Разработка технологии получения биопрепарата для переработки кератинсодержащих отходов

• Автор: Линник, Анна Игоревна
• Шифр специальности: 05.18.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 .Состав и свойства кератинов
1.2.Анализ штаммов микроорганизмов, содержащих ген кератиназы
1.3Способы технологической переработки кератинсодержащего сырья
1.4. Заключение по обзору литературы и задачи исследования
2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
2.1. Организация выполнения работы
2.2. Объекты исследования
2.3. Методы исследований
3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Идентификация штамма, полученного из природного источника, и изучение его свойств
3.2. Изучение влияния технологических параметров культивирования на кератинолитическаую активность Bacillus pumilus
3.3. Подбор оптимального состава питательной среды для культивирования штамма Bacillus pumilus
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 .Технологическая схема по производству биопрепарата для переработки отходов птицеперерабатывающей промышленности в кормовую добавку
4.2.Состав, свойства и продолжительность хранения биопрепарата
4.3. Экономическая эффективность выработки биопрепарата
ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЮЗ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Рост численности населения планеты и урбанизация являются причинами увеличения количества и разнообразия отходов, образуемых промышленными и сельскохозяйственными предприятиями. На 2002 год количество отходов оценивалось в 12 млрд. тонн, из которых 11млрд. тонн составляли промышленные отходы и 1,6 млрд. тонн - твердые бытовые отходы. К 2025 году аналитики предполагают увеличение количества отходов до 90 млрд. тонн [67,145].
Аграрно-животноводческий комплекс в современных условиях продолжает быть важным загрязнителем почвы и других элементов окружающей среды: отходы сточных вод животноводческих комплексов, ферм и птицефабрик, использование ядохимикатов и пестицидов. Существуют трудности осуществления контроля сельскохозяйственных объектов, разбросанных на обширных территориях. Состояние почвы и всей окружающей среды в сельской местности, согласно государственным докладам об охране окружающей среды, остается тревожным, ряд регионов обладает признаками зон чрезвычайной экологической ситуации или экологического бедствия [16, 156].
В тоже время отходы агропромышленного комплекса являются ценным сырьем при рациональном использовании и вторичной переработке могут служить источниками для получения жирных кислот, биодизеля, аминокислот, белка, новых высокопитательных продуктов. Животноводство, несомненно, является основным источником биологически полноценного белка в питании населения высокоразвитых стран. Не умаляя роли и значения производства говядины, свинины, баранины, молока, рыбы, особое внимание во всем мире уделяется роли птицеводства в решении проблем обеспечения населения белком животного происхождения [111, 161].

Вклад птицеводческой отрасли в производство мяса в России составляет 1,2 млн. т в год. При этом образуется 0,4 млн. тонн отходов потрошения птицы, что создает значительную проблему для перерабатывающей отрасли и требует решения следующих задач: обеспечение биологической безопасности; обеспечение экологической безопасности; производство полезных для человека продуктов (белков, жира, биологически активных веществ и т.д.);производство энергии [6].
Среди всех отходов потрошения птицы наибольший интерес представляет перопуховое сырье, в котором содержится около 65% кормового белка. Решение проблемы перевода основного белка пера в усвояемую форму имеет первоочередное значение как с позиции мобилизации резервов животного белка, так и с точки зрения охраны окружающей среды [42].
Для успешного развития птицеводства и животноводства одним из определяющих факторов является создание кормовой базы. Основой кормовой базы служит растениеводство. Вместе с тем, кормам животного происхождения отводится важная роль в обеспечении потребности незаменимыми аминокислотами, прежде всего потребности растущих организмов и поддержании высокой продуктивности животных и птицы. При этом решающая роль в развитии и укреплении кормовой базы отводится созданию новых кормовых смесей и добавок, улучшению качества кормов. Рост производства мяса в стране требует дополнительных объемов комбикорма для откорма сельскохозяйственных животных и птицы. Уменьшить потребность в комбикормах можно за счет повышения его питательной ценности при использовании кормов животного происхождения[61].
Таким образом, важным направлением современной биотехнологии являются исследования, направленные на расширение возможностей переработки ке-ратинсодержащего сырья с целью обеспечения экологичности производств за счет создания безотходных и малоотходных технологий при максимальном вовлечении побочных продуктов переработки в основное производство. В связи с этим актуальны исследования, направленные на использование ферментативных процессов переработки кератинсодержащего сырья, в том числе с применением рекомбинантных штаммов микроорганизмов [33].

1.4 Заключение по обзору литературы и задачи исследования
В целом следует отметить, что, несмотря на распространение протеолитиче-ск'нх ферментов в природе и высокие объемы их производства в промышленности, протеолитические ферменты с кератиназным действием требуют более детального изучения [34].
Широкие возможности для увеличения выхода ферментов и повышения их протеолитической активности открывает генная инженерия. Генетическая инженерия является одним из важнейших направлений биотехнологии микроорганизмов. По сути, генетическая инженерия (молекулярное клонирование или технология рекомбинантных ДНК) представляет собой совокупность экспериментальных процедур, позволяющих осуществить перенос генетического материала из одного организма в другой. В основе этого переноса лежит встраивание нужного фрагмента ДНК (вставки) в другую молекулу ДНК (вектор), которая способна реплицироваться в соответствующей клетке - хозяине [69].
Для клонирования нужных генов в генетической инженерии используют плазмиды - кольцевые молекулы ДНК, которые стабильно передаются потомству бактериальных клеток независимо от хромосомной ДНК. В настоящее время появляется все больше данных о том, что наличие в бактериальных клетках плазмиды может негативно сказываться на жизнеспособности клеток, а именно, значительно замедлять клеточный метаболизм, замедлять рост бактерий, что во многих случаях нежелательно при создании промышленных штаммов-продуцентов [88].
Несомненно, интерес к созданию нового поколения бесплазмидных штаммов-продуцентов обусловлен определенными запретами на использование плазмиды в крупных микробиологических производствах посоображениям их возможного нежелательного распространения среди микроорганизмов окружающей среды. Кроме того, как правило, продуценты конструируются с помощью последовательных хромосомных модификаций, при которых требуется проведение