close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1432.Переработка коры осины с получением биологически активных веществ и кормовых продуктов

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
С.В. Соболева, Л.И. Ченцова,
В.М. Воронин
Переработка коры осины
с получением
биологически активных
веществ и кормовых
продуктов
2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Сибирский государственный технологический университет»
С.В. Соболева, Л.И. Ченцова,
В.М. Воронин
Переработка коры осины с получением
биологически активных веществ и кормовых
продуктов
Утверждено редакционно-издательским советом СибГТУ
в качестве монографии
Красноярск, 2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2
УДК 630.86+636.087
ББК35.76+42.2
С 79
Соболева, С.В. Переработка коры осины с получением биологически
активных веществ и кормовых продуктов: монография /С.В.Соболева,
Л.И. Ченцова, В.М. Воронин. – Красноярск: СибГТУ, 2013. - 77 с.
Приведены последние разработки в области получения биологически
активных веществ (БАВ) из коры осины, оптимизирован процесс их
выделения и получен оптимальный режим выхода БАВ. Предложены
эффективные способы переработки с получением кормовых продуктов и
органоминеральных удобрений, что поможет ликвидировать проблему
опасности загрязнения окружающей среды в связи с анаэробным
разложением коры и возможностью возникновения пожара. Данные,
представленные в монографии, могут быть использованы для разработки
технологии получения пищевых добавок и производства биологически
активных веществ из коры осины.
Материал, изложенный в монографии, может использоваться
аспирантами, научными сотрудниками при проведении научноисследовательских работ, а также в учебном процессе бакалаврами,
магистрами и аспирантами направления 241 000.62 «Энерго- и
ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и
биотехнологии», профиль подготовки «Охрана окружающей среды и
рациональное использование природных ресурсов».
Рецензенты: докт. биол. наук, проф. А.И. Машанов (КрасГАУ);
докт. биол. наук, проф. Р.А. Степень (СибГТУ);
докт. химич., наук, проф. В.П. Твердохлебов (СФУ).
© С.В. Соболева
© Л.И. Ченцова
© В.М. Воронин
© Сибирский государственный
технологический университет, 2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3
Введение
На рубеже веков на первое место по значимости выходят
ресурсосберегающие технологии, позволяющие не только грамотно
переработать отходы, но и улучшить состояние окружающей среды.
Актуальность задачи заключается в разработке эффективных методов
рационального использования коры и извлечении ценных биологически
активных веществ (БАВ), в возможности получения различных продуктов
и использования их в качестве лекарственных препаратов, пищевых и
кормовых добавок и компостов.
Комплексное использование лесных ресурсов предусматривает
утилизацию всей биомассы дерева, включая древесные отходы, которые
служат сырьем для производства многих ценных веществ. К таким
отходам относится древесная кора. Объем, занимаемый корой, составляет
11,0 - 19,0 %, который зависит от возраста дерева, размера древесного
сырья и условий произрастания [1]. Ежегодные объемы накопления
древесной коры в РФ составляют 20 - 25 млн. т. Проблема ее полной
утилизации в настоящее время не находит решения. По запасам древесины
и коры второе место по России после березы занимает осина, количество
которой составляет на сегодняшний день 1,6 млрд. м3. Более половины
осинников расположено в Восточной Сибири, в Красноярском крае [2].
Наиболее рациональный выбор способа переработки и использования
коры зависит от количества и концентрации сырья, объема производства
продукции возможности и экономической целесообразности. На
основании результатов научно-исследовательских работ и накопленного
производственного опыта в нашей стране и за рубежом к перспективным
направлениям переработки и использования коры можно отнести: топливо,
удобрения для почвы, кормовые добавки для сельского хозяйства,
строительные блоки, теплоизоляционные и конструктивные плиты с
минеральными связующими.
Однако с практической точки зрения по условиям обора и
транспорта из общего количества вывезенной из леса коры может
представлять интерес только кора, концентрируемая на промышленных
предприятиях, использующих древесину как сырье или как материал в
больших количествах и сбрасывающих кору как отход производства. В
регионе Восточной Сибири реальные возможности
организации
промышленной утилизации коры имеются на предприятиях целлюлознобумажного производства, лесопиления, фанерного производства, нижних
складах леспромхозов, производящих заготовку щепы из некондиционной
древесины, не имеющей товарной ценности. Широкое использование
многотоннажных
отходов
позволит
уменьшить
площади
их
складирования, тем самым снизить негативное воздействие на
окружающую природную среду.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4
На предприятиях лесопромышленного комплекса возникает
необходимость окорки древесного сырья, только на Енисейском ЦБК в год
образуется более 200 тыс. т отходов, из которых 100 - 120 тыс. т - кора
пихты, 80-100 тыс. т – кора осины. Миллионы тонн этих отходов
находятся в многолетних отвалах, создавая дополнительную нагрузку на
окружающую среду и отчуждая территорию, в летний период эти отвалы
пожароопасные. В настоящее время используется в основном метод
сжигания отходов окорки, вследствие низкой теплотворной способности и
высокой зольности этот способ не рентабелен. При длительном хранении
отходов окорки происходит ее частичное разложение с образованием
соединений фенольного ряда, которые попадают в талые воды и
загрязняют окружающую среду.
По химическому составу и другим свойствам отходы окорки
практически не отличаются от древесной коры. Нерентабельность
транспортировки и отсутствие эффективных способов переработки коры
приводит к накоплению ее в значительных объемах. Это ставит ряд
сложных экологических проблем, обусловленных опасностью загрязнения
окружающей среды в связи с анаэробным разложением коры и
возможностью возникновения пожара [3].
Древесная кора содержит комплекс экстрактивных веществ,
обладающих высокой биологической активностью и представляющих
практически все классы органических соединений, встречающихся в
растениях (витамины, ферменты, белки, жиры, эфирные масла и др.), а
многотоннажные отходы коры являются огромным сырьевым ресурсом
для производства дорогостоящих химических продуктов, водных и
спиртовых экстрактов. В процессе получения экстрактов остается
послеэкстракционный остаток, который требует утилизации. Биоконверсия
растительных субстратов при помощи микроорганизмов широко
используется во многих странах мира. Одним из перспективных
направлений
становятся
технологии
с
использованием
дереворазрушающих высших базидиальных грибов, которые способны
достаточно быстро осуществлять глубокое ферментативное разложение
древесины, в том числе лигноцеллюлозных отходов, и могут успешно
применяться для получения кормовых продуктов путем обогащения
растительных отходов грибным белком и легкоусвояемыми углеводами.
Материал, изложенный в монографии, может использоваться
аспирантами, научными сотрудниками при проведении научноисследовательских работ, а также в учебном процессе студентами
направления 241 000.62 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в
химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» профиля
подготовки «Охрана окружающей среды и рациональное использование
природных ресурсов».
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5
1 Общая характеристика вида Populus tremula L.
Осина (Populus tremula L.) относится к семейству ивовых Salicaceae
Lindl и входит в род тополь, Populus L. Этот род относится к порядку
ивоцветные
Salieales
Lindl.,
подклассу
первично
покровные
Archichlamydeae Engl., классу двусемядольные Dicotyledoneae Dc. [1].
Она является одной из ценных быстрорастущих древесных пород
умеренного пояса России и других стран мира. Осина - дерево первой
величины с ровным цилиндрическим стволом, округлой кроной. У
взрослых деревьев ствол в нижней части покрыт темно-серой, толстой
корой с глубокими трещинами, остальная часть коры обычно светлая,
гладкая, серовато-зеленоватого цвета. Осина - двудомная древесная
порода, причем больше встречается мужских экземпляров, чем
женских [1].
Наиболее интенсивный рост у осины продолжается до 45-50 лет,
потом он значительно ослабевает. Средняя продолжительность жизни
представителей этой породы составляет 60 - 90 лет, но не пораженные
гнилью деревья доживают до 150 лет [40].
По цвету коры и качеству древесины выделяют три разновидности
осины:
зеленокорую,
темнокорую
и
серокорую.
Наибольшее
распространение имеет серокорая осина. Зеленокорая осина более
устойчива к заболеванию сердцевинной гнилью и опрережает в росте по
диаметру и запасу древесины серокорую на один класс возраста, что
позволяет сократить оборот в ее насаждениях на 1О лет. Осина, как
биологический вид, является пластичной породой, способной активно
развиваться в различных природных условиях [28].
Среди мягколиственных пород насаждения осины по занимаемой
лесопокрытой площади (19,8 млн. га или 2,8 % всей лесопокрытой
площади) и общему запасу древесины (2,9 млрд. м3 или 4,0 %) стоят на
втором месте после березы [24]. Более половины осинников расположено в
Восточной Сибири, в Красноярском крае. В ряде обзоров по химическому
составу и переработке коры присутствуют сведения об осине [14 – 17].
Значительное число работ посвящено химическому составу древесины и
почек представителей рода Populus [4-6].
При рассмотрении поперечного разреза ствола можно выделить
следующие части: сердцевину, собственно древесину (ксилему), живой
слой - камбий и кору. Ксилема - ткань растений, выполняющая две
основные функции: транспортную и структурную. В состав ксилемы
входят проводящая (трахеиды, сосуды), механическая (волокна
либриформа) и запасающая (древесинная паренхима, паренхима
сердцевинных лучей) ткани. Характерной особенностью ксилемы является
одревеснение оболочек ее клеток и функционирование последних в
одревесневшем состоянии [7]. Древесина лиственных пород более
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
разнообразна по строению, чем хвойная. Она также имеет трахеиды, но
основные водопроводящие элементы представлены сосудами (трахеями).
Продольная система древесины состоит из специализированных
механических элементов (волокон, тяжевой паренхимы). Древесинные
лучи состоят только из паренхимных клеток [18].
Кора представляет собой систему функционально разных тканей,
расположенных в осевых органах растений снаружи от камбия. Кора
многолетних ветвей и стволов состоит преимущественно из вторичного
луба (флоэмы) и корки (ритидома) [7]. Флоэма играет чрезвычайно
важную роль в жизни дерева, отвечая за перенос питательных веществ из
листьев по стволу. При этом кора приспосабливается к увеличению
диаметра ствола при росте дерева, не теряя своих физиологических и
защитных функций. Вследствие многофункциональности эта часть дерева
имеет сложный анатомический и химический состав.
В состав флоэмы так же, как и древесины, входят анатомические
элементы, относящиеся к трем типам тканей: проводящей, запасающей и
механической. Однако, в отличие от клеток древесины, клетки луба,
осуществляющие нисходящий и восходящий ток органических веществ,
могут функционировать, будучи только живыми. Наступающее со
временем отмирание протопластов ситовидных элементов приводит к
потере их способности проводить растворы. Существенное отличие луба
от древесины состоит также в том, что проводящие и запасающие ткани
луба не подвергаются одревеснению. На долю запасающих тканей в лубе
приходится большая часть объема, чем в древесине [15].
Тяжевая и лубяная, а также кристаллическая паренхима составляют
запасающую ткань луба. В клетках тяжевой паренхимы и иногда лубяных
лучах откладывается оксалат кальция [11].
Утолщение ствола или ветвей сопровождается процессами диффузной
дилатации, обусловленной разрастанием паренхимы [7]. Этот процесс
приводит к отмиранию наружных участков коры вследствие водо- и
газонепроницаемости входящих в них веществ (например, суберина) [13].
В результате образуется твердая оболочка, или ритидом - совокупность
мертвых участков коры вместе с разделяющими их перегородками. У
осины этот слой образуется один раз и функционирует до конца жизни
дерева, увеличиваясь за счет деления клеток радиальными
перегородками. Кора осины чешуйчатая и перегородки, разделяющие
чешуи, состоят из пяти - шести слоев тонкостенных клеток пробки и
однолойной феллодермы [18].
Наблюдаются различия в анатомическом строении коры деревьев
различных морфологических форм (толщина коры, число ситовидных
клеток и их радиальный размер, число лучей и их распределение по
стволу) [34].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7
По сравнению с березой волокна осины более длинные. В коре ствола
их длина равна 0,71 мм, в коре веток - 0,77 и в коре корней - 0,85 мм.
Самые длинные элементы коры ствола - 0,64 мм, короткие - 0,04 - 0,06 мм.
Самые большие размеры имеют склереиды, Наибольших размеров они
достигают в коре ствола и корней (от 0,07 до 0,10 мм) [2, 28]. Для разных
частей дерева соотношение элементов различно. В коре ствола и веток
осины доля паренхимных клеток достигает 71,5 и 71,7 % соответственно. В
коре корней их гораздо меньше - 28,5 %. Плотность коры ствола
составляет 0,69 г/см3, плотность коры ветвей и корней - 0,68 и 0,63 г/см3,
соответственно [30].
1.1 Химический состав коры осины
Наиболее важным фактором, определяющим свойства и направления
утилизации коры, является ее химический состав. Кора отличается от
древесины большим разнообразием
составляющих компонентов и
входящих в нее веществ.
Преобладающими компонентами в коре являются экстрактивные
вещества, в древесине - целлюлоза и лигнин, поэтому изучение
химического состава этих частей ствола производят раздельно: в коре
изучают, в основном, содержание и состав экстрактивных веществ, в
древесине - целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина.
Содержание экстрактивных веществ в коре зависит от времени года,
способа выделения образца (ручная или промышленная), природы
экстрагента [6, 16,17].
Значительные отличия в химическом составе различных структурных
частей древесной биомассы хорошо видны при рассмотрении содержания
основных компонентов коры осины и сравнения их содержания с другими
древостоями. Группа ученых во главе с д.х.н. В.А. Левданским (Институт
химии и химической технологии СО РАН) исследовали накопления
различных компонентов в коре лиственных и хвойных древостоев
Восточной Сибири (таблица 1.1).
Достаточно существенные колебания для коры различных пород
наблюдаются в содержании, % : лигнина (23,7 – 38,8), целлюлозы (17,1 –
25,3), экстрактивных веществ (18,0 - 30,3). Это связано не только с видовой
изменчивостью образцов, но и с использованием различных растворителей
для удаления экстрактивных веществ, а также со степенью измельчения
образца. Высокая разнородность полученных данных по групповому
составу коры объясняется также тем, что при ее использовании без
разделения на корку и луб большое влияние на выход веществ оказывает
соотношение этих частей в исследуемом образце.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8
Таблица 1.1 – Содержание основных компонентов в древесной коре [13]
Вид древесной
коры
Лиственница
сибирская
Пихта
сибирская
Осина
обыкновенная
Береза повислая
кора
Луб
Состав, % от а.с.к.
целлюлоза
лигнин
экстрак- полисахариды
тивные
ЛГП
ТГП
вещества
19,6
13,2
24,7
зола
25,3
38,8
23,7
37,2
18,0
17,2
22,6
1,9
17,1
23,7
30,3
26,6
16,6
3.3
22,7
24,5
34,6
34,8
26,65
13,7
17,7
23,3
21,8
22,4
1,8
3,4
2,8
В отличие от древесины кора содержит значительное количество
органорастворимых веществ [14].
Количество трудногидролизуемых полисахаридов (ТГП) в коре осины
в 2,5 раза меньше, чем в древесине, но больше легкогидролизуемых
полисахаридов (ЛГП). Строение и состав полисахаридов коры и древесины
также различны. В древесине среди легкогидролизуемых полисахаридов
преобладают ксиланы (4-0-метилглюкуроноксилан - 17,2 %), в меньших
количествах содержатся глюкоманнан (1,1 %), галактуронорамногалактан
(1%), арабинан (0,8 %). Кроме глюкоманнана и ксиланов кора содержит
также значительное количество глюканов (например, крахмала) и
арабинана (арабиногалактана) [31]. Среди трудногидролизуемых
полисахаридов наибольшую массовую долю имеют полимеры глюкозы,
причем в древесине (46 – 48 %) их в 2,5 раза больше, чем в коре (18 %), что
связано с различным содержанием в этих частях ствола целлюлозы. Среди
целлюлозанов в коре содержится арабиноглюкуроноксилан, в древесине глюкоманнан и глюкуроноксилан [19].
Содержание в коре большого количества экстрактивных веществ и
наличие в ней специфических веществ, редко или вообще не
присутствующих в древесине (например, суберина, низкомолекулярных и
высокомолекулярных фенольных соединений), затрудняет точное
количественное определение лигнина. Результат часто может быть
завышенным из-за реакций конденсации других фенолов под действием
применяемой для гидролиза полисахаридов серной кислоты.
Для изучения химического состава коры успешно применяется метод
выделения экстрактивных веществ растворителями возрастающей
полярности. Этот метод был успешно использован в ряде работ [3,4,20].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9
При таком способе устраняется влияние на результаты анализа
специфических веществ, входящих в состав коры, но при этом возможно
перекрытие классов соединений для различных растворителей
(таблица 1.2).
Таблица 1.2 – Разделение компонентов коры при последовательной
экстракции растворителями возрастающей полярности [3]
Растворитель
Основные классы соединений,
найденные в экстракте
Неполярный растворитель (петро- Воска, жирные кислоты,
лейный, диэтиловый эфир, гексан)
фитостерины, терпены,
жирорастворимые витамины
Этанол
Флавоноиды, фенолы
Горячая вода
Конденсированные танниды, водорастворимые углеводы, витамины
1 %-ный раствор NaOH
Фенолокислоты, гемицеллюлозы,
мономеры суберина
Кузнецов Б.Н. с сотрудниками исследовал состав коры осины как
промышленного отхода, применяя три группы растворителей.
Сумма
веществ,
экстрагируемых
одинаковыми
полярными
растворителями (ацетон, 2-пропанол, вода), в первом случае (22,3 %)
больше, чем во втором (18,2 %) почти на 4 %. Содержание
щелочерастворимых веществ выше во втором случае в 2,5 раза.
При последовательной экстракции бензином Бр- l (11,4 %) и 88 %ным 2-пропанолом (19,0 %) извлекается 30,4 % экстрактивных веществ [3].
В химическом составе образцов коры из отвалов ЦБК и со
свежесрубленных деревьев наблюдаются отличия вследствие того, что в
результате окорки древесины разными способами получаются отходы,
отличающиеся по структуре и свойствам. Так, при механической окорке
количественное соотношение корка : луб: древесина составляет 37: 60 : 3,
при барабанной - 10 : 87 : 4, соответственно [16].
В литературе имеются данные о содержании в коре осины суберина
(2,1- 6,3 %), каротина (33,4 - 11,0 мг/кг) и аминокислот (до 6 мг/кг) [20].
В составе коры присутствуют также и пектиновые вещества,
представляющие собой гетерополисахаридный комплекс, основным
компонентом
которого
является
полигалактуроновая
кислота,
большинство карбоксильных групп которой этерифицировано метанолом.
По литературным данным [40] содержание пектиновых веществ в
коре осины колеблется от 1,4 до 7, 6 %, причем основная их часть
сосредоточена в наружном слое коры и феллодерме (порядка 60 % от
суммы), в феллеме они отсутствуют.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10
Пектин, выделенный из древесных растений, по физическим
свойствам и химическому составу не отличается от пектина других
растений, выделяемых аналогичным методом. Несмотря на относительно
небольшое содержание пектинов в древесной коре, выделение пектиновых
веществ из этого вида сырья заслуживает внимания, так как эта часть
дерева концентрируется в больших количествах на крупных
лесоперерабатывающих предприятиях.
Кора ветвей и ствола осины характеризуется низким содержанием
эфирных масел (до 0,2 % от массы сухого материала) [31,33]. Немногим
больше их содержание в регенеративных почках мужских и женских
деревьев осины [32].
Кора древесных растений также содержит некоторое количество
зеленых пигментов. В [42] отмечается, что максимальное содержание
хлорофиллов А и В в коре осины наблюдается в июне - до 75 мкг/г сырого
веса, а к осени их количество уменьшается - до 50 мкг/г сырого веса.
Количество азотсодержащих соединений в древесине осины ниже (0,3
- 0,7 %), чем в коре (0,96 - 1 %). У лиственных древостоев концентрация
азота в тканях древесины и коры увеличивается осенью и зимой и
уменьшается с началом роста [45,50]. Содержание азота выше в коре 1015летних деревьев – до 1,18 %, у деревьев V и УI классов возраста
содержание азота от 0,4 до 0,6 % от а.с.с. в течение всего года [51].
О минеральном составе древесины и коры осины судят по количеству
золы. Зольность коры на порядок выше, чем у древесины осины [53].
Имеются сведения о содержании в коре макроэлементов (кальция,
калия и магния), имеющих значение при ее использовании в качестве
корма [44,45]. В зависимости от возраста и сезона кора осины может
содержать 1,21 - 2,56 % (от а.с.с.) кальция, 0,34 - 0,7 % калия, 0,23 - 0,57 %
магния, а также 0,03 - 0,12 % фосфора. Наибольшее количество кальция
для коры осины характерно в мае - июне, магния - в июле, калия - в
декабре и мае. У фосфора отмечено два максимума разной интенсивности
- с сентября по декабрь (0,10 - 0,12 %) и в июне - июле (0,08 - 0,07 %)
[45,46].
1.2 Органорастворимые вещества коры осины
Содержание экстрактивных веществ коры осины и их качественная
характеристика зависят от многих факторов: вида осины, климата, места
произрастания, времени рубки, возраста дерева и продолжительности
хранения коры. В состав экстрактивных веществ коры осины входят
липиды.
Липиды имеют большое значение в жизнедеятельности растений,
играя роль резервного материала и участвуя во многих биохимических
процессах. Липиды - важные компоненты протоплазмы, особенно
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11
протоплазматических мембран. Воска содержатся в кутикулярном слое,
покрывающем клетки эпидермиса и предотвращающем как избыточное
поступление воды внутрь растения, так и ее вытекание из растения.
Фосфолипиды и гликолипиды, являясь структурными компонентами
мембран, распределяются по всему растению. Липиды играют важную
роль в устойчивости древесных растений к воздействию низких
температур [11]. Они также являются эффективными биоэффекторами,
регулирующими
внутриклеточные
биохимические
реакции
и
межклеточные взаимодействия [35].
Огромно значение растительных липидов для человека. Находящиеся
в растительных липидах фосфатиды, попадая в организм животных с
пищей, способствуют более обильному отделению желчи, лучшему
перевариванию и использованию жира. Они ограничивают содержание
нейтрального жира и холестерина в крови, предохраняют печень от
жировой инфильтрации, а также способствуют накоплению в организме
белков. Фосфатиды играют роль антиокислителей в жирах [48].
Физико-химические исследования липидов коры осины различных
периодов заготовки и сроков хранения показали, что их количество в коре
осенью выше, чем весной всего на 1 - 1,5 %, а при хранении коры в
течение 6 месяцев количество липидов снижается на 25 – 30 % [19,20].
В процессе хранения содержание свободных кислот в липидах
увеличивается в 3 - 5 раз, а количество связанных кислот уменьшается на
30 – 35 % . В сумме свободные и связанные кислоты составляют до 70 %
эфирорастворимых веществ [47]. Массовая доля неомыляемых веществ в
липидах коры различного срока заготовки и хранения практически не
изменяется и составляет 21,2 - 23,2 % [31,19].
При длительном хранении коры осины на открытом воздухе
количество липидов уменьшается с 11,5 до 5,42 %. Наибольшее снижение
содержания эфирорастворимых веществ происходит между вторым и
третьим месяцами хранения [50].
Важную роль при разрушении липофильных веществ играют
микроорганизмы. Через 6 месяцев хранения коры количество липидов,
выделенных из стерильного образца, составляет 88,5 %, из нестерильного
до 49,9 % от свежего сырья [51].
В отличие от коры, древесина содержит в 8 - 10 раз меньше
эфирорастворимых веществ. Свободные и связанные кислоты древесины
отличаются относительно высоким содержанием лауриновой и
пальмитиновой кислот, фракция свободных кислот содержит в два раза
больше непредельных соединений C18, чем фракция связанных кислот (21,7
и 9,13 %, соответственно) и в четыре раза больше лигноцериновой кислоты
(7,9 и 1,7 %, соответственно). В отличие от луба, ксилема, как и ритидом,
содержит больше предельных кислот, чем непредельных.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12
Гексановый экстракт, полученный из образцов коры осины,
отобранных из отвалов ЦБК, представляет собой смесь твердого
компонента (1 %) и маслообразной фракции (7 %). В составе
маслообразной фракции обнаружено 8,1 % свободных и 67,1 % связанных
кислот, 22,5 % неомыляемых веществ [14].
В литературе имеются данные по изучению влияния возраста дерева
на содержание липидов для трех возрастных групп. Отмечена прямая
зависимость массовой доли липидов от возраста дерева - с увеличением
возраста повышается их содержание: от 3,36 % (II класс) до максимума у
деревьев VI класса 7,19 % [50].
Неомыляемые вещества коры и древесины лиственных пород
содержат соединения, имеющие большое физиологическое значение и
обладающие провитаминными и витаминными свойствами [3, 48].
Неомыляемые вещества, растворимые в петролейном эфире, из коры·
осины содержат 28,8 % углеводородов и 70,4 % кислородсодержащих
соединений. Среди кислородсодержащих соединений обнаружены
альдегиды и кетоны - 3,23 %, предельные соединения (смесь
алифатических спиртов) - 10,6 % и непредельные стерины - 14,8 % от
неомыляемых веществ. Основными компонентами фракции алифатических
спиртов (8,88 % от неомыляемых веществ) являются лигноцериновый,
бегеновый и цериловый спирты, составляющие, соответственно, 2,03, 4,5 и
3,32 % [5, 20].
В нейтральных веществах гексанового экстракта коры осины
обнаружено 10,2 % гликолипидов и 15,0 % фосфолипидов. Экстракт
диэтилового эфира корки и луба содержит также стерины до 40 %,
углеводороды, диглицериды, триглицериды, жирные спирты и их
эфиры [4].
К другой, не менее интересной группе биоактивных веществ,
относятся стерины. Основной компонент растительных стеринов,
β-ситостерин, применяется для лечения атеросклероза [25]. Стерины
используются в качестве эмульгатора для приготовления кремов и мазевых
основ, для лечения некоторых кожных воспалительных заболеваний,
экзематозных и других процессов, сопровождающихся повышением
кожной чувствительности [27]. Группа ненасыщенных жирных кислот:
линолевая, линоленовая и арахидиновая (витамин F) относятся к
незаменимым
кислотам,
необходимым
для
жизнедеятельности
организма [13]. Из ненасыщенных жирных кислот С6 - С22 наиболее
эффективной, как витамин F, является линолевая кислота.
Преобладание в составе липидов осины ненасыщенных жирных
кислот С18, в том числе линоленовой кислоты, наличие хлорофилла,
β-каротина, α-токоферола (витамин Е), фосфатидов и непредельных
стеринов (β-ситостерина) позволяет считать их биоактивным препаратом.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13
Также в состав экстрактивных веществ входят другие соединения,
которые выполняют различные функции.
1.3 Основные функции фенольных соединений коры осины
В ряде работ [20,32,39] изучалась индивидуальная и географическая
изменчивость массовой доли фенольных компонентов осины. Фенольные
вещества, выделенные из обессмоленных образцов коры и древесины,
определяли колориметрическим методом на ФЭК-56М (  =630 нм).
Характер распределения фенольных соединений по высоте ствола
неодинаков: максимальное количество фенольных веществ сосредоточено
в комле, минимальное - в середине дерева, где их концентрация примерно
в 1,5 раза меньше.
Среди факторов, обуславливающих изменчивость содержания
фенолов, изучено влияние возраста дерева. В коре осины с увеличением
класса возраста содержание этих соединений увеличивается от 17 до 21 %,
а в коре 80-летних деревьев не превышает 19 % [20].
В некоторых работах изучено влияние климатических условий
произрастания деревьев на массовую долю фенольных соединений в коре
осины, произрастающей в Восточной Сибири и на Урале [1,21,42].
Согласно этим данным, в коре осины, произрастающей в районах с
близкими природно-климатическими показателями, массовая доля
фенолов различается незначительно (20,8 - 21,8 % от а.с.к.). С
продвижением на север, где среднегодовая температура воздуха ниже, а
показатель увлажнения выше, содержание фенольных веществ
увеличивается в среднем на 8 % [20,21].
В природе многие растения (особенно двудольные) содержат
дубильные вещества. Среди низших растений они встречаются в
лишайниках, грибах, водорослях, среди споровых - во мхах, хвощах,
папоротниках. Богаты дубильными веществами представители семейств
сосновых, ивовых, гречишных, вересковых, буковых, сумаховых.
Семейства
розоцветных,
бобовых,
миртовых
насчитывают
многочисленные роды и виды, в которых содержание дубильных веществ
доходит до 20-30 % и более. Больше всего (до 50-70%) дубильных веществ
найдено в патологических образованиях - галлах. Наиболее богаты
дубильными веществами тропические растения. Дубильные вещества
содержатся в подземных и надземных частях растений: накапливаются в
клеточном соке. В листьях дубильные вещества, или танниды, обнаружены
в клетках эпидермы и паренхимы, окружающих проводящие пучки и
жилки, в корневищах и корнях - накапливаются в паренхиме коры и
сердцевинных лучах. Содержание дубильных веществ в растении зависит
от возраста и фазы развития, места произрастания, климатических и
почвенных условий. На накопление дубильных веществ оказывает
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14
большее влияние высотный фактор. Растения, произрастающие высоко над
уровнем моря (бадан, скумпия, сумах), содержат больше дубильных
веществ. Освещение не является решающим фактором - повышенная
освещаемость у одних содержание таннидов увеличивает, у других уменьшает. Растения, произрастающие в сырых местах, содержат больше
дубильных веществ, чем растущие в сухих местах. В молодых растениях
дубильных веществ больше, чем в старых. В утренние часы (от 7 до 10)
содержание таннидов достигает максимума, в середине дня доходит до
минимума, а к вечеру вновь повышается. Выявление закономерности в
накоплении дубильных веществ в растениях имеет большое практическое
значение для правильной организации заготовки сырья.
Роль таннидов для растений окончательно не выяснена.
Предполагают, что они являются запасными веществами (накапливаются в
подземных частях многих растений) и, обладая бактерицидными и
фунгицидными свойствами (фенольные производные), препятствуют
гниению древесины, то есть выполняют защитную функцию в отношении
возбудителей патогенных заболеваний [11].
О влиянии фенольных соединений на рост растений имеется большое
количество публикаций [3,8,10,39]. Механизм воздействия фенольных
соединений на процессы роста связан с их влиянием на гормональный
обмен, в том числе на образование 3-индолилуксусной кислоты (ИУК).
Например, дифенольные соединения с ортогидроксильной группой
стимулируют образование ИУК из триптофана, а монофенолы и дифенолы
с мета-гидроксильной группой, наоборот, ускоряют разрушение этого
гормона, угнетая этим рост растений [21].
Существование цис- и транс-форм гидроксикоричных кислот имеет
важное биологическое значение, так как наличие этих двух форм
стимулирует рост растений, а одна транс-форма не оказывает влияния или
даже подавляет его. Переход транс-формы в цис-форму происходит под
влиянием солнечного освещения, при этом осуществляется накопление
энергии, которая используется для таких процессов, как транспорт воды,
тургорное давление и рост [12].
Физиологическая роль фенольных компонентов состоит и в
изменении ростовых процессов в зависимости от времени суток, сезона
года, наступления засухи и т.п. [30]. Эти соединения участвуют в
окрашивании кроны и стволовой части древесных растений. Они дают
оттенки от оранжевого и красного до голубого, включая желтый и белый
цвет. Обобщенно функции фенольных соединений в растениях
представлены в виде таблицы 1.3 [21].
Широко известна токсичность простых фенолов для грибов [12].
Пирокатехин, салицин, салигенин и производные салициловой кислоты,
содержащиеся в коре Populus candicans, обладают фунгицидной
активностью [8].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15
Таблица 1.3 –Функции фенольных соединений
Функции
Структурные: древесина, кутикула,
клеточная стенка
Защитные:
механические
повреждения,
УФ-свет,
атака
патогенов
Сигнальные: во взаимоотношениях
растения-микробы, при опылении и
патогенезе, переносчики электронов
в электротранспортных цепях
Резервные, запасные
Участвующие компоненты
Лигнин, гидроксикоричные кислоты
Лигнин, гидроксикоричные кислоты
в составе суберина, флаваноиды,
кумарины
Ацетофеноны, гидроксикоричные
спирты, флаваноиды, салициловая
кислота
Флаваноиды,
кислоты,
кислоты
гидроксикоричные
гидроксибензойные
Флавоноиды - обладают антиаллергической, антивоспалительной,
антивирусной активностью, антиоксидантными свойствами, а также
действуют на некоторые аспекты метаболизма млекопитающих [10].
Известно, что флавоноиды, препятствуя разрушению витамина С,
способствуют укреплению капиллярных сосудов, в состав стенок которого
входит белок коллаген. Некоторые флавоноиды (кверцитрин, кверцитин,
рутин и др.), галловая кислота и галаскорбин проявляют так называемый
кардиоэффект [8].
Одним из химических свойств фенольных соединений является их
способность к обратимому окислению. Это свойство фенольных
соединений делает их особенно сильными антиокислителями. Реакция
происходит за счет образования
довольно прочных и стабильных
комплексов с ионами металлов [53].
Локализация неспаренных электронов при взаимодействии с
заместителями в орто- и пара-положениях флавоноидов и образование
водородных связей ОН-групп с 4-кетогруппой флавоноидов стабилизирует
свободные радикалы в организме и предотвращает тем самым
преждевременное старение клетки [36].
Фенольные
соединения
встречаются
как
среди
веществ,
способствующих развитию рака, так и среди лечебных противоопухолевых
средств (нафтохиноны, некоторые флавоноиды) [8, 27]. Из числа простых
фенолов противоопухолевая активность выявлена у родоначальников
основных классов фенолов, склонных к окислению с образованием
семихинонов и хинонов: пирокатехина, гидрохинона, пирогаллола и
производных галловой кислоты [25].
Представителям всех классов и групп растительных фенолов (от
фенолокислот
до
конденсированных
фенолов)
присуща
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
противовоспалительная
активность
[27].
Сочетание
местного
противовоспалительного
действия
на
слизистую
оболочку и
спазмолитического эффекта обуславливает противоязвенное действие
флавоноидов и кумаринов [10].
Значительная часть флавоноидов (кемпферол, кверцетин, рутин и др.)
и фенолгликозидов обладает диуретическим действием. Наиболее
токсичные простые фенолы чаще всего находятся в растении в связанном
виде [12].
При характеристике биологической активности фенольных
соединений необходимо учитывать широкий спектр этих соединений.
Однако, в противовес широте фармакологического действия, наблюдается
умеренная активность растительных фенолов в каждом конкретном случае,
Любой из вышеназванных эффектов действия фенолов реализуется в
рамках физиологических возможностей организма, и при повышении дозы
препарата не приобретает вредного воздействия. Несколькими авторами
было установлено, что спиртовой экстракт коры осины, за счет высокого
содержания в нем фенольных компонентов, обладает антиоксидантной
активностью, антигельминтным действием, гастропротективными и
адренопролонгирующими свойствами [8,10,48]. Триандрин обуславливает
стимулирующие свойства экстрактов. Противовоспалительные свойства
экстрактов из коры осины обеспечивают простые фенолы, в частности,
производные салицилового спирта. Известно, что противоязвенное
действие отвара и настойки коры осины связано с наличием
фенолгликозидов, флавоноидов, дубильных веществ [50, 66].
Высокое содержание фенольных соединений свидетельствует о
целесообразности выделения этих веществ из коры осины и изучения
химического состава, что необходимо для их утилизации при комплексной
переработке осинового сырья.
1.4 Способы выделения биологически активных веществ коры
лиственных пород
Кора осины содержит комплекс биологически активных веществ:
фенольные гликозиды (салицин, саликортин, тремулоицин), дубильные
вещества, органические кислоты (олеиновую, линолевую, пальмитиновую,
каприновую, лауриновую, арахиновую, бегеновую), тритерпеноиды,
пектин, глицин-бетаин, флавониды, воск, стерины, каротиноиды,
полисахариды, антоцианы, гликолипиды и фосфолипиды. Основным
технологическим приемом для выделения БАВ из растительного сырья
служит процесс экстракции.
Перед экстракцией сырье сортируют и измельчают. Измельчение
позволяет разрушить клетки растения и обеспечить доступ растворителя к
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
17
биологически активным веществам, увеличив тем самым поверхность
контакта между экстрагентом и растительной массой.
Для этой цели используются различные измельчители: мельницы,
корморезки, вальцы, дезинтеграторы. Важен также метод воздействия на
сырье: при помощи механизма взрывного гидролиза достигается очень
тонкое измельчение с разрушением клеточных стенок, что ускоряет
процесс экстракции и полноту извлечения экстрактивных веществ; при
использовании углекислотной эктсракции с повышенным давлением идет
процесс избирательного экстрагирования с выделением тех или иных
веществ.
Концентрирование
биологически
активных
веществ
осуществляют как при помощи отгонки, так и с помощью упаривания
растворителя. Процесс упаривания осуществляется при атмосферном
давлении или под вакуумом. Упаривание под вакуумом дает возможность
проводить процесс при более низких температурах (ниже 100 ˚С), что
важно для исключения разложения БАВ.
Для повышения выхода экстрактивных веществ используют аппараты
периодического и непрерывного действия. Использование аппаратов
периодического действия оправдано в тех случаях, когда объем
заготовленного сырья невелик и часто переработка ведется прямо на
перевалочной базе или в леспромхозе для исключения длительной
перевозки сырья. Для крупнотоннажной переработки растительного сырья
используют непрерывные схемы.
Эффективность
экстрагирования
существенно
зависит
от
аппаратурного оформления процесса, При извлечении биологически
активных веществ в аппаратах с интенсивным массообменном – дисковых
экстракторах и роторно-пульсационных аппаратах существенно
повышается выход экстракта и снижается продолжительность и
температура экстрагирования [55].
Общеизвестно, что эффективность процесса эктсрагирования не
ограничивается температурным режимом и аппаратурным оформлением
процесса. В значительной степени она зависит от выбора растворителя.
К
растворителям
предъявляются
следующие
требования:
селективность по отношению к выделяемым компонентам, возможность
отделения от мицеллы, нетоксичность и пожаровзрывобезопасность.
Для экстракции неполярных и малополярных веществ из
растительного сырья могут применяться сжиженные газы: диоксид
углерода, пропан, бутан, хлор и фторсодержащие углеводороды (хладоны).
Они не токсичны, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом, пожарои взрывобезопасны. Сжиженные газы извлекают эфирные и жирные
масла, производные кумаринов, каротиноиды, токоферолы,
сесквитерпены, терпеноиды, стерины , хлорофиллы, и др. [56].
Эти данные представлены в таблице 1.4.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18
Таблица 1.4 – Доля отдельных компонентов в составе
монотерпеновых,
сесквитерпеновых
углеводородов
и
кислородсодержащих соединений в СО2-экстрактах коры пихты, %
Компоненты
Продолжительность экстракции, ч
1
5
Монотерпеновые углеводороды
Трициклен
0,7
0,8
ά-пинен
44,5
33,7
Камфен
8,6
7,0
β-пинен
15,6
20,0
β-мирцен
1,0
1,2
3-карен
7,8
10,6
Лимонен+ β-фелландрен
21,8
26,7
Сесквитерпеновые углеводороды
Терпинилацетат
2,6
Лонгифолен
6,4
Кариофиллен
20,7
ε-муролен
11,4
β-гумулен
9,4
γ-муролен
4,8
β-бизаболен
12,1
ά-муролен
2,1
Кадинен
4,9
Кислородсодержащие соединения
п-цимол
2,8
Фенхол
11,2
β-терпинолен
8,9
Камфара
20,1
γ-терпинолен
4,4
Изоборнеол
3,6
Борнеол
9,2
Бронилацетат
39,8
2,2
3,6
22,9
12,6
10,1
4,3
8,8
2,1
4,4
3,5
8,7
10,1
15,9
3,7
3,6
8,2
46,3
Недостатками этого метода являются значительные затраты на
производство экстрагента и его потери в процессе экстракции, а также
повышенное давление в экстракторе [57].
Одним из недорогих растворителей, используемым для экстракции
древесной зелени хвойных и коры является бензин марки БР-1 и БР-2.
Биологически активные вещества, полученные из бензиновых экстрактов,
(хлорофилло-каротиновая паста, хлорофиллин натрия и др.) могут
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19
обладать токсичными свойствами, что ограничивает область их
применения. [59].
Наиболее перспективными для извлечения экстрактивных веществ,
считаются низкомолекулярные гидрофильные растворители (этиловый и
изопропиловый спирты). Они увеличивают суммарный выход
экстрактивных веществ в 4-6 раз по сравнению с ранее рассмотренными
гидрофобными [55].
Такие ученые как Ягодин В.И. и Антонов В.И. указывают на высокую
экстрагирующую способность спиртобензольной смеси и возможность
выделения БАВ без потерь. [58]
В работах
[60,61] показана целесообразность использования
этилового спирта различной концентрации для извлечения биологически
активных веществ (таблица 1.5).
Таблица 1.5 – Содержание полифенольных соединений в водноспиртовых экстрактах коры пихты при температуре кипения растворителя
Содержание, % ·10-2 к а.с.с.*
Концентрация этилового спирта, %
40
70
96
42,2+0,6
49,0+0,6
41,2+1,0
Сумма полифенолов
Сумма
флавоноидов
и
фенолкарбоновых кислот
21,2+1,0
36,8+0,7
Танниды
21,1+1,0
12,3+0,6
Флавоноиды
3,2+0,1
6,9+0,2
Фенолкарбоновые кислоты
18,0+1,6
29,9+0,5
*Продолжительность экстракции составляла 6 ч
39,2+1,1
2,0+0,3
5,6+0,1
33,5+0,3
Этиловый спирт как экстрагент имеет следующие преимущества: не
образует вредных соединений с экстрагируемым веществом, не вызывает
коррозии оборудования, имеет относительно низкую температуру кипения
(78,5 ˚С), доступен и экологически безопасен, что позволяет расширить
круг его применения для парфюмерно-косметической и фармацевтической
промышленности [62].
1.5 Практическое применение осины
Лесоматериалы из древесины осины имеют достаточно широкий круг
применения. Они используются как пиловочник, штакетник, тарный и
клепочные кряжи; балансы, строительные бревна, подтоварник и т.д.
Отходы древесины и кора могут быть использованы для производства
древесностружечных
и
древесноволокнистых
плит,
древесных
пластиков [16,46,54].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20
За счет использования мягколиственной древесины в целлюлознобумажном производстве значительно расширяются сырьевые ресурсы
отрасли [37]. Быстрорастущие породы тополей, в том числе и осины,
применяются для получения сырья при выработке целлюлозы, Хотя длина
волокон древесины небольшая (в среднем 0,96 - 1,11 мм), они обладают
наибольшей шириной среди исследованных пород рода Populus (0,035 0,42 мм), имеют тонкую клеточную стенку (0,0045 - 0,0037 мм) и занимают
большой объем (69 – 75 %). Кроме того, осина имеет низкую смолистость,
широкие толстостенные волокна находятся в целлюлозе в так называемой
лентовидной форме, что обуславливает ее специфические физикомеханические свойства. Предварительная ферментная обработка щепы,
снижая дополнительно смолистость древесины, позволяет увеличить
качество целлюлозы из осиновой древесины [7,54].
Одним из направлений переработки коры и древесины осины – это
массовая,
глубокая
и
комплексная
переработка
древесины
мягколиственных пород, запасы которых превышают запасы нефти и
имеются в большей части субъектов РФ (более 20 млрд. м3), и что
немаловажно – она возобновляема. В России и мире сложилась новая
ситуация, которая позволяет в короткое время создать новую
промышленную отрасль, сравнимую по доходам с нефтяной и газовой, а
по социальному значению и эффективности значительно превосходящую
их. Россия, имея наибольшие запасы лесов, в десятки раз отстает от ряда
стран, как по производству высокотехнологичной продукции (фанера,
плиты OSB, MDF), так и по производству энергии из отходов древесины.
Причины отставания кроются в истощение запасов хвойных лесов,
вследствие хищнического их использования на протяжении почти 100 лет,
и замещение их мягколиственными породами – березой и осиной;
удаленность немногих оставшихся крупных хвойных массивов и высокая
стоимость перевозки сырья; отсутствие технологий массовой и глубокой
переработки древесины березы и осины; высокая стоимость оборудования
для современных технологий глубокой переработки; Однако, в последнее
время в связи с энергетическим кризисом в Европе повысился спрос на
древесные гранулы, наиболее ценный и недорогой продукт, полученный
их отходов лесозаготовки. Эти гранулы могут служить топливом для
коттеджных поселков и для малых промышленных предприятий. Для
отопления одного коттеджа площадью 150 м2 понадобится всего 12-15 т
древесных гранул в год [52]. На сегодня древесные гранулы – один из
наиболее востребованных продуктов на рынке в Европе, Азии, Америке.
Немаловажно направление использования коры осины как лекарственного
препарата и кормовой витаминной добавки для животных.
Кора осины – ценное кормовое сырье для домашних животных, она
содержит ценные вещества, такие как витамины, ферменты, белки, жиры и
углеводы, однако использовать старую кору на корм животным вредно, так
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
21
как она жесткая и грубая, поэтому предложено путем гексановой вытяжки
получать из нее витаминный концентрат (осиновый жир) с последующим
выделением высших жирных кислот - 10,8 %, глико- и фосфолипидов 10,2
и 15 %, соответственно [3]. Так называемый «осиновый жир» представляет
собой смесь жиров и жирных кислот, наиболее ценные из которых –
линолевая и линоленовая, обладающие F-витаминной активностью. Он
применяется в парфюмерии и медицине в качестве наружного средства
при лечении кожных заболеваний и как жировая основа для мазей и
кремов [13].
Кора осины обладает противовоспалительным, вяжущим, потогонным
и обезболивающим действием [40,48]. В народной медицине отвар из
осиновой коры издавна применяют как лечебное средство при
заболеваниях желудочно-кишечного тракта, при кашле и простудных
заболеваниях, болезнях мочевого пузыря, при желтухе, используют его для
лечения наружных ран [27, 50].
Кроме того, кора осины употребляется наружно для лечения ожогов,
различных кожных заболеваний, в том числе и экзем, заболеваний
суставов, радикулитов. В тибетской медицине она используется при
воспалении легких, оспе, малярии и туберкулезе. В ряде литературных
источников по фитотерапии имеются рекомендации по использованию
коры и листьев осины при лечении рака простаты и аденомы, а также как
диуретическое средство [8, 25].
В Новосибирске и в Барнауле разработаны новые лекарственные
препараты из коры осины. Например, препараты фирмы «Арго» «Экстракт
коры осины жидкий» и «Экорсол» обладают высоким антигельминтным
действием. Таблетки «Экорсин», разработанные барнаульскими учеными,
предлагается использовать в гастроэнтерологической практике [36].
Выделенные из этанольного экстракта фракции фенолгликозидов и
флавоноидов проявляют противоязвенную активность: они снижают
распространенность язвенного процесса на 40 и 50 %, соответственно. В
качестве действующего начала вышеназванных таблеток используется
сухой экстракт коры осины, полученный при экстракции сырья 40 %
этанолом [66].
Осина - ценное кормовое растение для многих домашних и лесных
животных: овец, коз, коров, а также оленей, лосей, зайцев, бобров и
другие [45]. Однако, использовать в натуральном виде старую кору на
корм нельзя, так как она жесткая, сухая и грубая. В ЛТА г. СанктПетербург, была создана технология, с помощью которой можно
переработать старую осиновую кору и получить из нее витаминный
концентрат, или осиновый жир, с возможностью выделения из липидов
коры осины высших жирных кислот и стериновой фракции [33]. Осиновый
жир и получающийся при этом воск были успешно испытаны в качестве
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
22
биоактивных добавок и экстрактов при производстве декоративной
косметики, кремов, лосьонов, туалетного мыла [4, 47].
Имеется сообщение о промышленном освоении переработки осиновой
коры из отходов ЦБП с получением очищенного витаминного концентрата
(липидов), восковой добавки, водного экстракта и корокомпоста и
органоминерального удобрения из древесной коры [54, 63, 74].
Осиновый сок, получаемый из всей биомассы дерева, включая
стволовую древесину, содержит различные сахара, витамины, микро- и
макроэлементы и БАВ. Он рекомендован для использования в сельском
хозяйстве и в парфюмерной промышленности [9, 46, 75].
1.6 Использование низкосортной древесины для производства
кормовых продуктов животноводства
По химическому составу древесина похожа на традиционные грубые
корма: сено, солому. Все они представляют лигнополисахаридный
комплекс, в котором 70 -75 % составляют полисахариды. Использование
этих полисахаридов в пищеварительном тракте жвачных животных
лимитируется лигнином, устойчивым к действию ферментов микрофлоры
жвачных животных и препятствующим доступу целлюлозоразрушающих
ферментов.
Лигнин является инкрустирующим веществом, придающий
растительным стенкам большую прочность. В пищеварительном тракте
животных лигнин изменяется мало, его перевариваемость колеблется от 10
до 30 % [26]. Присутствие его сказывается на перевариваемости других
компонентов древесины, которые взаимосвязаны с лигнином. В образце с
содержанием лигнина меньше 6 % целлюлоза переваривается почти
полностью. С увеличением содержания лигнина перевариваемость
растительных кормов снижается. Так, чистая целлюлоза без примеси
лигнина переваривается до 86 %, солома (20 % лигнина) – до 40 %,
осиновые опилки (21 % лигнина) – до 30 %. В присутствии минеральных
кислот в оптимальных условиях полисахариды лигнифицированных
материалов гидролизуются полностью, в присутствии ферментов – в
небольшой степени, полисахариды соломы гидролизуются на
10 – 20 % [22,23]. Отдельными авторами предложена схема комплексной
переработки коры осины путем активации коры в условиях взрывного
автогидролиза и последующей экстракцией коры неполярным
растворителем (гексаном, бензином). Схема переработки коры приведена
на рисунке 1.1 [13].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23
Рисунок 1.1 – Схема комплексной переработки коры осины
Пути повышения перевариваемости
Повышение доступности углеводов древесины для микрофлоры
преджелудков
жвачных
достигается
различными
химическими,
физическими
и
биологическими
обработками,
нарушающими
лигнополисахаридный комплекс древесины. При этом происходит
разрыхление структуры клеточных оболочек. Распространенным методом
повышения перевариваемости является обработка лигноуглеводородных
материалов различными химическими реактивами. Исследования
показали [23], что весьма эффективна обработка щелочью и паром в
течение 30 минут. В результате действия щелочи при нагревании
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
24
лигнополисахаридный материал переходит в сверхнабухшее состояние,
происходит частичное растворение гемицеллюлоз и лигнина, разрушаются
связи между лигнином и полисахаридами. Такая обработка не приводит к
потерям полисахаридной части, а только повышает доступность
полисахаридов для воздействия ферментов.
Действие водных растворов щелочи приводит к образованию как
молекулярной, так и алкоголятной формы ксиланов, к упорядочению
надмолекулярной структуры этого полисахарида. Растет количество
карбонильных и фенольных групп, повышается гидрофильность
гемицеллюлозы, снижается степень полимеризации. Эти изменения
создают благоприятные условия для воздействия микрофлоры на
полисахариды, способствуют повышению ферментативной активности.
Так, перевариваемость необработанной древесины осины составляет 35 %,
щелочная обработка повышает этот показатель на 76 – 96 %, а обработка
парами воды и аммиака – на 50 % [23]. Применяемая обработка парами
воды и аммиака является разновидностью щелочной обработки. При такой
обработке в сырье вводится около 3 % азота, часть которого химически
связывается с первым. Однако, обработка аммиаком – процесс
продолжительный, протекает несколько дней. Однако он может быть
ускорен до нескольких часов при применении специальных камер с
обогревом острым паром.
Одним из методом химической обработки является кислотная. Для
увеличения перевариваемости использовали пропитку 2-2,5 % HNO3 в
течение 9 часов при температуре 50°С [7]. В процессе такой пропитки
происходит ослабление и разрыв связей лигноуглеводного комплекса,
частичная деструкция и растворение лигнина и гемицеллюлоз, в результате
чего межволоконные связи ослабевают в 5 – 10 раз в зависимости от
породы древесины. Установлено, что древесина различных пород при
равных условиях пропитывается не одинаково. Это можно объяснить
различным анатомическим строением, различным содержанием воздуха в
капиллярно-пористой структуре.
Результаты пропитки древесины, в зависимости от породы и
продолжительности обработки, свидетельствуют о том, что с увеличением
продолжительности обработки азотной кислотой происходит линейное
увеличение количества растворившихся веществ древесины. Скорость
этого растворения зависит от породы древесины, в частности для осины
она несколько ниже, чем для березы. Наиболее интенсивное ослабление
межволоконных связей лиственной древесины происходит при
растворении 10 – 16 % веществ древесины, в том числе 6 – 7 % лигнина.
Для обеспечения равномерного провара необходима длительная пропитка,
которая должна не только обеспечивать полное насыщение щепы
кислотой, но и накопление оксидов азота для развития реакции
деструкции. В случае применение для делигнификации древесины оксидов
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25
азота процесс протекает без индукционного периода, и равномерный
провар щепы достигается за сравнительно короткий период - 15 мин [7,24].
Значительный эффект повышения перевариваемости был достигнут
ферментативным гидролизом. В результате действия ферментов
происходит частичное растворение гемицеллюлоз и лигнина,
гидролизуются связи, соединяющие лигнин с полисахаридами. Углеводы,
протеин, жиры под действием ферментов расщепляются до более простых
веществ. Белки распадаются на пептиды и аминокислоты, жиры – на
жирные кислоты и глицериды, сложные углеводы – на простые сахара и
органические кислоты [23]. Гидролитическое расщепление целлюлозы
происходит в результате последовательно-параллельного действия
нескольких ферментов, так называемого целлюлазного комплекса [7].
Скорость ферментативного гидролиза зависит от выбора целлюлазного
препарата. Целлюлозные комплексы грибного происхождения, как
наиболее эффективные, находят все более широкое применение. Особенно
привлекателен тот факт, что значительная часть микроорганизмов,
способны разрушать древесину или ее компоненты, не патогенны и в
процессе своего развития накапливают белок, имеющий достаточно
высокую питательную ценность [26,51].
1.7 Получение кормов, обогащенных белком
В
последнее
время
все
большее
внимание
уделяется
микробиологическим методам повышения ценности кормов.
Изучение состава мицелия искусственных культур высших грибов,
проведенное сотрудниками лаборатории низших растений Ботанического
института имени В. Л. Комарова АН СССР, а также другими
исследователями, показывают, что высшие грибы не уступают дрожжам и
другим растительным объектам по образованию биомассы и по
содержанию белка, аминокислот, витамина В12 и т.д. [73]. Поэтому, одним
из путей решения задачи получения кормов путем обогащения
малоценных грубых растительных отходов белками и углеводами является
культивирование на них древоразрушающих грибов.
Благодаря огромному разнообразию этих микроорганизмов
представляется возможным выбрать тот штамм, который по своим
морфологическим и иным особенностям наиболее удовлетворял бы
задачам производства корма из того или иного сырья в конкретных
производственных условиях. Однако, процесс ферментативного
разрушения древесных материалов замедляется благодаря природной
биологической стойкости древесины. Причем наряду с прочими
факторами, повышенное сопротивление энзиматическому гидролизу
оказывает лигноуглеводный комплекс. Исходя из этого, ускорение
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
26
ферментативного разложения древесины можно добиться путем
предварительной ее обработки различными химическими реагентами.
Происходящее при этом повышение ферментативной гидролизуемости
материалов зависит от природы применяемых реагентов, способов
предварительной обработки материалов, происходящих при этом
изменений в тонкой структуре и химическом строении компонентов
клеточных стенок растительного материала [26,65]. Так, при сравнении
субстратов из осиновых опилок для выращивания дереворазрушающих
грибов было отмечено, что в необработанном субстрате синтез протеина
был низким. После предварительной обработки субстрата, с целью
частичной делигнификации, продуктивность протеина у всех проверенных
микроорганизмов почти удваивалась. Лучшими культурами-продуцентами
белка в ряде работ признаны грибы родов Chactomicum и Humicola.
Известно, что при выращивании на частично делигнифицированных
опилках гриб Chactomicum cellulolyticum образует 180 мг белка на 1 г
субстрата (с 40 % протеина в продукте). Эти данные были получены при
глубинном культивировании [68]. Химический состав растительнобелкового корма приведен в таблице 1.6.
Таблица 1.6 – Состав растительно-белкового корма
Компоненты
Белок
Жиры
Вещества, растворимые в
воде
Легкогидролизуемые
полисахариды
Клетчатка
Зольные вещества
Содержание, кг в 1т а.с.с. растительнобелкового корма
из осины
из соломы
65-75
90-100
16-15
28-32
130-150
180-200
160-170
190-200
290-300
15-20
180-200
30-35
Для получения обогащенного белком корма отдельные авторы
рекомендуют использовать гриб Pleurotus ostreatus, как обладающий
высокой протеолитической активностью и накапливающий полноценный
белок за счет разрушения лигноцеллюлозного комплекса древесины.
Белковую массу получают путем глубинного культивирования штамма
Pleurotus ostreatus 2-204 (ВКПМ F-811) на питательной среде в условиях
аэрации с последующим отделением биомассы. Предпочтительно
используется отъемно-доливной метод культивирования в течении 60 ч с
отъемом культуры в количестве 40-50 % от общей культуральной
жидкости. Способ позволяет получать биомассу с высоким содержанием
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
27
белка и рядом физиологически активных веществ (ненасыщенные жирные
кислоты и полный набор минеральных макро- и микроэлементов в
легкоусвояемой форме), активизирующих работу многих ферментных
систем человека [69]. Как известно, питательность протеина в разных
кормах далеко не одинакова и зависит, главным образом, от наличия
входящих в него аминокислот, которые являются конечными продуктами
расщепления протеина при переваривании корма и служат исходным
структурным материалом для образования белка в теле и продукции
животных. Некоторые из этих аминокислот обязательно должны
содержаться в корме, они незаменимы. Полученный в результате
выращивания гриба Pleurotus ostreatus на субстрате из отработанных
осиновых опилок белок, использовался в качестве корма для животных, и
было проведено исследование его аминокислотного состава [70]. В
процессе ферментации содержание тирозина, лизина, гистидина и
аргинина в биомассе гриба увеличивалось, но общее содержание
аминокислот изменялось очень слабо.
Эти данные приведены в
таблице 1.7.
Таблица 1.7 – Аминокислотный состав гриба Pleurotus ostreatus, % к а.с.в.
Наименование аминокислоты
Аспарагиновая
Глютаминовая
Серин
Глицин
Треонин
Аланин
Валин
Пролин
Лейцин
β-фенилаланин
Метионин
Тирозин
Гистидин
Аргинин
Триптофан
Всего:
Время ферментации, сутки
3-и
4-е
6-е
2,6
2,5
2,4
2,1
2,3
2,6
2,6
2,6
2,8
2,6
2,6
2,8
2,3
2,5
2,9
2,8
2,6
2,1
1,8
1,8
1,8
4,2
3,3
2,6
3,8
3,9
3,6
0,8
0,6
0,7
1,1
1,6
1,8
0,9
1,2
1,6
1,0
1,4
1,4
0,6
1,1
1,8
0,3
0,3
0,2
30,3
30,1
31,1
Препарат содержит витамины, незаменимые аминокислоты и может
найти применение при производстве комбикорма в животноводстве [71].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
28
2 Объекты и методы исследования
Объектом исследования являлись исходная кора осины и
послеэкстракционный остаток, полученный в результате двухступенчатой
экстракции коры осины: гексаном в течение 6 ч; 40 % этанолом - 3 ч.
Содержание экстрактивных веществ определяли по убыли массы коры
после экстракции. Химический состав исходного сырья и полученного
продукта определяли методами, общепринятыми в химии древесины [38].
Схема исследования представлена на рисунке 2.1.
2.1 Определение влажности
В предварительно взвешенный высушенный стеклянный бюкс
помещают 2 - 3 г исследуемой пробы, закрывают его крышкой и
взвешивают с точностью ±0,0002 г. Затем бюкс с пробой ставят в
сушильный шкаф, открывают и оставляют при температуре 105 °С на 3 ч.
Высушенную пробу в бюксе закрывают крышкой в сушильном шкафу,
бюкс переносят для охлаждения в эксикатор с хлористым кальцием.
Охлажденный бюкс с пробой взвешивают и снова ставят в сушильный
шкаф для досушивания в течение 1 ч. Досушивание повторяют до тех пор,
пока разница между двумя последующими взвешиваниями не будет
превышать 0,0003 г.
Содержание влаги в образце W, %, определяют по формуле:
W
где
m1  m2
 100 ,
m1  m
(2.1)
m - масса пустого бюкса, г;
m1 - масса бюкса с навеской до высушивания, г;
m2 - масса бюкса с навеской после высушивания, г.
Расхождение между результатами двух параллельных определений не
должно превышать 0,5 %.[8].
Коэффициент сухости коры Ксух, вычисляют по формуле:
Ê ñóõ 
100  W
.
100
(2.2)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
29
Рисунок 2.1 – Схема исследования коры осины
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30
2.2 Определение экстрактивных веществ
В качестве экстрагентов использовали 40 и 60 % этиловый спирт.
Навеску воздушно-сухих опилок массой 2 г. помещали в коническую
колбу, вместимостью 250 см3 и добавляли 150 мл растворителя. К колбе
присоединяли обратный холодильник и помещали в кипящую водяную
баню и экстрагировали в течение 3-4 ч при кипении растворителя. По
окончании процесса экстракции остаток отфильтровывали и из фильтрата
отбирали пипеткой пробу 50 см3 и помещали в высушенную до постоянной
массы фарфоровую чашку и выпаривали на водяной бане досуха. Чашку с
сухим остатком сушили в сушильной шкафу пр температуре (103+2)°С до
постоянной массы и взвешивали. Массовую долю органорастворимых
веществ находили по убыли массы в % по отношению к абс. сухой коре по
формуле:
Е
m1  m  250
vg
 100 ,
(2.3)
где m1- масса чашки с сухим остатком, г;
m – масса пустой чашки, г;
v- объем пробы фильтрата, отобранный для выпаривания;
g- масса абсолютно сухой навески сырья, г.
2.2.1 Определение общих полифенолов
К 2 г воздушно-сухого сырья добавляют 50 мл 50 %-го раствора
этанола при нагревании на водяной бане в течение 30 мин, извлечение ведут
до истощения сырья, контролируя полноту извлечения. Полученные
вытяжки объединяют. К 1 мл экстракта приливают 2,5 мл индигокармина, 75
мл дистиллированной воды и титруют 0,1 н. раствором перманганата калия
до соломенно-желтого цвета. При определении холостого опыта вместо
экстракта берут 1 мл дистиллированной воды.
Сумма полифенольных соединений Хоб, % а.с.с., рассчитывают по
формуле:
Õ
îá
V  V0  K  D  Výêñ  100
m V
1
где V – объем КМnО4 пошедший на титрование, мл;
V0 – объем КМnО4 пошедший на контрольный опыт, мл;
К – поправка на титр по щавелевой кислоте, К=1;
(2.4)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
31
D – коэффициент пересчета на танин, D=0,0058;
Vэкс – объем исходного экстракта, мл;
V1 – количество экстракта взятого на титрование, V1 = 1 мл.
2.2.2 Определение таннидов
Определение таннидов осуществляют следующим образом: 2 г
обессмоленной коры заливают 90 мл холодной дистиллированной водой и
экстрагируют при умеренном кипячении с обратным холодильником в
течение 30 мин. Затем раствор охлаждают и фильтрат переносят в мерную
колбу на 250 мл. Трехфазовая экстракция обеспечивает полное извлечение
дубильных веществ. 2,5 мл исходного экстракта помещают в фарфоровую
чашку, приливают из пипетки 2,5 мл раствора индигокармина, 100 мл воды
и титруют 0,04 н. раствором КМnО4 при постоянном перемешивании
стеклянной палочкой, до перехода от синего цвета через зеленый к
золотисто-желтому. Параллельно определяют индиго-число (холостой
опыт).
Содержание таннидов ХТН, % а.с.с., рассчитывают по формуле:
Х ТН 
(V1  в)  0,00244  250  100
,
m  25
(2.5)
где V1 – количество 0,04 н раствора КМnО4, вступившего в реакцию, мл;
в – индиго-число;
m – навеска абсолютно сухого вещества, г;
0,00244 –коэффициент, рассчитанный на 0,04 н раствор КМnО4.
2.2.3 Определение гликозидов
Глюкозиды
представляют
собой
соединения
углеводов
(моносахаридов – гексоз и пентоз) с какими – нибудь веществами
неуглеводной природы: спиртами, альдегидами, кетонами, кислотами и
другими органическими соединениями. Следовательно, глюкозиды
чрезвычайно разнообразны по химическому составу, поэтому и методы их
определения основаны на разных принципах. Многие из глюкозидов
обладают горьким вкусом или специфическим ароматом. Некоторые из
них сильно ядовиты, например соланин, содержащийся в клубнях
картофеля, сапонины, содержащиеся в семенах куколя, амигладин,
содержащийся в семенах миндаля, косточках фруктов (персика, яблока,
сливы, вишни и т.д.). Соланин, являющийся сложным глюкозидом,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
32
относится также к группе стероидных алкалоидов, в основе структуры
которых лежит скелет циклопентенофенантрена.
При действии разведенных кислот или фермента эмульсина
происходит гидролитический распад амигдалина на глюкозу, бензойный
альдегид и синильную кислоту
CI9H27O11CN + 2H2O → 2C6H12O6 + C6H5CHO + HCN
Определения проводилось методом тонкослойной хромотографии.
В методе тонкослойной хромотографии хроматографирование веществ
происходит в тонком слое сорбента, нанесенного на твердую плоскую
подложку. Разделение в этом методе в основном происходит на основе
сорбции-десорбции.
2.2.4 Определение флавоноидов
Содержание флавоноидов определяют фотоколориметрическим
методом в экстракте, оставшимся после исследования суммы
полифенольных соединений, очищенных от дубильных веществ. Для этого
5 мл экстракта переносят в колбу, добавляют 10 мл 10 %-ной Н2SО4 и
кипятят 1 ч с обратным холодильником на водяной бане. Полученный
экстракт отфильтровывают, переносят в колбу на 25 мл. Далее
определение флавоноидов проводят на фотоэлектрокалориметре (ФЭК). В
одну кювету наливают до метки экстракт, в другую – чистый спирт при λ =
364 нм.
Содержание суммы флавоноидов ХФ, мг%, рассчитывают по формуле:
ХФ 
Dоп  V13 10000
100,
646  g  K сух
(2.6)
где Dоп – оптическая плотность, полученная на ФЭК;
V13 – объем исследуемого раствора, мг;
646 – коэффициент пересчета.
2.3 Определение пигментов
Пигменты содержатся в основном в хлоропластах растений. Они
разделяются на зеленые (хлорофилл «а» и «б») и желтые (каротиноиды).
Для количественной оценки содержания пигментов используется
фотометрический метод [19].
Навеску свежего растительного материала (0,3-0,5 г) тщательно
растирали в фарфоровой ступке с небольшим количеством 80 %-ного
ацетона (2-3 мл), чистого кварцевого песка и мела. Мел добавляется для
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
33
нейтрализации органических кислот, которые могут привести к
разрушению хлорофилла. После настаивания (2-3 мин.) экстракт переносят
на стеклянный фильтр № 3 и фильтруют в колбу Бунзена, соединенную с
водоструйным насосом. Экстракцию пигментов небольшими порциями
чистого растворителя повторяют на фильтре 3-4 раза до полного
извлечения пигментов. Последние порции фильтрата, собранные в
пробирку, должны быть бесцветными. Экстракты количественно
переносят в мерную колбу на 50 мл и объем вытяжки доводят чистым
растворителем до метки. Полученная ацетоновая вытяжка содержит сумму
зеленых и желтых пигментов.
Для количественного определения часть полученного экстракта
наливают в кювету (d = 1 см) спектрофотометра. Вторая кювета
заполняется чистым растворителем (80 %-м ацетоном).
Кюветы помещают в кюветную камеру спектрофотометра и
определяют оптическую плотность (D) при длинах волн, соответствующих
максимумам определяемых пигментов.
Концентрацию хлорофилла «а» рассчитывают по формуле:
Са=12,7·D663 - 2,69·D645,
(2.7)
где Са – концентрация хлорофилла «а», мг/л;
D663, D645 – оптические плотности пигментов при двух длинах волн,
соответствующих максимумам поглощения пигментов в данном
растворителе.
Концентрацию хлорофилла «б» рассчитывают по формуле:
Сб=22,9·D645 - 4,68·D663,
(2.8)
где Сб – концентрация хлорофилла «b», мг/л.
Для определения каротиноидов в суммарной вытяжке пигментов
используют формулу Веттштейна:
Скар=4,695·D440,5 - 0,268·(Са+b),
(2.9)
где Скар – концентрация каротиноидов, мг/л;
D440,5 – оптическая плотность при длине волны 440,5 нм.
Для определения каротиноидов в суммарной вытяжке пигментов
используют формулу Веттштейна. Количество каротиноидов Скар, мг %,
вычисляют по формуле:
Скар  4,695  D440 ,5  0,268  Са  б  .
(2.10)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
34
2.4 Определение зольности растительного сырья
Методы определения содержания золы основаны на сжигании
навески коры или растительного сырья с последующим прокаливанием
остатка в муфельной печи при температуре 550 - 600 °С (575±25 °С), что
примерно соответствует температуре слабого красного каления муфельной
печи [38].
Методика анализа: пустой фарфоровый тигель с крышкой прокаливают
в муфельной печи при стандартной температуре (575±25) °С до
постоянной массы. В тигель помещают навеску опилок массой 2 - 3 г.
Опилки должны занимать не более половины объема тигля. Осторожно
озоляют пробу на электрической плитке (в вытяжном шкафу) или на краю
муфельной печи. Если тигель не вмещает всю навеску, то ее вносят по
частям, осторожно добавляя новую порцию после окончания озоления
предыдущей. При озолении нельзя допускать воспламенения коры во
избежание потерь золы. Затем тигель с золой прокаливают в муфельной
печи при заданной температуре в течение 3 ч (до полного удаления
углерода, о чем свидетельствует отсутствие черных частичек). По
окончании прокаливания тигель извлекают из муфельной печи щипцами,
закрывают крышкой и дают немного остыть, поместив на несгораемую
подставку, после чего переносят в эксикатор. После охлаждения в
эксикаторе тигель с золой взвешивают и продолжают прокаливание по 1 ч
до достижения постоянной массы (разница двух взвешиваний не более
0,0002 г).
Массовую долю золы У, % к абсолютно сухой коры, рассчитывают по
формуле:
Ó
m1  m
 100 ,
g
(2.11)
где m - масса тигля с золой, г;
m1 - масса пустого тигля, г;
g - масса абсолютно сухой навески растительного сырья, г.
Расхождение между результатами двух параллельных определений не
должно превышать 0,5 % [7].
Определение лигнина в исходной коре проводили с использованием
72 %-ой серной кислоты в модификации Комарова. Концентрацию
редуцирующих веществ (РВ) определяли эбулиостатическим методом.
Перевариваемость определяли по хлорфенольному методу А.Р.
Жукова. Повышение доступности углеводов коры для микрофлоры
поджелудков
жвачных
достигается
различными
химическими,
физическими
и
биологическими
обработками,
нарушающими
лигнополисахаридный комплекс древесины. При этом происходит
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
35
разрыхление структуры клеточных оболочек [58]. Для увеличения
кормовой ценности и перевариваемости послеэкстракционный остаток
коры осины пропитывали 4 % серной кислотой в течение 6 ч при 50 оС с
последующей промывкой до нейтральной реакции. В процессе такой
пропитки происходит ослабление связей лигноуглеводного комплекса [63].
2.5 Биодеструкция послеэкстракционного остатка
Биодеструкцию послеэкстракционного остатка коры осины
осуществляли путем поверхностного твердофазного культивирования
дереворазрушающими базидиальными грибами. В работе использовали
штаммы грибов Pb-04 Piptoporus betulinus (березовая губка) и Fp-05
Fomitopsis pinicola (трутовик окаймленный), из коллекции чистых культур
Центра
биотехнологии
и
микологии
СибГТУ.
Твердофазное
культивирование штаммов проводили в чашках Петри, которые заполняли
субстратом в количестве 20 г с влажностью 70 %. Чашки с субстратом
подвергали стерилизации при давлении 1,1х105 Па в течение 60 мин. в
автоклаве ВК-75 [58]. Для получения посевного инокулюма штаммы
выращивали на сусловом агаре в течение 10 сут при температуре 25 оС,
после чего из края растущей культуры вырезали агаровые блоки
диаметром 8 мм и помещали в центр чашки Петри со стерильным
субстратом [64]. Чашки инкубировали при температуре 25 оС до
максимального обрастания субстрата мицелием, периодически измеряя
диаметр растущей культуры. Скорость роста рассчитывали колонии по
формуле:
СР 
Dd
,
t
(2.12)
где D- диаметр колонии, мм; d- диаметр инокуляционного блока, мм;
t- продолжительность культивирования, сут.
2.6 Определение массовой доли протеина
Для определения кормовых качеств определяли содержание протеина
в исходном материале и в полученном кормовом продукте. Содержание
азота определяли на С,Н,N - газоанализаторе Vario EL-III и подтверждали
методом Кьельдаля с последующим пересчетом на протеин по
общепринятой методике [38].
Содержание углеводной части корма определяли методом бумажной
хроматографии в системе растворителей н-бутанол : ацетон : вода (4 : 5: 1).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
36
Метод основан на минерализации навески анализируемого материала
в присутствии серной кислоты, в результате все органические вещества
окисляются, а выделившийся аммиак связывается с кислотой c
образованием сернокислого аммония:
R-CHNH2-COOH + H2 SO4=CO2 + H2 SO3 + NH3;
2NH3 + H2 SO4= (NH4)SO4.
Для ускорения минерализации используют в качестве катализатора
перекись водорода. Раствор нейтрализуют щелочью и выделяющийся при
нагревании аммиак улавливают титрованным раствором серной кислоты.
Оттитровав избыток серной кислоты в приемнике титрованным раствором
щелочи, легко определить количество серной кислоты, связанной с
аммиаком, так как 1 мл 0,1 н раствора серной кислоты связывает 1,4 мг
азота. Количество азота N, % вычисляют по формуле [38].
N
2,8  C  v1  v 2 
,
m
(2.13)
где 0,0014 – количество азота, связанное 1 мл 0,1 н серной кислоты, г;
С - концентрация серной кислоты, моль/дм3;
v1 – количество серной кислоты, связанное аммиаком в контрольном
опыте, моль/дм3;;
v2 – количество серной кислоты, связанное аммиаком в контрольном
опыте, моль/дм3;
m – навеска анализируемого образца, г (на а.а.с.)
Содержание протеина У, % вычисляют по формуле
Ó  Õ  6,25 .
(2.14)
2.7 Стерилизация питательных сред
Стерилизацию питательных сред проводили насыщенным паром под
небольшим избыточным давлением в течение 30 минут в автоклаве ВК-75.
Температуру в автоклаве поддерживали в пределах 112+0,5 ºС, избыточное
давление составляло 0,05 МПа. Совместное действие повышенной
температуры и пара обеспечивает особую эффективность данного способа
стерилизации. При этом погибают вегетативные клетки и споры
микроорганизмов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
37
2.8 Статистическая обработка результатов
Анализ сырья осуществляли при двух параллельных определениях с
соблюдением сходимости результатов. Рассчитывали ошибку среднего
арифметического с учетом задаваемой доверительной вероятности и числа
параллельных определений, используя для этой цели критерий Стьюдента.
Среднее арифметическое значение X определяли по формуле:
n
X 
i 1
Xi
,
n
(2.15)
где X 1 - результаты i-го опыта; n - количество опытов.
Среднеквадратическое отклонение Sx, рассчитывали по формуле:
Sx 

1 n
 Xi  X
n  1 i 1

2
,
(2.16)
Интервал доверительной вероятности определяли уравнением
X  t 0,05  S x < µ < X  t 0,05  S x ,
(2.17)
где t – критерий Стьюдента, при доверительной вероятности 95 % и
числе опытов n=2, равен 12,71.
Оптимизацию процесса осуществляли методом нелинейного
программирования и решением системы уравнений регрессии и
наложением экстремума параметра оптимизации при соблюдении
ограничений, накладываемых на остальные параметры. В качестве
выходного параметра оптимизации было выбрано содержание
экстрактивных веществ, % от массы исходной коры. Для получения
оптимального режима выделения экстрактивных веществ из коры осины
была составлена матрица планирования эксперимента. Для определения
влияния каждого фактора на выход экстрактивных веществ и построения
поверхности отклика был использован план Бокса-Бенкена 2-го порядка и
пакет прикладных программ STATISTICA 6.0 [72].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
38
3 Исследование водных и спиртовых экстрактов коры
осины
3.1 Исследование химического состава коры осины
Как известно, содержание основных компонентов коры лиственных в
первую очередь зависит от места произрастания, во вторую - от сезона
заготовки сырья, в третью очередь - от условий хранения.
В работе использовали кору осины, заготовленную в осенний период
в Емельяновском районе (ст. Рябинино). Для сравнения брали кору осины,
произрастающую в пригороде г. Красноярска (Роев Ручей), для
исключения ошибки в расчетах использовали а.с.с. Эти данные приведены
в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Сравнительная характеристика основных компонентов
коры осины, произрастающей в Емельяновском районе Красноярского
края и пригороде г. Красноярска
Наименование
компонента
Целлюлоза
Лигнин
Сумма экстрактивных
веществ
Полисахариды:
ЛГП
ТГП
Зольность
Состав, % а.с.с.
Роев Ручей
ст. Рябинино
16,5±0,2
17,1±0,1
23,0±0,3
22,5±0,2
27,5±0,4
30,0±0,5
25,0±0,4
17,5±0,2
26,0±0,2
16,3±0,4
4,5±0,3
3,5±0,1
Согласно данным, приведенным в таблице 3.1 видно, что в
пригородной зоне количество целлюлозы немного меньше чем в коре
осины, произрастающей на ст. Рябинино, зато количество лигнина
немногим больше (0,5 %). Сумма экстрактивных веществ изменяется в
интервале от 27,5 % (Роев Ручей) до 30 % (ст. Рябинино), в то же время
содержание трудно и легкогидролизуемых полисахаридов колеблется в
пределах ЛГП ( 25,0 – 26,0) %, ТГП (16,3 – 17,5) %, что согласуется с
литературными данными для этой породы [14]. В то же время зольность
варьируется от 3,5 до 4,5 %, что несколько выше нормы согласно
литературным данным [13]. Влажность коры осины, произрастающей на
тер. Роев Ручей и ст. Рябинино отличается незначительно и составляет от
8,5 до 9,5 %, соответственно.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
39
Для определения содержания органорастворимых экстрактивных
веществ кору подвергали двухступенчатому экстрагированию: первая
ступень – гексан, вторая – этиловый спирт различной концентрации. Эти
данные представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Содержание отдельных групп экстрактивных веществ коры
осины водно-спиртовых экстрактов, % на а.с.с.
Наименование
компонента
Сумма экстрактивных
веществ
- танниды
- полифенольные
гликозиды
Флавоноиды
Пигменты
- хлорофиллы
- каротиноиды
Концентрация этилового спирта
40 %
60 %
22,0 ± 0,09
30,0 ± 0,08
17,0 ± 0,05
18,0 ± 0,05
0,71 ± 0,03
0,84 ± 0,04
0,43 ± 0,03
0,33 ± 0,01
0,74 ± 0,01
0,55 ± 0,02
0,63 ± 0,03
0,52 ± 0,02
Проведенные исследования показали, что в водно-спиртовых
экстрактах коры осины присутствуют дубильные вещества (танниды от
17,0 до 18,0 %,) полифенолы (гликозиды - 0,71 – 0,84 %), флавоноиды –
0,33 – 0,43 %, пигменты: (хлорофиллы от 0,63 до 0,74 %; каротиноиды (от
0,52 до 0,55 %).
3.2 Оптимизация процесса выделение экстрактивных веществ
коры осины
Для получения оптимального режима выделения экстрактивных
веществ из коры осины была составлена матрица планирования
эксперимента. Для определения влияния каждого фактора на выход
экстрактивных веществ был использован план Бокса-Бенкена 2-го порядка.
В качестве независимых переменных были выбраны: Х1
продолжительность экстракции, ч; Х2 - концентрация этанола в смеси; Х3
- гидромодуль; У1 - выход полифенольных гликозидов, за У2- суммарный
выход экстрактивных веществ. Концентрацию этанола в смеси спирт-вода
варьировали 60 ± 20 %. Процесс экстракции осуществляли при кипении
растворителя при атмосферном давлении, гидромодуль выдерживали
20±10. Продолжительность экстракции, согласно предварительным
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
40
исследованиям, выбрали от 3 до 5 ч с шагом варьирования 1 ч.
Характеристика плана 2-го порядка приведена в таблице 3.3.
Таблица 3.3 - Матрица планирования эксперимента
Характеристика
плана
Переменные факторы
концентрация
продолжительность
этанола Х2, % гидромодуль Х3
процесса Х1, ч
об.
Основной
уровень
Шаг
варьирования
Верхний
уровень, Х1+
(+1)
Нижний
уровень, Х1- (-1)
4
60
15
1
20
5
5
80
20
3
40
10
На основании результатов реализации матрицы планирования
эксперимента были получены уравнения регрессии и определен
оптимальный режим проведения экстракции коры осины с выделением
максимального количество экстрактивных веществ. Уравнения регрессии
имеют вид:
-для простых фенолов (гликозидов)
У1= 9,2 – 3,00 ·Х1 +2,01· Х2 +8,21 Х3 +4,81· Х2 1 - 1,15· Х1·Х2 -2,55· Х1 ·Х3
- 0,11· Х2 2 - 0,13 Х2 ·Х3 +2,96· Х2 3.
-для экстрактивных веществ
У2= 38,4 +1,69·Х1 +2,75 Х2 +1,15· Х3 – 1,62 Х21 - 9,13 Х1 ·Х2 – 3,75· Х1 ·Х3 +
2,25· Х2 2 - 5,62 ·Х2· Х3 - 8,63· Х2 3 .
Полученные математические модели оказались адекватными
изучаемым процессам при доверительной вероятности 95 %. Оптимальные
значения параметров для максимального извлечения экстрактивных
веществ: концентрация этилового спирта – 65 %; продолжительность
процесса – 3,5 ч, гидромодуль – 15. Суммарное количество экстрактивных
веществ У2=32,0 %, что согласуется с экспериментальными данными (31,5
%). Количество простых фенолов давали на примере гликозидов, по
основному уровню получилось У1=0,86 %, что согласуется с
экспериментальными данными (0,9 %).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
41
В оптимальном режиме был получен экстракт коры осины, его
характеристики удовлетворяют требованиям ТУ 9377-162-20680882-10
«Сырье для производства биологически активных добавок «Экстракт коры
осины «густой» [83]. Сравнительная характеристика полученного
экстракта и требований ТУ представлена в таблице 3.4.
Таблица 3.4 -Сравнительная характеристика экстракта коры осины,
полученного в оптимальном режиме, требований ТУ 9377-162-20680882-10
Наименование показателя
Характеристика
опытного образца, %
на а.с.с.
2
32,0
Требования ТУ 9377162-20680882-10
1
3
Сумма экстрактивных
не регламентируется
веществ, % на а.с.с.
Содержание дубильных
17,5
не менее 8,0
веществ в пересчете на
танин, %
*Содержание простых
0,9
не менее 0,5
фенолов (гликозидов) в
пересчете на салицин, %
*Содержание флавоноидов
0,43
не менее 0,05
на лютеолин, %
Содержание хлорофиллов,
0,63
не регламентируется
мг/% (а+б), % на а.с.с.
Содержание каротиноидов,
0,52
не регламентируется
% на а.с.с.
Содержание токсичных элементов, мг/кг а.с.с.
Свинец
отсутствует
не более 5,0
Кадмий
отсутствует
не более 1,0
Ртуть
отсутствует
не более 1,0
Мышьяк
отсутствует
не более 3,0
Медь
27
не регламентируется
Железо
70
не регламентируется
Цинк
157
не регламентируется
Марганец
100
не регламентируется
* по ТУ 9369-018-20680882-06 «Экорсол» Биологически активная добавка к
пище»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
42
3.3 Исследование рострегулирующей
спиртовых экстрактов коры осины
активности
водно-
Водные экстракты коры осины получали методом настаивания в
течение 48 ч при температуре 25 °С. Рост регулирующую активность
водных экстрактов коры осины различной концентрации от 10 мг/мл до 1
мг/мл. изучали на проростках пшеницы, кукурузы сахарной сорта
«Тройная сладость» и гороха сорта «Хавский жемчуг». Качество семян
соответствовало Госту Р52171-2003.П 8242. Семенной материал
стерилизовался один раз в течение 5 мин 0,1 % раствором КМnО4 и
замачивался в воде на 2 сут. при температуре 25 °С. Перед замачиванием
чашки Петри с фильтровальной бумагой ошпаривали кипящей водой. Для
экспериментов использовали проростки с длиной корней от 1 до 2 см.
Проростки выдерживали в 50 мл растворов экстрактивных веществ коры
осины с различной концентрацией в течение одного часа. Затем семена
раскладывали в часки Петри добавляли 10 мл дистиллированной воды и
инкубировали в термостате при температуре 26 °С в течение 1,5 сут. По
окончании экспозиции измеряли длину корней, рассчитывали разницу по
сравнению с начальной длиной. В качестве контроля семена замачивали в
дистиллированной воде. Опыт повторяли не менее двух раз, для каждого
разведения использовали 8-10 семян.
Нами было изучено влияние водного экстракта коры осины на рост
проростков пшеницы, кукурузы и ячменя. В интервале концентраций от 1
до 10 мг/мл водорастворимых веществ коры осины (рисунок 3.1).
ростовая активность, мм
7
6
5
3
К - контроль
1 - кукуруза
2-горох
2
3-ячмень
4
1
0
2
4
6
8
10
концентрация, мг/мл
Рисунок 3.1 – Зависимость прироста проростков кукурузы, гороха и
ячменя от концентрации экстрактивных веществ водных растворов коры
осины
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
43
Экстракты коры осины в пределе концентраций от 2 до 4 мг/мл не
оказывают существенного влияния на рост семян: ингибирование прироста
корней не превышает 10 – 12 %, затем, начиная с концентрации 6 мг/мл,
происходит увеличение стимулирующего эффекта, достигая максимума
при концентрации 10 мг/мл. Вероятно, что за стимуляцию роста семян
растворами с более высокими концентрациями отвечают олигомеры
фенолов. Была выявлена тенденция увеличения прироста проростков
кукурузы на 30 %, гороха на 25% и ячменя на 23 % по сравнению с
контролем.
Кора осины характеризуется значительным содержанием
различных фенолглюкозидов, в том числе таких известных как салицин,
триандрин, саликортин и т.д. Изучение накопления биологически
активных веществ фенольной природы по фазам вегетации позволило
установить, что их количество максимально в фазу бутонизации:
фенолгликозидов 2,17 – 2,19%, флавоноидов 0,41 – 0,43%. Минимальное
содержание наблюдается в фазу цветения и составляет 1,68 – 1,90% и 0,32
– 0,36%, соответственно.
В
коре
были
найдены
гликозидированные
формы
гидроксикоричных кислот. Начиная с конца осени и в течение зимы,
происходит непрерывное накопление этих соединений, которое достигает
своего максимума в период с января по март. По результатам проведенных
исследований разработана принципиальная технологическая схема
получения водных экстрактов из коры осины. Принципиальная схема
производства приведена на рисунке 3.2.
Экстракция коры осины производится водой с температурой 25 –
0
30 С в батарее диффузоров. Батарея диффузоров работает по принципу
противотока, т.е. свежая вода взаимодействует с уже в значительной
степени экстрагированной корой осины, а наиболее концентрированный
раствор со свежей твердой корой. Кора подается в измельчитель 1.
Включается насос 4, свежая вода подается из емкости 3 последовательно в
три работающих экстрактора, сверху, отводится вода из экстрактора снизу.
При таком направлении движения жидкость равномерно заполняет сечение
аппарата
4,
при
этом
не
происходит
смешивания
более
концентрированного экстракта с раствором низкой концентрации,
приводящего к движению движущей силы. При движении жидкости сквозь
слой относительно небольшой высоты не удается получить раствор
достаточно высокой концентрации. Поэтому для повышения степени
извлечения и увеличения концентрации применяют батарею диффузоров.
Свежая вода подается в экстрактор 3, готовый экстракт отводится из
экстрактора 1. Отработанный твердый остаток после выгрузки из
экстрактора отправляется на биоконверсию. Длительность экстракции 6 –
8 ч.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
44
1 – измельчитель; 2 – батарея экстракторов; 3 – сборник; 4 – насос; 5 – сборник
экстракта.
Рисунок 3.2 – Схема экстракции в батарее диффузоров
Таким образом, проведенные испытания показали, что
водорастворимые экстракты коры осины обладают в зависимости от
концентрации от 2 до 10 мг/мл. ростингибирующей или стимулирующей
активностью, соответственно. Дальнейшее увеличение концентрации
экстрактивных веществ не дает увеличения прироста корней. Полученные
данные
можно
использовать
для
увеличения
всхожести
и
проращиваемости семян бобовых культур [81].
3.4 Исследование послеэкстракционного остатка коры осины
После извлечение экстрактивных веществ из коры осины остается
твердый остаток, который требует утилизации. Для оценки пригодности
послеэкстракционного остатка коры осины к выращиванию на ней
микроорганизмов определили его химический состав, он представлен в
таблице 3.5.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
45
Таблица 3.5 – Химический состав послеэкстракционного остатка коры
осины
Наименование компонента
Экстрактивные вещества, в том
числе:
экстрагируемые 40 % этанолом
Легкогидролизуемые полисахариды
Трудногидролизуемые полисахариды
Лигнин
Зола
Состав, % а.с.с.
8,37+0,05
31,28+0,02
26,0+0,01
29,55+0,02
4,80+0,05
Результаты исследования послеэкстракционного остатка коры осины
показали, что на 85 % он представляет собой лигноуглеводный комплекс,
который может служить источником питания для микроорганизмов. На
основании результатов, представленных в таблице, видно, что основным
компонентом послеэкстракционного остатка являются легко- и
трудногидролизуемые полисахариды, на их долю приходится до 57 %.
Присутствие сахаров в гидролизатах подтверждали методом бумажной
хроматографии в системе растворителей н-бутанол-ацетон-вода (4:5:1).
Общий выход редуцирующих веществ (РВ) составил 31,28 %.
Перевариваемость послеэкстракционного остатка коры осины составила
32,95 %.
Для подготовки послеэкстракционного остатка к биодеструкции
дереворазрушающими грибами и увеличения доли моносахаридов в
гидролизате, послеэкстракционный остаток обрабатывали 4 % серной
кислотой и трижды промывали водой до нейтральной реакции [73].
Культивирование
базидиальных
грибов
проводили
путем
твердофазной ферментации в тонком слое на послеэкстракционном
остатке коры осины с содержанием легкогидролизуемых полисахаридов до
31,28 % и трудногидролизуемых полисахаридов до 26 %. В качестве
источников дополнительного минерального питания использовались
питательные соли в составе NH4NO3 – 2 г/л, KH2PO4 – 1 г/л, KCl – 0,5 г/л,
MgSO4 – 0,5 г/л, FeSO3 – 0,0001 г/л. Состав питательных солей брали
согласно
литературным
данным
[68].
Биодеструкцию
послеэкстракционного остатка коры осины осуществляли путем
поверхностного твердофазного культивирования дереворазрушающими
базидиальными грибами. В работе использовали штаммы грибов Pb-04
Piptoporus betulinus .
Ростовые характеристики березовой губки и трутовика окаймленного
представлены на рисунках 3.3 и 3.4.
Установлено, что в начальный период колонизации растительного
субстрата изучаемыми грибами, радиальная скорость роста колоний была
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
46
выше у штамма Pb-04 Piptoporus betulinus, что свидетельствует о более
легкой адаптации гриба к используемому субстрату и, вероятно, более
высокой ферментативной активности. На заключительном этапе
культивирования скорость роста исследуемых штаммов достоверно не
различалась, что свидетельствует о потенциальной возможности
использования этих штаммов для твердофазной ферментации
растительных отходов.
скорость роста
Рисунок 3.3 - Диаметр колоний дереворазрушающих грибов на
послеэкстракционном остатке коры осины
5
4
3
2
1
0
2
7
9
15
возраст культуры
штамп Fp
штамп Pb-04
Рисунок 3.4 – Скорость роста дереворазрушающих
послеэкстракционном остатке коры осины
грибов
на
Однако для утилизации послеэкстракционного твердого остатка коры
осины целесообразнее использовать штамм Pb-04 Piptoporus betulinus
поскольку скорость его роста была выше на протяжении всего периода
культивирования. Это свидетельствует о том, что гриб Piptoporus betulinus
продуцирует
комплекс
гидролитических
и
окислительно-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
47
восстановительных ферментов, позволяющих ему участвовать в
биодеградации лигноцеллюлозного комплекса и активно колонизировать
послеэкстракционный остаток коры осины. Химический состав
послеэкстракционного остатка коры осины до и после биодеструкции
грибом Piptoporus betulinus представлен в таблице 3.6.
Таблица 3.6 - Химический состав послеэкстракционного остатка коры
осины до и после биодеструкции грибом Piptoporus betulinus
Состав, % а.с.с.
Наименование компонента
Экстрактивные вещества в том
числе:
экстрагируемые 40 % этанолом
Легкогидролизуемые
полисахариды
Трудногидролизуемые
полисахариды
Лигнин
до биодеструкции
после
биодеструкции
8,37+0,05
11,54*
8,4
29,85
20,33
25,15
26,0+0,01
16,9
27,11
29,55+0,02
19,20
Зольные вещества
6,3
4,8+0,05
4,9
*Примечание - в числителе значения на абсолютно сухое исходное сырье; в
знаменателе – значения с учетом коэффициента убыли массы
31,28+0,02
Результаты исследований показали, что культивирование гриба
Piptoporus betulinus приводит к значительной убыли массы - на 31 %,
снижению содержания легко- и трудногидролизуемых полисахаридов,
уменьшению количества лигнина в процессе ферментации [82].
3.5 Исследование элементного состава продукта биодеструкции
коры осины грибом Piptoporus betulinus
Одним из основных показателей при производстве кормов является
наличие протеина. В данной работе проводили исследование содержания
азота в пересчете на протеин в послеэкстракционном остатке коры осины
до и после биодеструкции. Исследования проводили методом сжигания на
С Н N -анализаторе Vario EL-III (данные таблицы 3.7) и подтверждали
методом Кьельдаля с последующим пересчетом на протеин. В исходном
сырье содержание протеина составило 3,8 %, в полученном продукте
23,12 %. Согласно представленным данным характеристики полученной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
48
кормовой добавки соответствуют ГОСТ 13 496 4-93 «Корма, комбикорма.
Методы определения содержания азота и сырого протеина».
Таблица
Вид сырья
3.7 – Элементный состав исходной
послеэкстракционного остатка
№
пробы
Исходная кора
1
2
3
Х±m1)
После
1
двухступенчатой 2
экстракции
3
Х±m1)
После
1
культивирования 2
3
Х±m1)
коры
осины
и
Углерод
Водород
Азот
Кислород
53,5
52,2
51,3
52,3±1,3
49,83
49,88
50,00
50±0,17
49,11
50,46
51,35
50,3±1,19
6,36
6,35
6,30
6,33±0,03
6,39
6,35
6,37
6,37±0,02
6,23
6,46
6,36
6,35±0,12
0,21
0,20
0,25
0,22±1,3
0,18
0,20
0,21
0,19±0,02
0,37
0,35
0,36
0,36±0,01
39,93
41,25
42,15
41,1±1,17
43,60
43,57
43,42
43,5±0,1
44,29
42,73
41,93
42,8±1,49
Примечание 1) m – наибольшее отклонение от среднего; Содержание
кислорода вычислено следующим образом: О= 100 - (С+Н+N).
Перевариваемость полученного продукта составила
48,62 %,
содержание протеина в нем
23,12 %. Полученные данные
свидетельствуют
о
потенциальной
возможности
использования
полученного продукта в качестве кормовой добавки для животных после
санитарно-эпидемиологических исследований.
3.6 Принципиальная технологическая схема получениия
кормовых продуктов из послеэкстракционного остатка коры осины
По результатам исследований предложена принципиальная
технологическая схема с получением белково-углеводного корма из
послеэкстракционного остатка коры осины, предварительно подвергнутого
двухступенчатой экстракции по схеме гексан-этанол, включая обработку
остатка серной кислотой, с последующей ферментацией гриба Piptoporus
betulinus в растительном отделении (рисунок 3.7).
Предложенная схема не является промышленной, она предложена как
экспериментальный образец для изучения возможности получения
кормовых добавок для скота из отходов лесохимических производств.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1- приемный бункер; 2 - элеватор; 3 – шнек-пропитыватель;
4- пропарочная камера; 5- бак-сцежа; 6 - насос центробежный; 7 - шнек;
8 - размольный узел; 10 – циклон-накопитель; 9- шлюзовый выгружатель;
11-бак аммиачной воды; 12-растительная камера с ленточным
транспортером; 13- сушилка кипящего слоя; 14- батарейный циклон;
15- дефлегматор; 16 - бак 4 % серной кислоты; 17- бак питательных солей
Рисунок 3.7 - Принципиальная технологическая схема получениия
кормовых продуктов из послеэкстракционного остатка коры осины
Согласно предложенной схеме, сырье из приемного бункера
1 элеватором 2 подается к шнеку – пропитывателю 3, где смачивается
раствором 4 % серной кислотой, поступающим из сборника 16,
поступающего из бака-сцежи 5. Пропитанное сырье из бункера питателем
непрерывно загружается в пропарочную камеру 4 установки УГР-03
(температура 50-60 °С). Питатель спрессовывает сырье, образуя пробку,
препятствующую выбросу пара из пропарочной камеры. При сильном
сжатии сырья из него удаляется часть влаги, которая стекает в бак-сцежу,
откуда насосом подается на орошения сырья. Сырьевая пробка в
пропарочной камере разрушается механически, а также под действием
технологического пара, и рассыпается по сечению камеры. При
обеспечении заданного уровня сырья в пропарочной камере время
обработки составляет 1- 4 минут. При этом сырье набухает, разрушаются
межволоконные связи и связи, соединяющие лигнин с углеводами.
Внутренним шнековым устройством 7 размягченное сырье подается в
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
50
размольный узел 8, где под действием температуры и механического
воздействия
дисков
происходит
термомеханический
гидролиз
размягченного сырья. Под действием центробежных сил и давления пара
размолотая масса выбрасывается из размольного узла и через шлюзовый
выгружатель 9 в циклон-накопитель 10, где твердая фаза отделяется от
паровой. В накопителе осахаренная кора нейтрализуется аммиачной водой
из бака 11, пары конденсируются в дефлегматоре 15. Твердая фаза
поступает в растительную камеру 12. Обработанный кислотой
послеэкстракционный остаток коры осины по шнековому транспортеру
подается в растительную камеру, куда поступает также посевной материал
и раствор питательных солей из бака 17. Растительная камера представляет
собой термостатированную емкость, внутри находиться система
ленточных транспортеров, обеспечивающих передвижение субстрата с
растущим мицелием с верхнего уровня на последующие и так до нижней
части камеры, где расположен выгрузочный люк. Время прохождения
субстрата через растительную камеру – 15 суток. В зависимости от режима
работы установки подвижка транспортеров внутри растительной камеры
может производиться непрерывно или периодически. Твердая фаза
подсушивается в сушилке 13 и после подсушивания представляет собой
готовый продукт, который подается на упаковку или непосредственно в
кормоцех.
3.7 Принципиальная технологическая схема получения органоминеральных удобрений из послеэкстракционного остатка коры
осины
Вторым продуктом, получаемым из послеэкстракционного остатка
коры осины, является органоминеральное удобрение (ОМУ). Для
получения сбалансированного удобрения необходимы минеральная и
органическая составляющая.
Для определения содержания в послеэкстракционном остатке коры
осины микро- и макроэлементов использовали СПЕКТРОСКАН.
Результаты содержание макро- и микроэлементов в послеэкстракционном
остатке коре осины представлены на рисунке 3.8. Из рисунка видно, что в
послеэкмтракционном остатке имеет достаточное количество макро и
микро элементов. Вторым значимым компонентом для получения
сбалансированного минерального удобрения является фосфор. Насыщение
фосфором полученного субстрата проводили на лабораторной установке.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
51
Zn
91
B
Na
75
Si
Mn
103
Cr
Fe
136
Ni
Мg
Са
5100
0,8
1,2
7,63
2000
0,4
Co
1,5
V
1867
0
6,7
Cu
350
К
18
4000
6000
0
5
10
15
20
А
В
Рисунок 3.8 – Содержание А – макроэлементов, В – микроэлементов в коре
осины, мг/кг
Принципиальная технологическая схема получения ОМУ приведена
на рисунке 3.9. Согласно технологической схеме, сырье из приемного
бункера элеватором подается к шнеку 1– пропитывателя 2, где смачивается
раствором фосфорной кислоты, поступающим из бака-сцежи 3.
Пропитанное сырье из бункера 2 питателем непрерывно загружается в
проварочную камеру 5 установки. Туда же дозируется негашеная известь
из расчета 7 кг на 1т сырья. Питатель спрессовывает сырье, образуя
пробку, препятствующую выбросу пара из проварочной камеры. При
обеспечении заданного уровня сырья в пропарочной камере время
обработки составляет от 1 до 4 мин. При этом сырье набухает,
разрушаются межволоконные связи и связи, соединяющие лигнин с
углеводами. Внутренним шнековым устройством 11 размягченное сырье
подается в размольный узел 6, где под действием высокой температуры и
механического воздействия дисков происходит образование суперфосфата
кальция CaHPO4 и через шлюзовый выгружатель поступает в циклоннакопитель 7, где твердая фаза отделяется от паровой, которая
конденсируется в конденсаторе 9. В накопителе 7 размольная масса
обрабатывается 20 % аммиачной селитрой из дозатора 8. Из расчета 7 кг на
1 т сырья. Твердая фаза проходит через фильеры гранулятора 10.
Полученное ОМУ затаривается в мешки и после проведения санитарнотоксикологической экспертизы его можно использовать для подкормки
растений в открытом грунте и для тепличных хозяйств. Полученный
продукт исследовали с использованием, общепринятых в химии древесины
методов и методов аналитической химии. Полученный продукт
соответствует требованиям ГОСТ Р 51520-99, ТУ 2189-002-717882562005. Характеристика полученных удобрений приведена в таблице 3.8.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
52
Технологическое оборудование: 1 - шнек, 2 – пропитыватель, 3 – бак-сцежа, 4 – сборник о-фосфорной
кислоты; 5– проварочная камера, 6 – размольный узел, 7 – циклон-накопитель,
8 – дозатор аммиачной селитры, 9 – конденсатор, 10 – гранулятор; 11- шнек;
12- центробежный насос.
Технологические потоки: 1- вода свежая; 2- конденсат; 3- насыщенный водяной пар; 4 % фосфорная кислота;
5- размольная масса
Рисунок 3.9 – Технологическая схема производства органоминеральных удобрений
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
53
Таблица 3.8- Характеристика органоминеральных удобрений
Наименование
Полученный
продукт
Требования
ГОСТ Р 51520-99
Влажность, %
12
12-14
Фосфор в пересчете на P2 O5 , %
7
5-7
Азот в пересчете на NH3, %
2
2-3
Вещества лигногуминового
комплекса (ТГП+лигнин)
38,99
38-40
Наиболее рациональный выбор способа переработки и использования
коры зависит от количества и концентрации сырья, объема производства
продукции возможности и экономической целесообразности. На
основании результатов научно-исследовательских работ и накопленного
производственного опыта в нашей стране и за рубежом к перспективным
направлениям переработки и использования коры можно отнести: топливо,
удобрения почв, кормовые добавки для сельского хозяйства, строительные
блоки, теплоизоляционные и конструктивные плиты с минеральными
связующими. Результаты исследовательской работы опубликованы в
сборниках трудов материалов Всероссийских и региональных научнопрактических конференций [79-80].
В нашем регионе реальные возможности
организации
промышленной утилизации коры имеются на предприятиях целлюлознобумажного производства, лесопиления, фанерного производства, нижних
складах леспромхозов, производящих заготовку щепы из некондиционной
древесины, не имеющей товарной ценности. Широкое использование
многотоннажных
отходов
позволит
уменьшить
площади
их
складирования, тем самым снизить негативное воздействие на
окружающую природную среду.
4
Оценка
эффективности
органоминеральных удобрений
схемы
производства
Экономическая эффективность предусматривает соотношение между
результатами и обеспечивающими их затратами на природоохранные
мероприятия. В качестве природоохранных мероприятий рассматриваются
все виды хозяйственной деятельности, направленные на снижение и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
54
ликвидацию отрицательного антропогенного воздействия на окружающую
среду.
4.1 Экономические расчеты производства органоминеральных
удобрений
По результатам теоретических и экспериментальных исследований
предложены схемы переработки коры осины с получением белковоуглеводного корма и органоминерального удобрения (ОМУ) из
послеэкстракционного остатка коры осины. Для последней рассчитана
экономическая эффективность на производительность 1000 т коры с
получением 600 т ОМУ. Основные экономические расчеты изложены в
таблицах 4.1- 4.10.
Таблица 4.1 – План производства и реализации продукции
Наименование
продукции
Органоминераль
ное удобрение
Итого
Валовой
выпуск, т
600
600
Реализованная продукция
Отпускная
количество
цена, тыс.
т
тыс.
руб.
руб.
34,22
600
20532
-
-
НДС, (18
%), тыс.
руб.
3695,8
20532
3695,8
Таблица 4.2 – Баланс рабочего времени оборудования
Показатель
1.Календарный фонд
времени
2.Выходные и
праздники
3.Номинальный фонд
времени
4.Простои
оборудования:
-капитальный ремонт
-текущий ремонт
-технические остановы
Эффективный фонд
времени
Непрерывное производство
день
час
365
8760
-
-
365
8760
43
20
15
287
1032
480
360
6888
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
55
Деятельность любого субъекта хозяйствования связана с
капитальными (единовременными) и текущими затратами. Капитальные
затраты – это совокупность затрат на содержание новых, реконструкцию и
расширение действующих основных производственных фондов, в том
числе природоохранного назначения.
Основные источники финансирования капитальных вложений –
собственные средства предприятий. Они образуются за счет
амортизационных отчислений, выручки от ликвидации основных средств
деятельности и средств специального экономического фонда предприятия.
Капитальные вложения в производство ОМУ включают затраты на
закупку, доставку, монтаж и установку оборудования. Расчет капитальных
вложений представлен в таблице 4.3. Сумма амортизационных отчислений
приведена в таблице 4.4.
Таблица 4.3 – Расчет стоимости технологического оборудования
производства органоминеральных удобрений
Наименование
Количество
единиц
оборудования,
шт.
Оптовая цена,
тыс. руб.
1.Пропитыватель
2.Холодильник
3. Мельница
4. Насос
5 Проварочная
камера
6.Сборник
Итого
1
1
1
1
1
27,691
9,593
25,100
13,200
26,120
Стоимость с
учетом
транспортных
расходов и
монтажа, тыс. руб.
33,769
11,512
30,120
15,200
29,674
3
8
4,400
106,104
33,640
153,915
Таблица 4.4 – Расчет суммы амортизационных отчислений
Группа фондов
Стоимость, тыс.
руб.
Норма
амортизации, %
Сумма
амортизационных
отчислений
1
2
3
4
1.Здания
2. Сооружения и
передаточные
механизмы
3. Машины и
оборудование
2302,92
690,78
2,6
4,4
59,875
30,394
143,555
17,5
25,122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
56
Продолжение таблицы 4.4
1
2
4.Транспорт
7,177
5.Прочие виды
1,676
фондов
Итого
3146,108
3
8,8
21,8
4
0,63
0,365
-
116,386
Стоимость транспортных средств принимаем 5 % от стоимости
оборудования. Прочие виды фондов 1 % от стоимости оборудования.
Стоимость сооружений и передаточных устройств 30 % от стоимости
зданий. Капитальные затраты составили 153,915 тыс. руб.
Годовые текущие затраты включают в себя расходы на сырье,
материалы, топливо, электроэнергию, амортизацию основных фондов,
затраты на оплату труда работников, страховые взносы, расходы по охране
труда и технике безопасности, текущий ремонт зданий и сооружений,
транспортные расходы.
4.2 Планирование себестоимости продукции
Выраженные в денежном выражении текущие затраты на
производство и реализацию продукции составляют себестоимость
продукции. Себестоимость – обобщающий показатель, отражающий все
стороны
производственно-хозяйственной
деятельности
и
характеризующий эффективность работы предприятия. Показатель
себестоимости продукции определяет экономический результат (прибыль)
и устанавливает цены на реализуемую продукцию.
Каждый работодатель из всего многообразия форм оплаты труда
выбирает тот вариант, который в наибольшей степени соответствует
конкретным
условиям
производства.
Заработная
платаэто
вознаграждение за труд в зависимости от квалификации работника,
сложности количества и условий выполняемой работы, а также выплат
компенсационного и стимулирующего характера. Общие уровни
заработной платы и отдельных выплат устанавливаются коллективными
договорами, соглашениями, трудовыми договорами. Государство
устанавливает и гарантирует величину минимального размера оплаты
труда в Российской Федерации, равной 5205 руб. с 1 января 2013 г.
Для
расчета
производства
органоминеральных
удобрений
принимается тарифная система оплаты труда. При выполнении различных
операций установлен каждому основному и вспомогательному работнику
нормируемый объем трудозатрат, также установлен тариф на
соответствующие виды работ и операций, что позволяет организовать
работу по определению размеров оплаты труда работников. Тарифная
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
57
ставка I разряда в час определяется исходя из минимального размера труда
(5205 руб.) и среднего количества отработанных часов в месяц (170 ч).
ÒÑI 
5205
 30,6 .
170
Соотношение между размерами тарифных ставок в зависимости от
разряда выполняемой работы определяется посредством тарифного
коэффициента, указываемого в тарифной сетке каждого разряда.
Тарифный коэффициент показывает, во сколько раз тарифная ставка
данного разряда выше тарифной ставки первого разряда.
Для расчета численности рабочих рассчитывают эффективное
работы одного среднесписочного рабочего в год. Для этого составляется
баланс рабочего времени. Исходными данными для баланса являются:
технологический режим (непрерывный и прерывный), количество рабочих
смен, планируемые невыходы и т.д.
В таблице 4.5 приведен расчет списочной численности рабочих
производства ОМУ, таблице 4.6 - баланс рабочего времени
среднесписочного рабочего.
Таблица 4.5 – Расчет списочной численности рабочих
Категория
Основные
рабочие:
-главный
оператор
-помощник
оператора
Вспомогатель
ные рабочие:
-слесарь
-электрик
-ремонтный
персонал
Итого
Разряд
Число Явочное Штатная
смен число
численв сут. рабочих, ность,
чел.
чел.
Кр
Число
рабочих
в смену,
чел.
Списочная
численность
6
3
3
4
1,17
1
5
3
2
2
2
1,17
1
3
3
6
5
3
1
1
3
1
1
4
1
1
1,17
1,17
1,17
1
1
1
5
1
1
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
58
Таблица 4.6 - Баланс рабочего времени среднесписочного рабочего
Наименование показателей
Календарный фонд
-праздничные
-выходные
Номинальный фонд
Неявки на работу:
-очередные отпуска
-по болезни
-с разрешения администрации
-отпуск по учебе
-прочие
Итого невыходов
Фонд эффективного времени
Продолжительность смены
Эффективный фонд (часы)
Непрерывный
режим, 8-часовая
смена
365,0
91,0
274,0
Прерывный режим, 5-ти
дневная рабочая неделя
31,0
6,0
1,0
2,0
1,0
41,0
233,0
8,0
1840,7
31,0
5,0
1,0
1,0
1,0
39,0
212,0
8,0
1674,8
365,0
10,0
84,0
241,0
Расчет фонда заработной платы производят раздельно по каждой
группе рабочих. Основой для расчета являются тарифные ставки рабочих,
их списочный состав и эффективный фонд времени. Тарифные ставки по
разрядам устанавливают соотношение в оплате труда в зависимости от
уровня квалификации. Тарифный коэффициент соответствующего разряда
находится о тарифной сетке. Доплаты к тарифному фонду могут
составлять от 40 до 70 %. Оплата труда каждой группы включается в
различные статьи калькуляции затрат (таблицы 4.7 - 4.8).
Таблица 4.7 – Расчет тарифного фонда заработной платы основных и
вспомогательных рабочих
Категория рабочих
1
Основные рабочие
-главный оператор
помощник
оператора
Чис- Разлен- ряд
ность
чел.
Эффективный
фонд, ч
Часовая
тарифная
ставка,
%
Годовой
фонд
зарплаты
тыс. руб.
всех
5
6
7
2
3
1-го
рабочего
4
5
6
1840,7
9203,5
48,96
450,6
3
3
1840,7
5522,0
39,78
219,7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
59
Продолжение таблицы 4.7
1
2
Вспомогательные
рабочие:
-слесарь
5
-электрик
1
-ремонтный
1
персонал
Всего:
15
3
4
5
6
7
3
6
5
1840,7
1840,7
1840,7
9203,5
9,52
10,92
10,12
366,1
90,1
84,5
1211,0
Расчет годового фонда заработной платы учитывает доплаты к
тарифному, часовому, дневному фондам заработной платы. В том числе
50 % (за работу в ночное время – 20 %; за проф. мастерство - 15 %; премия
-15 %), доплата к очередному отпуску – 14,6 %.
Доплата за очередные и дополнительные отпуска, учебные отпуска,
выполнение гособязанностей определяется по формуле:
Д=(О1+О2+О3)/Тэф·100,
где – Тэф- эффективный фонд рабочего времени, дни;
О1,О2,О3 – число дней очередных и дополнительных отпусков, дней
выполнения гособязанностей.
Всего ФОТ с учетом районного коэффициента и северной надбавки
для основных и вспомогательных рабочих составил 3063,2 тыс. руб.
Расчет фонда оплаты труда цехового персонала производят на основе
схемы должностных окладов.
Таблица 4.8 – Расчет годового фонда оплаты труда руководителей и
специалистов
Категория Численность, Должностной Доплата,
работаючел
оклад, руб.
%
щих
Начальник
цеха
Лаборант
Бухгалтерэкономист
Итого
1
7808
40
50
Годовой
фонд
заработной
платы,
тыс.
руб.
196,76
2
1
5205
7808
40
40
50
50
131,17
196.76
4
Районное
регулирование, %
524,69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
60
Таблица 4.9 - Смета расходов на содержание и эксплуатацию
оборудования
Статья расходов
Содержание оборудования:
-зарплата дежурному персоналу
-страховые взносы
-смазочные материалы
-обтирочные материалы
Сумма расходов, тыс. руб.
1146,0
343,8
32,8
4,8
Итого
Ремонт оборудования:
-зарплата ремонтному персоналу
- страховые взносы
-материалы для ремонта
-услуги вспомогательных цехов
Итого
Амортизация оборудования
Содержание оборудования и
транспорта
Износ малоценного инвентаря
Итого по смете
1527,4
188,9
56,7
16,07
2,4
264,0
26,1
15,3
4,5
1837,33
4.3 Планирование накладных расходов
Таблица 4.10 – Смета цеховых расходов
Статья расходов
Содержание цехового персонала:
-зарплата руководителей, специалистов
-страховые взносы
Содержание зданий и сооружений
Текущий ремонт
Амортизация зданий
Расходы на охрану труда
Прочие расходы
Итого по смете
Сумма расходов, тыс. руб.
524,69
157,41
92,1
23,026
90,27
67,55
62,31
1017,33
Таблица 4.11 - Калькуляция себестоимости товарной продукции
Статья расходов
Сумма расходов, тыс. руб.
на единицу
на весь выпуск
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
61
Продолжение таблицы 4.11
1
1.Сырье и основные
материалы:
2.Зарплата основных
рабочих
3. Страховые взносы
4.Топливо, пар,
электроэнергия
5.Расходы на
содержание и
эксплуатацию
оборудования
6. Цеховые расходы
Итого плановая
себестоимость
Общезаводские
расходы
Производственная
себестоимость
Внепроизводственные
расходы
Полная себестоимость
товарной продукции
2
15,00
3
9000
2,880
1728,3
0,864
0,075
518,5
44,9
3,062
1837,3
1,695
23,527
1017,3
14146,3
2,357
1414,6
25,934
15560,9
2,593
1556,1
28,528
17117,0
4.4 Страховые взносы и затраты на охрану труда
Страховые взносы в среднем составляют 30 % на годовой фонд
заработной платы и включают в себя отчисления в фонд социального
страхования (2,9 %), пенсионный фонд (2,2 %), фонд медицинского
страхования (5,1 %). Сумма страховых отчислений равна:
3063,2 +524,69=3587,89 тыс. руб.
В том числе:
3587,89·0,3=1076,4 руб.
фонд социального страхования - 104.1 тыс. руб.
пенсионный фонд - 789,3 тыс. руб.
фонд медицинского страхования - 183,0 тыс. руб.
Затраты на охрану труда и технику безопасности в среднем составляют
10 % к годовому фонду заработной платы: 3587,89·0,1=358,8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
62
4.5 Планирование платежей и налогов
Расчет налогов, относимых на финансовые результаты:
-налог на содержание милиции (3% от фонда оплаты труда);
-налог на имущество (2% от стоимости основных фондов);
-налог на нужды образования (1% от фонда отплаты труда);
-налог на уборку территории (1% от объема реализации);
-налог на содержание объектов социальной сферы и жилищного фонда
(1,5 % от объема реализации).
Налог на прибыль планируем 20 % (таблица 4.12).
Таблица 4.12 - Планирование прибыли
Наименование
продукции
Органоминеральные
удобрения
Итого
Реализуемая продукция, тыс. руб.
себестоимость
по отпускной
цене
17117,0
20540
17117,0
20540
Прибыль, тыс.
руб.
3423,0
3423,0
Прибыль от реализации товарной продукции будет равна балансовой
прибыли и принята за основу в расчете балансовой прибыли.
Таблица 4.13 – Расчет чистой прибыли
Показатель
Прибыль от реализации
Налог на прибыль
Чистая прибыль
Величина, тыс. руб.
3423,0
684,6
2738,4
4.5.1 Природоохранные платежи
Система природоохранных платежей предприятия представлена
платой за водопользование, землепользование и платой за негативное
воздействие на окружающую среду. Предприятие по производству
удобрений предполагает осуществлять забор воды в целях ее использования
в производственном процессе и на другие нужды.
В производстве удобрений средний удельный расход воды
принимается оборотной - 47 м3/т, свежей – 5 м3/т, безвозвратные потери –
2,9 м3/т. Удельное количество сточных вод – 2,9 м3/т. Расчет объема забора
воды и сточных вод приведен в таблице 4.14.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
63
Таблица
4.14
-
Экономические
показатели
производства
органоминеральных удобрений
Наименование
Оборотная и
Свежая Всего Безвозвратное Сточная
показателей последовательно вода
потребление
вода
используемая
и потери
вода
воды
Удельные
47,0
5
52
2,1
2,9
3
показатели, м
На весь
28200
3000 31200
1260
1740
выпуск
продукции, м3
Сумма платы определяется как произведение налоговой ставки в руб. за
1 м3 забранной воды на фактический объем забора воды.
Пл=246·31200/1000=7675 руб.
Плата за единицу площади земельного участка, занятого
промышленными объектами, устанавливается в пределах 1,5 % от
стоимости участка.
Размер годовой суммы налога за использование земельного участка
составляет:
Зн=Д·С,
где Д- кадастровая стоимость земли, руб.
С- ставка налога.
Д=22500·689, 9 =15222750руб.
Зн=15222750·0,015=228341,25 руб.
Размер платы за размещение отходов в пределах установленных
природопользователю лимитов определяется путем умножения
соответствующих ставок платы с учетом вида размещаемого отхода на
его массу и суммирования полученных произведений.
В нашем случае в качестве отходов рассматривали обтирочный
материал, пропитанный маслом и бумагу, он составил: Мотх=
50 +50·0,1/1000=0,055 т; Мотх бум.=30·0,1=3 т.
Также на территории образуется бытовой мусор, смет. Нормы
образования мусора, смета с территории приняты 5,5 кг на 1 м 2. Площадь
убираемой территории составляет 19000м2. В итоге объем образования
отходов с этой территории составляет 104, 5 т/г.
Объем образования пищевых отходов составляет 0,16 т. Общее
количество отходов и норматив платы за их размещение приведен в
таблице 4.15.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
64
Таблица 4.15 – Расчет платы за размещение отходов
Вид отходов
Класс
опасности
Количество
отходов
Кэ
Кинд
Плата за
размещение
отходов,
тыс. руб.
0.055
Норматив
платы за
размещение
1 т отходов,
руб.
248,4
Обтирочный
материал,
загрязненный
маслом
Отходы от
уборки
территории
Отходы
упаковочных
материалов
(бумага)
Отходы
пищевые
IV
1,1
2,05
0,03
IV
104,5
248,4
1,1
2,05
58,5
V
3,0
15
1,1
1,67
0,08
V
0,16
5
1,1
1,67
0,017
Плата за размещение отходов составила 58,627 тыс. руб. Экономические
показатели производства органоминеральных удобрений приведен в
таблице 4.16.
Таблица
4.16
-
Экономические
показатели
производства
органоминеральных удобрений
Наименование показателя
Годовой выпуск органоминеральных удобрений, т
Объем реализации в денежном выражении, тыс. руб.
Численность работающих, всего
В том числе рабочих
Себестоимость единицы продукции, руб./т
Себестоимость годового выпуска, тыс. руб.
Чистая прибыль, тыс. руб.
Срок окупаемости, г
Рентабельность, %
Показатель
600
20540,0
15
11
28,528
17117,0
2738,4
0,2
20
Полученные экономические расчеты показали возможность
внедрения технологической схемы получения органоминеральных
удобрений
с
использованием
в
качестве
исходного
сырья
послеэкстракционного остатка коры осины.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
65
Заключение
Российская Федерация является одной из немногих держав,
обладающих большим запасом древесины. При ее заготовке и переработке
образуются отходы, в том числе кора, которая не находит достойного
применения на сегодняшний день. Актуальность задачи бесспорна, так как
в век высоких технологий необходимо извлекать все компоненты сырья.
Немаловажную роль в этом вопросе играет выбор схемы переработки
лесосечных отходов. Комплексная переработка растительного сырья
позволяет наиболее полно использовать все отходы окорки.
По результатам теоретических и экспериментальных исследований
авторами предложена схема переработки коры осины с выделением водноспиртовых экстрактов, обладающих рострегулирующей активностью. В
процессе исследований была реализована матрица планирования
эксперимента и получены адекватные математические модели процесса
эстракции коры осины с выделением экстрактивных веществ. В
оптимальном режиме был получен экстракт коры осины, его
характеристики удовлетворяют требованиям ТУ 9377-162-20680882-10
«Сырье для производства биологически активных добавок «Экстракт коры
осины «густой», а также исследована возможность использования
послеэкстракционного остатка коры осины в качестве исходного сырья для
получения органоминеральных удобрений и кормовых продуктов для
животных, а также исследована возможность использования штаммов
грибов
Pb-04
Piptoporus
betulinus
для
биодеструкции
послеэкстракционного остатка коры осины.
Полученные результаты после соответствующей санитарнотоксикологической экспертизы могут быть использованы для получения
биологически активных веществ.
Предложенные авторами принципиальные технологические схемы
производства органоминеральных удобрений и кормовых добавок из
послеэктсракционного остатка коры осины, несомненно, будут
востребованы на рынке товаров и услуг. Это подтверждают экономические
показатели эффективности схемы производства органоминеральных
удобрений.
Внедрение технологии получения кормовых продуктов и
органоминеральных удобрений позволит получать прибыль от
использования отходов коры и защитить окружающую среду от
негативного воздействия.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
66
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Браславский, В.Н., Куркин Б.Т. Сравнительное химическое исследование
некоторых видов и гибридных форм Populus L, культивируемых в
Сибири// Растительные ресурсы. 1993. Т. 29, вып. 4 С.77-81.
2. Биологический энциклопедический словарь /под ред. М.С. Гилярова.М.: Большая Рос. Энциклопедия, 1995. – 864 с.
3. Кузнецов, Б.Н., Выделение и изучение экстрактивных продуктов коры
осины / Б.Н. Кузнецов, В.А. Левданский, Л.П. Кедрова , А.П. Еськин, Н.И.
Полежаева и др.// Химия растительного сырья. – 1998. - № 3.- С.5-12.
4. Фаустова, Н.М. Химический состав коры и древесины осины Populus
tremula L. Автореф. дис. …канд. хим. наук, СПб.- 2005. – 28 с.
5. Алексеева, Е.А. Химический состав липидов коры осины. / Е.А. Алексеева,
А.Л. Агранат, Ф.Т. Солодкий // Гидролизная и лесохимическая
промышленность. - 1970. - № 5. - C.l3 -14.
6. Рейсер, Г.В. Сезонные изменения группового состава нейтральных
липидов Populus balsamifera/Г.В. Рейсер, Е.В. Исаева// Непрерывное
экологическое образование и экологические проблемы. – Красноярск:
СибГТУ, - 2004. –Т.3. – С.99-103.
7. Азаров, В.И. Химия древесины и синтетических полимеров: учебник
для студ. Вузов/ В.И. Азаров, А.В. Буров, А.В. Оболенская. – СПб.:
СПбЛТА, 1999. – 628 с.
8. Барабой В.А. Растительные фенолы и здоровье человека. / В.А. Барабой М.: Наука, 1984. - 160 с.
9. Пат. № 23225001 Российская Федерация МКИ С12 Р1/02, С11В, 1/10, С11С
1/00/ C09F1/00/ Способ комплексной переработки вегетативной части
тополя бальзамического/ Ложкина Г.А., Исаева Е.В., - Заявка 32006124142,
приоритет от 05.07.06. Опубл.20.04.08. Бюл. № 11.
10. Барнаулов, О.Д. Сравнительная оценка гастропротективных и
адренопролонгирующих свойств некоторых фенолкарбоновых кислот./
О.Д. Барнаулов// Экстрактивные вещества древесных растений. тез.докл./
НИОХ - Новосибирск, 1986. - С.156-158.
11. Головкин, Б.Н. Биологически активные вещества растительного
происхождения. В 3-х томах./Б.Н. Головкин, Р.И. Руденская, А.И.
Трофимова - М.: Наука, 2001 – 216 с.
12. Биохимия фенольных соединений: пер. с англ. Ред. Дж. Харборн. - М.:
Мир, 1968. - 452 с.
13. Левданский В.А. Комплексная переработка древесной коры с
использованием процессов экстракции и взрывного автогидролиза.
Автореф. дис. … док. хим. наук, Красноярск.- 2006.- 40 с.
14. Бурлакова, Р.Ф.Экстрактивные вещества осины. / Р.Ф. Бурлакова, С.Я.
Долгодворова, Г.Н. Черняева // Экстрактивные вещества древесных
растений. тез. докл. : НИОХ - Новосибирск, 1986 - с. 107 - 109.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
67
Гелес, И.С. Биомасса дерева и ее использование./ И.С. Гелес.Петрозаводск: KapНЦ РАН, 1992. - 230 с.
16. Гелес, И.С. Древесная биомасса и основы экологически приемлемых
технологий ее химико-механической переработки. / И.С. Гелес. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2001. - 382 с.
17.Гелес, И.С. Жирнокислотный состав экстрактивных веществ древесины
березы и осины в возрасте рубок прореживания. / И.С. Гелес, Н.А.
Васильева // Целлюлозные массы из древесины и коры: состав, свойства и
применение. - Петрозаводск: ИЛ KapНЦ РАН СССР, 1985. - С. 520.
18.Гольтраф, Е.И. Исследование древесины представителей рода Populus
(Salicaceae) с помощью электронной микроскопии. / Е.И. Гольтраф//
Ботанический журнал. -1982, т. 67. - № 8. - С. 1070 - 1073.
19.Демченко, Е.А. Изучение липидов луба и корки осины. / Е.А. Демченко//
Изв. вузов. Лесной журнал. - 1974. - № 6. - С. 118 - 122.
20. Долгодворова С. Я. Содержание фенольных соединений в древесине и коре
осины (Populus tremula L.)./ С. Я. Долгодворова, Р.Ф. Бурлакова, Г.Н.
Черняева.// Химия древесины. - 1990. - № 5. - С.79-82.
21.Запрометов, М.Н. Фенольные соединения: распространение, метаболизм и
функции в растениях./М.Н. Запрометов. - М.: Наука. - 1993 - 272 с.
22.Каткевич, Р.Г. Ферментативный гидролиз полисахаридов и соломы./ Р.Г.
Каткевич, В.С. Громов и др.// Химия древесины. – 1984. № 5.- С.51-59
23.Клесов, А.А. Ферментативный гидролиз целлюлозы./ А.А. Клесов, М.Я.
Рабинович, И.В. Чурилова.// Биоорганическая химия. – 1985. - № 4. – 62 с.
24. Машкова, А.П. Содержание экстрактивных веществ в коре осины и березы
- отходах ЦБП./А.П. Машкова, А.П. Рыбинская, Н.А. Туфанова //
Материалы отчетной сессии по итогам научно-исследовательских работ за
1986 год. - Архангельск: АГЛТИ, 1987. - С. 88 - 89.
25.Корепанов, С.В. Растения в профилактике и лечении рака./ С.В.
Корепанов. Минск: Современное слово, 1998 - 233 с.
26.Кормовые белки и физиологически активные вещества для
животноводства. – М.: Наука, 1965. – 21с.
27.Кортиков, В.Н. Народная медицина. / В.Н. Кортиков, А.В. Кортикова М.:Айрис пресс Рольф, 1997. - 735 с.
28.Косиченко, Н.Е. Особенности структуры коры и древесины осины
различной энергии роста. / Н.Е. Косиченко // Лесное хозяйство. - 1980. № 5. - С.59.
29.Косман, В.М. Информационное обеспечение для идентификации
фенольных соединений растительного происхождения в обращеннофазовой ВЭЖХ. Флавоны, флавонолы, флаваноны и их гликозиды. / В.М.
Косман, И.Г. Зенкевич // Растительные ресурсы. - 1997, т. 3б. - Вып. 2. - С.
14 - 26.
30.Крамер, П. Д. Физиология древесных растений: учебник для студ.вузов./
Крамер П. Д., Козловский т,т, - М.: Лесная промышленность, 1983. - 462 с.
15.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
68
31. Кушникова, Е.А. Выделение и изучение экстрактивных веществ коры
осины / Е.А. Кушникова, Васильев С.Н. // II Всерос. конференция «Химия
и технология растительных веществ»: сб. материалов - Казань, 2002 196 с. - С. 132 – 133.
32.Лапа, И. К. Фенольные соединения в развивающихся генеративных почках
мужских и женских деревьев осины./ И. К. Лапа, В.Ю. Удре// Физиология
растений. - 1986, том 33, вып. 6. - С. 1104 – 1112.
33. Рощин В.И. и др. Групповой состав экстрактивных веществ листьев и
побегов осины/ Химия древесины. - 1986. - № 4. - С. 106 - 109.
34. Лир, Х. Физиология древесных растений. / Х. Лир, Г. Польстер,
Г.И. Фидлер.М.: Лесная промышленность, 1983. - 423 с.
35. Ловкова, М.Я. Особенности химизма лекарственных растений./ М.Я.
Ловкова, Г.Н. Бузук, С.М. Соколова// Прикладная биохимия и
микробиология. - 2001, т. 37.- N3.- C.261-273.
36. Некрасова, В.Б. Лечебно-профилактическая продукция фирмы «Фитолон»
на основе растительного сырья./ В.Б. Некрасова, В. Т. Курныгина, Т.В.
Никитина//
Изучение
и
применение
лечебно-профилактических
препаратов на основе природных биологически активных веществ: сб.
научн. тр. Ред. В.Г. Беспалов и В.Б. Некрасова - СПб: Эскулап, 2000. - С.88
- 91.
37.Некрасова, В.Б. Промышленная переработка осиновой коры./ В.Б.
Некрасова, В.Я. Ланд// III Всесоюзн. научно-техн. конф. «Химия и
использование экстрактивных веществ дерева»: тез. докл.- Горький, 1990. С. 104 - 105.
38.0боленская, А.В., Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы:
учеб. пособие/ А.В. Оболенская, З.П. Ельницкая, А.А. Леонович - М.:
Экология, 1991. - 320 с.
39.Ольбергайте, В.И. Эндогенная изменчивость фенолкарбоновых кислот
коры осины./ В.И. Ольбергайте, Н.Д. Слипченко, А.А. Белов/ /
Экстрактивные вещества древесных растений: тез. докл./НИОХ Новосибирск, 1986 - С. 11 - 12.
40.Пермякова, Г.В. Пектиновые вещества коры сосны обыкновенной средней
Сибири./Г.В.
Пермякова//
Исследование
компонентов
лесных
биогеоценозов Сибири: сб. научн. Тр.; ред. Л.К. Позднякова. - Красноярск:
ИЛиД. - 1976. -210 с.
41. Попкова, К.В. Общая фитопатология. / К.В. Попкова - М.: Агропромиздат,
1989. - 399 с.
42.Попова, Н.М. Динамика содержания хлорофилла в коре осины.// Лесная
геоботаника и биология древесных растений: сб. статей; Ред. С.В. Белов. Брянск: Изд-во Брянского технолог. инс-та. - 1972. - Вып. 1 - 180 с. - С. 116120.
43.Манаков, В.А. Состояние и перспективы производства кормовых
продуктов в лесной промышленности / В.А. Манаков, В.А. Штонда, Г.В.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
69
Ляндрес/ Сб. ст. Производство кормовых и биологически активных
продуктов
на
основе
низкосортной
древесины
и
отходов
лесопромышленного комплекса. – Красноярск, 1988. – С. 3-4.
44.Рыбинская А.П. Биохимическая характеристика коры осины и березы как
кормового ресурса на Европейском Севере./ А.П. Рыбинская, Н.А.
Туфанова // Интенсификация подсочки и использования вторичной
продукции леса: сб. 169 статей; ред. В.И. Суханова - Архангельск:
АрхИЛиЛ, 1986 - 144 с. - С. 121 – 135.
45. Рыбинская, А.П. Кормовая ценность коры осины в разное время года./
А.П.Рыбинская, Н,А. Туфанова// Изучение и пути использования древесной
коры: тез. докл. - Красноярск: Б. И., 1985. - 138 с. - С. 116 – 118.
46.Смилга, Я.Я. Хозяйственная оценка осин различных биологических форм/
Я,Я. Смилга, С.Л. Майоров // Лесное хозяйство. - 1965. - N2 8. - С.12 - 17.
47.Состав жирных кислот липидов коры осины / Е.А. Алексеева, В.Н.
Пиялкин, А.Л. Агранат, Ф.Т. Солодкий //Лесной журнал. - 1970. - №6. - С.96
– 99.
48.Талыкова, Н.М. Фармакотехнологическое исследование коры осины
обыкновенной. Автореферат ..... канд. фарм. наук. - Барнаул, 1996. - 25 с.
49.Тимаков, В.Д. Микробиология: учебник для студ. вузов./ В.Д. Тимаков,
Левашев В.С., Борисов Л.Б. - М.: Медицина, 1983. - 512 с.
50. Турецкова, В.Ф. Изучение динамики накопления биологически активных
веществ коры и побегов облепихи и коры осины по фазам вегетации./ В.Ф.
Турецкова, Н.М. Фильчукова // Решение актуальных задач фармации на
современном этапе: тез. докл. научн. конф./НИИ фармации. - М., 1994. 304 с. - С.268 -269.
51. Федоров, Н.Н. Содержание азотистых соединений у здоровых и
пораженных сердцевинной гнилью деревьев осины / Н.Н. Федоров, Е.С.
Раптунович // Лесоведение и лесное хозяйство. - 1972. - Вып. 5. - С. 123 127.
52.Топливные гранулы из осины. Опыт северных регионов / Международная
биоэнергетика. - №3. – 2007. Электронный ресурс: http: //
www.bioenerginord.com.
53. Физиология растительных организмов и роль металлов. Ред. Н.М.
Чернавской - М.: МГУ, 1988 - 157 с.
54. Степень, Р.А. Основные направления рационального использования
древесных отходов/ Р.А. Степень, С.М. Репях, В.В. Шелепков // Вестник
СибГТУ. – 2001. № 2, С.86 - 93.
55.Ушанова, В.М. Влияние физических свойств растворителя на процесс
экстракции коры хвойных пород/ В.М. Ушанова, С.В. Ушанов, Л.И.
Ченцова// Вестник КрасГАУ. – 2009. - № 12.- С.210-214.
56.Ушанова, В.М. Биологически активные вещества углекислотных
экстрактов/ В.М. Ушанова, М.Н. Лобадина, С.м. Репях // Переработка
растительного сырья и утилизация отходов: сб. Тр…… - Красноярск, 1995.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
70
– Вып. 2. – С.216-220.
57.Грицко С.Л. Сжиженные углеводородные газы – экстрагент для
растительного сырья/ С.Л.Грицко, С.М. Репях//Растительные ресурсы.1981. – Т.17., Вып. 1.. – С.102-105.
58.Ягодин, В.И. Экстракционная химическая переработка древесной зелени
для получения биологически активных веществ/ В.И. Ягодин, В.И.
Антонов// Химия древесины. – 1983. - № 1. – С.3-15.
59.Левин, Э.Д. Переработка древесной зелени/ Э.Д. Левин, С.М. Репях.- М.:
Лесн. пром-сть, 1984. – 120 с.
60.Ушанова, В.М. Экстрагирование древесной зелени и коры пихты сибирской
сжиженным диоксидом углерода и водно-спиртовыми растворами:
Моногрфия/В.М. Ушанова, С.В. Ушанов. – Красноярск: СибгТУ, 2009. –
191 с.,
61.Шанина, Е.В. Переработка древесной зелени сосны обыкновенной с
использованием водно-этанольных смесей: автореф. дис… к.т.н./
Е.В.Шанина. – Красноярск, 2004. – 18 с.
62.Шанина, Е.В. Выделение экстрактивных веществ водно-этанольными
растворами из древесной зелени Pinus silvestris / Е.В. Шанина, С.М. Репях//
Химия растительного сырья. – 2003. № 1. – С.61-64.
63.Пат. Российская Федерация № 2140408 МКИ С05F011, 11/02. Способ
получения органо-минерального удобрения из древесной коры
/П.М.Зайцев, В.А. Живописцев, М.Я. Маланчук. – Заявка № 98120463
приоритет от 30.05.93. Опубл. 20.08.2000, Бюл. № 13.
64.Экстрактивные вещества древесных пород Средней Сибири: сб. ст.; ред.
Г.Н. Черняева - Красноярск: ИЛиД, 1977. - 137 с.
65.Исаева, Е.В. Ферментация вегетативной части тополя грибами рода
Trichoderma/ Е.В. Исаева, Г.А. Ложкина, Т.В. Рязанова// Химия
растительного сырья . – 2007.- № 2.- С.51-54.
66.Осина обыкновенная как перспективный источник получения препаратов
противоязвенных и противовоспалительного действия. Патент. №
90370204/ 93003625 приоритет от 22.01.94 Турецкова В.Ф., Лобанова
И.Ю., Рассыпнова С.С., Талыкова Н.М.- № 5. 2011 Бюллетень Сибирской
медицины С. 106-111.
67.Билай, В.Н. Основы общей микробиологии. Киев, 1987. - 298 с.
68.Пат. РФ 2096449 Питательная среда для культивирования базидиальных
грибов – продуцентов комплекса ферментов/ Даниляк Н.И., Решетников,
приоритет от 01.01.1997.
69.Пат. РФ № 2189395. Способ получения белковой биомассы гриба. Биттеева
М.Б., Бирюков В.В., Черкезов А.А., Ширшиков Н.В., и др. приоритет от
10.01.2000.
70.Пат. РФ № 2128422 Питательная среда для культивирования мицелия
грибов и способ ее получения. Уфимцев А.Е., приоритет 10.01.1999.
71.Пат. РФ № 2092559 Способ получения белковой биомассы. Колесникова
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
71
В.Ф., приоритет 10.01.1997.
72.Грачев, Ю.П., Плаксин Ю.М. Математические методы планирования
эксперимента. – М.: Из-во Де Ли Принт, - 2005. – 296 с.
73.Егоров Н.С. Практикум по микробиологии. М., 1976.-273 с.
74.Венедиктов А.М., Дуборезов Т.А., Симонов Г.А., Козловский С.Б.
Кормовые добавки. М., 1992. - 192 с.
75.Рубчевская, Л.П. Состав осинового сока/ Л.П. Рубчевская, Н.А. Величко,
С.М. Репях и др.// Химия и использование экстрактивных веществ дерева:
тезисы докл.III Всесоюзн. научн. практ. конф.1990 г. – Горький, 1990. С.92
76.Шарорглазова, Е.А., Кора осины и тополя – перспективное сырье для
народного хозяйства/ Е.А Шарорглазова, Г.В. Лукьянов, С.В. Соболева //
Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы
Красноярского края: материалы 10 регион. конф. 22 апреля 2007 г.
Красноярск: СибГТУ, С. 251-253.
77.Зуева, О.А. Исследование коры осины с целью получения кормовых
продуктов/ О.А. Зуева, Г.В. Лукьянов, С.В. Соболева // Непрерывное
экологическое образование и экологические проблемы Красноярского края:
материалы 11 межрегион. конф. 16 апреля 2008 г. Красноярск: СибГТУ,
С. 214-216.
78.Лукьянов, Г.В. Выделение экстрактивных веществ из коры осины / Г.В.
Лукьянов, С.В. Соболева // Лесной и химический комплекс - проблемы и
решения: Сб. трудов Всероссийск. научно-практ. конф. 2007 г. Красноярск:
СибГТУ, т.2., С. 88 - 90.
79.Зуева, О.С. Технология получения органоминерального удобрения из
послеэкстракционного остатка коры осины/ О.С. Зуева, С.В. Соболева//
Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы
Красноярского края: материалы 12 межрегион. конф. 9 апреля 2009 г.
Красноярск: СибГТУ, С. 231-233.
80.Зуева, О.С. Схема получения органо-минеральных удобрений / О.С. Зуева,
С.В. Соболева //Молодые ученые в решении актуальных проблем науки:
Всероссийская научно-практ. Конф. 14 -15 мая 2009 г., Сб. статей
студентов и молодых ученых.т.1 - Красноярск: СибГТУ, , С. 369-371.
81.Соболева, С.В. Изучение влияния водных экстрактов коры осины на рост
корней бобовых и злаковых / С.В. Соболева, Л.И. Ченцова // Вестник
КрасГАУ - 2010. - № 6. – С. 81-84.
82.Соболева, С.В. Переработка послеэкстракционного остатка коры осины с
получением кормовых продуктов/ С.В. Соболева, Ю.А. Литовка// Химия
растительного сырья. - 2011. - № 2. - С. 83-86.
83.Соболева, С.В. Оптимизация получения биологически активных веществ
водно-спиртовых экстрактов коры осины/ С.В. Соболева, Л.И. Ченцова,
И.С. Почекутов // Вестник КрасГАУ. - 2012.- № 9. - С. 215-218.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
72
Приложение А - Статистическая обработка результатов исследований
Таблица А1 – Среднеквадратичное отклонение содержания отдельных групп веществ 40 % водно-спиртового
экстракта коры осины
n
Показатели
Хi
1
2
0,78
0,84
17,0
18,0
Общие
полифенолы
Дубильные
вещества:
- таниды
- гликозиды
Флавоноиды
Пигменты:
- хлорофиллы
- каротиноиды
0,71
0,77
0,33
0,36
X
3
0,810
0,190
0,740
0,340
Xi  X
(Xi  X )
4
0,030
0,030
0,020
0,020
5
0,000900
0,000900
0,000400
0,000400
0,030
0,030
0,015
0,015
0,000900
0,000900
0,000225
0,000225
2

(X i  X )2
< µ < X  t 0,05  S x
Sx
t0,05  S x
6
7
8
9
0,0018
0,042426
0,53923
0,27077 < µ < 1,34923
0,0008
0,028284
0,35949
0,16949 < µ < 0,21828
0,0018
0,042426
0,53967
0,20033 < µ < 1,27967
0,00045
0,021213
0,26962
0,07538 < µ < 0,61462
i 1
X  t 0, 05  S x
0,74
0,76
0,750
0,010
0,010
0,000100
0,000100
0,0002
0,014142
0,179745
0,57026 < µ < 0,929745
0,55
0,59
0,570
0,020
0,020
0,000400
0,000400
0,0008
0,028284
0,35949
0,21051 < µ < 0,92949
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
73
Таблица А2 – Расчет доверительной вероятности результатов, полученных при исследовании прироста корней
бобовых и злаковых при обработке их различной концентрацией экстрактивных веществ коры осины
Концентрация
эктрактивных веществ
коры осины, мг/л
Хi
X
Xi  X
(Xi  X )
1
1
2
0
1
1
1
1
2
0
1
1
2
1
1
1
4
0
1
1
1
1
4
0
1
1
4
1
1
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
1
4
1
1
4
1
1
4
n
2

i 1
Sx
t0,05  S x
2
1,414
0,0707
89,93 < μ < 90,07
4
2,0
0,1
91,9 < μ < 92,1
2
1,414
0,0707
109,93 < μ < 110,07
2
1,414
0,707
119,93 < μ < 120,07
4
2,0
0,1
129,93 < μ < 130,07
2
1,414
0,0707
125,93 < μ < 126,07
5
2,236
0,1118
109,93 < μ < 110,07
2
1,414
0,0707
79,93 < μ < 80,07
5
2,236
0,1118
80,89 < μ < 81,11
2
1,414
0,0707
119,93 < μ < 120,07
5
2,236
0,1118
129,88 < μ < 130,11
5
2,236
0,118
139,89 < μ < 140,11
(X i  X )2
X  t 0, 05  S x < µ < X  t 0,05  S x
кукуруза
10
1,0
0,1
0,01
0,001
0,0001
0,00001
91
89
90
92
109
111
119
121
128
130
125
127
112
109
90
92
110
120
130
126
110
горох
10
1,0
0,1
0,01
0,001
81
79
80
83
119
122
132
129
139
142
80
81
120
130
140
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
74
Продолжение таблицы А2
0,0001
0,00001
136
138
119
122
136
120
0
2
1
2
0
4
1
4
1
1
1
1
2
0
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
4
0
4
1
1
1
1
1
1
1
4
2
0,1
135,9 < μ < 136,11
5
2,236
0,118
119,89 < μ < 120,11
2
1,414
0,0707
89,93 < μ < 90,07
2
1,414
0,0707
84,93 < μ < 85,11
4
2
0,1
114,9 < μ < 115,1
5
2,236
0,118
121,88 < μ < 120,11
2
1.414
0,0707
136,93 < μ < 137,07
2
1.414
0,0707
130,93,93 < μ < 131,11
2
1.414
0,0707
116,93 < μ < 117,07
пшеница
10
1,0
0,1
0,01
0,001
0,0001
0,00001
89
91
84
86
113
115
120
123
136
138
130
131
116
118
90
85
115
122
137
131
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
75
Содержание
Введение……………………………………………………………………...3
1. Общая характеристика вида Populus tremula L……………………...........5
1.1 Химический состав коры осины……………….....................................7
1.2 Органорастворимые вещества коры осины…………………….........11
1.3 Основные функции фенольных соединений коры осины…………..13
1.4 Способы выделения биологически активных веществ коры
лиственных…………………………………………………………….16
1.5 Практическое применение осины…………….....................................19
1.6 Использование низкосортной древесины для производства
кормовых продуктов животноводства…………………………………...22
1.7 Получение кормов, обогащенных белком……………………….......25
2. Объекты и методы исследования…………………………………………28
2.1 Определение влажности.……………………………………………..28
2.2 Определение экстрактивных веществ……………………………….30
2.2.1 Определение общих полифенолов………………………………30
2.2 .2 Определение таннидов…………………………………………..31
2.2.3 Определение гликозидов………………………………………...31
2.2.4 Определение флавоноидов……………………………………….32
2.3 Определение пигментов……………………………………………….32
2.4 Определение зольности растительного сырья……………………….34
2.5 Биодеструкция послеэкстракционного остатка……………………...35
2.6 Определение массовой доли протеина……………………………….35
2.7 Стерилизация питательных сред……………………………………..36
2.8 Статистическая обработка результатов………………………………37
3. Исследование водных и спиртовых экстрактов коры осины…………...38
3.1 Исследование химического состава коры осины……………………38
3.2 Оптимизация процесса выделения экстрактивных веществ коры
осины ………………………………………………………………………39
3.3 Исследование рост регулирующей активности водно-спиртовых
экстрактов коры осины……………………………………………………42
3.4 Исследование послеэкстракционного остатка коры осины ......……44
3.5 Исследование элементного состава продукта биодеструкции коры
осины грибом Piptoporus betulinus………………………………….........47
3.6 Принципиальная технологическая схема получения кормовых
продуктов из послеэкстракционного остатка коры осины……………..48
3.7 Принципиальная технологическая схема получения органоминеральных удобрений из послеэкстракционного остатка коры
осины…………………………………………………............................50
4. Оценка эффективности схемы производства органоминеральных
удобрений…………………………………..…............................................53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
76
4.1 Экономические
расчеты
производства
органоминеральных
удобрений……………………………………………………………...54
4.2 Планирование себестоимости продукции……………………………56
4.3 Планирование накладных расходов………………………………….60
4.4 Страховые взносы и затраты на охрану труда ……………………....61
4.5 Планирование платежей и налогов…………………………………...62
4.5.1 Природоохранные платежи……………………………………….62
Заключение……………………………………………………………………65
Библиографический список…………………………………………………..66
Приложение А (обязательное). Cтатистическая обработка
экспериментальных данных………….............................................................72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
77
Соболева Светлана Витальевна
Ченцова Лилия Ивановна
Воронин Валерий Михайлович
Переработка коры осины с получением
биологически активных веществ и кормовых
продуктов
Монография
Науч. редактор
канд.техн. наук. доц. В.М. Ушанова
Печатается в авторской редакции
Подписано в печать 09.04.2013
Формат 60х84 1/16 Изд. № 1690
Тираж 60 экз. Усл. печ. л. 4,8.
Заказ №
Редакционно-издательский центр СибГТУ
660049, Красноярск, пр. Мира, 82
Телефон (391) 227-69-90, факс (391)211-97-25
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа