169717 (742537), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Із мікроорганізмів для одержання білка найчастіше використовують як продуценти дріжджі, бактерії, мікроскопічні гриби, одноклітинні водорості. Різноманітність типів живлення мікроорганізмів і їх видового складу дозволяє вибирати сировину, яка найбільше підходить для біосинтезу, і кращі штами - продуценти білка.
Одноклітинні організми характеризуються високим вмістом білка - від 40 до 80 % і більше. Білок одноклітинних містить усі (10) незамінні амінокислоти, багатий на лізин, який визначає його біологічну повноцінність. Добавка біомаси одноклітинних до дефіцитних за лізином рослинних кормів дає можливість наблизити їх амінокислотний склад до оптимального. Недоліком біомаси одноклітинних є дефіцит сірковмісних амінокислот, в першу чергу метіоніну. В одноклітинних його приблизно удвічі рази менше, ніж у рибній муці. Однак цей недолік має і білок сої.
Багата білками біомаса одноклітинних з високою ефективністю засвоюється сільськогосподарськими тваринами. Так 1 тона кормових дріжджів дає можливість одержати 0,4-0,6 т свинини, до 1,5 т м'яса птиці, 25-30 тис. яєць і заощадити 5-7 т зерна. Це має велике народногосподарське значення, оскільки майже 80 % площ сільськогосподарських угідь у світі відведено для виробництва кормів.
Шляхом селекції можна відібрати найбільш продуктивні штами мікроорганізмів-продуцентів, які здатні ефективно використовувати нові джерела сировини. Широкі можливості дають біотехнології рекомбінантних ДНК, завдяки яким можливо удосконалювати або одержувати нові продуценти.
Усі ці переваги і визначили швидкий розвиток технології одержання мікробного білка, яка є найбільш крупнотоннажною галуззю біотехнології. Уже в 1980 р. провідним у світі виробником білків одноклітинних організмів став Радянський Союз. Виробництво білків у країні тоді досягло 1,1 млн т на рік.
4. Біотехнологічні прийоми в подоланні сировинних та енергетичних проблем людства
Утилізація (від латинського utilis - корисний) - застосування з користю, наприклад відходів.
Біоконверсія - це трансформація речовин з однієї форми в іншу біологічними агентами (живими організмами або ферментами). За допомогою біоконверсії з відходів різного походження (рослинництва, тваринництва, побутових і промислових) можна одержати різноманітну продукцію - альтернативні носії енергії, високоякісне органічне добриво, білкові та вітамінні кормові добавки.
При експлуатації тваринницьких ферм і комплексів виникає багато проблем - санітарно-гігієнічних, екологічних, економічних, соціальних тощо.
Це зумовлено передусім значною концентрацією тварин па обмеженому просторі та порушенням рівноваги між поголів'ям і площею земельних угідь, що супроводжується накопиченням великої кількості гною, стічних вод та інших органомістких відходів у розрахунку на одиницю земельної площі. Гній містить значну кількість патогенних мікроорганізмів, яєць і личинок гельмінтів, насіння бур'янів, солей важких металів та інших ксенобіотиків. Потрапляючи у ґрунт і водоймища, гнойова рідина спричинює забруднення ґрунтових вод, біологічне заражений ґрунту патогенними мікроорганізмами та викликає масові отруєння водних організмів. У воді різко збільшується вміст аміаку і зменшується кількість кисню.
Такі компоненти відходів, як метан, діоксид вуглецю, аміак і сірководень, забруднюють повітря. Метан, потрапляючи в атмосферу, зумовлює парниковий ефект, який у 22-30 разів перевершує вплив діоксиду вуглецю і призводить до глобальних змін клімату. За Міжнародною Конвенцією, яку підписала Україна, кожній країні виділена певна квота метану, який може потрапити у навколишнє середовище. Понаднормові його викиди призводять до штрафних санкцій, а у разі зменшення викидів метану в атмосферу надає право країні реалізувати певну частку своєї квоти на світовому ринку.
Проблеми поглиблюються тим, що сільськогосподарські угіддя як біологічні системи утилізації можуть сприймати підвищені дози органічних добрив у вигляді гною в обмеженій кількості. Критерієм є вміст азоту, максимально допустима концентрація якого складає 250-300 кг/га.
Таким чином, гнойова біомаса є забрудником навколишнього середовища як органічними, так і біогенними елементами. На її частку припадає 43-66 % загального біологічного навантаження на природні системи.
Для усунення цих негативних явищ необхідна спеціальна технологічна обробка гною, що дало б можливість підвищити концентрацію поживних речовин в одиниці об'єму гною і одночасно усунути запахи, загальмувати або знищити патогенні мікроорганізми, знизити вміст токсичних речовин та викиди шкідливих газів у атмосферу.
Усі існуючі методи утилізації відходів тваринництва умовно можна поділити на дві групи: традиційні і нетрадиційні.
При традиційних методах для утилізації використовують такі природні біологічні системи, як ґрунт і водоймища. Утилізація здійснюється біологічними агентами (об'єктами) - мікроорганізмами, дощовими черв'яками, членистоногими тощо. Вибір біологічної системи суттєво залежить від консистенції гнойової біомаси, яка, залежно від технології утримання і гноєвидалеиня, може бути: твердою (вологість до 80 %), напіврідкою (вологість 81-90 %) і рідкою (вологість більше 91 %).
До нетрадиційних методів належить утилізація гною шляхом метанового зброджування та вермікультивування з використанням біологічних агентів - анаеробних метаноутворюючих мікроорганізмів і дощових черв'яків.
5. Біотехнологічні прийоми в подоланні екологічних та економічних проблем людства
Ефективним і екологічно безпечним методом утилізації різних відходів (тваринництва, рослинництва, побутових і промислових) є метод вермікультивування, тобто використання дощових черв'яків.
Метод вермікультивування дає можливість трансформувати різні відходи, які до цього були основними забруднювачами навколишнього середовища, з одного боку, в повноцінний білок тваринного походження, придатний для використання у годівлі тварин та харчуванні людей (черв'ячна біомаса), а з іншого боку - у зернисте гумусне добриво (біогумус). На компост за допомогою дощових черв'яків переробляють навіть відходи, які важко піддаються утилізації - відходи целюлозно-паперової промисловості.
Ідея використання дощових черв'яків для переробки гною й інших органічних відходів з мстою одержання цінного органічного добрива і білкового корму не була новою. Ще в 1798 р. Готхард опублікував книгу «О разведении червей». Він рекомендував згодовувати дощових черв'яків курям, від чого «...вони ставали плідними і міцними».
Першими повідомленнями про корисність дощових черв'яків слід вважати вислови Арістотеля, що черв'як є «світовим шлунком», а великий натураліст Ч. Дарвін, виступаючи понад 150 років тому в Лондонському геологічному товаристві з доповіддю, стверджував, що дощові черв'яки - це умілі хлібороби і в природних умовах відіграють роль «архітектора» родючого шару ґрунту. Однак перші спроби використання дощових черв'яків відносяться до часів Стародавнього Єгипту. Перероблений дощовими черв'яками намул річки Ніл використовувався для вирощування сільськогосподарських культур. Єгиптяни обожнювали дощового черв'яка, вважали його священною твариною і забороняли вивозити iз країни.
У 30-ті роки XX століття американським фермером і ветеринарним лікарем Барретом в Каліфорнії були розпочаті спроби вирощування черв'яків промисловим способом у дерев'яних ящиках та траншеях, а наприкінці 1940 р. були створені перші господарства зі штучного розведення черв'яків, які використовувались як наживка для лову риби. А в 1959 р. був виведений за допомогою методів селекції на основі гнойового і дощового черв'яка культурний гібрид дощового черв'яка, який відрізнявся від природних форм у 10 разів більшою плодючістю і вчетверо більшою тривалістю життя. Гібрид більш технологічний, його можна вирощувати у відкритих культиваторах типу городніх грядок. Він має комерційну назву червоний каліфорнійський гібрид.
У 1980 р. у США уже діяло понад 1500 великих спеціалізованих господарств з переробки різних відходів методом вермікультивування і на їх базі було організовано фірми, які продають біогумус, черв'яків, консультують фермерів з питань організації вермікомпостування відходів. Нині метод вермікультивування набув широкого розповсюдження у багатьох країнах світу - Китаї, Японії, Філіпінах, Австралії, на Кубі, у Франції, Італії, Німеччині, Швейцарії та ін. Вермікомпостуванню піддаються різні відходи - рослинництва, тваринництва, побутові та промислові, осади стічних вод; продукція життєдіяльності дощових черв'яків (черв'ячна біомаса і біогумус) для окремих країн стала предметом комерції не тільки на внутрішньому ринку, але й для експорту.
Із країн Східної Європи першою почала займатись вермікультивуваниям у 1985 р. Угорщина, а в Україні - Івано-Франківська область, у якій при облсільгоспхімії був організований кооператив «Плодородие», який займався вдосконаленням та розповсюдженням біотехнології. Кооператив мав 8 філій у різних областях України.
У 1989 р. на базі кооперативу створено асоціацію «Біоконверсія», до якої зараз входять більше 250 різних організацій - навчальні та науково-дослідні заклади, сільськогосподарські організації, фермерські та індивідуальні господарства, зарубіжні фірми.
У Німеччині створено Об'єднання сприяння розвитку вермікультури, яке працює в тісному контакті з Міністерством охорони навколишнього середовища. Воно надає допомогу в проведенні наукових досліджень з вермікультури, у вивченні придатності різних відходів для розведення черв'яків, сприяє розширенню сфери використання вермікомпосту. Вермікультивуванням у Німеччині займаються близько 70 господарств.
Дощові черв'яки належать до класу малощетинкових Оlіgocheta (Олігохета) типу кільчастих (Аннсліда) черв'яків. Більшість видів, розповсюджених на території колишнього Радянського Союзу, є представниками родини Люмбрицид (Lumbricidae), яка включає близько 180 видів черв'яків, але найбільш розповсюджені 15-16 видів.
Серед усіх видів дощових черв'яків лише деякі можна розводити в штучних умовах. До них належать червоні черв'яки, зокрема червоний каліфорнійський гібрид, який у процесі селекції набув унікальну властивість - він не залишає своє місце перебування навіть за несприятливих умов. Цс дає можливість розводити його в грядах просто неба, не побоюючись втрати популяції.
Червоний черв'як темно-червоного кольору живе на територіях з помірним кліматом. Доросла особина досягає у довжину 8-10 см, у діаметрі 3-5 мм, масою 0,8 - 1 г. Температура тіла - 19-20 °С. За день споживає кількість корму, що приблизно дорівнює його масі (близько 1 г), після перетравлення якого виділяється 0,8-0,9 г копролітів. Найкрупніші частинки, які може проковтнути черв'як, мають розміри до 1 мм.
Тривалість життя - майже 16 років (дикі форми - 4 роки). Дуже плодючий. Статева зрілість настає у тримісячному віці і за оптимальних умов одна особина може принести приплід в середньому 1500 особин за рік.
Цей черв'як гермафродит. Кожна особина має чоловічі й жіночі статеві органи, але не може самозапліднюватись. Статевозрілі особини обопільно запліднюють одне одного. Запліднені яйцеклітини відділяються від тіла черв'яків і вкладаються у білкове кільце, або капсулу (кокон), який має спочатку жовтий, а потім коричневий колір
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
