МИКРОБНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ И ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПРОИЗВОДСТВ
1. Переработка отходов и побочных продуктов предприятий с использованием микроорганизмов.
2. Использование микроорганизмов в качестве контроля загрязнений.
Основное направление переработки побочных продуктов – это получение биоэнергии и превращение отходов в различные продукты (например, белки), деградация отходов до соединений, которые используются в метаболизме микробов и превращаются в различные продукты.
Основные отходы – это отходы пищевых предприятий, они разделяются на жидкие и сухие. Жидкие (молочная сыворотка, стоки заводов по производству крахмала и т.д.), сухие (мезга при переработке масличных семян, кукурузные стержни и т.д.). К отходам можно отнести сточные воды различных предприятий.
ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ
Отходы, содержащие углеводы – в основном перерабатываются путем микробного брожения. Использование для получения спирта и биомассы дрожжей с применением Saccharomyces cerevisiae. Молочная сыворотка: ее концентрирование методом ультрафильтрации или обратного осмоса, разделение на лактозу и белок. Из лактозы получают глюкозо-галактозные сиропы, белок используют в качестве пищевых добавок. Нативную сыворотку используют для получения напитков.
Переработка отходов, содержащих целлюлозу: отруби, мезга т.д. Для переработки этих отходов используется микроорганизм Trichoderma viride (синтезируют целлюлазу – фермент, расщепляющий целлюлозу). Целлюлоза – это полисахарид, состоящий из глюкопиронозных колец, соединенных β-1,4, гликозидной связью. Целлюлаза – это мультиэнзимный (полиферментный) комплекс. Он состоит из эндо-β-1,4-глюконазы, которая отщепляет от целлюлозы крупные фрагменты со свободными концами. Второй фермент – экзоβ-1,4-глюконаза, которая отщепляет от конца цепочки дисахарид целлобиозу. Третий – β-гликозидаза гидролизует целлобиозу до глюкозы.
Продуцент, выращивают на среде из еловой древесины, добавляя раствор минеральных солей. Затем среду фильтруют и фильтрат, содержащий целлюлазу, смешивают с измельченной бумагой, выдержанной при 50°С. Под действием фермента образуется сироп. Выход глюкозы 50% по отношению к целлюлозе. При сбраживании глюкозы в спирт из 1 т картона можно получить 150 л спирта.
В растительных остатках содержится до 30% ксилозы, которая состоит из остатков β-d-глюкозы. Такое сырье обрабатывают ферментом ксилоназой. Можно отходы, содержащие ксилан, использовать как питательную среду для выращивания шампиньонов. Можно использовать углеродсодержащее сырье для получения белка одноклеточных. С этой целью используются дрожжи рода Candida и дрожжеподобные грибы Endomyces или Endomycopsis. Из 100г сырья получают 25г дрожжевого белка.
Использование микроорганизмов в качестве контроля загрязнений. Существует ряд штаммов, с помощью которых можно определить присутствие ядовитых веществ в среде. Наиболее перспективны с этой точки зрения бактерии рода Pseudomonos, которые синтезируют ферменты, разлагающие высокотоксичные углеводороды и ароматические соединения. Образующиеся продукты распада,Экоторые легко определить, свидетельствуют о присутствии этих соединений.
Широко используются биотесты на основе различных микроорганизмов:
1. В США разработан метод биодеградации органического источника углерода с использованием микроорганизмов, полученных из системы сточных вод.
2. В Японии разработан метод определения аммиака с помощью бактерий Pseudomonos и Acetobacter.
3. В Венеции определяют микроколичества веществ в природных донных отложениях и их экстрактах с помощью бактерий Vibrio fisher.
4. В Германии разработан биосенсор для быстрой и точной детекции ингибиторов нитрификации в образцах окружающей среды, а также метод определения фенолов с помощью бактерий.
В России используются Pseudomonos и Acetobacter для определения ядовитых веществ.