- •Тема № 5 Микробиологическая переработка органических отходов. Биоконверсия растительного сырья в топливо (получение биогаза, биоэтанола, биодизеля) План:
- •1. Микробиологическая переработка органических отходов.
- •2. Биоконверсия растительного сырья в топливо (получение биогаза, биоэтанола, биодизеля).
- •1. Микробиологическая переработка органических отходов
- •1.1. Переработка растительного сырья и углеводсодержащих отходов в белок одноклеточных организмов
- •1.2. Силосование
- •1.3. Компостирование
- •2. Биоконверсия растительного сырья в топливо (получение биогаза, биоэтанола, биодизеля)
- •2.2. Экобиотехнологический процесс получения биоэтанола
- •Сырьё для производства биоэтанола
- •Промышленное производство спирта из биологического сырья.
- •Этанол как топливо
- •Топливные смеси этанола
- •Экологические аспекты применения этанола в качестве топлива.
- •2.3. Технология получения биодизеля, сырье для получения, биодизельные установки. Использование биодизеля в качестве топлива для автомобилей и с/х техники
- •Технология производства.
- •Применение.
- •Сырьё для производства.
- •Производство биодизеля
- •Экологические аспекты применения и производства.
- •Достоинства биодизеля:
- •Недостатки биодизеля:
- •Производство биодизеля из водорослей
- •Тема № 6 Вермикомпостирование План:
- •1. Биологические основы вермикультуры, вермикомпост (биогумус), вермисток (гумисол)
- •2. Вермитехнология: общие принципы разведения калифорнийского красного червя (содержание, кормление)
- •Агроэкологические требования к питательному субстрату
- •Ферментация субстрата
- •Выращивание вермикультуры зимой
- •Приготовление вермикомпоста на приусадебных и дачных участках
- •Вредители дождевых червей
- •3. Агроэкологическая характеристика копролита (биогумуса)
- •2. Энтомопатогенные препараты
- •Грибные энтомопатогенные препараты
- •Вирусные энтомопатогенные препараты
- •3. Бактерии, стимулирующие рост растений
- •4. Биоудобрения. Производство и применение, в том числе препаратов – азотфиксаторов и препаратов, улучшающих снабжение растений фосфором
- •Производство азотобактерина
- •Бактериальное удобрение фосфобактерин
- •5. Биологические средства защиты растений на основе антибиотиков
- •Кормовые антибиотики, антибиотики против фитопатогенов, биостимуляторы, пищевые консерванты
- •2. Биохимические методы анализа на основе микробных ферментов
- •3. Использование микроорганизмов и тканей живых организмов в качестве биосенсоров
- •4. Применение биосенсоров
- •Тестовые задания
- •Список литературы
Грибные энтомопатогенные препараты
Энтомопатогенные препараты на основе микроскопических грибов вызывают у насекомых микозы. Грибы обладают рядом особенностей:
поражение насекомых грибом происходит через кутикулу;
насекомые поражаются в фазе развития куколки и имаго;
грибы обладают большой скоростью роста и огромной репродуктивной способность, в виде спор могут длительное время находится в природе без снижения энтомопатогенной активности;
они обладают высокой специфичностью, вирулентность сильно зависит от штамма гриба.
Действие грибного препарата на насекомое начинается с проникновения споры в полость тела через кожные покровы. Попав в тело, спора прорастает, образуя мицелий, от которого отчленяются конидии. Конидии циркулируют в гемолимфе насекомого. Уже на этой стадии возможно поражение насекомого вследствие выделения некоторыми штаммами значительного количества токсинов. В отсутствие токсина мицелий постепенно заполняет все тело насекомого, прежде всего, поражается мышечная ткань. Рост гриба продолжается до тех пор, пока все ткани не будут разрушены. Могут образовываться конидиеносцы, прорывающие кутикулу и обволакивающие мертвую личинку.
В промышленном производстве используются отдельные штаммы в основном трех родов: Beaveria, Metarrhizium, Entomophtora. Препараты безвредны для теплокровных животных и человека, не вызывет ожогов у растений.
В России производят препарат боверин. Получать боверин можно используя как поверхностное, так и глубинное культивирование. Первый способ более трудоемок и длителен, поэтому имеет ограниченное значение. Производство конидиоспор при выращивании его в жидкой среде также непростая задача. Основная трудность в том, что при этом способе культивирования гриб размножается вегетативно, образуя гонидии. Гонидии по вирулентности не уступают конидиям, однако неустойчивы к высоким температура на стадии высушивания. При традиционной распылительной сушке погибает 90% гонидиоспор и 20-50% конидиоспор. Проблема решается подбором питательной среды и условий ферментации, обеспечивающих переход 90% выращенных клеток в конидиоспоры.
Технология получения боверина методом глубинного культивирования включает обычные стадии. Питательная среда содержит в процентах: дрожжи кормовые – 2, крахмал – 1, хлорид натрия – 0.2, хлорид марганца – 0.01, хлорид кальция – 0.05. Последний компонент обеспечивает устойчивость конидий к неблагоприятным факторам, поэтому его содержание может сильно варьировать (до 5%). Культивируют при рН 4.5-5.6, температуре 25-28оС 3-4 суток в условиях постоянного перемешивания и аэрации. В среде необходимо также наличие аминного азота, так как его недостаток снижает скорость роста культуры и процент образования конидиоспор, избыток ведет к образованию гонидий. Культуральную жидкость подвергают сепарации и фильтрованию, после чего пасту сушат на распылительной сушке.
Вирусные энтомопатогенные препараты
Вирусные энтомопатогенные препараты обладают наибольшей специфичностью по отношению к насекомому-хозяину. Они поражают не более одного вида. Это обуславливает практическую безвредность вирусных препаратов для человека, флоры и фауны.
Вирусы отличает высокая устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды, они способны сохранять активность в течение 10-15 лет, находясь вне насекомого, но размножаются только в живых тканях (технология размножения вирусов должна быть связана с использованием живых насекомых-хозяев). Заражение вирусом происходит в процессе питания вредителя. Попавшие в кишечник тельца-включения при щелочных значениях рН разрушаются. Освобожденные вирионы проникают через стенку кишечника в клетки, где в ядрах происходит репликация вирусов. Высвободившиеся вирусы заражают другие клетки, что в итоге приводит к гибели насекомого.
Примеры вирусных энтомопатогенных препаратов:
вирин-ЭКС (против капустной совки),
ЭНШ (против непарного шелкопряда),
АББ (против американской белой бабочки).
Производство вирусных препаратов начинают с разведения насекомого-хозяина на искусственных питательных средах, обеспечивающих их физиологически здоровое состояние. На определенной стадии развития (обычно на стадии гусеницы) насекомых заражают, добавляя вирусную суспензию к корму. При этом инокулят предварительно получают от нескольких больных личинок. После заражения насекомых выдерживают в строго определенных условиях, обеспечивающих максимальное накопление вируса в тканях. Через 7-9 суток собирают мертвые и отмирающие личинки, подсушивают при температуре 33-35оС, измельчают механическим способом для вывода телец-включений из тканей. К полученной массе добавляют физиологический раствор или дистиллированную воду из расчета 1 мл на гусеницу, взвесь полученных тканей фильтруют или центрифугируют.
Препараты готовят в жидком, сухом или масляном виде, для этого используют разные технологии растворения, суспендирования, добавления каолина и др.
Вирусные энтомопатогенные препараты применяют путем внесения полиэдров в плотные популяции насекомых-вредителей с целью возникновения в них эпизоотий. Данный способ обработки предполагает внесение небольших количеств препарата. В другом случае опрыскивание или опыление производят на зараженных участках в период рождения личинок или на ранних стадиях их развития.