. thermocellum 5CT and C. thermosaccharolyticum 1S. Multiplying the concentration of hydrogen to intensification of formation of ethanol in 2 times and formation of acetate оppresses in 3 times.

Strains of C. thermocellum 5CT and C. thermosaccharolyticum 1S resistant to 2% ethanol. Strain of C. thermocellum 5CT contains the active cellulase complex of enzymes, steady to the action of oxygen.

Based on the selected monocultures was composed association of anaerobic microorganisms, which was suggested to use in different biotechnology, for example, in processing of wastes of agricultural productions.

Optimum correlation of monocultures, which are included in an association, was found, which enable to make influence on the output of the finished goods of metabolism - methane, ethanol, acetate.

For intensification of output of a biogas and of metabolites during transformation of organic wastes. It was suggested to use the magnetic fields with frequency of pulsation 2-10 Hz and with magnetic induction of 40-120 mTl, at speed of stream of liquid of 36 m/m.

Keywords: anaerobes microorganisms, cellulolytic bacteria, methanogenes, methanogenes archea, agricultural wastes, and methane fermentation.

Похожие статьи




АНОТАЦІЇ - Роль анаеробних мікроорганізмів у трансформації сільськогосподарської сировини в біопаливо

Предыдущая | Следующая