Технологія одержання кормової рослинно-вуглеводної білкової добавки методом вермікультивування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Одеська національна академія харчових технологій

Спеціальність 03.00.20 - Біотехнологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Тема:

Технологія одержання кормової рослинно-вуглеводної білкової добавки методом вермікультивування

Мітіна Наталія Борисівна

Одеса - 2008



Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Державному вищому навчальному закладі „Український державний хіміко-технологічний університет”, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник:

кандидат хімічних наук, доцент, Кулик Олександр Павлович, Державний вищий навчальний заклад „Український державний хіміко-технологічний університет”, кафедра біотехнології та безпеки життєдіяльності, доцент кафедри

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Гержикова Вікторія Григорівна, Інститут винограду і вина „Магарач” Української аграрної академії наук, відділ хімії та біохімії вина, завідувач відділу;

кандидат технічних наук, доцент Величко Тетяна Олексіївна, Одеська національна академія харчових технологій, кафедра біохімії та мікробіології та фізіології харчування, доцент кафедри.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Одеської національної академії харчових технологій за адресою: 65039, м. Одеса, вул. Канатна, 112.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 41.088.02, д.т.н., професор Г.М. Станкевич



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Відомим і добре вивченим промисловим процесом одержання кормового білка, на основі рослинної сировини є гідроліз і ферментація. Ці процеси включають багато стадій підготовки; очищення від шкідливих побічних, баластних продуктів; токсичної пари в навколишнє середовище і стічних вод, потребують великих капітальних та енерговитрат, мають тривалий перебіг процесу. Усе це призводить до екологічно небезпечних і економічно невигідних промислових способів одержання кормового білка.

Основною метою дисертаційної роботи є пошук оптимальних методів біотрансформації комплексу однолітньої рослинної сировини, що є могутнім невичерпним енергетичним потенціалом, у біологічно активні речовини, які виконують важливі функції в організмі. Умовою для досягнення цієї мети є технологічність і екологічність процесу вермітехнології. Кормовий білок, що виробляється шляхом вермітехнології, розглядається не як замінник кормового білка взагалі, а як додатковий його резерв, що дозволяє ліквідувати гострий дефіцит білка в кормах сільськогосподарських тварин.

Концептуальною моделлю для досягнення цієї мети може бути складна біологічна система, що містить у собі цільовий комплекс ферментів з гідролітичною і синтезуючою функціональністю. Такою мікромоделлю біологічної системи може бути вермікультура Eisenia foetida, яка вміщує у собі функції гідролізапарата і ферментатора та використовує в якості живильного середовища лігновуглеводний комплекс різних видів відходів рослинної сировини.

Ресурси біологічно повноцінного кормового протеїну нині далеко не задовольняють потреби тваринництва в білках, тому пошук його джерел у вигляді нових кормових продуктів є актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відповідності до плану науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України № 02960790 (1995-1997 рр.) «Вивчення методів виділення і ідентифікації фізико-хімічних та біологічних якостей металобілків (металоферментів) в індивідуальному вигляді та у комплексі з біологічно активними речовинами, які мають репаративні функції; вивчення методів розділення і ідентифікації рацемічної суміші синтетичних вуглеводів»; № держ. реєстр. 41970690/02-2 (1995-1997 рр.) «Дослідження властивостей, засобів виділення і ідентифікація складних білків, синтезованих за допомогою безхребетних організмів на різних поживних середовищах, поверхневоактивних речовин, синтетичних вуглеводів D- та L-форм»; № держ. реєстр. 0195U000322 (1996-1998 рр.) «Розробити технологію одержання сорбентів технічного, медичного і побутового призначення на основі соняшникового лушпиння»; № держ. реєстр. 0100U0011378 (1999-2001 рр.) «Наукові основи одержання та використання біологічно активних субстанцій з метою підвищення ефективності використання рослинної сировини і створення на її основі композицій лікувально-профілактичного призначення»; № держ. реєстр. 0102U001952 (2002-2004 рр.) «Наукові засади підвищення ефективності рослинництва та використання рослинної сировини»; № держ. реєстр. 26050390/02 (2005-2007 рр.) «Наукові засоби інтенсифікації рослинництва шляхом створення нових методів діагностики стану рослин і хімічних регуляторів»; № держ. реєстр. 26080490 (2008-2010 рр.) «Наукові засади створення нових методів діагностики та активації імунної системи рослин з метою підвищення ефективності рослинництва».

Мета і завдання досліджень. Метою даної роботи є розробка біотехнології одержання кормової рослинно-вуглеводної білкової добавки (РВБД) з участю вермікультури Eisenia foetida.

Для досягнення зазначеної мети були поставлені наступні завдання:

- дослідити і обґрунтувати вибір рослинної сировини у якості субстрату для культивування вермікультури на основі її фізико-біохімічного складу;

- теоретично обґрунтувати засоби диспергування і пристрої для здрібнення матеріалів рослинного походження;

- вивчити вплив ступеня деструкції соняшникового лушпиння на його фізико-біохімічні властивості;

- дослідити процес ферментації здрібненого соняшникового лушпиння;

- теоретично обґрунтувати вибір вермікультури;

- дослідити біотехнологічні фактори, які впливають (вологість, температура, рН середовища, щільність посадки вермікультури) на зростання біомаси Eisenia foetida на субстратах рослинної сировини з різним ступенем механічного оброблення;

- встановити статистичні закономірності впливу технологічних факторів на зростання біомаси популяції Eisenia foetida при культивуванні на модифікованому соняшниковому лушпинні;

- визначити біохімічний склад та біологічну повноцінність РВБД та біомаси Eisenia foetida, адаптованої на соняшниковому лушпинні;

- розробити умови одержання водно-спиртових екстрактів з біомаси Eisenia foetida;

- вивчити фракційний склад білків у водно-спиртових екстрактах, одержаних з біомаси Eisenia foetida;

- розробити нормативно-технічну документацію, надбати партію РВБД, вивчити кормову цінність РВБД при м'ясній відгодівлі сільськогосподарських тварин та встановити економічну ефективність її використання.

Об'єкт дослідження: технологія переробки соняшникового лушпиння в кормову рослинно-вуглеводну білкову добавку методом вермікультивування.

Предмет дослідження: процес деструкції соняшникового лушпиння; субстрати рослинної сировини, вермікультивування Eisenia foetida, кормова рослинно-вуглеводна білкова добавка, водно-спиртові екстракти.

Методи дослідження: традиційні і сучасні біохімічні, фізико-хімічні, мікробіологічні та технологічні методи досліджень.

Наукова новизна отриманих результатів. Розроблено новий метод утилізації соняшникового лушпиння (СЛ) методом вермікультивування з метою одержання РВБД. Науково обґрунтовано залежність накопичення біомаси Eisenia foetida від абіотичних чинників (температури, вологості, рН середовища, щільності посадки продуцента). Розроблені умови інтенсифікації процесу ферментації рослинної сировини за рахунок внесення біологічно активної субстанції, яка є симбіотичним комплексом мікроорганізмів.

Розроблено біотехнологічні параметри вермікультивування, надана біохімічна характеристика готової продукції РВБД і біомаси відокремленої популяції Eisenia foetida. Розроблено умови одержання водно-спиртових екстрактів з біомаси Eisenia foetida та вивчено фракційний склад білків водно-спиртових екстрактів. Показано можливість використання одержаної РВБД в сільському господарстві для відгодівлі свиней. Наукова новизна роботи підтверджена деклараційним патентом України №64362.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблено вермітехнологію одержання рослинно-вуглеводної білкової добавки на основі соняшникового лушпиння - відходу олієжирової промисловості. Розроблено параметри інтенсифікації приросту біомаси в процесі культивування Eisenia foetida на модифікованому со-няшниковому лушпинні. Промислове напрацювання партії РВБД проводили на дос-лідному виробництві олійно-екстракційного заводу і ВАТ „Маслодар” м. Дніпропет-ровськ. Застосування РВБД в раціонах поросят проведено на свинарському комплексі КСП «Українка» та на агрофірмі ТОВ „Мрія” с. Новомиколаївка Дніпропетровської області. Ефективність кормової добавки підтверджена актами випробувань.

Особистий внесок здобувача. Здійснений огляд літератури дозволив зробити висновок про доцільність виконання роботи по одержанню РВБД з соняшникового лушпиння методом вермікультивування. Наукове обґрунтування використання РВБД як біологічно активну добавку в кормосуміші для сільськогосподарських тварин, риб, птахів. Особистий внесок здобувача полягає в забезпеченні методичного оформлення роботи, виконанні аналітичної та експериментальної роботи у лабораторних і дослідно-виробничих умовах, аналізі та узагальненні даних, формулюванні висновків і рекомендацій з виробництва, підготовці матеріалів досліджень до публікацій, розробці біотехнологічних параметрів, організації промислової апробації розробленої технології. Особистий внесок здобувача підтверджується представленими документами і науковими публікаціями.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи та її окремі розділи розглядались і схвалені на: VI-тій міжнародній науково-технічній конференції «Екологія промислового регіону» (Донецьк, вересень 1995 р.); міжнародній науково-технічній конференції «Биотехнология получения кормового белка, экологически чистых препаратов, повышающих урожайность, премиксов, ферментов и витаминов кормового назначения» (Дніпропетровськ, жовтень 1995 р.); міжнародній науково-технічній конференції «Хімія та хімічна технологія» (Дніпропетровськ, травень 2000 р.); І міжнародній науково-технічній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Хімія і сучасні технології» (Дніпропетровськ, травень 2003 р); VІІ науково-практичній конференції «Наука і освіта 2004» (Дніпропетровськ, лютий 2004 р.); міжнародній науково-технічній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Хімія і сучасні технології» (Дніпропетровськ, квітень 2005 р., 2007 р.).

Публікації. Основні результати викладені у 15-ти друкованих працях, з них 6 - у фахових наукових виданнях, 1 стаття у міжнародному науковому виданні, 1 стаття у вітчизняному науковому виданні, тези 6 доповідей в матеріалах наукових і науково-практичних конференцій, 1 патент України №64362.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, шести розділів, висновків, списку літературних джерел і додатків. Зміст роботи викладено на 111 сторінках, включаючи 16 таблиць (9 сторінок), 35 рисунків (17 сторінок), 11 додатків (62 сторінки). Список використаних бібліографічних джерел містить 193 найменування (20 сторінок).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету та завдання досліджень, визначені наукова новизна та практичне значення роботи.

У першому розділі подано огляд існуючих та перспективних методів одержання кормового білка, практичне використання вермітехнології для переробки органічних відходів. На основі аналізу літературних джерел сформульовано мету, основні напрямки та завдання досліджень у даній роботі.

У другому розділі надано інформацію про об'єкти та методи досліджень. Наведено структурну схему основних напрямків досліджень та взаємозв'язок етапів вирішення поставлених завдань (рис. 1).

Об'єктами досліджень у даній дисертаційній роботі були: соняшникове, рисове, гречане лушпиння з Дніпропетровського олійно-екстракційного заводу, ВАТ „Маслодар”, ТУ 18-УССР6280; вермікультура червоний каліфорнійський черв'як (ЧКЧ) сімейства Lumbricidae, рід Eisenia foetida з Івано-Франківська, ТУ 3336406.002-95, біологічно активна субстанція „ЕМ-пробіотик” з ПКЦ „Амріта” м. Дніпропетровськ, засоби диспергування і пристрої для подрібнення матеріалу рослинного походження.

Основна частина дослідів була виконана на кафедрі „Біотехнології та безпеки життєдіяльності” Державного вищого навчального закладу “Український державний хіміко-технологічний університет” м. Дніпропетровська. Промислове надбання партії РВБД здійснено на виробництві ВАТ „Маслодар” м. Дніпропетровськ. Дослідження з відгодівлі РВБД поросятам виконували на свинарському комплексі “Українка” Криничанського району та на агрофірмі ТОВ „Мрія” Дніпропетровської області.

В дослідженнях використовували біохімічні методи, а також рентгеноструктурний, хроматографічний, дериватографічний, атомно-адсорбційний, оптично-мікроскопічний, стандартні та оригінальні методи аналізу.

В третьому розділі наведено результати власних експериментальних досліджень з вивчення фізико-хімічних властивостей однолітньої сировини соняшникового, рисового та гречаного лушпиння (ГЛ), яке не використовувались для вермікультивування, що дозволило вивести нову популяцію черв'яка Eisenia fоetida як білоквмісну культуру для використання у відгодівлі сільськогосподарських тварин. Встановлено, що насипна маса рисового лушпиння (РЛ) 100…110 кг/м³ (у перерахунку на абсолютно суху речовину).

За гранулометричним складом насіння соняшнику відрізняється від рисового та гречаного лушпиння однорідністю, питома поверхня СЛ після здрібнювання до фракцій 250…500 мкм досягає 150…300 м²/г за рахунок утворення багатоповерхневих мікро-, макро- та мезопор, які добре змочуються водою. Питома поверхня РЛ після диспергування складає максимум 150 м²/г, що зменшує його сорбційну здатність по відношенню до соняшникового лушпиння.

Вивчення хімічного складу показало, що основна маса рослинної сировини представлена легкогідролізованими полісахаридами (ЛГП) та важкогідролізованими полісахаридами (ВГП), що складає для СЛ - 53,49%, РЛ - 59,46%, ГЛ - 49,24%, але в складі рисового лушпиння зольність в 4,9 раз більша, ніж у соняшниковому лушпинні, і в 1,7 рази більша, ніж у гречаному лушпинні. Лігніну міститься в СЛ - 32,11%, РЛ - 23,7%, ГЛ - 24,79% відповідно. ГЛ відрізняється високим вмістом сирого протеїну 10,89%, низьким вмістом целюлози 20,76%, смол 1,98% у порівнянні з СЛ, ГЛ. В гідролізаті ЛГП ідентифіковано уронові кислоти та нейтральні моносахариди: галактозу, глюкозу, арабінозу, ксилозу та рамнозу. В гідролізаті ВГП домінує глюкоза, яка утворюється за рахунок деструкції целюлози.

У порівняні з РЛ та ГЛ, СЛ вміщує більшу кількість смол - 5,9%, які мають значення як стимуляторів, так і інгібіторів при культивуванні. Крім того, СЛ має в своєму складі залишкову частину жирів - до 0,1% (від сухої речовини), які надані насиченими та ненасиченими кислотами: олеїнова, пальмітинова, ліноленова, білків та восків, які входять в смолисті та ефіророзчинні субстанції, що забезпечить кращу засвоюваність при адаптації вермікультури на субстраті з СЛ.

На основі технологічних властивостей, біохімічного складу та виходячи з теорії процесу вермікультивування зроблено висновок, що СЛ є перспективним поживним середовищем для одержання кормового білка.

Черв'яки поглинають їжу шляхом всмоктування, тому субстрат повинен бути достатньо зволоженим і здрібненим, так як ротовий отвір черв`яка не перевищує 1 мм. Виконані досліди на придатність СЛ для вермікультивування ЧКЧ показують, що використання СЛ в нативному стані для переробки практично неможливе в зв'язку з його жорсткою голчастою структурою і великими розмірами. Для підвищення реакційної здатності СЛ необхідне зниження ступеня впорядкованості його надмолекулярної структури. Дослідженнями встановлено вплив конструктивних елементів здрібнення на якість помелу борошна з СЛ, яке було б придатне для споживання черв`яком, тому в основу двох апаратів закладено принцип одержання прямого і ковзного удару на відбійних елементах бил круглого перетину при механічному здрібнюванні та механічному перетиранні з ударною дією. При механічному перетиранні з ударною дією домінували сферичні частинки фракції розміром 250…500 мкм: на першому млині складали 90…94%, на другому млині 95…97% (рис. 2).

Встановлено основні показники, які характеризують рухливість сипкого матеріалу СЛ: коефіцієнт внутрішнього тертя між окремими частинками, початковий опір зрушення, який характеризує силу зчеплення частинок між собою, коефіцієнт тертя матеріалу об сталеву поверхню в стані спокою і в стані відносного руху, кут природного укосу. Показано, що в інтервалі від 100…60 мкм насипна маса СЛ збільшується зі зростанням ступеня здрібнення, а в інтервалі 500…100 мкм - зменшується, середня насипна маса з СЛ дорівнює 250 кг/м³. Визначено, що кути нахилу стінок завантажуючого пристрою в установці для нативного і здрібненого СЛ повинні бути не менше 55є, а сам завантажуючий пристрій повинен мати вібратори. Для фракції 100…200 мкм кут внутрішнього тертя становить 57є, а кут тертя до металевої стінки 30є, що запобігатиме грудкуванню, злежуванню здрібненого СЛ в накопичувачі.

Субстрат з СЛ повинен бути пухким для доступу кисню та добре зволожуватися, що є необхідним для утримання та зросту біомаси в процесі вермікультивування. Нами була визначена здатність СЛ до змочування та фільтрації. Час фільтрації 0,1 літра води скрізь шар СЛ вагою 50 г в колонки об'ємом 250 мл складає для фракції 100…250 мкм - 10,93 хвилин, 250…500 мкм - 13,27 хвилин, 500…1000 мкм - 15,77 хвилин. Водою всі фракції змочуються добре, без суттєвого набрякання. Тобто при споживанні СЛ черв'яком не буде забиватися його тракт травлення.

Визначено, що в гідролізатах фракцій здрібненого СЛ в інтервалі розмірів частинок 100…500 мкм і в немеленому лушпинні вміст пентозанів практично не змінюється (рис. 3).

Вміст ЛГП частинок 200 мкм СЛ складає 30%, що більше на 10% від вмісту ЛГП в немеленому СЛ. Це обумовлене тим, що при механічному здрібнені руйнується частково целюлоза.

Результати рентгеноструктурного аналізу (рис. 4) демонструють більш повні зміни, які відбуваються при механотермічній деструкції соняшникового лушпиння. Дифракційна картина досліджуваних зразків виглядає таким чином: на фоні дифузно-розсіяного підйому інтенсивності чітко виписуються максимуми в зразку з розміром частинок 500…1000 мкм. Інтенсивність піків зі збільшенням ступеня розмелу (розмір частинок зменшується від 300 мкм до 80 мкм), падає, а при розмірі частинок 60 мкм піки цілком відсутні. Тобто, при зниженні ступеня кристалічності вуглеводної частини СЛ, із зменшенням дисперсності матеріалу збільшується його питома поверхня, а оскільки СЛ є пористим, волокнистим матеріалом із дуже розвиненою внутрішньою поверхнею, то зростає доступність поверхні субстрату ендоферментами травного шлунку Eisenia foetida.

Результати термографічного аналізу показали, що втрата маси зразка фракцій СЛ 100…250 мкм складає 70%, фракцій СЛ 250…500 мкм - 78,4% в процесі термоокиснюваній деструкції і не супроводжується хімічними перетвореннями в структурі СЛ, а пов'язана із зміною кристалічної структури СЛ після подрібнення, що дає можливість використовувати її в якості поживного середовища для адаптації вермікультури Eisenia fоetida.

Одержані дані доводять, що для процесу вермікультивування в якості субстрату підходять зразки здрібненого СЛ від 200 мкм до 500 мкм, бо вони вміщують достатню кількість легкозасвоюваних вермікультурою полісахаридів.

В четвертому розділі для процесу вермікультивування було обрано культуру Eisenia foetida, бо цей вид втратив інстинкт залишати своє місце проживання, харчується будь-якими органічними речовинами, що пройшли стадію розігрівання при вермікультивуванні, не хворіє при дотриманні абіотичних чинників, показників мікрофлори субстрату.

Процес вермікультивування складався з двох етапів: ферментація СЛ і розвиток нової популяції вермікультури на ферментованому субстраті під впливом абіотичних чинників . Ферментацію здійснювали двома методами: перший без додавання в подрібнене СЛ пробіотику, другий в присутності біологічно активної субстанції „ЕМ-пробіотику”. Вносили „ЕМ-пробіотик” в воду, яку використовували для зволожування СЛ з розрахунку 100 г біологічно активної субстанції на 10 л води. У живленні черв'яків важливе значення мають мікроорганізми, які знаходяться в СЛ, тому в субстраті активно перебігали мікробіологічні процеси.

Здійснені дослідження з визначення кількісної та якісної характеристики мікрофлори здрібненого СЛ, що закладається на ферментацію. Аналіз мікрофлори здрібненого СЛ показав наявність в основному мезофільних мікроорганізмів, невелику кількість епіфітної мікрофлори, польові гриби p. Cladosporium, p. Thamnidium, p. Alternoria. З спороутворюючих - невелика кількість р. Bacillus, аеробні мікроорганізми р. Cellfalcicula, р. Cellvibrio, р. Cytophaga та невелику кількість дріжджів, які можуть викликати процеси бродіння. Загальна кількість мікроорганізмів склала 10⁶…10⁷ на 1 г СЛ. При ферментації СЛ органічний субстрат піддавався біодеградації змішаною популяцією аеробних мікроорганізмів (р. Cellfalcicula, р. Cellvibrio, р. Cytophaga) в умовах підвищеної температури 50 С і вологості 80%. В процесі біодеградації субстрат СЛ зазнавав фізичних і хімічних перетворень з утворенням стабільного продукту, який містить органічні сполуки, у вигляді моносахаридів, амінокислот (АК), вищих жирних кислот, органічних кислот (яблучної, щавлевої та інші); продукти розпаду: аміак, вуглекислий газ, низькомолекулярні пептиди, біомасу мертвих мікроорганізмів, деяку кількість живих мезофільних мікроорганізмів і продукти хімічної взаємодії цих компонентів. На мезофільній стадії СЛ знаходилось при температурі навколишнього середовища 20…25С, рН слабко кисле 6,2…6,5. На другу добу температура в середині ємності з сировиною дорівнювала 35С, при цьому епіфітні мікроорганізми відмирали і швидко розмножувалися гриби р. Aspergillus, p. Penicillium та інші мікроорганізми, температура піднімалась до 40С, і середовище підкислювалось рН 6,0 за рахунок утворення органічних кислот.

Актиноміцети росли набагато повільніше, були більш помітні на подальших стадіях процесу, їх чисельність нижча за чисельність бактерій і складала величину порядку 10⁵…10⁸ кліток на грам вологого субстрату. Таким чином на початку процесу ферментації СЛ переважали мезофільні аеробні бактерії, тоді як на подальших стадіях чисельність мезофільних бактерій падала і збільшувалась кількість термофільних та грибів р. Aspergillus, p. Penicillium, р. Coriolus hirsitus, актиноміцетів.

Здійснені дослідження з адаптації вермікультури на субстраті СЛ з різним ступенем здрібнення. Визначено склад живильного середовища для культивування Eisenia fоetida на модифікованому соняшниковому лушпинні: сирий протеїн - 4%, залишковий жир - 0,1%, кальцій - 4,5 г/кг, фосфор - 0,8 г/кг.

Експериментально встановлено, що біомаса черв'яків на модифікованому субстраті СЛ без додавання пробіотику зі ступенем здрібнювання 100…300 мкм зросла в 2,8 разів, 300…500 мкм - у 2,75 разів, 500…1000 мкм - у 2,73 разів, з додаванням „ЕМ-пробіотику” зі ступенем здрібнювання 100…300 мкм зросла в 2,9 разів, 300…500 мкм - у 2,86 разів, 500…1000 мкм - у 2,78 разів (рис. 5).

Виконано серію експериментів для визначення впливу вологості, температури, щільності посадки черв'яків на плідність і ріст біомаси Eisenia fоetida. Черв'яки здатні давати приріст біомаси при вологості вище 50%, нижче цієї позначки ріст припинявся, хоч черв'яки залишалися живими до 30 днів, при вологості нижче 40% черв'яки не спроможні виживати і гинуть. Оптимальна вологість для утримання і розведення черв'яка Eisenia fоetida на субстраті з диспергованим соняшниковим лушпинням становить від 70% до 80%.

При знижених температурах черв'яки не виживали, при температурі 30С зберігали рухливість, при температурі вище 35С черв'яки гинули. При температурі 30С знижувалась активність за рахунок збільшення виділення захисного слизуватого секрету у відповідь на температурний подразник. Оптимальна температура для зростання і функціонування Eisenia fоetida 20…25С. Експериментально доведено, що при більшій щільності заселення збільшується розвиток чисельності вермікультури та швидкість переробки субстрату. Для інтенсифікації виходу ваги біомаси вермікультури щільність заселення може бути в межах 10…15 тис/м².

Результати біохімічних аналізів показали, що РВБД містить у добре збалансованій і легкозасвоюваній формі всі необхідні речовини: біологічно повноцінний білок, вітаміни - В₁ - 0,03 мг/кг, В₂ - 0,04 мг/кг, РР - 0,9 мг/кг, D - 4…6 тис МО, а також макро- та мікроелементи кровотворної дії, що відповідає вимогам з вмістом необхідних речовин при відгодівлі молодняку сільськогосподарських тварин і підвищенні їх імунітету, а також набір ферментів, які продукуються Eisenia fоetida, ліпіди з комплексом вищих жирних кислот, як насичених, так і ненасичених (табл. 1).

Оцінюванням якості РВБД для відгодівлі тварин є критерій валової енергії (ВЕ) і енергії перетравлення (ЕП). В 1 кг РВБД, одержаної без внесення „ЕМ-пробіотику” на стадії ферментації, міститься 1,03 кормових одиниць і 14,4 МДж енергії перетравлення, а при додаванні біологічно активної субстанції „ЕМ-пробіотику” 1,34 кормових одиниць і 18,2 МДж енергії перетравлення відповідно.

Експериментально встановлено, що залишкова частина СЛ, яка міститься в біомасі РВБД, має функцію ентеросорбенту за рахунок своєї капілярної структури і здатна виводити іони важких металів із шлунково-кишкового тракту тварин. Таким чином використання РВБД при відгодівлі тварин дозволить не тільки збагатити корм білком і біологічно активними компонентами, але й деякою мірою застосовувати її як лікувально-профілактичну добавку.

Таблиця 1

Біохімічний склад РВБД (масова частка, % від а.с.р.)

Компоненти	Ферментоване СЛ з додаванням субстанції „ЕМ-пробіотику”	Ферментоване СЛ без додавання мікроорганізмів
Сирий протеїн	22,00-25,00	15,00-20,00
Жир	3,20-5,50	3,00-5,00
Клітковина	18,00-26,00	17,00-25,00
Загальний азот	3,50-4,00	2,00-3,00
Кальцій	5,00-6,50	3,00-5,00
Фосфор	1,50-3,00	1,30-2,50
Калій	1,40-3,20	0,90-2,20
Магній	1,60-2,40	0,60-2,00
Залізо	2,90-4,50	1,80-3,30
Мідь	0,60-0,90	0,30-0,40
Марганець	0,35-0,55	0,20-0,30
Цинк	0,40-0,60	0,10-0,20
Лізин	2,20-2,50	1,70-1,80
Метіонін	0,45-0,50	0,30-0,35
Триптофан	0,15-0,18	0,10-0,12
Лейцин	1,00-1,30	0,80-0,83
Цистеїн	0,40-0,50	0,20-0,22
Аргінін	1,50-2,00	1,30-1,50
Гліцин	1,10-1,40	1,20-1,22
Гистідін	0,90-1,00	0,60-0,62
Ізолейцин	1,30-1,40	1,10-1,12
Фенілаланін	1,20-1,25	1,00-1,02
Серін	1,30-1,40	1,12-1,14
Треонін	1,10-1,15	1,08-1,11
Тирозин	1,00-1,20	0,90-0,92
Валін	1,50-1,60	1,20-1,21

Визначено, що вміст важких металів (цинк, мідь, свинець, кадмій) не перевищує гранично допустимих концентрацій в зразках РВБД і сухої біомаси Eisenia fоetida, адаптованої на субстраті СЛ. Ветеринарно-санітарне оцінювання РВБД та відокремленої біомаси Eisenia fоetida не виявила енергопатогенних типів кишкової палички, токсиноутворюючих анаеробів, сальмонел, біопроба на токсини ботулізму також негативна. Личинки паразитів, потрапляючи у тракт травлення черв'яка, втрачають свою активність та вмирають. Таким чином відбувається природна стерилізація субстрату.

Досліджений амінокислотний склад сухої біомаси популяції вермікультури Eisenia fоetida, адаптованої на модифікованому соняшниковому лушпинні показав, що воно містить білка 63,6%, ліпідів 10,5…17,5%, від 7 до 16% азотистих екстрактивних речовин. В 1 г білка, який досліджували з біомаси Eisenia fоetida, міститься в мг: ізолейцину - 71, лейцину - 97, лізину - 63, метіоніну, цистину - 214, фенілаланіну і тирозину - 122, треоніну - 72, валіну - 72. Біомаса Eisenia fоetida збалансована за амінокислотним складом за всіма замінними та незамінними АК. Менша кількість в біомасі лізину (скор 114,5%), найбільша сума фенілаланіну і тирозину (скор 523%).

За результатами хроматографічного та атомноадсорбційного аналізу встановлено, що найбільша масова частка екстрактивних білків міститься у водно-спиртовому екстракті з масовою часткою спирту 30…40%. Отримані водно-спиртові екстракти з біомаси Eisenia fоetida, адаптованої на модифікованому СЛ, вміщують амінокислоти: триптофан, гистідін, фенілаланін, тирозин, цистеїн і цистін; металобілкові комплекси: мідь, хром, залізо, що дає можливість використовувати їх як лікувально-профілактичний засіб тривалий термін без втрати властивостей. Визначено, що після діалізу в водно-спиртовому екстракті з біомаси Eisenia foetida кількість глобулінів в два рази перевищує кількість альбумінів, що може покращити якість травлення та кожного покрову тварин при споживанні РВБД.

В п'ятому розділі розрахували коефіцієнти кореляції, коефіцієнти в рівнянні прямої та полінома другого ступеня. Аналіз характеристик регресійної моделі показав, що оптимальною фракцією частинок СЛ для динаміки приросту біомаси культури Eisenia fоetida є частинки 200…500 мкм. Критерієм оптимізації процесу вермітехнології є кількісна характеристика якості одержаної кормової добавки, яка визначається зростанням біомаси Eisenia fоetida під впливом абіотичних чинників.

Як функція відгуку виступало значення приросту біомаси Eisenia fоetida (y₁). Розрахунок коефіцієнтів рівняння, визначення їх значущості, перевірка адекватності моделі виконано за допомогою програми STATS GRAPHІCS 7.0 Залежність значення приросту біомаси Eisenia fоetida від вологості (х₁) та температури субстрату (х₂) адекватно описується рівнянням:

Y=-6,93+0,2х₁-0,0051х₁²+0,16х₂+0,000063x₁х₂.

Розроблено принципову та апаратну схеми технологічного процесу виробництва РВБД. Описано основні етапи розробленої біотехнології. Розраховано виробничу програму одержання РВБД та техніко-економічні показники виробництва. За рік виробництва 120000 кг РВБД планується отримати чистий прибуток в сумі 31230 грн. Рентабельність виробництва складає понад 600% за рахунок дуже дешевої сировини СЛ, природного засобу нарощування біомаси вермікультурою. Очікуваний економічний ефект від впровадження даної технології складає 6,55 грн. на 1 грн. витрат.

В шостому розділі наведено результати відгодівлі РВБД на свинарському комплексі КСП «Українка» та на агрофірмі ТОВ „Мрія” Дніпропетровської області. Використання РВБД як кормової добавки дозволило збалансувати корми, виключити високовартісні добавки, організувати повноцінну відгодівлю тварин, підвищити їх продуктивність та отримати екологічну продукцію при одночасному зниженні витрат на одиницю продукції.

біологічний кормовий вермікультура соняшник



ВИСНОВКИ

1. На підставі теоретичних узагальнень і експериментальних досліджень запропоновано і реалізовано наукову концепцію ефективного використання соняшникового лушпиння для одержання РВБД, що дозволяє підвищити біологічну цінність кормових добавок.

2. Показано, що в якості поживного середовища для вермікультивування можливе використання соняшникового лушпиння, так як воно характеризується опти-мальним біохімічним складом для направленого біосинтезу цільових продуктів: полісахариди - 53,49%, лігнін - 32,11%, залишкова частина жирів - до 0,1% (від сухої маси сировини), насичені та ненасичені кислоти (олеїнова, пальмітинова, ліноленова), воски, смолисті речовини та ефіророзчинні субстанції, що забезпечує кращу засвоюваність при адаптації Eisenia fоetida на субстраті з СЛ.

3. Здійснено дослідження з механічної деструкції СЛ для найкращого засвоювання вермікультурою (ротовий отвір Eisenia fоetida не перевищує 1 мм). Після подрібнення на двох типах спеціальних млинів: роторного типу із зустрічними бильними елементами круглого перетину та млині ударної дії, що включає вертикальний ступінчатий корпус з відбійними елементами на внутрішній поверхні показано, що у помолі CЛ домінують сферичні частинки фракцій розміром 250…500 мкм, масова частка яких складає 90…97%.

4. Встановлені основні показники, які характеризують рухливість СЛ: в інтервалі від 100…60 мкм насипна маса збільшується зі зменшенням ступеня здрібнення, а в інтервалі 500…100 мкм зменшується за рахунок утворення електростатичних сил, які відштовхують мікроскопічні частини, зменшуючи насипну масу, тому середня насипна маса з СЛ дорівнює 250 кг/м³; кути нахилу стінок завантажувального пристрою в установці для нативного і здрібненого СЛ повинні бути не менше 55, а сам завантажувальний пристрій повинен мати вібратори. Для фракції частинок 100…200 мкм кут внутрішнього тертя становить 57, а кут тертя до металевої стінки 30, що запобігатиме грудкуванню, злежуванню здрібненого СЛ в накопичувачі.

5. Визначено, що вміст ЛГП залежить від розміру частинок СЛ. В інтервалі розміру частинок від 200 до 500 мкм вміст пентозанів практично не змінюється, тоді як при розмірі 60…80 мкм йде - зменшення вмісту пентозанів за рахунок їх де-струкції. При зниженні ступеня кристалічності вуглеводної частини СЛ та збільшенні його питомої поверхні зростає доступність субстрату ендоферментами шлунково-кишкового тракту Eisenia foetida.

6. Експериментально встановлено мікрофлору здрібненого СЛ, закладеного на ферментацію, яка складається з мезофільних мікроорганізмів, епіфітної мікрофлори (p. Cladosporium, p. Thamnidium, p. Alternoria), невеликої кількості спороутворюючих (р. Bacillus), аеробних мікроорганізмів (р. Cellfalcicula, р. Cellvibrio, р. Cytophaga) та невеликої кількості дріжджів, які можуть викликати процеси бродіння. Загальна кількість мікроорганізмів становила 10⁶…10⁷ на 1 г СЛ.

7. Встановлено, що ферментація субстрату фракції частинок 200…500 мкм СЛ - екзотермічний процес біологічного окиснення, в якому органічний субстрат піддавався біодеградації змішаною популяцією аеробних мікроорганізмів (р. Cellfalcicula, р. Cellvibrio, р. Cytophaga) в умовах підвищеної температури 50С і вологості 80% (гідромодуль 1:2), перемішуванні субстрату 1 раз на тиждень. Внесення комплексів мікроорганізмів „ЕМ-пробіотику” забезпечило умови сімбіотичної взаємодії з мікроорганізмами субстрату СЛ і, відповідно, утворило умови для більш швидкого перебігу процесу ферментації за 7 днів, тоді як без додавання тривалість склала 14 днів.

8. Обґрунтовано вибір культури Eisenia foetida, яка втратила інстинкт залишати своє місце проживання, харчується будь-якими органічними речовинами, а також які пройшли стадію ферментації, не хворіє при дотриманні оптимуму абіотичних чинників, показників мікрофлори субстрату. Експериментально визначені оптимальні параметри, які дозволяють покращити адаптацію Eisenia foetida, продовжити період активної діяльності і збільшити свою продуктивність на здрібненому до фракцій 200…500 мкм СЛ: температура 20…25С, вологість 70…80, періодичність внесення ферментованого субстрату - 1 раз на 10…15 добу, перемішуванні субстрату 1 раз на тиждень.

9. Встановлено, що одержана методом вермікультивування РВБД за біохімічним складом містить цілий ряд біостимуляторів у добре збалансованій і легкозасвоюваній формі: вітаміни - В₁ - 0,03 мг/кг, В₂ - 0,04 мг/кг, РР - 0,9 мг/кг, D - 4…6 тис МО, залізо, марганець, цинк, мідь, що відповідає вимогам за вмістом необхідних речовин при відгодівлі молодняку сільськогосподарських тварин і підвищенні їх імунітету. Показано, що РВБД вміщує 30…35% біомаси культури Eisenia fоetida 65…70% копролітів і часткових залишків СЛ, має темно-коричневий колір, м'яка на дотик, без запаху, з вологістю до 60%, рН 6,5…7,5.

10. Визначено, що до біохімічного складу біомаси Eisenia fоetida, розведеної на субстраті з модифікованого СЛ, входять численні ферменти, вітаміни, мікроелементи, добре збалансована за амінокислотним складом, практично за всіма замінними та незамінними амінокислотами: найменша кількість в біомасі лізину (скор 114,5%), найбільша сума фенілаланіну і тирозину (скор 523%). Сухі речовини тканин біомаси Eisenia fоetida складають 17…23%, сирого протеїну більше 63%, ліпідів 6…9%, азотистих екстрактивних речовин від 7 до 16%. Здійснено оптимізацію експериментально-статистичної математичної моделі, яка побудована за результатами серії дослідів, реалізованих за планом повного дворівневого експерименту.

11. Розроблено біотехнологію одержання РВБД та водно-спиртового екстракту з біомаси Eisenia fоetida та визначені оптимальні умови при яких Eisenia fоetida максимально нарощує свою біомасу, розмножується: здрібнення СЛ до фракцій з частинками 200…500 мкм, ферментація СЛ за 7 днів в присутності біологічно активної субстанції „ЕМ-пробіотику”, температура субстрату 20…25С, вологість 70…80%, рН 6,5…7,5, щільність посадки в межах 10…15 тис черв'яків на 1 м² (для збільшення ваги біомаси Eisenia fоetida), 15…30 тис черв`яків на 1 м² (для прискорення біоперероблення субстрату). Розроблено нормативну документацію одержання РВБД з оцінкою ефективності. Очікуваний економічний ефект від впровадження даної технології 6,55 грн. на 1 грн витрат. Промисловий наробіток партії РВБД здійснено на дослідному виробництві Дніпропетровського олійно-екстракційного заводу і ВАТ „Маслодар” м. Дніпропетровськ.

12. Застосування РВБД на виробничій базі КСП "Українка" Криничанського району та на ТОВ агрофірмі "Мрія" с. Новомиколаївка Дніпропетровської області у раціонах відлучених поросят у дозі 5 г на 1 кг живої ваги збільшило середньодобовий приріст на 23,4% і знизило витрати кормів на 8,8%, тобто сприяло підвищенню біологічної цінності раціону, що в свою чергу збільшило резистентність організму тварин, дозволило підвищити вихід та приріст ваги молодняку, поліпшення імунітету.



ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Полищук Н.Б. Различные питательные среды в культивировании E. Foetida / Н.Б. Полищук // Вопросы химии и химической технологии. - 2000. - №1. - С. 205-207.

Особистий внесок здобувача: експериментальні дослідження та узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.

2. Технология получения кормовых добавок / А.П. Кулик, В.А. Косенко, Н.Б. Митина, Н.И Ванжа // Вопросы химии и химической технологии. - 2002. - №1. - С. 107-108.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації та їх подання.

3. Комплексна переробка природних полімерів рослинного походження / Н.Б. Мітіна, Т.В. Данилейко, С.Ф. Енгельс, О.П. Кулик // Вопросы химии и химической технологии. - 2003. - №1. - С. 137-139.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення результатів, підготовка до друку.

4. Предгидролиз подсолнечной лузги / В.А. Косенко, А.П. Кулик, И.М. Зубарева, Н.Б. Митина, А.И. Науменко // Вопросы химии и химической технологии. - 2005. - №3. - С. 185-186.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення результатів, підготовка до друку.

5. Особливості використання рослинно-вуглеводно-білкової добавки, одержаної за допомогою вермікультури E. foetida / Н.Б. Мітіна, С.Ю. Булейко, О.П. Кулик, А.А. Булейко // Вопросы химии и химической технологии. - 2006. - №1. - С. 50-52.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення результатів, підготовка до друку

6. Кулик А.П. изучение свойства диспергированной подсолнечной лузги как носителя для иммобилизованных ферментов и микроорганизмов / А.П. Кулик, А.В. Линецкая, Н.Б. Митина // Вопросы химии и химической технологии. - 2006. - №6. - С. 106-107.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення результатів, підготовка до друку.

7. Пат. 64362 А Україна, МКП, А 23 К 1/16. Спосіб одержання кормової добавки для сільськогосподарських тварин / Н.Б. Мітіна., Д.Б. Шаталін., Н.К Пузанова., О.П. Кулик, Г.Г. Рунова; заявник та патентовласник Укр. держ. хіміко-технолог. ун-тет.; заявл. 20.05.03; опубл. 16.02.04, Бюл. № 2.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення результатів, підготовка матеріалів для розроблення авторського свідоцтва.

8. Исследование состава, физико-химических, биохимических свойств вермикультуры / Н.Б. Полищук, А.П. Кулик, С.Ю. Булейко, С.Н. Гармаш // Биотехнология получения кормового белка, экологически чистых препаратов, повышающих урожайность, премиксов, ферментов и витаминов кормового назначения: междунар. науч.-техн. конф., 18-20 окт. 1995 г.: тез. докл. - Днепропетровск, 1995. - С. 21.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації та їх подання.

9. Изучение влияния биовещества из красного калифорнийского червя Eisenia foetida на живые организмы / В.И. Залевский, С.Ю. Булейко, С.Н. Гармаш, Н.Б. Полищук, Т.П. Чернышова, А.П. Кулик // Биотехнология получения кормового белка, экологически чистых препаратов, повышающих урожайность, премиксов, ферментов и витаминов кормового назначения: междунар. науч.-техн. конф., 18-20 окт. 1995 г.: тезисы докл. - Днепропетровск, 1995. - С. 21-22.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, обробка та обґрунтування результатів, узагальнення отриманих результатів, підготовка до друку.

10. Биотехнология переработки илов очистных сооружений / А.П. Кулик, С.Н. Гармаш, С.Ю. Булейко, Н.Б. Полищук // Экология промышленного региона : VI-я междунар. науч.-техн. конф., 1995 г.: тез. докл. - Донецк, 12-15 сент. 1995. - С. 92-93.

Особистий внесок здобувача: дослідження адсорбційних властивостей соняшникового лушпиння, підготовка матеріалів до публікації.

11. Дослідження в галузі виділення, ідентифікації, очищення та отримання металобілкових комплексів / Н.Б. Мітіна, Н.П. Сергієнко, О.П. Півошенко, О.В. Скалозуб // Хімія і сучасні технології: І міжнар. наук.-техн. конф. студентів, аспірантів та молодих вчених, 26-28 трав. 2003 р.: тез. допов. - Дніпропетровськ, 2003. - С. 268-269.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення результатів, підготовка до друку.

12. Одержання кормової добавки РУБД-М при переробці природних полімерів рослинного походження за допомогою вермікультури / Н.Б. Мітіна, Д.Б. Шаталін, О.П. Кулик, Г.Г. Рунова, Г.І. Науменко, М.І. Ванжа, В.О. Косенко // Наука і освіта 2004: VІІ наук.-практ. конф., 10-25 лют. 2004 р.: тез. допов. - Дніпропетровськ, 2004. - С. 17.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації та їх подання.

13. Самохина А.А. Получение и исследование эмульсий из гибрида красного калифорнийского червя E. foetida / А.А. Самохина, Н.Б. Митина, А.П. Кулик // Хімія і сучасні технології: ІІІ міжнар. наук.-техн. конф. студентів, аспірантів та молодих вчених, 22-24 трав. 2007 р.: тез. допов. - Дніпропетровськ, 2007. - С. 265.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, узагальнення результатів, підготовка до друку.

14. Produccing a feed additive on basis of sunflover shel / A.P. Kulik, S.N. Garmash, S.Yu. Buleiko, N.B. Polishchuk [etk.] // Ecology of the indastrial Regions. - Gorlovka-Kiev. - 1995. - P. 111-115.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень, обробка та обґрунтування результатів, узагальнення отриманих результатів, підготовка до друку.

15. Переработка районированных растительных отходов Украины с целью получения препаратов кормового, ветеринарного, медицинского назначения и биологически активных веществ (регуляторов роста) / А.П. Кулик, С.Н. Гармаш, Н.Б. Полищук, Д.Б. Шаталин // Хран. и перераб. зерна. - 1999. - № 1. - С. 8-10.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень та їх апробація в умовах виробництва.



АНОТАЦІЯ

Мітіна Н. Б. Технологія одержання кормової рослинно-вуглеводної білкової добавки методом вермікультивування. Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 03.00.20 - Біотехнологія. - Одеська національна академія харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Одеса, 2008.

Дисертація присвячена розробці технології одержання кормової рослинно-вуглеводної білкової добавки (РВБД) методом вермікультивування.

Сукупність результатів теоретичних та експериментальних досліджень дозволили сформулювати доцільність використання соняшникового лушпиння як поживного середовища для культивування біомаси Eisenia foetida, з подальшим застосуванням отриманої кормової добавки РВБД в тваринництві.

Встановлено, що ферментація субстрату фракції частинок 200…500 мкм СЛ - екзотермічний процес біологічного окиснення, в якому органічний субстрат піддавався біодеградації змішаною популяцією аеробних мікроорганізмів (р. Cellfalcicula, р. Cellvibrio, р. Cytophaga) в умовах підвищеної температури 50С і вологості 80% (гідромодуль 1:2), перемішуванні субстрату 1 раз на тиждень.

Експериментально досліджено, що на швидкість ферментації соняшникового лушпиння впливає дія біологічно активної субстанції „ЕМ-пробіотику”, вологовміщення субстрату 70-80%, рН 6,5-7,5, температура 20-25С. Тривалість ферментації субстрату з соняшникового лушпиння зменшується до 7 днів. Для визначення меж зміни абіотичних чинників, які впливають на одержання продукту РВБД з максимальним накопиченням біомаси Eisenia foetida, здійснено їх оптимізацію.

Розроблено нормативну документацію одержання РВБД та водно-спиртового екстракту з біомаси Eisenia foetida. Очікуваний ефект від впровадження даної технології складає прибуток 6,55 грн на 1 грн витрат. Результати виробничої перевірки в тваринництві показали, що РВБД має високі поживні, бактерицидні властивості, вміщує біологічно активні речовини, ферменти, вітаміни, мікроелементи кровотворної дії, відповідає вимогам за вмістом необхідних речовин при відгодівлі молодняку сільськогосподарських тварин і підвищенні їх імунітету. РВБД добре зберігається, не втрачає своїх властивостей, може бути використана як консервант кормів.

Ключові слова: кормова добавка, біомаса, мікрофлора, екстракт, субстрат, модифікація, біотехнологія, вермікультивування.



АННОТАЦИЯ

Митина Н.Б. Технология получения кормовой растительно-углеводной белковой добавки методом вермикультивирования. Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 03.00.20 - Биотехнология. - Одесская национальная академия пищевых технологий Министерства образования и науки Украины, Одесса, 2008.

Диссертация посвящена разработке технологии получения кормовой расти-тельно-углеводной белковой добавки (РУБД) для кормления сельскохозяйственных животных.

Анализ современного состояния проблемы показал эффективность применения метода вермикультивирования для накопления биомассы червяков с последующим их использованием в агропромышленном комплексе сельского хозяйства, животноводстве, медицине, косметологии, очистке сточных вод и бытовых отходов. Автором предложена биотехнология вермикультивирования, где питательной средой является природный полимер - подсолнечная лузга (ПЛ). Продуцентом и целевым продуктом является культура Eisenia foetida для биосинтеза биологически ак-тивных компонентов, которые содержат необходимые аминокислоты, ферменты, витамины, металлобелки.

На основе технологических свойств, биохимического состава установлено, что ПЛ является перспективной питательной средой для развития Eisenia foetida и получения кормового белка. Лигнина содержится в ПЛ - 32,11%, РЛ - 23,7%, ГЛ - 24,79%. ПЛ содержит большее количество смол 5,9%, которые выполняют роль как стимуляторов так и ингибиторов на живые организмы. Кроме того, ПЛ имеет в своем составе остаточную часть жиров - до 0,1% (от сухого веса), которые представлены насыщенными и ненасыщенными фракциями С₁₆…С₁₇ (олеиновая, пальмитиновая, линоленовая кислоты), белков и восков, которые входят в смолистые и эфирорастворимые субстанции, обеспечивающие лучшую усвояемость при адаптации биомассы червяка Eisenia foetida на субстрате из ПЛ.

Для измельчения ПЛ до сферических форм, пригодных для потребления культуры Eisenia foetida в процессе вермикультивирования, использовали мельницы роторного типа со встречными бильными элементами круглого сечения при механи-ческом перетирании с ударным действием.

Доказано, что степень помола влияет на повышение кормовой ценности муки, из подсолнечной лузги, так как из-за постепенного увеличения дисперсности содержание легкогидролизуемых полисахаридов растет, достигая максимума при размере частиц 100…250 мкм, в интервале при размере частиц от 100 до 500 мкм и в немолотой лузге содержание пентозанов практически не изменяется в связи с тем, что во фракциях 100…150 мкм больше кристаллических частиц, которые сложнее подвергаются кислотному гидролизу, чем аморфные. При снижении степени кристаллической углеводной части подсолнечной лузги, с уменьшением дисперсности материала увеличивается его удельная поверхность, а поскольку лузга является пористым, волокнистым материалом с очень развитой внутренней поверхностью, то возрастает доступность поверхности субстрата для ферментов. Результаты термического и рентгеноструктурного анализа образцов фракций ПЛ показали, что деструкции не сопровождаются химическими превращениями в структуре ПЛ, а связанны с изменением ее кристаллической структуры после измельчения, что дает возможность использовать ПЛ в качестве питательной среды для Eisenia fоetida.

...