ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ПРОЦЕС ТРАНСФОРМАЦІЇ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН В РЕАКТОРАХ - Роль анаеробних мікроорганізмів у трансформації сільськогосподарської сировини в біопаливо
Неможливо однозначно визначити характер взаємовідносин у бактеріальному ценозі, що складається більш, ніж з двох видів. Тип взаємовідносин усередині спільноти може змінюватись залежно від багатьох факторів (рН, окисно-відновного потенціалу (ОВП), продуктів метаболізму, целюлазної активності та ін.), що впливають на увесь процес трансформації органічних речовин, тому визначення оптимальних параметрів анаеробного розкладання субстрату та ефективне керування цим процесом є важливим з теоретичної і практичної точки зору.
Одним із ключових параметрів анаеробного процесу при трансформації складних біополімерів поряд з рН і температурою є окисно-відновний потенціал середовища, що може впливати на хід метаболічних процесів. Оскільки лімітуючим фактором при анаеробній трансформації органічних речовин є діяльність первинних анаеробів, було вивчено вплив окисно-відновного потенціалу на фізіологічний стан гідролітичної мікрофлори. Для створення відновлювальних умов було використано сполуки, що володіють електрондонорними властивостями (відновлювачі) - сульфід натрію (Na2S*9H2O), цитрат титану (III). Динаміку розвитку штамів досліджували залежно від наявності або відсутності в середовищі екзогенних донорів електронів. Вихідне значення ОВП поживного середовища, з 0,5% целобіозою, після дегазування в струмі аргону становило +100 мВ, pН 7,0-7,3.
Встановлено, що розвиток штамів первинних анаеробів відбувається у різних межах значень ОВП з різними оптимумами. Значення ОВП целюлолітичного штаму C. thermocellum 5CT знаходяться в межах -200...-380 мВ, з оптимумом -260 мВ (рис.1,2).
Значення ОВП C. thermosaccharolytіcum 1S спостерігається у межах ОВП +100...-200 мВ, з оптимумом -135...-140 мВ (рис. 3,4). При оптимальних значеннях ОВП в обох штамів приріст біомаси, продукція етанолу та ацетату на середовищі з відновником (сульфідом натрію) у 1,5-2 рази вищій, ніж на середовищі без відновника.
Наднизькі значення потенціалу, створені введенням у середовище цитрату титану (ІІІ), пригнічують процес утворення водню у 6 разів порівнянно з кількістю водню, що утворився при рості C. thermocellum 5CT на середовищі без відновника, але не впливають на утворення біомаси (рис. 5).
Можна припустити, що окисно-відновний потенціал є одним з основних факторів, що визначає фізіологічний стан клітин, і відповідно, інтенсивність процесів біосинтезу.
Визначення впливу молекулярного кисню на розвиток C. thermocellum 5СТ показало, що введення молекулярного кисню (0,6-2,32 ммоль O2/л) спричиняє припинення виділення водню і супроводжується підвищенням ОВП середовища.
Пригнічення росту культури відбувається внаслідок окиснювання одного редокс-фактора, що регулює функціонування вирішального метаболічного процесу і може бути достатнім для зупинки росту. Дослідження впливу кисню на целюлазну активність (безклітинних екстрактів) C. thermocellum 5CT показало, що целюлазна активність зберігається після кількох діб експозиції на повітрі.
Визначали залежність целюлазної активності C. thermocellum 5CT від умов культивування та концентрації субстрату. Було зазначено, що при внесенні в середовище 1% целюлози спостерігається майже повний її гідроліз (80-100%). При концентрації целюлози - 2-3%, не утилізованими до кінця процесу залишаються 50-60% її кількості. Целюлолітична активність штаму підвищується при періодичних пересіваннях від'ємно-доливним методом при рН не нижче 6,5.
Було досліджено вплив метаболітів (водню, ацетату, етанолу), що утворюються при трансформації органічних речовин, на ріст анаеробних культур C. thermocellum 5CT, C. thermosaccharolytіcum 1S. Культивування проводили у культиваторі в атмосфері інертного газу - аргону. В експоненційній фазі росту культур у газову фазу культиватора було введено: водень у концентрації 30-100%, ацетат натрію 0,1-50%, етанол 0,1-3,0%. Встановлено, що із зростанням концентрації водню відбувається збільшення лаг-фази росту культур, підвищення утворення етанолу і зниження кількості ацетату як для штаму 5СТ, так і 1S. При цьому, на утворення біомаси мікроорганізмів водень впливає по-різному: пригнічує ріст штаму 1S удвічі та не впливає на ріст штаму 5СТ.
Внесення ацетату натрію у концентрації 0,1-0,5% не пригнічувало процесу гідролізу целюлози штамом 5СТ і утворення водню. Збільшення концентрації ацетату натрію в 10 разів спричиняє зниження гідролізу целюлози в 1,5 раза. Внесення ацетату в середовище культивування штаму 1S в концентраціях 0,1-50% не пригнічувало утворення біомаси.
Внесення екзогенного етанолу у концентрації 0,5-2,0% збільшувало лаг-фазу росту культур, концентрація вища за 2,0% призводила до пригнічення росту.
Отже, розвиток та накопичення метаболітів C. thermocellum 5СТ і C. thermosaccharolyticum 1S спостерігається за значення ОВП -260 мВ та -140 мВ відповідно. анаеробний сільськогосподарський мікроорганізм субстрат
Визначено, що внесення екзогенного водню під час росту C. thermocellum 5CT і C. thermosaccharolytіcum 1S супроводжується підвищенням продукції етанолу вдвічі і зниженням утворення ацетату втричі.
Штами C. thermocellum 5СТ та C. thermosaccharolytіcum 1S резистентні щодо етанолу у концентрації 2%. C. thermocellum 5СТ містить активний комплекс целюлазних ферментів, який є стійким щодо дії кисню.
Похожие статьи
-
Крім загальноприйнятих методів та пристроїв, описаних у літературі, для виділення облігатних анаеробних мікроорганізмів з метою утилізації...
-
Огляд літератури У розділі подано аналіз наукових джерел вітчизняних і зарубіжних авторів з вивчення анаеробних мікроорганізмів, які здійснюють...
-
Фактори, які впливають на пророщування зерна - Технологічні особливості процесу пророщування солоду
Основними факторами, які впливають на пророщування являються температура, вологість і доступ кисню (аерація). Найбільший вплив надає температура....
-
Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания. По современным данным, таких элементов порядка 20, без которых растения...
-
Визначення оптимальної концентрації кріопротекторів при надшвидкому заморожуванні ембріонів. У результаті опрацювання ряду наукових робіт і проведених...
-
Амінокислоти Масова частка, % на суху речовину Без Обробки Екструдоване зерно пшениці зволожене Водою Дріжджоване зерно Пшениці Екструдоване зерно...
-
Интерферон и его роль в противовирусном иммунитете - Ветеринарная вирусология
В клетках человека имеется 27 генетических локусов для интерферонов (далее И) - 14 функционирующие. И закодированы в генетическом аппарате клетки....
-
У дисертації теоретично обгрунтовано та подано нове вирішення доцільності кріоконсервування ембріонів великої рогатої худоби надшвидким методом з...
-
Гетерозис и его роль в племенной работе - Основы технологии животноводства
Под гетерозисом обычно понимают свойство помесных животных или гибридов первого поколения превосходить по конкретным признакам лучшую из родительских...
-
Утримання худоби в літній період відрізняється від зимового характерним типом годівлі, а також тим, що тварини перебувають майже цілу добу на відкритому...
-
Введение - Диетическое кормление собак при заболеваниях органов пищеварения
Диетический кормление пищеварение гиповитаминоз Из условий жизни собак кормление является одним из главных факторов функциональной и морфологической...
-
Роль рослин у формуванні структури грунту - Фітомеліорація
Зобов'язана своїм формуванням клімату, рельєфу, геологічної породі грунт несе на собі сліди впливу всіх цих екологічних факторів, які об'єднані в...
-
Найповніше і найефективніше можна запобігти ерозії у системі грунтозахисного обробітку з контурно-меліоративною організацією землекористування....
-
Характеристика годівлі піддослідної птиці. Годівлю птиці проводили повнораціонними комбікормами, виготовленими за рецептами КС-3, ПК-1-4 та ПК-1-18....
-
Роль гранулометрического состава в оценке плодородия почв - Почвоведение как наука
Гранулометрический состав влияет на водный, воздушный, тепловой и питательный режимы почв. Специалисты сельского хозяйства учитывают гранулометрический...
-
У результаті подальших досліджень встановлено (табл. 2), що застосування бджолиного обніжжя в дозі 0,5 г на 1 кг маси тіла впродовж 10 діб сприяло...
-
На основі аналізу джерел літератури викладено теоретичні засади та нові селекційні схеми з використанням біотехнологічної ланки при вирішенні наукової...
-
Определение сущности заболевания Туберкулез (лат., англ. -- Tuberculosis) -- тяжелая хроническая болезнь животных многих видов и человека,...
-
Бактериологическая диагностика, Культуральные свойства - Диагностика и профилактика лептоспироза
Лабораторную диагностику лептоспироза животных проводят в соответствии с действующими Санитарными и ветеринарными правилами. Она основана на комплексе...
-
Одним із ефективних біотехнологічних методів, що сприяє прискоренню розмноження цінного селекційного матеріалу або отримати нові генотипи, є використання...
-
Дослідження проводили в трьохпільній сівозміні на фоні двох технологій (традиційна та No-Till) з наступним чергуванням культур: соя - ячмінь - соняшник....
-
Методи захисту сільськогосподарських культур від шкідників До основних методів захисту сільськогосподарських культур належать:...
-
Культура клеток (КК) - это клетки многоклеточного организма, живущие и размножающиеся в искусственных условиях вне организма. Методика культивирования...
-
Искусственное лосовыращивание включает в себя лесовосстановление и лесоразведение. Лесовосстановление - это создание новых насаждений на месте вырубок,...
-
Основний зміст роботи - Оптимізація технологічного процесу лущення власнокруп'яних культур
Власнокруп'яний культура лущення технологічний У вступі подано загальну характеристику роботи, розкрито сутність і стан наукової проблеми та її значення,...
-
- науково обгрунтовано використання прямого удару при лущенні власнокруп'яних культур; - вперше розроблено теоретичну модель механізму та кінематики...
-
Жизненный цикл зерновых хлебов - Зерновые культуры Республики Беларусь. Их основные болезни
В течение вегетации зерновые культуры проходят ряд фенологических фаз, которые отличаются друг от друга появлением новых органов и рядом внешних...
-
Складання плану освоєння розробленої сівозміни та ротаційної таблиці - Розробка сівозміни
Після складання можливих варіантів сівозміни, потрібно обрати найбільш досконалий варіант (головний), щоб на основі даних по розміщенню культур у полях...
-
№ П/п Область Вид птиці Рік Досліджен-ня Вік птиці (діб) Виявлено клінічно хворих на період дослідження (%) 1 Харківська Індики Качки Кури 1996 1994...
-
Для выявления причин изменения себестоимости продукции анализируют затраты на 1 га посева в растениеводстве по культурам, изменение отдельных статей...
-
Для збереження та прискореного розмноження цінних рослинних генотипів доцільно застосовувати мікроклональне розмноження. Даний метод базується на...
-
Возбудитель туберкулеза - Лечение туберкулеза у животных
Возбудитель туберкулеза. Микобактерия (Mycobacterium tuberculosis). Размер 0.8 - 5 мкм. Представляет собой тонкие слегка изогнутые палочки, имеют...
-
Завершается более чем 40-летний период с начала практического развертывания в России работ по лесной генетике, селекции и семеноводству. Их цель -...
-
Типы растений по потребности в воде - Луговое и полевое кормопроизводство
Вода необходима растению во все периоды жизни: потребность в ней только для прорастания семян составляет 10--100 % их массы, в дальнейшем на образование...
-
Експериментальні дослідження - Розвиток грибництва в світі
Одним із основних факторів, що впливає на ступінь концентрації важких металів у плодових тілах грибів, є їх приналежність до певної еколого - трофічної...
-
Для використання в рамках прикладних селекційних програм рекомендуються: 1. Технології селекційного процесу зі створення вихідного матеріалу цикорію...
-
Культура маточних насаджень підщепи винограду потребує застосування прийомів, спрямованих на інтенсифікацію росту, розвитку та підвищення якості...
-
Свиней масою 10...35 кг Компонент Склад, % Контрольний Дослідний Кукурудза 10 10 Пшениця 20 - Екструдоване зерно пшениці збагачене дріжджованим зерном...
-
При зовнішньому огляді корови, ознак порушення роботи сечостатевої системи не виявлено. Сечовипускання не порушене, фізіологічне, частота - 3 рази...
-
Сырая клетчатка -- это основная часть оболочек растительных клеток, состоящая из целлюлозы и гемицеллюлоз. При переваривании пищи сырая клетчатка...
ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ПРОЦЕС ТРАНСФОРМАЦІЇ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН В РЕАКТОРАХ - Роль анаеробних мікроорганізмів у трансформації сільськогосподарської сировини в біопаливо