Д В Микулич - Расширение сырьевой базы производства продуктов из черноморских водорослей новые технологические решения - страница 1

Страницы:
1 

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА

УКРАЇНИ

ОДЕСЬКА МІСЬКА РАДА

УКРАЇНСЬКИЙ  НАУКОВИЙ ЦЕНТР ЕКОЛОГІЇ МОРЯ ДЕРЖАВНА ЕКОЛОГІЧНА ІНСПЕКЦІЯ З ОХОРОНИ ДОВКІЛЛЯ ПІВНІЧНО-ЗАХІДНОГО РЕГІОНУ ЧОРНОГО МОРЯ

ДЕРЖАВНЕ УПРАВЛІННЯ ЕКОЛОГІЇ ТА ПРИРОДНИХ РЕСУРСІВ

В ОДЕСЬКІЙ ОБЛАСТІ УПРАВЛІННЯ ЕКОЛОІТЧНОЇ  БЕЗПЕКИ ОДЕСЬКОЇ МІСЬКОЇ РАДИ ОДЕСЬКА ФІЛІЯ   ІНСТИТУТУ БІОЛОГІЇ   ПІВДЕННИХ МОРІВ

НАН УКРАЇНИ

 

ПІВДЕННИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР НАН ТА МОН УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЕКОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ОДЕСЬКИЙ ІННОВАЦІЙНО - ІНФОРМАЦІЙНИЙ ЦЕНТР «ІНВАЦ»

 

 

 

 

ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ЧОРНОГО МОРЯ

 

 

 

 

Міжнародна     науково-практична конференція

 

 

 

 

Збірник матеріалів конференції

 

 

 

ОДЕСА

30-31 жовтня   2008 р.

ББК 26.221.8*46 Е40

УДК 504.42(045)

 

 

Друкується відповідно з рішенням Редакційно-видавничої Ради при Одеському інноваційно-інформаційному центрі "ІНВАЦ» Протокол №   8   від  02.10.2008 р.

 

"Екологічні проблеми Чорного моря", міжнародна науково-практична конференція (30-31 жовтня, 2008 ,Одеса.)

 

Збірник наукових статей до Міжнародної науково-практичної конференції "Екологічні проблеми Чорного моря" (30-31 жовтня, 2008, Одеса): 3-б.наук.ст./ відп. ред. В.М. Небрат - Одеса: Інноваційно-інформаційний центр «ІНВАЦ», 2008 р.-376 с.

У збірнику надаються матеріали Міжнародної науково-практичної конференції "Екологічні проблеми Чорного моря", яка пройшла 30 — 31 жовтня 2008р. у Одеському інноваційно-інформаційному центрі "ІНВАЦ»

 

 

Даний збірник є сьомий в серії наукових публікацій матеріалів конференції «Екологічні проблеми Чорного моря». У виданні надані матеріали щодо стану екосистеми Чорного моря: моніторинг забруднення і стандарти якості навко­лишнього середовища, захист біологічної різноманітності, розробка загальної методології управління прибережною зоною моря, швидке реагування при надзвичайних ситуаціях, рибальство, освіта і громадська поінформованість в природоохоронній області і т.і. У статтях представлені результати наукових досліджень щодо наведеної тематики. Подані дані та їх інтерпретація належать авторам статей і ні в якому разі не можуть бути приписані членам Організаційного комітету, які склали даний збірник.

Збірник призначений для широкого кола спеціалістів у галузі біології і екології моря, океанографії, техногенної безпеки і охорони природи.

 

ИнБЮМ АН УССР

Одесский филиал БИБЛИОТЕКА

Відповідальний редактор                                                            к.е.н.   В.М. Небрат

 

Е


1502010400                                                                                                                     ББК 26.221.8*46

УДК 504.42(045)

2008

 

 

ISBN   978-966-8885-14-3           ©   Одеський інноваційно-інформаційний

центр "ІНВАЦ, 2008

РАСШИРЕНИЕ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ ИЗ ЧЕРНОМОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ.

 

Д.В.Микулич

 

Одесский  филиал Института   биологии   южных морей НАН Украины,

Одесса

 

Черное море отличается большим разнообразием технологиче­ски ценных макрофитов, среди которых возможно выделить бурые и красные, синтезирующие альгинаты, агары, каррагинаны.  Из них

-   самые ценные фукусовые, в частности, цистозира Cystozeira С. Agardh, красные водоросли гелидиум Gelidium J.V. Lamour, грацилярия Gracilaria Grev., филлофора Ph. crispa (Huds.) P.S. Dixon и Ph. truncata (Pall.) Zinova. В Черном море также обитает агарофит птерокладия Pterocladia J. Agardh, разообразные виды таких каррагинофитов, как церамиум Ceramium Roth, полисифония Polysiphonia Grev., лауренция Laurencia J. V. Lamour.

Однако наиболее изученной и практически значимой до настоя­щего времени является лишь филлофора, синтезирующая каррагина-ны различного химического строения и являющаяся сырьем для их производства.

В связи со значительным сокращением запасов филлофоры в Черном море вопрос поиска сырья для производства структурообразо-вателей приобретает особую актуальность.

Перспективным направлением расширения сырьевой базы про­изводства структурообразователей является развитие марикультуры технологически ценных макрофитов. Многочисленные исследования технологий культивирования таких макрофитов, как филлофора, граци-лярия, гелидиум, лауренция и др., свидетельствуют, что эти водоросли как в условиях плантационного выращивания, так и при выращивании в установках инженерного типа накапливают необходимую биомассу и сохраняют при этом весь спектр полезных свойств - синтезируют значи­тельное количество ценных органических и минеральных соединений

-  полисахаридов, белков, микроэлементов [1-3]. Другим направлением увеличения сырьевых ресурсов является использование новых видов морского сырья, в частности микроводорослей азово-черноморского региона, технологические свойства которых практически не изучены.

Исследования технологических процессов переработки проведены

 

 

199на следующих объектах:

- массовые водоросли Черного моря и азово-черноморского бассейна: красные водоросли Черного моря филлофора ребристая ши­рокочленистой формы Ph. crispa f. latifolia (Huds.) P.S. Dixon, грацилярия G. dura (C. Agardh) J. Agardh и G. verrucosa (Huds.) Papenf., биомасса фитопланктона - смесь микроводорослей - представителей зеленых и синезеленых (Chlorophyta+Cyanophyta) -штормовые выбросы гиперга-линных озер Сиваша;

Для обоснования рационального использования водорослей проведены исследования химического состава, изучены и охаракте­ризованы превалирующие составе таллома водорослей органические компоненты - углеводы, белки, пигменты. Установлено, что преиму­щественная часть органических соединений красных водорослей представлена легкогидролизуемыми полисахаридами, структурные осо­бенности которых определяются таксономической принадлежностью водорослей: различные виды черноморской филлофоры синтезируют высокосульфатированные галактаны класса каррагинанов; структура полисахаридов, синтезируемых черноморскими водорослями грациля-рией и гелидиумом, позволяет характеризовать их как агары.

Установленные особенности в полисахаридном составе макро­фигов явились научным обоснованием применения различных условий обработки этих водорослей для выделения из них продуктов, обладаю­щих структурообразующей способностью.

Так, для черноморской грацилярии (G. verrucosa и G. dura) раз­работана технология, предусматривающая использование традицион­ных методов обработки красных водорослей и включающая в качестве основных процессов предварительную обработку водорослей, экстра­гирование агара, очистку экстрактов и доведение их до товарного вида.

Установлено, что "жесткая" обработка грацилярии, действующая в мировой практике для обработки этой водоросли и осуществляемая с использованием химических реагентов и высоких температур, не имеет преимуществ перед традиционной, безреагентной. Результаты свидетельствуют, что исключение "жестких" методов обработки черно­морской грацилярии позволяет существенно снизить загрязненность сточных вод -отработанных технологических растворов (по ХПК более чем в 5 раз), тем самым повысить экологическую чистоту технологи­ческого процесса и одновременно получить из этой водоросли высоко­качественный агар, по физико-химическим свойствам не уступающий зарубежным аналогам [4J . Сточные воды, образующиеся в процессе обработки   грацилярии,   могут   быть   очищены   простыми физико-химическими методами, а водорослевый отход, имеющий ценный хи­мический состав (белки, микроэлементы), может быть утилизирован по известным технологиям [5,6].

Разработанная технология соответствует современному техниче­ского уровню, содержит признаки новизны [7].

Легкогидролизуемый полисахарид фитопланктона Сиваша, один из основных полимеров фитопланктона многокомпонентен по моноса-харидному составу и содержит 15% галактозы, 12% глюкозы, значитель­ное количество ксилозы - 30%, рибозы 15%, маннозы + арабинозы 10%, 11% уроновых кислот. По наличию таких моносахаридов, как глюкоза, галактоза, арабиноза, ксилоза возможно судить о сходстве полисахари­да фитопланктона с полисахаридами красных макрофитов агарами и каррагинанами, наличие же уроновых кислот в составе полисахари­да обусловливает его сходство с полисахаридами бурых водорослей и некоторых морских трав. Полученные данные позволили предположить возможность выделения из фитопланктона экстрактов (фракций) по­лисахарида, характеризующихся сочетанными свойствами: обладаю­щих как студнеобразующей, так и загущающей способностью. Отсюда следует, что выделение экстрактов такого специфичного полисахарида возможно осуществлять с использованием совокупности приемов, ис­пользуемых для выделения агаров, каррагинанов и альгинатов.

С привлечением метода математического планирования экс­перимента исследованы зависимости влияния температуры, гидро­модуля и рН экстрагента на выход и вязкостные свойства экстрактов полисахарида.

При анализе зависимостей выявлено, что в исследуемом интервале варьируемых факторов повышение щелочности экстрагента приводит к снижению выхода сухих веществ, но существенно положительно влияет на вязкость экстрактов. Положительное влияние на выход продукта оказывает и температура экстракции. Существенного повышения выхода продукта возможно достичь, увеличивая гидромодуль экстракции, что связано с улучшением условий экстрагирования и получением менее вязких экстрактов. В исследуемом интервале величин технологических параметров, используемых для выделения экстрактов в щелочной среде, может быть достигнута очень высокая вязкость экстрактов.

Полученные данные могут представлять значительный теорети­ческий и практический интерес, поскольку определяют возможность направленного изменения условий экстрагирующей среды не только для получения максимального (либо заданного) выхода продукта, но и регулирования его вязкостных характеристик [8].

 

 

201

Выявлена специфическая особенность экстрактов фитопланктона к химической реверсии при рН 2-10, выражающаяся в изменении агре­гатного состояния при различных рН и различной природе катиона(Са, Na), что может косвенно характеризовать выделенный полисахарид не только как структурообразователь, но и как биосорбент.

Следует отметить, что технологические параметры обработки биомассы фитопланктона разработаны, исходя из условия сохранения в биомассе (отходах) таких основных ценных органических и мине­ральных соединений, как белок, микроэлементы, при этом абсолют­ное количество этих компонентов в отходах может быть значительно увеличено, что создает предпосылки для использования их в кормовых целях.

Проведены исследования технологического процесса получения модифицированного каррагинана из черноморской филлофоры (Ph. nervosa f. latifolia). Главной целью проведения данного этапа исследо­ваний было снижение экологического ущерба от осуществления тех­нологии получения этого продукта, включающей в качестве одного из основных процессов "жесткую" предварительную обработку филлофоры горячими щелочными растворами, Технология является "агрессивной" и экологически ущербной за счет высокой загрязненности сточных вод - отработанных технологических растворов, в значительном количестве образующихся на стадии предварительной обработки водоросли. Ре­зультаты проведенных исследований свидетельствуют, что отработан­ные технологические растворы имеют ценный состав - они содержат высокомолекулярные соединения - белки, пептиды, а также йодсодер-жащие гликопротеины. Разработана технология, позволяющая исполь­зовать отработанные технологические растворы (щелочной гидролизат) в качестве вторичного сырья для получения гликопротеинов, содержа­щих органически связанный йод.

Высокая эффективность разработанной технологии заключается, прежде всего, в более полном, комплексном использовании водоросли. Целевой продукт (модифицированный каррагинан) характеризует­ся высокой студнеобразующей способностью. Отход водоросли ис­пользуется для получения водорослевой кормовой муки и крупки. Технологический процесс характеризуется экологической чистотой, отсутствием промышленных отходов и сточных вод.

Технология имеет признаки новизны [9, 10], а полученный гли-копротеин рекомендован для использования в качестве сырья для получения йодсодержащих биологически активных добавок лечебного и лечебно-профилактического действия.

 

 

202

Литература:

1.    Беляев Б.П., Миронова Н.В. Спосіб культивування чорноморської червоної водорості Gracilaria verrucosa (Huds.) Papenf. // Патент № 93007772.- 1997-   Бюл. № 5. - МКИA01G33/00.

2.    МироноваН.В., РябушкоЛ.И. Беляев Б. Н. Диатомовые водоросли эпифитона черноморской грацилярии при культивировании в экспери­ментальных условиях.    -Альгология.    -2003.     ТАЗ,   №2.- С.148-157.

3.  Belyaev B.N. Optimization of condition for cultivation of the Black Sea red alga Gelidium latifolium (Grev.) Born, et Thur. (Rhodophyta) // Intern. Journal on Algae. - 2006. - V.8 - P.274-285.

4.      МикуличД.В. Исследование условий предварительной обработки грацилярии и оптимизация процесса по технологическим и экологиче­ским параметрам // Биотехнология. - 1994.  - №9-10.  - С.11-14.

5.  Микулич Д.В., Красилъникова СВ., Дырикова СГ. Исследование состава сточных вод производства студнеобразователей и возможные направления снижения  их загрязненности //Биотехнология.   -1997.   - №

2. - С. 53-58.

6.  МикуличД.В., Бойко Л.И., Анцупова Л.В. Исследование химиче­ского состава Gracilaria Grev. (Rholophyta) как сырья для коміьчексного использования //Альгология.  - 2002. - т. 12, № 2 .- С.250-258.

7.  Мікуліч Д.В., Мікуліч К. Є. Спосіб одержання агару з червоної водорослі грацилярії бородавчастої Gracilaria veiTucosa // Патент №78747 Ш. - 2007- Бюл. №2. - МПК С08В 37/12.

8.  Мікуліч Д.В., Мінічева Г.Г., Бойко Л.И., Руснак Е.М. Спосіб одержання структуроутворювача з водоростів//Заявка№2006а 13404. Позитивне рішення Укрпатенту № 1583/1 від 17.01.2008. - МПК A 23L 1/0532.

9.    Мікуліч Д.В., Анцупова Л.В., Руденко Ю.С. и др.. Спосіб одержання йодованого глікопротеїну з водоростей //Патент № 62068 A.   Ш.- 2003.  - Бюл. №12.- МПК А 61 1/0532.

10. Йодований глікопротеїн з водоростей //МикуличД.В., Анцупова Л.В., Руденко Ю.С, Колоденко О.В. - Патент № 71109 A UA. -2004. -. Бюл. № 11. -МПКІ 23L 1/0532

 

 

 

 

 

 

 

 

 

203

Страницы:
1 


Похожие статьи

Д В Микулич - Расширение сырьевой базы производства продуктов из черноморских водорослей новые технологические решения

Д В Микулич - Расширение сырьевой базы производства продуктов из черноморских водорослей новые технологические решения