Оценка влияния различных катализаторов на деструкцию пищевых отходов в процессе их переработки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Процесс деструкции твердых бытовых отходов происходит в основном под действием микрофлоры и приводит к потере массы за счет минерализации органического вещества, с отделением фильтрата и газов. Учитывая основные принципы действия ферментных препаратов, перспективным является создание условий для ферментации питательного раствора консорциумом микроорганизмов, например, существующих в почве. Другим перспективным направлением может быть стимуляция роста и развития аборигенной микрофлоры (микроорганизмов и грибов) за счет воздействия ПАВ и/или обеспечения предварительного гидролиза субстрата. Оценили влияние стимулирующих добавок-катализаторов на потерю массы образцов пищевых отходов и провели их сравнение. Эффект фиксировали в виде потери массы субстрата и уменьшении его объема. Были исследованы варианты катализаторов (медовая патока, белковый гидролизат, гидрофосфат калия), их сочетания, а также в качестве сравнения коммерческий препарат и вода. В анаэробных условиях показано, что потери за счет выделения газов были небольшими, при этом наибольшую эффективность показал вариант с коммерческим катализатором. В аэробных условиях при использовании в качестве катализатора сочетания патоки и щелочной среды показана более быстрая потеря массы, которая замедлялась к концу эксперимента. При этом дополнительное количество щелочи (2.8% от массы субстрата) оказало значительное влияние на субстрат за счет щелочного гидролиза компонентов, что сделало их более доступными для дальнейшей микробиологической деструкции.

Об авторах

А. С. Баикин

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: baikinas@mail.ru
Россия, 119332 Москва, Ленинский просп., 49

Е. П. Севостьянова

Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии

Email: baikinas@mail.ru
Россия, 143050 Московская обл., Одинцовский р-н, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, влад. 5

Е. В. Гришина

Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии

Email: baikinas@mail.ru
Россия, 143050 Московская обл., Одинцовский р-н, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, влад. 5

М. А. Каплан

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: baikinas@mail.ru
Россия, 119332 Москва, Ленинский просп., 49

Е. О. Насакина

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: baikinas@mail.ru
Россия, 119332 Москва, Ленинский просп., 49

К. В. Сергиенко

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: baikinas@mail.ru
Россия, 119332 Москва, Ленинский просп., 49

С. В. Конушкин

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: baikinas@mail.ru
Россия, 119332 Москва, Ленинский просп., 49

С. М. Севостьянов

Институт фундаментальных проблем биологии РАН

Email: baikinas@mail.ru
Россия, 142290 Пущино, Московская обл., ул. Институтская, 2, комн. 325

С. Е. Нефедова

Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии; Институт фундаментальных проблем биологии РАН

Email: baikinas@mail.ru
Россия, 143050 Московская обл., Одинцовский р-н, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, влад. 5; 142290 Пущино, Московская обл., ул. Институтская, 2, комн. 325

Д. В. Демин

Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии; Институт фундаментальных проблем биологии РАН

Email: baikinas@mail.ru
Россия, 143050 Московская обл., Одинцовский р-н, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, влад. 5; 142290 Пущино, Московская обл., ул. Институтская, 2, комн. 325

А. П. Глинушкин

Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии

Email: baikinas@mail.ru
Россия, 143050 Московская обл., Одинцовский р-н, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, влад. 5

М. А. Севостьянов

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН; Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии

Email: baikinas@mail.ru
Россия, 119332 Москва, Ленинский просп., 49; 143050 Московская обл., Одинцовский р-н, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, влад. 5

Список литературы

  1. Couto S.R., Sanromán M.Á. Application of solid-state fermentation to food industry: A review // J. Food Eng. 2006. V. 76 (3). P. 291-302.
  2. Manan M.A., Webb C. Modern microbial solid state fermentation technology for future biorefineries for the production of added-value products // Biofuel Res. J. 2017. V. 16. P. 730-740.
  3. Ghosh J.S. Solid state fermentation and food processing: a short review // J. Nutr. Food Sci. 2016. V. 6 (1). P. 1-7.
  4. Al-Wahaibi, Osman A.I., Al-Muhtaseb A.H., Alqaisi O, Baawain M, FawzyS, Rooney D.W. Techno-economic evaluation of biogas production from food waste via anaerobic digestion // Sci. Rep. 2020. V. 10 (1). P. 15719.
  5. Mitchell D.A., Berovic M., Krieger N. Biochemical engineering aspects of solid state bioprocessing new products and new areas of bioprocess engineering. Advances in biochemical // Engineering/Biotechnology. Berlin, Heidelberg: Springer, 2000. V. 68.
  6. Lizardi-Jimenez M.A., Hernandez-Martinez R. Solid state fermentation (SSF): diversity of applications to valorize waste and biomass // 3 Biotech. 2017. V. 7 (1). P. 44.
  7. Yazid N.A., Barrena R., Komilis, Sánchez A. Solid-state fermentation as a novel paradigm for organic waste valorization: a review // Sustainability. 2017. V. 9 (2). P. 1-28.
  8. Balkan B, Ertan F. Production of a-amylase from Penicillium chrysogenum under solid-state fermentation by using some agricultural by-products // Food Technol. Biotechnol. 2007. V. 45 (4). P. 439-442.
  9. Awan M.S., Jalal F, Ayub N., Akhtar M.W, Rajoka M.I. Production and characterization of a-galactosidase by a multiple mutant of Aspergillus niger in solid-state fermentation // Food Technol. Biotechnol. 2009. V. 47 (4). P. 370-380.
  10. de Oliveira R.L., da Silva M.F, Converti A., Porto T.S. Production of ß-fructofuranosidase with transfructosylating activity by Aspergillus tamarii URM4634 solidstate fermentation on agroindustrial by-products // Inter. J. Biol. Macromol. 2020. V. 144. P. 343-350.
  11. Liu J., Yang J. Cellulase production by Trichoderma koningii AS3.4262 in solid-state fermentation using lignocellulosic waste from the vinegar industry // Food Technol. Biotechnol. 2007. V. 45 (4). P. 420-425.
  12. Bhatti H.N., Rashid M.H., Nawaz R., Asgher M., Perveen R., Jabbar A. Optimization of media for enhanced glucoamylase production in solid-state fermentation by Fusarium solani // Food Technol. Biotechnol. 2007. V.45 (1). P. 5156.
  13. Singh R.S., Chauhan K., Singh J., Pandey A., Larroche C. Solid-state fermentation of carrot pomace for the production of inulinase by Penicillium oxalicum BGPUP-4 // Food Technol. Biotechnol. 2018. V. 56 (1). P. 31-39.
  14. Falony G., Armas J.C., Mendoza J.C.D., Hernández J.L.M. Production of extracellular lipase from Aspergillus niger by solid-state fermentation // Food Technol. Biotechnol. 2006. V. 44 (2). P. 235-240.
  15. Silva D., da Silva Martins E., da Silva R., Gomes E. Pectinase production by Penicillium viridicatum RFC3 by solid state fermentation using agricultural wastes and agro-industrial by-products // Braz. J. Microbiol. 2002. V. 33 (4). P. 318-324.
  16. Joshi VK., Parmar M, Rana N.S. Pectin esterase production from apple pomace in solid-state and submerged fermentations // Food Technol. Biotechnol. 2006. V. 44 (2). P. 253-256.
  17. Mussatto S., Ballesteros L.F., Martins S., Teixeira J.A. Use of agro-industrial wastes in solid-state fermentation processes / Eds. Show K.-Y., Guo X. Industrial Waste, IntechOpen, 2012. 274 p.
  18. Vijayaraghavan P., Vincent S.G.P., Arasu M.V, Al- Dhabi N.A. Bioconversion of agro-industrial wastes for the production of fibrinolytic enzyme from Bacillus halodurans IND18: purification and biochemical characterization // Electron. J. Biotechnol. 2016. V. 20. P. 1-8.
  19. Sharma G., Gupta V., Khan M., Balda S., Gupta N., Capalash N, Sharma P. Flavonoid-rich agro-industrial residues for enhanced bacterial laccase production by submerged and solid-state fermentation // 3 Biotech. 2017. V. 7 (3). P. 200.
  20. Namasivayam E., Ravindar J.D., Mariappan K., Jiji A., Kumar M, Jayaraj R.L. Production of extracellular pectinase by Bacillus cereus isolated from market solid waste // J. Bioanal. Biomed. 2011. V. 3 (3). P. 7075.
  21. Pandey A. Solid-state fermentation // Biochem. Engin. J. 2003. V. 13. Iss. 2-3. P. 81-84. https://doi.org/10.1016/S1369-703X(02)00121-3
  22. Singhania R.R., Patel A.K., Soccol C.R., Pandey A. Recent advances in solid-state fermentation // Biochem. Engin. J. 2009. V. 44 (1). P. 13-18. https://doi.org/10.1016/j.bej.2008.10.019

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023