Способ переработки опавших листьев тополя бальзамического методом биоконверсии

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение включает: использование для биоконверсии опавших листьев тополя бальзамического (как самостоятельный субстрат); белковый кормовой продукт для сельскохозяйственных животных. Способ осуществляется путем измельчения опавших листьев тополя, затем их стерилизации в автоклаве под давлением 1,01⋅10⁵ Па в течение 30 минут и последующего биологического воздействия на растительное сырье инокулятов грибов Pleurotus pulmonarius (Fr.) PP-3.2 и Fomitopsis pinicola (Sw) P. Karst K6-15 в течение 15 суток при температуре +25°С. Белковый кормовой продукт на основе Fomitopsis pinicola (Sw) P. Karst К6-15 и Pleurotus pulmonarius (Fr.) PP-3.2 содержит от 18 до 28% белка. Способ позволяет ускорить процесс биоконверсии и повысить питательную ценность растительной биомассы. 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к экологии, биотехнологической промышленности, сельскому хозяйству, в частности к способу получения белковой кормовой добавки из древесных отходов.

Известен способ использования опавших листьев с деревьев и кустарников в качестве вида органического наполнителя в составе посадочной почвы. Изобретение позволяет генерировать посадочную почву в процессе выращивания растений и повысить экологию окружающей среды (RU 2699978 С1, МПК C05F 17/00, С09К 17/00, А01С 21/00, 11.09.2019). Известен способ приготовления компоста из растительных отходов (RU 2710071 С1, МПК C05F 17/00, 24.12.2019), в качестве растительных отходов, также выбирают опавшие листья с деревьев и кустарников, предварительно смоченные почвенным водным раствором из чернозема.

Известен способ выращивания моркови с удобрением в виде опада (RU 2710997 С1, МПК A01G 22/25, А01В 79/02, 14.01.2020), способ получения перегноя из растительных отходов и устройство для его осуществления (RU 2695460 С1, МПК C05F 17/00, 23.07.2019).

Недостатком этих методов является использование листового опада только в качестве компоста.

Известен способ переработки опилок древесины хвойных пород в корм с повышенным содержанием белка. Опилки обрабатывают униполярной водой, делигнифицируют, обрабатывают подготовленную массу в диспергаторной установке с водой с рН 10-11 или водой с рН 3-4 в течение 10-15 мин, полученную массу разделяют на две фазы, твердую фазу инокулируют мицелием гриба Pleurotus ostceatus и ведут его культивирование в течение 23 дней (RU 2092073 С1, МПК C08G 73/10, 10.10.1997).

Недостатком этого метода является многостадийность предварительной обработки сырья и продолжительная биоконверсия.

Известен способ производства кормовой добавки (RU 2499415 С2, МПК А23К 1/14, А23К 1/16, 27.11.2013), который включает перемешивание предварительно обработанного целлюлозо-содержащего сырья (лузга подсолнечника и отруби) с питательными добавками, внесение микроорганизмов, выдерживание и последующую обработку. В качестве микроорганизма используют Trichoderma viride штамм F-838 в количестве 1-2% от массы смеси, культивирование проводят в течение 6-8 суток при температуре 26-30°С с периодическим перемешиванием.

Недостатком данного способа является сложность этапа подготовки субстрата к биоконверсии.

Способ (RU 2670526 С2, МПК C12N 1/14, С12Р 21/00, C12R 1/645, 23.10.2018) показывает возможность получения белковой биомассы путем глубинного негомогенного жидкофазного культивирования гриба Pleurotus pulmonarius 3.3.2 на крахмал-аммонийной среде, содержащей измельченную пшеничную солому при заданной температуре и рН среды в течение 70-72 ч с последующим твердофазным культивированием при заданных параметрах температуры и влажности среды и сушки с получением целевого продукта.

Недостатком известного способа является использование полусинтетических сред и глубинного способа культивирования, в процессе которого остается культуральная жидкость, требующая утилизации.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения кормового белкового продукта (RU 2650689 С1, МПК А23К 10/10, А23К 10/12, А23К 10/16, А23К 10/37, 17.04.2018). Способ включает предподготовку древесного сырья, его гидролиз и выращивание на гидролизате микроорганизмов. Опилки лиственной древесины, измельченные и при этом механоактивированные, гидролизуют в водном растворе гидроксида калия при рН (П±1) в акустическом поле широкополосного гидроакустического излучателя с плотностью акустической энергии 0,3 Вт⋅с/см³ в течение 2 часов. Добавляют ~10% отрубей, инокулируют консорциумом микроорганизмов Fusarium sambucinum + Trichosporon cutaneum + Saccharomyces cerevisiae и выращивают в течение 24-48 часов.

Недостатком метода является сложность этапа предподготовки сырья, использование консорциума микроорганизмов, выделение продукта из культуральной жидкости и необходимость утилизации отработанной культуральной жидкости.

Задачей данного изобретения является упрощение предподготовки сырья, использование мицелия грибов одного рода в качестве инокулята и применение твердофазного способа ферментации.

Технический результат заключается в способе переработки опавших листьев методом биоконверсии с получением белкового кормового продукта, позволяющий снизить энергозатраты и избежать необходимости утилизации отходов в виде культуральной жидкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки опавших листьев тополя бальзамического методом биоконверсии, включающем измельчение растительного сырья, культивирование грибов, согласно изобретению, в качестве растительного сырья используют опавшие листья тополя бальзамического, в качестве инокулята используют мицелий грибов рода Pleurotus pulmonarius (Fr.) (штамм PP-3.2) и Fomitopsis pinicola (Sw) P. Karst (штамм Fp5-15), которые культивируют безотходным твердофазным способом, а биоконверсию субстрата, для получения белкового кормового продукта, проводят в течение 15 суток при температуре (+25)°С.

Сущность изобретения заключается в использование опавших листьев тополя бальзамического без длительной предварительной подготовки для биоконверсии грибами рода Pleurotus pulmonarius (Fr.) и Fomitopsis pinicola (Sw) P. Karst.

Предварительно высушенные опавшие листья измельчают до 2-3 мм. Субстрат увлажняют до 70% водопроводной водой и помещают в чашки Петри. Далее осуществляют процесс стерилизации в автоклаве 30 мин под давлением 1,01⋅10⁵ МПа. Засев в чашки Петри проводят блоками (диаметр 14 мм) грибами, выращенными на среде сусло-агар. Биоконверсию осуществляют в течение 15 суток при температуре 25°С.

Используемые грибы не является генетически модифицированными и относятся к микроорганизмам непатогенным для человека, согласно классификации микроорганизмов, приведенной в Санитарных правилах СП 1.2.731-99. Работа с данными грибами не требует специальных мер предосторожности.

Сравнение результатов испытаний заявленного способа с прототипом сведены в таблицу 1.

Ниже приведены примеры, реализующие изобретение.

Пример 1. Растительный субстрат из опавших листьев тополя (измельченный до 2-3 мм) с влажностью 70% помещают в чашки Петри (5,5 г а.с.с), стерилизуют в автоклаве 30 мин под давлением 1,01⋅10⁵ МПа. Засев в чашки Петри проводят блоками (диаметр 14 мм) грибами рода Pleurotus pulmonarius (Fr.) (штамм PP-3.2), выращенными на среде сусло-агар. Биоконверсию субстрата (опавшие листья тополя) осуществляют штаммом PP-3.2 Pleurotus pulmonarius при 25°С в течение 15 сут.Получают белковую кормовую добавку 4,2 г а.с.с. с содержанием белка 28%.

Пример 2. Растительный субстрат из опавших листьев тополя (измельченный до 2-3 мм) с влажностью 70% помещают в чашки Петри (5,5 г а.с.с), стерилизуют в автоклаве 30 мин под давлением 1,01⋅10⁵ МПа. Засев в чашки Петри проводят блоками (диаметр 14 мм) грибами рода Fomitopsis pinicola (Sw) P. Karst (штамм Fp5-15), выращенными на среде сусло-агар. Биоконверсию субстрата (опавшие листья тополя) осуществляют штаммом Fp5-15 Fomitopsis pinicola при 25°C в течение 15 сут. Получают белковую кормовую добавку 3,7 г а.с.с. с содержанием белка 18%.

Из приведенной таблицы следует, что предлагаемый способ позволяет существенно упростить схему переработки растительного сырья за счет использования опавших листьев тополя, не требующих длительной предварительной подготовки, сделать производство безотходным за счет твердофазного способа биоконверсии грибами рода PP-3.2 Pleurotus pulmonarius и Fp5-15 Fomitopsis pinicola и получить кормовой продукт с содержанием белка от 18 до 28%.

Предлагаемый способ позволяет переработать растительные отходы, в частности опавшие листья тополя, в белковую кормовую добавку к кормам сельскохозяйственных животных и снизить экологическую нагрузку на окружающую среду.

Способ переработки опавших листьев тополя бальзамического методом биоконверсии, включающий измельчение растительного сырья, культивирование грибов, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют опавшие листья тополя бальзамического, в качестве инокулята - мицелий грибов рода Pleurotus pulmonarius (Fr.) (штамм PP-3.2) и Fomitopsis pinicola (Sw) P. Karst (штамм Fp5-15), которые культивируют безотходным твердофазным способом, а биоконверсию субстрата для получения белкового кормового продукта проводят в течение 15 суток при температуре (+25)°С.