Способ переработки растительных субстратов Советский патент 1990 года по МПК C12N1/00 C05F11/08 

Изобретение относится к,способам переработки растительных субстратов, в частности к способам получения из ,растительных субстратов продуктов, повышающих устойчивость биологических организмов к неблагоприятным условиям внешней среды.

Из-вестны способы аэробного разложения растительных остатков почвен- микроорганизмами, приводящие к получению органических удобрений.

Наиболее близким к предложенному является способ получения продуктов, повышающих устойчивость биологических организмов к неблагоприятным условиям внещней среды путем заделки в поверхностные горизонты почвы и последующего аэробного разложения растительных остатков почвенными микроорганизмами

Недостатком этого способа является невозможность препаративного вьщеле-

QD ния в нативном виде физиологическиСПактивных продуктов, повышающих устой ел чивость биологических организмов к неблагоприятным условиям внешней среО5ды вследствие их прочной адсорбции Од почвенными компонентами,- а также влия- 1тя типа почвы и климата.

Целью изобретения является препаративное вьщеление биологически-активных веществ, обуславливающих устойчивость организмов к неблагоприятным факторам внешней среды.

Указанная цель достигается тем, что микробиологическое разложение проводят и культуральной жидкости в течение 40-180 дней в условиях принудительной аэрации, а также тем, что длительность микробиологического

разложения определяют по прекращению выделения СО из культуральной жид кости

Растительные остатки, погруженные в аэрируемую культуральную жидкостьi например воду, разлагаются почвенньр ми микроорганизмами

Первоначально протекают аэробные процессы, связанные с активным раз ,ВИТИем сапрофитных форм бактерий и дрожжей, разлагающих легкодоступные органические вещества (углеводы, ами нокислоты, частично - гемицеллюлозу) Этот период характеризуется проду- цированием гормональных веществ и ингибиторов, являющихся производными фенолкарбоновых кислот В зависимое ти от состава растительных остатков и температурных условий этот период может продолжаться от нескольких дней до нескольких недель

На втором этапе в результате по следовательной смены- микрофлоры (сукцессии) происходит аэробное раз рушение лигнино-целдюлозного комплек са, сопровождающееся синтезом слож ных металлсодержащих биологически активных веществ, обладающих свойст вом повьшать устойчивость организмов к. неблагоприятным условиям внешней среды Длительность этого периода составляет от нескольких недель до нескольких месяцев в зависимости от температуры, а целевые продукты вы являются биологическими тестами пос ле окончания первого периода, о чем судят по прекращению интенсивного вьщеления CQ. из культуральной среды

Аэробное микробиологическое раз рушение растительных остатков прово дят в культуральной жидкости, напри Мер воде, в которой накапливаются продукты синтеза

Необходимость принудительной аэра 1ЩИ объясняется тем, что при ее от сутствии происходит необратимый ана эробный процесс, сопровождающийся вьвделением сероводорода и продуктов анаэробного синтеза

Процесс проводят в интервале фи зиологических температур, не нарушаю щих нормальную жизнедеятельность микроорганизмов Нарушение темпера турного режима приводит к смене мик рофлоры и полному прекращению синте за целевьЬс продуктов

Пример . 1 Солому злаков на резают длиной З-б см и помещают в

стеклянные сосуды диаметром 10 и длиной 100 см, заливают водопровод ной водой и вносят культуру йочвен ных микроорганизмов Через отверстие в днище сосуда проводят непрерывную принудительную аэрацию воздухом с расходом 0,,5 л/мин Поддерживают температуру Ведут контроль скорости вьщеления углекислого газа из культуральной среды в зависимое ти от длительности разложения соломы при температуре 22°С с помощью газоанализатора Анализируют чиС ленность дрожжей (I) и сапрофитных бактерий (II) в культуральной среде чашечным методом (сапрофиты выявляют на мясо пептонном агаре, дрожжи на сусло агаре) в зави-симости От дли тельности разложения соломы по пред лагаемому способу Из и 2 вид но, что в первый период культураль ная жидкость не содержит целевых продуктов

Пример ;2 Солому пшеницы обрабатывают по предложенному спосо .бу при температуре и аэрации атмосферным воздухом в объеме 0,4 0,6 л/мин на 1 л воды Подсолнечник сорта Передовик выращивают в кли матической камере при и относи тельной влажности воздуха 70% на пи тательной среде Кнопа, пригот.овлен ной на водном растворе целевых про дуктов

Через 15 дней растения подсол нечника помещают в климатическую ка меру с температурой и отно сительной влажнострью воздуха 100%, где их вьщерживают 1-8:ч Затем рас тения переносят в исходные условия, где по задержке роста и гибели рас тений определяют их устойчивость к повьшенным температурам Контрольные растения выращивались на питательной среде Кнопа Сопоставление и свидетельствует, что обработка культуральной.Ж1вдкостью, взятой в первый период, не дает положительно го эффекта однако культуральная жид кость, взятая во второй период, значительно повьщ1ает устойчивость расте НИИ к повьшенным температурам

Пример :3 Пшеничнуто солому . перерабатывают по предложенному спо собу в течение месяцев, получен ную культуральную жидкость разбавля ют в 5 раз и на основе этого раство ра готовят питательную среду.Кнопа

Подсолнечник сорта Передовик выращивают на среде Кнопа при и 70% влажности воздуха Через 17 дней растения помещают в холодильную камеру с температурой -О,, откуда вынимают партиями через определенные промежутки времени и помещают в исходные условия Контрольные растения выращивают на питательной среде Кно- па Контрольные растения начинают гибнуть через 12-14 дней выдержки в холодильной камере, опытные - через 16-20 дней

Пример -.4 Культуральнзто жидкость, содержащую целевые продукты, получают через 40 дней обработки, разбавляют 1:50 и добавляют в среду Чеснокова Проростки редиса выращивают на питательной среде Чеснокова при 20°С и влажности воздуха 60% В контрольные.и опытные питательные среды добавляют хлористый натрий При концентрации соли в питательной среде 5. г/л контрольные проростки снижают рост надземной массы на 27%, опытные увеличивают его на 4% При концентрации соли в питательной среде 10 г/л контрольные проростки снижают рост на 54%, опытные - на 38%

Пример :5 Самки крыс линии Vistar весом около 170 г получают пищу с источником белкового питания в виде казеина, опытным животным ежедневно добавляют в рацион 1 мл раствора целевых продуктов На 40 су ки к самкам подсаживают самцов, через 21 день самок вскрывают Паталого-анатомическое вскрытие показало отсутствие различий во внешнем виде внутренних органов, веса печени и надпочечников, однако 50% самок опытного варианта имели по 7-8 зародышей .в то время как контрольные самки оставались стерильны.,.

Пример -.6 Прошедшие и непро шедшие предпосевное закаливание семена подсолнечника сорта Передовик к комплексу засухи 12 ч намачивают в : войе, а затем переносят на питательные растворы, в которых они находят- |ся 3 сут В качестве питательных растворов используют: воду, раствор Кнопа, раствор получаемых по заявляемому способу продуктов в разведении дистиллированной водой 1:10 и раство Кнопа, приготовленный на растворе получаемых продуктов, разведенном 1:10 Жароустойчивость растений опре

деляют в процессе прогревания проростков в течение 1 ч при температу ре +38+0,2°С в ультратермостате Наблюдения за степенью гидролиза статолитного крахмала в корневых .чехли ках трехдневных растений подсолнечника осуществляют после прокраски срезов корней раствором Люголя (1% раствор йода в 2% растворе йодистого калия) и устанавливают по 5-ти бальной шкале его наличие

Данный метод основан на том, что при прогреве растений или при их обезвоживании статолитный крахмал в корневых чехликах гидролизуется Опыт поставлен дважды в трехкратной повторности В каждом опыте использовано по 960 растений Данные опыта сведены в табл 1

Вне зависимости от того, проводилось ли закаливание растений или нет, гидролиз крахмала у растений, культивируемых в присутствии получаемых продуктов, идет значительно медленнее, чем у растений, культивируемых на воде или растворе Кнопа, что свидетельствует о повышении жароустойчивости опытных растений по сравне11ию .с контрольными Эти результаты подтверждают данные

Пример :7 Прошедшие и непрошедшие предпосевное закаливание семена подсолнечника сорта Передовик 5 к комплексу засухи 12 ч- намачивают в воде, а затем переносят на питательные растворы - воду, раствор Кнопа, раствор получаемых продуктов в раз-ведении 1:10 и раствор Кнопа, приготовленный на растворе получаемых продуктов, разведенных 1:10 Трехдневные проростки вьщерживают в эксикаторе над 15,9% раствором хлористого натрия в течение 21;ч Затем корни проростков прокрашивают раствором Люголя в течение 30 с и просматривают под микроскопом Опыт повторен дважды, в каждом опыте испытано по 960 растений Результаты сведены в табл :2, ,

Вне зависимости от наличия или отсутствия закалки растений при их культуре в присутствии получаемых продуктов наблюдается значительное снижение гидролиза статолитного крахмала в корневых чехликйх, что указывает на большую засухоустойчи вость Жароустойчивость Зх дневных растений культивируемых на различных питательных Т а б л и ц а 1 подсолнечника сорта Передовик, .средах .(.экспозиция 1 ч при +38С).

.1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ СУБСТРАТОВ, включающий их микробиологическое разложение в аэробных условиях с образованием биологически-активных веществгОбус лавливающих устойчивость организмов к неблагоприятным факторам внешней среды, отличающийся тем, что, с целью препаративного вьщеления указанных веществ, микробиологическое разложение проводят в куль- туральной жидкости в течение 40 180 дней в условиях принудительной аэрации. ;2. Способ по:п.1, отличающийся .тем, что длительность мик робиологического разложения определяют по прекращению вьщеления COg. из культуральной жидкости.

Засухоустойчивость Зх-дневныхрастений подсолнечника сорта Передовик, культивируемых на различных питательных средах (Экспозиция 21 ч над 15,9% раствором хлористого натрия)о

. Т а б л и ц а 2

LfЗаяёляемы

о Q

объект

о G 1Q 2д JO 0 50 ..

I В

4 И551г -j т-} Я Г 7 18 / f 2/ 2 f5J .ft ,

Заяёляеньи/

-э ь оЬъвктSS IQ Сутки опыта .2/ Ш опьта |« oheKm

Гибель контродя го30 n 0 f-I - Растений) гЧастицнай гибель (растений ueitl

Зая ляемыц ЖГ 5 т Тутки - Растения опыта погибли