авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет ...»

-- [ Страница 2 ] --

другие (ук сусную, молочную) – путем органического синтеза. При производстве органических кислот экономический коэффициент по углероду может достигать 90 % и выше. В качестве продуцентов используют бактери альные, дрожжевые и грибковые культуры (Lactobacillus, Arthrobacter, Alcaligenes, Candida, Aspergillus, Penicillium, Trichoderma). Способы ферментации в микробиологических процессах производства органиче ских кислот разнообразны. Среди них – поверхностные жидко- и твер дофазные процессы, а также глубинные, включая проточные культуры.

В последние годы разработаны принципиально новые и эффективные биотехнологии с использованием иммобилизованных ферментов и кле ток. Субстраты, используемые в производстве органических кислот, также отличаются большим разнообразием.

Уксусная кислота (СН3СООН) широко используется в пищевой, химической, микробиологической промышленности и в медицине.

Получение уксусной кислоты из спиртосодержащих жидкостей было известно более 10 тыс. лет назад. Уксуснокислые бактерии способны окислять спирт кислородом воздуха с участием алкогольдегидрогена зы в уксусную кислоту СН3СН2ОН + О2 СН3СООН + Н2О.

Данный процесс может протекать при участии многих бактерий, но в промышленных технологиях для получения уксусной кислоты используют уксуснокислые бактерии рода Acetobacter. Большой ин терес представляют также бактерии Gluconobacter. Большую часть уксусной кислоты получают, используя разведенный этиловый спирт.

В мире её производится около 500 млн литров в год.

Лимонная кислота широко используется в различных отраслях народного хозяйства, особенно в пищевой промышленности для улучшения вкуса, для предотвращения окисления, в качестве припра вы и как консервант. С этой целью она производится с применением ферментативных процессов, включающих грибок Aspergilllus niger и мелассы в качестве субстрата. Ферментация может протекать как в статических культурах на поверхности поддонов или в глубоких ем костях, так и в огромных биореакторах.

Лимонная кислота с каждым годом находит новые области приме нения, что обусловило необходимость значительного увеличения ее вы пуска. Мировое производство лимонной кислоты достигло около 0,5 млн тонн в год. В промышленности лимонную кислоту в основном получают способом периодического культивирования микроорганизмов. В послед ние годы начинают применятся биореакторы непрерывного действия.

В зарубежной литературе довольно широко изложены исследо вания по непрерывной ферментации на основе углеводов и н парафинов, где длительность культивирования составляет 10-12 су ток. Более высокая продуктивность при непрерывной ферментации наблюдается при использовании глюкозы в качестве субстрата.

Молочная кислота может быть получена путем ферментации (40%) или путем химического синтеза (60%).

Кроме уксусной, лимонной и молочной кислот на основе мик робиологического синтеза получают более 50 органических кислот, таких как пропионовая, итаконовая, глюконовая, фумаровая кислота и ряд других.

3.2. Аминокислоты Химический синтез аминокислот дает рацемат – продукт, со держащий как L-, так и D-формы. За исключением глицина, который не имеет оптически активных изомеров, и метионина, усвояемого ор ганизмами в обеих формах, D-изомеры обладают токсичностью.

Микробиологический метод получения аминокислот, наиболее рас пространенный в настоящее время, основан на способности микроор ганизмов синтезировать все L-аминокислоты, а в определенных усло виях – обеспечивать их сверхсинтез.

Биосинтез аминокислот в микробных клетках протекает в виде так называемых свободных аминокислот. Аминокислоты с каждым годом находят все большее применение в качестве кормовых и пище вых добавок и приправ, сырья фармацевтической и парфюмерной промышленности. Все аминокислоты, из которых состоят белки, яв ляются L-формами. Из 20 аминокислот – 8 (изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, валин, фенилаланин) незаменимы для человека. Для сельскохозяйственных животных этот список допол няют гистидин и аргинин, а для молодняка птицы – еще и пролин.

Поэтому в больших количествах аминокислоты применяют для до бавления в корма. Это сокращает расход дефицитных белков живот ного происхождения. Аминокислоты широко используются в произ водстве продуктов и напитков для улучшения вкуса, в качестве при правы или питательных добавок. Их производство в мире превышает 600 000 тонн в год. Основная доля приходится на Японию. Глютами новая кислота и лизин – это аминокислоты, получаемые путем фермен тативного процесса с участием бактерий Corynebacterium glutamicum и Brevibaсterium flavum соответственно. С помощью ДНК-технологии по стоянно улучшаются их продуцирующие способности.

3.3. Биополимеры Термин «биополимеры» относится ко многим высокомолеку лярным соединениям, включая полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты (см. лекцию 1).

Полисахариды (гликаны) – полимеры, построенные не менее чем из 11 моносахаридных единиц. Полисахариды – обязательный компонент всех организмов – присутствуют как изолированно, так и в комплексах с белками, липидами и нуклеиновыми кислотами. Мик робные полисахариды делятся на внутриклеточные, локализованные в цитоплазме, и внеклеточные – полисахариды слизей, капсул и чехлов.

Внеклеточные микробные полисахариды продуцируются обычно многими микроорганизмами и используются в пищевых продуктах для повышения вязкости и образования гелей. Они могут стабилизи ровать структуру продукта, улучшать его внешний вид и вкус. Чаще всего для получения полисахаридов (декстраны) используются Psendomonas и Lenconostoe mesenteroides. Некоторые виды Acetobacter могут продуцировать целлюлозу, которая служит основой некоторых восточных продуктов. С использованием промышленных продуцентов производятся различные полисахариды.

Ксантан продуцируется бактериями Xanthomonas campesrtis, обладает уникальными реологическими свойствами. В низких кон центрациях он образует очень вязкие растворы, которые не изменяют свои свойства при изменении температуры, рН и концентрации солей в широких пределах. Его применяют в пищевой промышленности, при изготовлении гелевых дезодорантов, зубной пасты, при суспендирова нии сельскохозяйственных химикатов и при добыче нефти. Из всех других гликанов объемы производства ксантана наиболее крупнотон нажны. Выпускаемый продукт имеет разное товарное название – ксан тан, келцан, келтрол. Ведущими странами – производителями поли сахаридов можно назвать США, Францию (ксантан, курдлан), Россию (декстран), Японию (пуллан, курдлан). Продуцентами декстранов яв ляются штаммы Leuconostac mesenteroides, растущие на средах с вы соким содержанием сахарозы (10–30 %), дестрана-«затравки», дрож жевого экстракта и минеральных солей. В зависимости от состава ми неральных солей и природы «затравки» синтезируются высокомоле кулярные (60–80 тыс.) линейные или имеющие низкую молекулярную массу (20–30 тыс.) разветвленные декстраны. Последние обладают наибольшей биологической активностью. Из декстранов производят плазмозаменители (клинический декстран, полиглюкин, плазмодекс, хемодекс и др.).

Курдлан. Бактерии Alcaligenes faecalis, штамм 10С3 синтезируют курдлан, представляющий собой полимер глюкозы. Важное свойство данного полисахарида – образование термически необратимых гелей.

Курдлан обладает противоопухолевой активностью, поэтому находит применение в медицине. Ацетильные производные курдлана приме няют в качестве основы ультрафильтрационных полупроницаемых мембран для разделения веществ с молекулярной массой 200–2000 Да.

Пуллан. Полисахарид продуцируется дрожжеподобным грибом Aerobasidium pullulans на средах, содержащих 50 % глюкозы в тече ние 80–100 ч. Вязкость пуллана зависит от рН среды: она минимальна при рН 4.0, молекулярная масса при этом составляет около 200 000 Да, при увеличении рН вязкость возрастает. Пуллан используют в качест ве биоразрушаемого упаковочного материала для пищевых продуктов.

Он проявляет также антиокислительные свойства.

Альгинат. Данный полисахарид ранее выделяли из морской во доросли Laminaria. Он обладает в определенных условиях прекрас ными гелеобразующими, а также псевдопластическими свойствами в широком диапазоне рН и температур и используется в кондитерской и фармацевтической промышленности. Установлено, что альгинат яв ляется лучшим носителем для иммобилизации ферментов и особенно целых клеток. Сравнительно недавно среди бактерий Pseudomonas aeruginosa и Azotobacter vinelandii идентифицированы продуценты полисахарида, близкого по свойствам к альгинату.

Склероглюкан. Склероглюкан (товарное название – политран) синтезируют грибы рода Sclerotium. Синтез данного полисахарида в отличие от большинства других максимален в ранней лог-фазе, 48-часовой культуры. Процесс разработан на средах с глюкозой, в том числе в проточном режиме, выход полисахарида от ассимилированной глюкозы составляет 50 %. В низких концентрациях (1,5% раствор) об разует в воде прочные гели, которые не изменяют свои свойства в ши роком интервале температур. Используют в качестве покрытия семян, пестицидов, а также при производстве латексов и красителей.

Микробные поли (3-оксиалканоаты), (ПОА). ПОА – биополиме ры оксипроизводных жирных кислот, синтезируются многими прока риотическими микроорганизмами в специфических условиях несба лансированного роста при избытке в среде углеродного и энергетиче ского субстрата и дефиците минеральных элементов (азота, серы, фосфора и др.), а также кислорода. Среди наиболее перспективных продуцентов ПОА можно отметить Azotobacter, Bacillus, Methylomonas, Pseudomonas и Alcaligenes.

Наиболее изученным в настоящее время считается полиоксибу тират – полимер -оксимасляной кислоты (С4Н8О2). Его молекулярная масса определяется условиями синтеза полимера, спецификой проду цента, а также процедурой экстракции полимера из биомассы. Поми мо полиоксибутирата микроорганизмы способны синтезировать гете рополимерные ПОА – сополимеры оксибутирата и оксивалерата, ок сибутирата и оксигексаноата, полиоксибутирата и полиоксигептаноа та и др., а также трех-, четырех- и более компонентные полимеры.

Практический интерес и значимость данных исследований оп ределяются свойствами полиоксиалканоатов, которые по своим базо вым показателям близки к полипропилену, но обладают также рядом уникальных свойств, напрмер, биодеградабельностью.

Свойства ПОА делают их перспективными для применения в различных сферах: медицине (см. лекцию 1), в пищевой промышлен ности (предупреждение окисления напитков и продуктов, упаковоч ные материалы), сельском хозяйстве (обволакивание семян, покрытие удобрений и пестицидов), радиоэлектронике, торговле (разрушаемая тара и упаковочные материалы) и др.

3.4. Антибиотики и ферменты Антибиотики (антибиотические вещества, см. лекцию 1) – это продукты обмена микроорганизмов, избирательно подавляющие рост и развитие микроорганизмов – бактерий, микроскопических грибов и опухолевых клеток. Образование антибиотиков – одна из форм про явления антагонизма. Антибиотики – это вторичные продукты обмена микроорганизмов (идиолиты). Характерной особенностью развития продуцентов антибиотических веществ является ярко выраженная двухфазность: в первой фазе развития микроорганизмов происходит накопление биомассы, во второй – синтез антибиотика. При этом очень важно создать условия ферментации, адекватные этой двухфаз ности, с учетом ингибирующего действия антибиотика как продукта обмена на продуцент.

Согласно классификации все ферменты подразделяются на шесть классов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и лигазы (синтетазы). Негидролитические ферменты – ок сидоредуктазы, лиазы, изомеразы и лигазы применяются сравнитель но редко. Наиболее широкое применение получили микробные гид ролазы (гликозидазы, протеиназы, липазы), взаимодействующие с пептидами, гликозидами и другими соединениями с участием воды.

Все большее применение ферменты находят в тонком органическом синтезе в процессах получения различных сложных соединений (ами нокислот, пептидов, нуклеотидов, полусинтетических антибиотиков), а также в медицине (см. лекцию 1).

Инвертаза (В-фруктофуранозидаза) гидролизует дисахарид са харозу с образованием эквимолярной смеси глюкозы и фруктозы.

Фермент присутствует в клетках самых разных организмов и широко распространен у микроорганизмов. Основным источником получения инвертазы служат дрожжи сахаромицеты. В клетках Saccharomyces cerevisiae инвертаза представлена двумя формами: “легкой” внутри клеточной и “тяжелой” внеклеточной. Различие между двумя форма ми состоит в том, что легкая форма негликозилирована и локализова на в цитозоле, тогда как тяжелая представляет собой гликопротеин, локализованный преимущественно в клеточной оболочке. Инвертаза находит разнообразное применение, она широко используется для по лучения глюкозофруктозного сиропа.

3.5. Биогидрометаллургия Микроорганизмы используются для полезной экстракции ком мерчески важных элементов путем биовыщелачивания. Например, такие металлы как кобальт, медь, цинк, свинец или уран могут быть легко выделены из низкоценных руд.

Биологические реакции в экстрактивном выщелачивании метал лов обычно связаны с окислением сульфидов. Во многих бактериях, грибках, дрожжах, водорослях и даже простейших протекают эти спе цифические реакции. Многие минералы тесно связаны с другими веще ствами, такими как сера, например, сульфид железа, который может быть окислен до свободного металла. Широко используемая бактерия Thiobacillus ferroxidaus может окислять и серу, и железо. Сера в рудных отходах может быть превращена бактериями в серную кислоту. Соот ветственно повышается окисление сульфида железа до сульфата железа.

В США почти 10 % всего производства меди получают с помо щью данного метода. Подобную технологию используют в Индии, Канаде, США, Чили и Перу. Из бедных руд биовыщелачивание стоит в 2, а иногда и в 3 раза дешевле, чем прямая плавка.

С помощью бактериального выщелачивания возможно извле кать уран из низкосодержащих руд (0,01-0,5% U3О8), из которых по лучение его другими методами неэкономично. Только в США таким способом ежегодно экстрагируют 4000 тонн урана. Этот процесс вно сит значительный вклад в экономику атомных электростанций, по зволяя обогащать уран из низкоактивных ядерных отходов.

Разработаны непрерывные процессы, позволяющие легко кон тролировать микробную популяцию благодаря кислотности и воз можности ограничивать субстрат. Технология выщелачивания про должает оставаться наиболее эффективным и дешевым способом экст рагирования редких металлов, необходимых для современной индуст рии. Основной недостаток этого метода заключается в медленном про текании процесса. Аналогичным путем микроорганизмы могут быть использованы для экстракции токсичных металлов из промышленных отходов с целью уменьшения загрязнения окружающей среды.

Другим важным потенциальным применением бактериального выщелачивания является удаление серосодержащих пиритов из угля, содержащего много серы. Такой уголь находит небольшое примене ние из-за загрязнения двуокисью серы. Однако по мере того как тре буются все большие и большие запасы угля, он также начинает ис пользоваться. Поэтому бактериальное удаление пирита из такого угля может иметь большое экономическое значение и играть важную роль в охране окружающей среды.

Бактерии, утилизирующие алифатические углеводороды, могут быть использованы для добычи нефти путем освобождения нефте продуктов из нефтяного шельфа и гудронного слоя или при аварий ных утечках нефти. При этом можно создать подобие природного биореактора, в котором вода и микроорганизмы проникают через по роду и ликвидируют природные или техногенные утечки. Во всех этих технологиях необходим этап, обеспечивающий создание микро организмов для выполнения специфических функций.

В качестве одного из направлений применения этой области биотехнологии можно назвать охрану окружающей среды.

Контрольные вопросы 1. Какие химические вещества получают с использованием био технологических процессов?

2. Культуры каких микроорганизмов используются при произ водстве органических кислот?

3. В чем преимущество получения химических соединений с применением микроорганизмов?

4. Приведите примеры получения и применения биополимеров.

5. Биогидрометаллургия и её применение.

Лекция 4. БИОТЕХНОЛОГИЯ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА Общество во всем мире идет по пути увеличения урбанизации и повышения индустриализации. Общественное мнение требует уси лить охрану окружающей среды и уже в настоящее время обратить больше внимания на улучшение экологии для будущих поколений.

Для достижения этого в развитых странах принят ряд законов, на правленных на уменьшение опасности жидких, твердых и газообраз ных вредных отходов. В настоящее время деятельность любого пред приятия оценивается не только по экономическим критериям. Все больший удельный вес в этой оценке приобретает экологический ас пект – степень вредного воздействия производства на окружающую среду. Зачастую вопросы экологии становятся определяющими при решении судьбы предприятия. В большинстве развивающихся стран положение менее благополучно из-за недостатка финансирования. В связи с этим невозможна постройка cооружений для очистки сточных вод, уничтожения твердых отходов. Часто отсутствует персонал для обслуживания таких систем. Более того, во многих развивающихся странах отсутствует государственная контролирующая система, сле дящая за надлежащим уничтожением отходов. В этих странах идет активный процесс урбанизации и развития промышленности с сопут ствующим загрязнением окружающей среды.

Накопление отходов – это процесс, связанный с производствен ной деятельностью, со сферой потребления. С увеличением экономи ческого развития он имеет тенденцию к увеличению. Стоимость уничтожения отходов постоянно увеличивается и в настоящее время большее внимание должно уделяться эффективной их утилизации, включающей стоимость сбора, хранения и переработки или уничто жения. В связи с этим понятен большой интерес к этой проблеме об щественности и ученых, усилия которых направлены на её решение.

4.1. Утилизация отходов Проблема взаимодействия биосферы с поступающими в нее чу жеродными соединениями является одной из основных проблем, стоящих перед человечеством. В результате интенсивной деятельно сти человека в биосферу направлен мощный поток вредных веществ, включая ксенобиотики, которые наносят непоправимый ущерб жи вым организмам и нарушают стабильность биогеоценозов, приводя к их деградации. Ксенобиотики – это синтетические вещества, которые не образуются в результате природного биосинтеза и во многих слу чаях служат реколцитрантами. Примером таких соединений служат пестициды, ПАВ, красители, гербициды и т.п., которые практически не включаются в элементные циклы углерода, азота, серы или фосфо ра. Накапливаясь в окружающей среде, они вредно влияют на все жи вое. Их деградация происходит в результате действия комплекса фи зических, химических и особенно биологических факторов. Она су щественно зависит от типа почвы, ее структуры, влажности, темпера туры и пр. Одни синтетические соединения могут быть обнаружены в очень высоких концентрациях в местах их производства, хранения, транспортировки и в результате аварий могут наносить большой вред, в то время как другие, например, диоксин, хотя и могут находиться в низкой концентрации, но из-за их высокой токсичности также будут очень вредны для здоровья людей.

Каждый вид отходов должен быть оценен на предмет его при годности для использования в биотехнологических процессах. Если этих отходов будет довольно много в течение длительного периода, то можно разрабатывать и предлагать экономичный метод их утили зации.

Биотехнологические стратегии для утилизации отходов, содер жащих органические вещества:

1. Оценка качества отходов с целью определения их пригодно сти к использованию.

2. Скармливание пищевых отходов сразу или после обработки птице, свиньям, рыбам или другим животным с однокамерным же лудком, которые могут их утилизировать.

3. Скармливание пищевых отходов крупному рогатому скоту или другим жвачным животным в том случае, если эти отходы не пригодны для целей, указанных в п.2., например, из-за высокого со держания клетчатки.

4. Если отходы требуют дорогостоящей предварительной обработ ки для использования их в качестве корма, то из них можно получить биогаз, который представляет собой горючую смесь, содержащую 50-80 % метана, 15-45 % СО2, 5 % воды и следы некоторых других газов.

5. Определение пригодности отходов для других целей пря мое использование в качестве топлива, строительных материалов, сы рья для химического производства и т.д.

Большую часть общего объема отходов составляют отходы жи вотноводства, растениеводства, промышленности и бытовые. Исполь зование многих отходов, в частности, отходов животноводства, не представляет проблемы. Это хорошо видно на примере Китая, где из данного вида отходов делают компосты и получают биогаз. Он обра зуется благодаря биометанизации, саморегулирующегося симбиоти ческого микробного процесса, протекающего при анаэробных усло виях и температуре выше 30 оС. Однако интенсивное животноводство (комплексы) создают серьезную проблему утилизации отходов.

Микробные сообщества. Микробная экология – наука, которая изучает взаимоотношения между микроорганизмами и их живым (биотик) и неживым (абиотик) окружением. Увеличение научного и общественного интереса к экологии микробов связано главным обра зом с их центральной ролью в технологиях по охране окружающей среды. Микробы в их многовариантной форме способствуют упоря дочению вещества и энергии (биогеохимический цикл) в мировых экосистемах. Благодаря большому разнообразию их метаболических процессов они трансформируют неорганические и органические ве щества. Поэтому экология микробов – крайне важная научная дисци плина с практическим применением и может быть рассмотрена как одно из основных научных достижений в решении проблемы окру жающей среды.

Биодеградация может быть определена как разложение веществ благодаря активности одного вида микроорганизма, но чаще их со общества. В последние годы анализ ДНК широко используется для идентификации микроорганизмов. Микроорганизмы, найденные в почве и воде, очень многообразны, они утилизируют любое органиче ское вещество, которое служит им источником энергии и углерода, путем ферментативного расщепления до простых молекул, пригод ных для абсорбции и усвоения. При подходящих условиях окружаю щей среды все природные органические соединения могут быть рас щеплены, поэтому не происходит больших скоплений природных ор ганических веществ в окружающей среде.

Современные разработки биотехнологии, связанные с охраной окружающей среды, фокусируются на оптимизации процессов и не допущении применения неэффективных технологий, а также процес сов, переводящих одну проблему в другую, например, образованию канцерогенных нитрозаминовых соединений в результате взаимодей ствия некоторых микроорганизмов с органическими аминами и оки сью азота. Безопасность окружающей среды не должна страдать в ре зультате применения таких процессов.

Возможности микробных сообществ в отношении деградации многих токсичных соединений огромны. Доказано, что при повтор ном попадании в среду многих химических соединений время до на чала их трансформации (так называемый адаптационный период мик роорганизмов по отношению к данному субстрату) значительно коро че по сравнению с первым попаданием этого соединения. В результа те естественным путем возникают микробные популяции, которые могут сохраняться в почве в течение нескольких месяцев после пол ной деградации токсического вещества. Поэтому к моменту нового поступления этого соединения в почву в ней уже присутствуют адап тированные микроорганизмы, способные его трансформировать. Та ким образом, после попадания ксенобиотиков в окружающую среду из почвы можно выделить микробные виды, способные деградиро вать конкретные ксенобиотики и провести дополнительную селекцию на увеличение скорости деградации.

Термин “биодеградабельный” обычно означает безвредный для окружающей среды и многие рекламные компании указывают, что благодаря такому свойству, например, упаковочного материала его количество в окружающей среде быстро уменьшается. Этого не все гда удается достигнуть, поскольку биодеградация некоторых веществ может происходить только при действии микроорганизмов в услови ях, которые не всегда встречаются в природе. Более того, биодеграда ция представляет собой сложный многофакторный процесс, механиз мы которого еще не полностью выяснены. Биотехнология окружаю щей среды может быть рассмотрена как направление, изучающее применение биологических систем и процессов в утилизации или уничтожении отходов. В настоящее время разработано множество технологий для утилизации жидких, газообразных и твердых отходов.

4.2.Утилизация твердых отходов Технология с использованием почвы. Количество твердых от ходов увеличивается пропорционально увеличению общего количест ва отходов современным урбанизированным обществом. Часть этих отходов состоит из стекла, пластмасс и т.д., однако большинство представляют собой твердые органические материалы, такие как бу мага, отходы пищевой промышленности и животноводческих ком плексов. В США, например, получается большое количество отходов комбикормовой промышленности.

В больших урбанизированных обществах значительная часть таких отходов составляет сложную проблему, которая решается ус пешно путем применения дешевой технологии с использованием поч вы. По этой технологии твердые отходы помещаются слоями. Каждо дневные отходы сортируются, органические отходы складываются, прессуются и засыпаются слоем почвы в огромные емкости. Полное заполнение таких емкостей может занимать месяцы или годы в зави симости от их размера и количества отходов. При неудачном испол нении они могут выглядеть негигиенично и издавать дурные запахи.

Кроме того, при наличии токсичных отходов могут возникать не сколько проблем, связанных как со снижением интенсивности микро биологических процессов, так и утечкой токсических веществ. Из плохо выполненных емкостей вредные вещества могут попадать в глубокие слои и загрязнять не только почву, но и подземные воды. В то же время правильно сконструированные и изолированные земля ные емкости могут быть использованы для производства метана.

Очень часто в качестве емкостей применяют естественные и искусст венные углубления: овраги, карьеры и др. В настоящее время делают ся попытки использовать прочные герметичные емкости, которые бы исключили загрязнение почвы и водных источников. Для этого они должны быть воздухо- и водонепроницаемыми. Регулярный монито ринг необходим для выявления загрязнений подземных вод, водоемов и окружающего воздуха. Такие емкости можно рассматривать как ги гантский биореактор по производству полезного продукта метана.

Образование метана наблюдается обычно через несколько месяцев после создания конструкции и заполнения емкости. Оно имеет пик и заметно уменьшается через несколько лет.

В большинстве развитых стран такая технология уменьшает ко личество отходов и увеличивает безопасность их для окружающей среды. Она не только обеспечивает надежную утилизацию твердых отходов, но и позволяет получать полезный продукт биогаз. По видимому, благодаря этому она будет использоваться и в обозримом будущем.

Компостирование. На начальной стадии биодеградации твердых отходов доминируют аэробные процессы, в ходе которых окисляются наиболее деградируемые компоненты. Затем деструкции подвергают ся трудно и медленно окисляемые субстраты – лигнин, лигноцеллю лозы, меланины, танины и др. Для их разрушения применяются раз личные методы. Одним из таких методов является компостирование, в процессе которого твердые органические отходы превращаются в стабильные, безопасные в санитарном отношении, гумусоподобные материалы, которые значительно меньше в объеме и могут быть воз вращены в окружающую среду. Этот метод очень эффективен, проте кает при низкой влажности в том случае, если в качестве субстрата используются разлагаемые органические отходы.

Компостирование очень долго применялось не только для ути лизации твердых органических отходов, но и как способ рециклиро вания органических веществ. Оно будет играть все более заметную роль в процессах утилизации отходов, поскольку этот способ приго ден для переработки органического материала, получаемого в виде бытовых, сельскохозяйственных отходов и отходов пищевой про мышленности. Повышенный интерес к данному способу связан с рас тущими проблемами окружающей среды, в частности, с недостатками основных технологий, используемых при утилизации твердых орга нических отходов, например, сжигания или неправильно используе мого метода с применением почвы. Как правило, экологические службы и жители выступают против применения этих методов на их территориях.

Компостирование проводится в упакованной подушке твердых органических отходов, в которых микроорганизмы растут и размно жаются. Избыток свободного воздуха является важным моментом.

Отходы собирают в аэрированные кучи (валки), тоннели или во вра щающиеся биореакторы (цилиндры). Вращающиеся барабаны раз личного размера используются для компостирования бытовых отхо дов во всем мире. Небольшие барабанные системы широко применя ются для переработки отходов на садовых участках и могут быть ис пользованы для получения удобрения. Туннельное компостирование проводится в закрытых пластиковых туннелях длиной 30 - 50 метров и диаметром 4 - 6 метров. Такие туннельные системы работают в те чение нескольких лет при компостировании отходов, а также при приготовлении специальных субстратов для производства грибов.

Некоторые заводы могут перерабатывать до 10 000 тонн отходов в год.

При компостировании требуются некоторые виды предобработ ки сырья, такие как измельчение резанием или размалыванием.

Осно вой химических реакций процесса компостирования является окисле ние смеси органических веществ кислородом с образованием СО2, во ды и органических побочных продуктов. После того как процесс ком постирования заканчивается, конечный продукт часто необходимо оставить на различное время для стабилизации. Успешное компости рование требует оптимизации условий роста микроорганизмов. При утилизации больших объемов наблюдается биологическое прогрева ние. Однако перегрев может серьезно снизить активность микроорга низмов. Процесс компостирования следует регулировать для предот вращения повышения температуры выше 55о. Уровень влажности ор ганических субстратов должен быть между 45 – 60 %. При влажности выше 60 % свободная влага будет накапливаться внутри частиц суб страта и ограничивать аэрацию – ниже 40 % условия становятся слишком сухими для размножения микробов.

Твердые органические материалы медленно солюбилизируются экзогенными ферментами, секретирующимися микроорганизмами.

Эта стадия реакции обычно ограничивает скорость. Целлюлоза и лиг нин – основные компоненты твердых отходов. Высокое содержание лигнина, например в соломе и материалах древесины, затрудняет процесс деградации. Лигнин особенно устойчив к деградации и по этому во многих случаях может экранировать другие более легко де градируемые вещества. Достаточное количество воздуха и постоян ное перемешивание также являются важными для создания опти мальных условий хорошего компостирования.

Для широкомасштабного коммерческого компостирования сис тема аэрированных куч проводится в закрытых емкостях, что облег чает контроль утечки дурно пахнущих веществ. В некоторых случаях выход газа может создавать проблему неприятных запахов из-за при сутствия соединений серы и азота. Уменьшению этих запахов в на стоящее время уделяется особое внимание. Их удаляют с помощью специальных газопромывателей или фильтрацией, поскольку госу дарственные органы, контролирующие окружающую среду, могут за крыть завод. Наиболее распространенная форма биофильтрации включает фиксированную подушку или массу органического мате риала, например, созревший компост или древесные стружки с адсор бированными на них микроорганизмами. При прохождении газов че рез смесь запах значительно уменьшается. Компостирование, несо мненно, одна из основных стратегий для утилизации твердых органи ческих отходов и возврата органических веществ в природу. Для бо лее широкого применения компостирования и рециклирования необ ходимы четыре основных условия:

1. Наличие подходящей инфраструктуры.

2. Доступность необходимого количества и качества субстратов.

3. Необходим рынок сбыта конечных продуктов.

4. Процесс должен быть безвреден для окружающих и выгоден экономически.

Европейские страны постоянно увеличивают долю отходов, об работанных путем компостирования. Отходы разбивают на 3 группы:

одна для рециклизации (стекло, металлы, пластмасса), другая для де градации (остатки овощей, бумага и другие органические отходы) и третья для всех остальных материалов и опасных отходов.

Процесс компостирования за столетия приобрел много форм. Он значительно дешевле чем, например, закапывание или сжигание. Но важнее всего то, что он безопасен, позволяет освобождаться от токси ческих веществ и требует минимума финансовых вложений. В на стоящее время несколько заводов работают в Европе с общей емко стью обработки около 100 000 тонн твердых отходов в год.

Биоремедиация – ветвь биотехнологии, занимающаяся разработ кой биологических методов перевода токсичных отходов в нетоксич ные. Большие площади суши, океанов и других открытых водоемов уже загрязнены соединениями нефтяного происхождения и токсиче скими веществами. Более чем два миллиона тонн нефтяных продук тов попадает в моря каждый год. Приблизительно половина из них представляет собой отходы промышленности, попадающие в сточные воды и реки, и остальные 50 % от нетанкерных перевозок и просачи вания нефти со дна морей и океанов. По сравнению с этим только 18 % от общего количества попадает от нефтяных заводов и танкер ных перевозок. В отличие от других загрязнителей нефтяные пятна хорошо видны. Большинство масел имеет относительно низкую ток сичность и в этом плане малоопасны для окружающей среды. Но они препятствуют проникновению кислорода и представляют настоящую катастрофу для птиц и других животных, чья жизнь связана с водой.

Контаминация почвы обычно возникает в результате индустриальной деятельности человека и сопровождается накоплением токсичных веществ в таких концентрациях, которые могут прямо или косвенно нанести вред человеку и в целом окружающей среде. Многие ксено биотики, имеющие промышленное происхождение, могут иметь вы сокие уровни возврата и поэтому только небольшая их часть попадает в окружающую среду. Однако следует учитывать то, что они могут накапливаться в результате биомагнификации.

Обязательной задачей биотехнологии по охране окружающей среды от опасных отходов (контаминантов) должна быть разработка систем, которые включают биологическую каталитическую деграда цию, детоксикацию или их сбор.

Применение биологических агентов, главным образом микроор ганизмов, направлено на снижение активности химических веществ, попавших в окружающую среду. Относительно контаминированных участков должны быть выполнены три пункта: а) идентифицировать вид загрязнителя(-ей);

б) оценить природу и степень опасности;

в) выбрать меры восстановления.

Основные принципы биоремедиации относительно просты: оп тимизировать условия окружающей среды таким образом, чтобы микроорганизмы могли осуществить биодеградацию полностью и бы стро. Микроорганизмы, которые находятся в почве и воде, являются потенциальными кандидатами для биологической трансформации ксенобиотиков при объединении их в экосистему. Микробная попу ляция во внешней среде находится в динамическом равновесии, кото рое может быть нарушено путем изменения внешних условий, напри мер питания. Метаболический эффект микроорганизмов может при нимать разные формы и не всегда с нужным для человека эффектом (см. таблицу).

Действие микробов на контаминанты Процесс Химическое изменение Деградация Трансформация сложных систем в простые продукты, иногда минерализация Конъюгация Формирование комплекса в результате проте кания дополнительных реакций Детоксикация Превращение в нетоксические соединения Активация Превращение веществ в более токсичные В случае контаминации почвы операции по очистке проводятся на месте (in situ обработка) или применяется off-site процесс:

1. Обеспечение роста микробов in situ может быть достигнуто путем добавления питательных веществ. Когда существующая попу ляция микроорганизмов в течение длительного периода приспособи лась к специфическим загрязняющим соединениям, развивается суб популяция с ограниченной узкой способностью деградации, следова тельно, и утилизации вредных веществ. Однако рост этих конкретных микроорганизмов будет ограничен при недостатке питательных ве ществ. Если добавить некоторые из них, например, азот и фосфор, то происходит значительная стимуляция их роста и повышение дегради рующей способности. Этот прием был успешно применен в 1989 1990 гг. для удаления нефти, пролившейся из танкера «Exxon Valdez»

на побережье пролива Принц Вильям в заливе Аляска. Внесенные пи тательные вещества при их использовании в различном виде вдоль берега стимулировали имеющиеся там микроорганизмы к деградации нефти, уменьшая количество вредных продуктов. Около 3 млн дол.

было потрачено на биоремедиацию у берегов Аляски. Эта технология в настоящее время находит широкое применение. Почвы, контамини рованные реколцинтрантыми веществами, такими как полихлориро ванные бифенилы (ПХБ), ранее считавшимися высокотоксичными и неразрушаемыми промышленными загрязнителями, в настоящее вре мя дехлорируются благодаря такому приему.

2. Альтернативным подходом прямой добавки питательных ве ществ in situ, который стимулирует рост микроорганизмов, является взятие микробных образцов из места загрязнения, обогащение их по лезными микроорганизмами путем выращивания их в биореакторе и внесение обратно в виде большого количества полученного «коктей ля». В некоторых случаях это дает хороший результат. Ряд компаний продают такие «коктейли», способные, как они отмечают, значитель но разрушать нефтепродукты.

Недавно разработан подход, основанный на получении бело красного грибка Phanerochaete chrysosporium, широко используемого для деградации лигнино-целлюлозных материалов. В 2007 году было доказано, что этот грибок разрушает бакелит – пластмассу, основой которой является фенолформальдегидная смола. Микроорганизмы, которые способны разрушать сложные органические молекулы, такие как лигнин, имеют широкий набор энзиматических активностей и мо гут разрушить многие опасные промышленные загрязнители, даже такие как ПХБ. При использовании этого подхода необходимо учиты вать следующие моменты:

а) “местные” микроорганизмы полностью адаптировались к тем условиям, в которых необходимо осуществлять деградацию;

б) “чужеродные” микробы после их введения должны быстро адаптироваться в новых окружающих условиях и успешно конкури ровать с имеющимися “местными” микробами;

в) введенные микроорганизмы должны контактировать с загряз нителями в водной среде и не подвергаться большому разбавлению.

Дальнейшая возможность биоремедиации связывается с генети ческой инженерией микроорганизмов, которая может создать штам мы, способные разрушать соединения, трудноутилизируемые в на стоящее время. При решении этой задачи возникают сложности, свя занные со значительными техническими проблемами, включающими генетическую стабильность и приспособляемость “новых” микробов в окружающей среде. Более того, возникают юридические, этические и другие проблемы, связанные с освобождением вредных веществ в ок ружающую среду, в частности, в системы сточных вод, почву, реки, моря и океаны. Биоремедиация – это новая технология, поэтому тре буется время для ее тщательной разработки и применения. В США за 5 лет рынок коммерческого использования биоремедиации увеличил ся с 230 млн до 571 млн дол. Существуют десятки вариантов биоре медиации. В США разработана технология очистки почв с использо ванием кровяной муки. Затраты на переработку одного кубометра почвы колеблются от 128 до 387 дол.

Методами генетической инженерии создан «супермикроб», спо собный утилизировать большинство основных углеводородов нефти.

На сегодня получен ряд штаммов, которые должны пройти полевые испытания. В лабораториях всего мира ведутся интенсивные исследо вания и имеется надежда, что в течение ближайших лет эта техноло гия будет широко использована для охраны окружающей среды.

Таким образом, в настоящее время существует несколько под ходов к ликвидации нефтезагрязнений водной поверхности. К ним относятся механические средства сбора плавающей нефти, сорбенты различного происхождения, химические эмульгаторы-детергенты, биологические препараты на основе имеющихся микроорганизмов деструкторов, однако ни один из перечисленных подходов не являет ся универсальным и не лишен серьезных недостатков. Так, примене ние любого из этих подходов не позволяет достигнуть 100 %-ной очистки от нефтезагрязнения, а некоторые химические агенты - де тергенты и синтетические сорбенты – токсичны, причем токсичность их для гидробионтов иногда выше, чем токсичность самой нефти, что усугубляет её поражающее действие. Наиболее перспективным на правлением, с точки зрения большинства специалистов, является био химическое разрушение нефти с помощью микроорганизмов деструкторов. Однако естественная скорость микробиологического разрушения нефти в воде достаточно низкая, процесс требует дли тельного времени, а также введения в воду дополнительного количе ства соединений азота и фосфора, необходимых для утилизации угле водородов нефти. Кроме того, не существует универсальных микро организмов, способных утилизировать весь спектр углеводородов нефти. Лишь применение ассоциаций микроорганизмов способно ре шить эту проблему. На практике часто применяют сочетание или по следовательное использование нескольких подходов. Известно совме стное применение сорбентов и диспергаторов, для удаления которых затем используют механические средства. Невозможность полной ли квидации загрязнения механическими или физико-химическими ме тодами предполагает удаление остатков загрязнения с помощью мик робиологического метода.

4.3. Очистка сточных вод Развитие промышленности и рост населения обычно сопровож даются образованием большого количества отходов, многие из кото рых вызывают сильное загрязнение окружающей среды при накопле нии их в экосистеме. Очистка сточных вод – это система методов, вы зывающих разрушение или удаление из них вредных веществ, а также патогенных микроорганизмов. В сельской местности утилизация от ходов ведется веками с получением ценных удобрений и биогаза. Од нако необходимо помнить, что отходы могут быть источником болез ней человека и животных из-за содержания в них патогенных микро организмов. В процессах естественного самоочищения водоемов в большинстве случаев вещества, поступающие со стоками, подверга ются разрушению. В ходе этого процесса структура, свойства и кон центрации веществ изменяются. В результате вода приобретает ис ходные свойства. Таким образом, водоемы в определенных пределах могут играть роль природного очистного сооружения. Однако к на стоящему времени разработаны эффективные методы сбора и утили зации отходов, позволяющие избежать попадания их в водоемы и почву. Внедрение этих методов в практику в прошлом веке позволило значительно улучшить условия жизни людей в развитых странах.

На практике используются различные устройства для утилиза ции отходов, начиная от выгребных ям и заканчивая современными системами с применением биореакторов, разработанных учеными. Ос новная их цель – снизить угрозу здоровью человека и животных и уменьшить количество биологически окисляемых органических ве ществ путем превращения их в продукты, которые не могут нанести вреда окружающей среде. Для этого устройства снабжают большим набором микроорганизмов с широким спектром метаболической ак тивности, способной разрушать большинство органических веществ, помещаемых в систему. В ходе процесса очистки необходимо строго соблюдать технологический режим и учитывать чувствительность микроорганизмов к высоким концентрациям загрязнителей. В случае их высокой концентрации перед биоочисткой стоки необходимо раз бавлять. Как правило, системы очистки являются очень сложными, требующими для их успешной работы опыта инженеров, микробиоло гов, химиков и других специалистов. Разработка таких систем – яркий пример использования биотехнологии. Биологическая обработка быто вых и сточных вод в промышленноразвитых странах является большой биотехнологической индустрией. Контролируемое использование микроорганизмов позволило исключить в этих странах такие опасные заболевания, как тиф, холеру, дизентерию и некоторые другие болезни.

Если технология обработки сточных вод по каким-либо причинам бу дет нарушена, это может привести к возникновению болезней или да же эпидемий, как это имело место в 1968 году в г. Zermatt (Швейцария), где возник тиф из-за нарушения работы завода по обработке воды.

Таким образом, очистка сточных вод – это система методов, вы зывающих разрушение или удаление из них вредных веществ, а также патогенных микроорганизмов. Для биологической очистки сточных вод применяют два типа процессов: аэробные, в которых микроорга низмы используют для окисления веществ кислород, и анаэробные, при которых микроорганизмы не имеют доступа ни к свободному рас творенному кислороду, ни к предпочтительным акцепторам электро нов типа нитрат-ионов. В этих процессах в качестве акцептора элек тронов микроорганизмы могут использовать углерод органических веществ. При выборе между аэробными и анаэробными процессами предпочтение обычно отдают первым. Аэробные системы более на дежны, стабильно функционируют и, кроме того, они лучше изучены.

Для избавления сточных вод от органических отходов в разных странах могут применяться различные схемы. Схема проведения очи стки сточных вод зависит от многих факторов. Она должна предусмат ривать максимальное использование очищенных сточных вод в систе мах повторного и оборотного водоснабжения предприятий и мини мальный сброс сточных вод в естественные водоемы. Для очистки сточных вод применяют несколько типов сооружений: локальные (це ховые), общие (заводские) и районные (городские). Локальные очист ные сооружения предназначены для очистки стоков непосредственно после технологических процессов. На локальных очистных сооруже ниях очищают воду перед направлением ее в систему оборотного во доснабжения или в общерайонные очистные сооружения. На таких ус тановках обычно применяют физико-химические методы очистки (от стаивание, ректификацию, экстракцию, адсорбцию, ионный обмен и др.). Общие очистные сооружения наиболее широко используют сложную и высокоэффективную систему очистки, которая состоит из стадий: 1) механическая, 2) биологическая и 3) доочистка. На первой стадии удаляются грубые частицы. Оставшиеся мелкие частицы и рас творимые органические вещества разрушаются окислением микроор ганизмами в сильно аэрируемом, открытом биореакторе в ходе второй стадии. Она требует значительных затрат энергии для проведения ме ханической аэрации, которая благодаря активному перемешиванию обеспечивает постоянный контакт микроорганизмов с субстратом и воздухом. Микроорганизмы размножаются и образуют биомассу, или отстой, который может быть удален и возвращен или пропущен через анаэробный биореактор для уменьшения объема твердых веществ, снижения запахов и количества патогенных микроорганизмов. В даль нейшем можно получить биогаз для использования его в виде топлива.

Однако ценность биогаза, полученного в этом процессе, невелика, по скольку он содержит углекислый газ и сульфид водорода.

Другим заслуживающим внимания способом деградации вред ных веществ в разбавленных органических жидких отходах является использование перколирующих, или струйчатых биореакторов. В этой системе поток жидкости проходит через ряд слоев, которые мо гут быть сделаны из камня, гравия, пластиковых листов и т.д., на ко торых адсорбированы микроорганизмы, использующие для своего роста и размножения органические вещества. Такой метод широко применяется в системах очистки воды. В настоящее время для обра ботки сложных стоков разрабатываются интегрированные системы.

Роль микроорганизмов или биокатализаторов в них будет постоянно возрастать. В странах с большим количеством солнечных дней будут разработаны комбинированные системы, включающие бактерии и во доросли для обработки отходов и сточных вод. Такая обработка дает возможность получить относительно чистую воду и биомассу, кото рая может быть использована на корм скоту, получения биогаза или сырья для получения органических химических веществ.

Большим достижением в обработке сточных вод следует считать разработку шахтной системы. Она представляет собой отверстие в земле глубиной до 150 метров, разделенную таким образом, что по зволяет проводить аэрирование сточных вод, обеспечивающее рост микроорганизмов. Это более экономичная система в плане использо вания энергии и образует меньше отстоя, чем обычные системы.

4.4. Борьба с загрязнением воздушного бассейна Проблема борьбы с загрязнением воздушного бассейна в условиях возрастающей технологической деятельности человека приобретает все большую остроту. В воздухе больших промышленных городов содер жится огромное количество вредных веществ, в том числе дурно пах нущих, способных даже в незначительных концентрациях вызывать у людей чувство дискомфорта или представлять угрозу для здоровья.

При этом концентрация многих из них превышает допустимые уровни. Среди этих веществ – органические (ароматические и непре дельные углеводороды, азот-, кислород-, серо- и галогенсодержащие и другие соединения) и неорганические вещества (сернистый газ, сероуг лерод, окислы углерода, аммиак, хлористый водород и др.). Для очистки воздуха применяют различные методы – физические, химические и биологические, однако уровень и масштабы их применения в настоящее время чрезвычайно далеки от оптимальных. В последние годы все шире начинают применяться биологические методы. Они основаны на спо собности микроорганизмов разрушать в аэробных условиях широкий спектр веществ и соединений до конечных продуктов – СО2 и Н2О.


Широко известна способность микроорганизмов метаболизиро вать алифатические, ароматические, гетероциклические, ацикличе ские и различные хлорсодержащие соединения. Микроорганизмы утилизируют аммиак, окисляют сернистый газ, сероводород и диме тилсульфоксид. Образуемые сульфаты утилизируются другими вида ми микроорганизмов. Есть данные об эффективном окислении аэроб ными карбоксидобактериями моноокиси углерода, являющейся од ним из наиболее опасных загрязнителей воздушного бассейна. Пред ставители рода Nocardia эффективно разрушают стерины и ксилол, Hyphomicrobium –дихлорэтан, Xanthobacterium – этан и дихлорэтан;

Mycobacterium – винилхлорид. Наиболее широким спектром катабо лических превращений характеризуются почвенные микроорганизмы.

Так, только представители рода Pseudomonas способны использовать в качестве единственного источника углерода, серы или азота свыше 100 соединений – загрязнителей биосферы. Подавляющее число ток сических загрязнителей атмосферы может быть разрушено монокуль турами микроорганизмов, но более эффективно применение смешан ных культур, имеющих больший каталитический потенциал и, следо вательно, деструктурирующую способность. Для разрушения трудно утилизируемых соединений в ряде случаев микроорганизмы целесо образно адаптировать к таким субстратам перед их использованием.

Для биологической очистки воздуха применяют три типа уста новок: биофильтры, биоскрубберы и биореакторы с омываемым сло ем. Показана возможность эффективной очистки воздушных выбро сов фармацевтических производств на основе иммобилизированных микроорганизмов.

Таким образом, в настоящее время в промышленных масштабах применяются достаточно эффективные биологические процессы для утилизации жидких и твердых отходов и очистки газовоздушных вы бросов. Существуют реальные научные основы для разработки и вне дрения новых методов биоочистки. Большие возможности для повы шения биосинтетического потенциала микроорганизмов - деструкто ров токсичных веществ имеются на вооружении у микробиологов и генетиков, использующих для их получения методы традиционной селекции, а также новейшие достижения клеточной, генетической инженерии и нанобиотехнологии.

Контрольные вопросы 1. Микробные сообщества и их роль в поддержании экосистем.

2. Какие типы сооружений и схемы, применяются для очистки сточных вод?

3. Какие основные технологии используются для утилизации твердых отходов?

4. Что такое ксенобиотики и какова их опасность для окружаю щей среды?

5. Что такое биоремедиация? Приведите примеры её применения.

6. Какие методы применяются для борьбы с загрязнением воз душного бассейна? На чем основаны биологические методы?

Лекция 5. БИОТЕХНОЛОГИЯ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Производство продуктов питания и напитков – огромнейшая мировая индустрия, в которую включены специальные отрасли, такие как мясная, молочная, пивоваренная и др. В результате улучшения способов производства, упаковки и транспортировки продукты стали доступны в любой точке земного шара, а разработка методов хране ния освободила пищевую промышленность от сезонности, связанной с получением сырья. Благодаря этим достижениям она стала способна выполнять важнейшую функцию – обеспечение общества высокока чественными продуктами круглый год вне зависимости от времени и места расположения их производства и потребителя.

Пищевая цепочка начинается в сельском хозяйстве с посева се мян или выращивания животных и заканчивается использованием по лученных продуктов потребителем. За исключением фруктов и ово щей большинство полученной сельским хозяйством продукции явля ется сырьем (например зерно и мясо), которое требует той или иной переработки. Пищевая промышленность перерабатывает обычно ско ропортящееся сельскохозяйственное сырье, превращая его в стабиль ные, вкусные и приятные для потребления продукты.

Для переработки сырья и хранения готовых продуктов биотех нология продуктов питания и напитков интегрирует современные биологические знания и методы со сложными биоинженерными тех нологиями. Ясно, что ни одно биотехнологическое новшество не бу дет внедрено в пищевую промышленность без учета вопросов эконо мики, которая, в свою очередь, зависит от потребительского спроса.

Современные биотехнологии имеют большое влияние на рынок пищевых продуктов, влияя на стоимость, хранение, вкус, консистен цию, цвет и прежде всего на аспекты, обеспечивающие здоровье лю дей. Поскольку большинство продуктов и напитков производится в огромных количествах, они имеют низкую себестоимость и поэтому ясно, что исследование рынка сбыта более важно, чем фундаменталь ные исследования, на которые затрачивается около 1 % средств, вы рученных от продажи. Производство продуктов питания и напитков является высокооборотным и требует больших затрат труда. Кроме того, оно очень разнообразно, им занимаются и мелкие производите ли, и гигантские межнациональные компании.

В биотехнологии продуктов питания можно выделить два на правления, которые влияют на увеличение их производства:

1) cельскохозяйственное. Расширение ассортимента и увеличе ние производства сельскохозяйственной продукции за счет интенси фикации и увеличения площадей;

2) технологическое. Улучшение технологий переработки сырья.

5.1. Получение продуктов питания и напитков путем ферментации Ферментативные процессы играют важную роль в производстве продуктов и дают возможность получить желаемые биохимические изменения, которые значительно улучшают органолептические пока затели конечного продукта. В результате процесса ферментации по вышается усвояемость продукта, он приобретает лучший вкус, повы шается содержание витаминов, органических кислот и других полез ных для человека веществ, уменьшается его токсикологическая и мик робиологическая опасность. При этом в качестве субстрата использу ется различное сырье растительного и животного происхождения.

Применение разных технологий, начиная от примитивных до очень сложных, дает возможность получить большое разнообразие конечных продуктов как по количеству, так и по качеству. Из продуктов, полу ченных с помощью ферментирования, можно назвать хлеб, сыр, йо гурт, кефир, квашеная капуста, грибы, а из напитков – алкогольные:

пиво, водка, вина, бренди, виски;

– безалкогольные: чай, кофе, какао, соки и др. Одни из этих ферментативных процессов остаются на уров не домашнего искусства, другие масштабированы, широко применя ются и играют важную роль в вопросе национальной экономики.

Многие ферментативные процессы можно рассматривать как местные, характерные для данной страны или даже отдельного регио на. Некоторые из них разработаны на заре истории человечества. В большинстве случаев эти процессы применялись без учета роли мик роорганизмов. Мастера контролировали и направляли активность не осознанно, часто эмпирическими методами, тем не менее, получали высококачественный конечный продукт. Только сравнительно недав но роль и природа микроорганизмов в ряде этих процессов была изу чена и оказалось, что некоторые ферментативные процессы относи тельно просты, другие настолько сложны, что для их расшифровки требуется участие специалистов разных направлений. Некоторые из старых испытанных биотехнологий, на которых держится промыш ленность пищевых продуктов, тщательно изучаются с целью опреде ления возможности применения современных методов биотехнологии в производстве традиционных продуктов питания.

Молочные продукты. Технологии получения молочных продук тов, таких как простокваша, масло, сыр и др. пришли к нам из глубо кой древности. В мире ферментированные молочные продукты со ставляют около 10 % от всех продуктов питания, полученных с при менением ферментации. Основное количество молочных продуктов производится в зонах с большим количеством лактирующих живот ных. Европа – один из основных производителей таких продуктов. В настоящее время известно, что эти процессы протекают при участии группы микроорганизмов, называемых молочно-кислыми бактериями.

В прошлом ферментации протекали благодаря природным молочно кислым бактериям, но затем было замечено, что если предварительно внести чистую стартовую культуру селекционированных бактерий, то получались лучшие результаты. Необходимо отметить, что техноло гия с использованием молочно-кислых бактерий имеет ряд преиму ществ благодаря следующим моментам:

1) молочно-кислые бактерии ингибируют размножение нежела тельных микроорганизмов, тем самым консервируя молоко;

2) они позволяют получить из молока высококачественный по вкусу и структуре молочный продукт;

3) эти бактерии оказывают положительное влияние на здоровье человека, находясь в его кишечнике.

При росте и размножении в молоке молочно-кислые бактерии расщепляют лактозу до молочной кислоты. Однако могут протекать и другие реакции, зависящие от субстрата, типов добавок и способа ферментации. Это может приводить к образованию разных метаболи тов, дающих различный вкус, и созданию большого разнообразия мо лочных продуктов, таких как йогурт, сметана, пахта, сыр и т.д.

Сыр. Одной из наиболее развитых отраслей пищевой промыш ленности является производство сыра, которое начинается с отделе ния казеина молока от его жидкой части (сыворотки). Различают более 900 различных типов сыра. Все они могут быть изготовлены из молока путем строгого контроля ферментации, тщательной селекции нужных микроорганизмов и внесения различных добавок. До открытия роли сычужка, содержащего химозин, кочевники для хранения и транспор тировки молока использовали желудки овец. При этом оно нагревалось на солнце и скисало под действием бактерий. Дополнительное дейст вие ферментов желудочного сока приводило к изменению молока, оно разделялось на твердую часть и сыворотку. Твердая часть затем высу шивалась, солилась и могла долго храниться, что является примером ранней разработки технологии для сохранения продукта питания.


В течение последнего десятилетия получены генетически моди фицированные микроорганизмы, которые продуцируют химозин, идентичный химозину животных. Используя данный метод, ряд про мышленных компаний производят чистый химозин, который получил распространение во всем мире.

Йогурт. Второй большой группой продуктов, получаемых из молока, являются йогурты. Они пользуются большим спросом у по требителей разных стран. В настоящее время известно, что живые бактерии, содержащиеся в йогурте, могут приносить большую пользу человеку, улучшая переваривание пищи и влияя на другие процессы.

Появился новый вид препаратов, называемый пробиотиками, они рас сматриваются не только с точки зрения продуктов питания, но и име ет важное значение для медицины.

Традиционно йогурт получают из цельного молока, подвергая его ферментации смесью культур Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermoplulus. Ацетальдегид, создающий характерный вкус продуцируется первой из них, вторая превращает лактозу в мо лочную кислоту, придавая йогурту специфический вкус. Обе бакте рии продуцируют внеклеточные полимеры, которые придают харак терную вязкость продукту. Инкубация протекает при 30 – 45 оС. За мороженный йогурт пользуется большой популярностью как альтер натива мороженому.

Ферментация овощей. В различных частях мира для сохранения овощей и фруктов используют различные методы их обрабоки, на пример соление и квашение. В ряде стран широко используется про цесс квашения для сохранения капусты и соления для огурцов и оливков. При квашении капусту нарезают и помещают в анаэробные условия с солью. Соль способствует извлечению сахаров из листьев капусты. В результате размножения молочно-кислых бактерий обра зуется молочная кислота, происходит снижение рН, что предохраняет продукт от размножения в нём других нежелательных бактерий. Точ ный контроль температуры (7,5 оС) и концентрации соли (2,25 %) да ют возможность получить долго сохраняющийся продукт с хорошими питательными свойствами и отличным вкусом. Сравнительно круп ное производство квашеной капусты было налажено в Германии еще в 800 годах нашей эры.

Алкогольные напитки. Алкогольные напитки распространены в мире во многих формах и видах. Имеется зависимость между типами напитков, производимых в различных регионах или странах, и выра щиваемыми культурами. Так, в холодных регионах производят и по требляют пиво и крепкие алкогольные напитки, в то время как в теп лых странах, – главным образом, вина, полученные из винограда. Ал когольные напитки и индустрия питьевого спирта во всем мире пред ставляет одну из наиболее экономически стабильных секторов совре менной коммерции. Требования экономики и необходимость повы шения конверсии сахара в спирт, увеличение выхода конечного про дукта являются движущими силами в исследованиях, направленных на улучшение старых и разработку новых технологий. Главной целью является получение заданного количества алкоголя в жидкости сня той с ферментации.

Стартовым материалом обычно служит сахаросодержащий ма териал (фруктовые соки, мед и т.д.), а также вещества, содержащие крахмал (зерно, овощи-корнеплоды и т.д.), который необходимо гид ролизовать, прежде чем использовать для ферментации. При инкуба ции этих субстратов с соответствующими микроорганизмами, вклю чающими необходимые ферменты, конечный продукт будет содер жать в жидкости около 16 % или чуть больше спирта с кислым значе нием рН. Большинство питательных веществ, необходимых для кон таминантов, в нем будут израсходованы. Эти факторы в какой-то сте пени обеспечивают биологическую стабильность и безопасность про дукта. Алкогольные напитки можно пить свежеприготовленными, но обычно на практике их выдерживают определенный период времени, иногда перемешивая, что во многих случаях улучшает их органолеп тические свойства. Повысить содержание спирта можно дистилляци ей и получить напитки различных типов, например виски, бренди, водку, ром, и др., которые содержат спирта между 40 и 50о.

Наиболее часто используемым для ферментации микроорганиз мом являются дрожжи Saccharomyces cerevisiae или одна из близких к нему форм. Они могут утилизировать простые сахара, такие как глю коза и фруктоза, и превращать их в этанол.

Вино. Исторически вино – это напиток Среднего Востока и Ев ропы и хотя в других частях мира, таких как США и Австралия, его также производится много, однако Франция, Италия и Германия про изводят больше половины общего мирового объема вин, приблизи тельно 1010 литров ежегодно.

Большинство коммерческих вин изготовлено из винограда Vitis vinifera, и данный вид продолжает расширять свой ареал. Качество почвы, на которой выращен виноград, и климатические условия ока зывают большое влияние на качество вина.

Красные вина получают в случае, когда черные грозди виногра да разрушают и подвергают ферментации целиком. В противополож ность этому, если удалить кожицу с виноградных черных ягод или использовать белый виноград, то получим белое виноградное вино.

Розовое вино получают при ограниченном контакте с кожицей черно го винограда. Сухие вина являются конечным продуктом полной ути лизации сахара, в то время как полусухие, полусладкие и сладкие ви на содержат различные количества сахара.

Пиво. Компоненты, необходимые для получения пива, – это во да, зерно, дрожжи и хмель, от них будет зависеть сорт и качество пи ва. Зерно, обычно используемое для пивоварения, может быть двух видов: соложеное (это всегда ячмень) и сырое (это может быть куку руза, пшеница и рис). Процесс пивоварения складывается из приго товления солода, пивного сусла и брожения. Применение традицион ной генетики и генетической инженерии позволяет постоянно улуч шать штаммы дрожжей, используемых в производстве пива.

Кофе, чай и какао. В Азии, Африке и Южной Америке безалко гольные ферментированные напитки кофе, чай и какао играют важ ную коммерческую роль. Чай получают благодаря активности фер ментов, проявляемой после раздавливания листьев, в то время как при получении кофе и какао пульпа, окружающая зерна, удаляется путем ферментации бактериями, дрожжами и грибами, роль которых очень важна для создания вкуса и аромата. Ферментативные процессы, про текающие при этом, слабо изучены и остаются эмпирическими. Сухие продукты, а именно чайные листья, зерна или порошок кофе и какао могут быть доставлены в любую часть земного шара. В мире потреб ляются огромные количества этих продуктов, и они формируют эко номику не только нескольких многонациональных компаний, но и не которых стран.

Хлеб в различных его видах – основной продукт ферментации зерновых, он был известен еще со времен Римской Империи. В Евро пе наиболее используемыми видами зерновых являются пшеница и рожь. При приготовлении хлеба полученная из них мука смешивается с водой или молоком, солью, жиром, сахаром и другими ингредиен тами, а также с дрожжами Saccharomyces cerevisiae. В процессе фер ментации тесто поднимается и занимает форму, в которой выпекают хлеб, благодаря образованию СО2. В увеличении объема теста, в ча стности пшеничного, большую роль играет эластичность белков клейковины.

Структура хлеба сильно зависит от жиров, эмульгирующих и окисляющих агентов, в то время как скорость выпекания (коммерче ски важный показатель) зависит главным образом от жиров. Фермен ты дрожжей также играют важную роль, например, добавление ами лазы заметно влияет на качество хлеба и длительность его хранения.

Современные достижения генетики и генетической инженерии позволяют получить Saccharomyces cerevisiae с повышенной активно стью, различные модифицированные ферменты, улучшающие вкус и структуру продукта. Однако до сих пор некоторые компании производители не решаются использовать их для коммерческих целей.

В других частях мира для получения хлеба из кислого теста применяют дрожжи Candida milleri и бактерию Lactobacillus sanfrancisco для стадии ферментации, а на индийском субконтиненте используют Streptococcus и Pediococus для ферментации муки зерно вых и бобовых.

Ферменты и производство продуктов. Современная биотехно логия активно участвует в производстве продуктов питания, предла гая использовать различные ферменты. Они являются основной ча стью процесса, их получают из микроорганизмов и используют в раз личных отраслях пищевой промышленности (табл. 5.1).

Таблица 5. Использование ферментов в процессах по приготовлению продуктов Потребле Отрасль промыш Ферменты ние, млн ленности дол. США Пивоварение - и -амилаза, протеазы, амилоглю- козидаза, ксиланаза Молочная Животный/бактериальный химозин, лактаза, -галактозидаза, лизоцим Хлебопекарная L-амилаза, ксиланаза, протеазы, ли- пазы Превращение Пектинэстераза, полигалактураназа, фруктов и овощей пектинлиаза, гемицеллюлаза Крахмальная и са- - и -амилаза, глюкоамилаза, кси- харная ланаза, пуллуланаза, изомераза, оли гоамилаза Из таблицы видно, что в пивоваренной и хлебопекарной про мышленности широко используются ферменты, проявляющие амило литическую и протеолитическую активность. Роль экзогенных фермен тов заключается в дополнении или даже замене механических процес сов. Это можно видеть на примере обработки фруктов и овощей. Пре вращение крахмала в сахар – химический процесс, почти полностью осуществляющийся ферментами.

Сладости. Потребление сладостей в США и Европе приблизи тельно эквивалентно 57 кг сахара на душу населения в год. До года из сладостей был, главным образом, тростниковый и свеклович ный сахар, т.е. сахароза. В 70-х годах ферментная технология создала новый класс сладостей из крахмала – высокофруктозный сироп. Са харин, который является химическим производным, широко исполь зовался в качестве сладости в течение многих лет, но теперь усиленно заменяется новыми, природными, низкокалорийными сладостями. С помощью биотехнологии был разработан один из наиболее важных заменителей сахара – аспартам. Аспартам (торговое название Nutra sweet) интенсивно используется в низкокалорийных безалкогольных напитках. Тауматин - белок, экстрагированный из ягод южно африканского растения Thaumatococcus danielli, считается одним из наиболее сладких веществ (табл. 5.2).

Таблица 5. Традиционные и альтернативные сладости Продукт Относительная сладость Сахар (сахароза) 55 %-ный высокофруктозный сироп (ВФС) 1, Цикламат Аспартам Ацесульфам К Сахарин Сукралоза Тауматин Большинство сахарозаменителей запрещено в некоторых стра нах, поскольку они оказывают вредное влияние на здоровье человека.

Кроме вышеуказанных продуктов, с помощью микроорганизмов или химического синтеза получают множество других веществ, исполь зуемых в пищевой промышленности.

Органические кислоты (см. лекцию 3). Лимонная кислота широ ко используется в пищевой промышленности, в частности, производ стве напитков, кондитерской промышленности, джемах, консервиро вании фруктов и т.д. Более 100 000 тонн лимонной кислоты произво дится ежегодно путем ферментативных процессов, включающих гри бок Aspergilllus niger и мелассы в качестве субстрата. Ферментация может протекать как в статических культурах на поверхности поддо нов или в глубоких емкостях, так и в огромных биореакторах. Лимон ная кислота используется для улучшения вкуса, в качестве приправы и как консервант.

Уксус – это водный раствор, содержащий не менее 4 % уксусной кислоты и небольшие количества эфиров, сахара, спирта и соли. Его обычно получают из вина, солодового или яблочного сиропа. Фер ментирующей бактерией обычно служит Acetobacter. Он широко ис пользуется как подкислитель, а также для улучшения вкуса при полу чении жидких продуктов, таких как соусы и кетчупы. В качестве под кислителя может использоваться молочная кислота. Её получают пу тем ферментации (40 %) и химическим синтезом (60 %).

Аминокислоты и витамины. Аминокислоты широко использу ются в производстве продуктов и напитков для улучшения вкуса, в качестве приправы или пищевых добавок.

Витамины обычно используют как диетические добавки. Однако витамин С (аскорбиновая кислота) используется как пищевой ингре диент. Ежегодное производство его равно более 40 000 тонн. Для его получения можно использовать несколько микроорганизмов.

Полисахариды. Внеклеточные полисахариды продуцируются обычно многими микроорганизмами и используются в пищевых про дуктах для повышения вязкости и образования гелей. Они могут ста билизировать структуру продукта, улучшать его внешний вид и вкус.

Обычно бактериями, используемыми для их получения, являются Psendomonas и Lenconostoe mesenteroides. Некоторые виды Acetobacter могут продуцировать целлюлозу, которая служит основой нескольких восточных продуктов.

Вкусовые добавки. Наиболее известной вкусовой добавкой слу жит глютамат калия, который в наши дни получают методом фермен тации с использованием обычных или модифицированных микроор ганизмов. Ферментная деградация дрожжевой РНК может давать производные нуклеотидов, которые заметно улучшают вкусовые ка чества мяса. В настоящее время рынок вкусовых добавок составляет около 2 млрд дол. и постоянно расширяется благодаря применению биотехнологии.

5.2. Пищевой белок Главной проблемой, с которой столкнулся мир, в частности раз вивающиеся страны, это интенсивный рост населения. В настоящее время население в мире составляет 6,8 млрд человек, увеличиваясь в год приблизительно на 94 млн. К 2050 году при отсутствии контроля оно может достигнуть 10 млрд. Обычные приемы в сельском хозяйст ве не дают возможности получить достаточное количество пищевых продуктов, в частности белковых, чтобы удовлетворить растущие по требности.

FAO давно отметила, что имеется большой разрыв в обеспече нии белком развивающихся и развитых стран. По меньшей мере, 25 % населения в мире в настоящее время голодает или недоедает. Значи тельное число его живет в развивающихся странах, где войны, засуха, изменение климата и неплодородные почвы мешают продуктивному ведению сельского хозяйства. Проблема нехватки белка варьирует от страны к стране и должна решаться в рамках экономики того или иного государства. Переход от «хлебной» к «мясной» диете в разви тых и развивающихся странах еще больше увеличил потребление зерна на душу населения, поскольку для получения одного килограм ма мяса необходимо затратить от 3 до 10 кг зерна.

Ежедневно взрослый человек должен получать около 13 кДж (3000 кал.). Для получения такого количества энергии достаточно 75 г сахара. Но организму обязательно необходимы белки, которые рас щепляются до аминокислот, а из них строятся клетки и ткани орга низма. Дефицит белка в мире по самым скромным подсчетам состав ляет 15 млн т в год.

Пути получения пищевого белка.

1. Выращивание грибов—макромицетов (плодовое тело, мице лий). Чаще всего на специально приготовленном субстрате (опилки, стружки, навоз) выращивают шампиньоны, иногда вешенки и др.

2. Достижения биотехнологии позволяют выращивать в биоре акторе мицелий (грибница) съедобных высших грибов. По вкусовым и питательным свойствам мицелий не отличается от плодового тела.

Трудности выращивания состоят в том, что требуется сложная и по тому дорогая питательная среда, содержащая пектины, пептиды, ами нокислоты, витамины и др.;

нужны ароматические вещества (экстрак ты корней деревьев, дрожжей, пшеничных ростков и т. д.).

3. Выращивание и использование в питании человека некоторых микромицетов. Возможности рынка сбыта их оцениваются около 50 млн дол. Вначале был разработан циклический процесс получения микобелка Fusarium, но вскоре он был заменен более перспективным непрерывным процессом.

4. Использование съедобных водорослей. Например, спирулины – сине-зеленой водоросли, белок которой приравнивается к лучшим стандартам пищевого белка. Кроме белка, она содержит витамины А, С, Д и особенно много витаминов группы В. Её можно выращивать в открытых водоёмах и замкнутых системах на простой питательной среде, получая до 20 г биомассы/м2 в сутки. В Юго-Восточной Азии в морях и океанах выращивают подводные сады и готовят из водорос лей до 300 различных блюд.

5. Дрожжи. В некоторых странах их добавляли в колбасный фарш. Имеется большая перспектива такого подхода, поскольку ско рость их роста очень высокая.

6. Получение белка одноклеточных на различных субстратах.

Высокое содержание белка, хороший запах, легкость хранения сулят большие перспективы применения белка одноклеточных в пищевой и кормовой промышленности, включая аквакультуру.

Белокпродуцирующая способность коровы, весом 250 кг, и 200 г микроорганизмов приблизительно одинакова. Если корова может дать 200 г белка за день, то бактерия теоретически может продуцировать 25 т. за то же время в случае идеальных условий роста. Однако корова тоже уникальное существо. Она способна превращать траву в молоко, богатое белком. После десятилетий исследования не было достигнуто метода, с такой высокой эффективностью превращающего клетчатку в белки. Корову можно назвать “живым самовоспроизводящимся, пе редвигающимся и съедобным биореактором”.

Преимущества использования микроорганизмов для получения белка состоят в следующем:

- они способны расти при оптимальных условиях с заметно большей скоростью, некоторые бактерии способны быстро удваивать массу (табл. 5.3);

- их легче модифицировать генетически, чем растения или жи вотных;

- они более пригодны для широкомасшабного скрининга с це лью отбора продуцента с нужными качествами;

- их легче использовать в технологии переноса генов;

- они содержат относительно большое количество белка с цен ными пищевыми качествами;

- их можно производить в огромных количествах, используя не прерывный процесс культивирования, не зависящий от климатических условий, при этом требуется небольшая производственная площадь;

- они могут расти на самом различном сырье, включая отходы, а некоторые способны использовать целлюлозу растений.

Таблица 5. Время, требуемое для удвоения массы различных организмов Организм Время удвоения Бактерии и дрожжи 20-120 мин Плесневые грибы и водоросли 2-6 часов Трава и некоторые растения 1-2 недели Свиньи 4-6 недель КРС (молодняк) 1-2 месяца 5.3. Продукты из генетически модифицированных организмов (ГМО) Генетической модификации могут подвергаться растения, жи вотные или микроорганизмы, например дрожжи. Пищевые продукты, полученные с помощью генетической инженерии, стали доступны с 90-х годов прошлого столетия. Основные компоненты этих пищевых продуктов получены из сои, кукурузы, рапса (канола) и хлопка.

Некоторые правительства, например ЕС и Японии подчеркива ют, что в настоящее время риск использования продуктов, получен ных из ГМО, не стоит выгоды, получаемой от них. Они требуют при нудительной маркировки и отслеживания, в то время как другие стра ны, например Соединенные Штаты, не предъявляют таких требова ний, подчеркивая, что запрещение продажи продуктов из ГМО нару шает свободную торговлю. Ряд специалистов ЕС считает, что риск непреднамеренных изменений в составе пищевых продуктов из ГМО не превышает риск, имеющийся при использовании обычных зерно вых культур.

Общественное мнение очень часто относится отрицательно к использованию различных нововведений, таких как использование генетической инженерии и т.п., в производстве продуктов питания.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.