Анотація до роботи:

Ястремська Л.С. Роль анаеробних мікроорганізмів у трансформації сільськогосподарської сировини в біопаливо. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.07 – мікробіологія. – Уманський державний аграрний університет, Умань, 2008.

Дисертацію присвячено вивченню анаеробних мікроорганізмів та їх ролі у трансформації сільськогосподарської сировини в біопаливо. Розроблено спеціальні пристрої для виділення, культивування та вивчення фізіолого-біохімічних властивостей облігатних анаеробних мікроорганізмів при трансформації органічних відходів. З активного мулу метантенка виділено та ідентифіковано нові штами облігатних анаеробних термофільних целюлолітичних, сахаролітичних та метаногенних мікроорганізмів – C.thermocellum 5СТ, C.thermosaccharolyticum 1S, Methanobacterium sp.13М, Methanosarcina sp. 84 MS, які утилізують сільськогосподарську та іншу сировину.

Для C.thermocellum 5СТ і C.thermosaccharolyticum 1S встановлено оптимальний рівень окисно-відновного потенціалу, що дорівнює –260 мВ та –140 мВ відповідно, який визначає інтенсивність процесів біосинтезу культур.

Досліджено вплив метаболітів, що утворюються при трансформації органічних речовин, на життєдіяльність анаеробних культур. Показано, що водень регулює розвиток і вихід кінцевих продуктів C. thermocellum 5CT і C.thermosaccharolytіcum 1S. Підвищення концентрації водню призводить до збільшення кількості етанолу удвічі і зменшення утворення ацетату утричі.

Штами C. thermocellum 5СТ і C.thermosaccharolyticum 1S резистентні до етанолу у концентрації 2%. C. thermocellum 5СТ містить активний целюлазний комплекс ферментів, який є стійким щодо дії кисню.

На основі виділених монокультур складено асоціації анаеробних мікроорганізмів, які запропоновано використовувати в переробленні сільськогосподарської сировини. Знайдено оптимальне співвідношення монокультур, яке дає змогу впливати на вихід кінцевих продуктів метаболізму – метану, етанолу, ацетату.

Для інтенсифікації виходу біопалива і одержання метаболітів при трансформації органічних відходів запропоновано використовувати магнітні поля з частотою пульсації 2–10 Гц, з магнітною індукцією 40–120 мТл за швидкості потоку

рідини 36 м/хв.

У дисертаційній роботі викладено науково-методичні засади використання анаеробних термофільних (целюлолітичних, сахаролітичних та метанутворюючих) мікроорганізмів для біотрансформації сільськогосподарської сировини в біопаливо при вдосконаленні методів і засобів анаеробного культивування, виділенні накопичувальних і чистих культур облігатних анаеробних мікроорганізмів з різних екосистем та встановленні факторів, що впливають на процес анаеробної біотрансформації.

1. Розроблено і модифіковано пристрої та методи анаеробного культивування мікроорганізмів (культиватор для визначення параметрів росту анаеробів, зонд-фіксатор для видалення кисню з культиваторів, пристрій для «холодної стерилізації» термолабільних речовин, анаеростат), які дали змогу проводити фундаментальні дослідження з виділення та культивування анаеробних мікроорганізмів при трансформації органічних відходів.

2. З різних екосистем (солоні та прісні водойми, сільськогосподарські, побутові відходи) виділено накопичувальні культури анаеробних мікроорганізмів, що трансформують С₁ – С₂ органічні сполуки, целюлозу, гній, послід у біопаливо.

3. Вперше виділено та ідентифіковано нові штами облігатних анаеробних термофільних мікроорганізмів: целюлолітичний Clostridium thermocellum 5CT, сахаролітичний C. thermosaccharolyticum 1S, метанутворюючі Methanobacterium sp.13M та Methanosarcina sp. 84MS, які утилізують сільськогосподарську та іншу сировину.

4. Встановлено, що розвиток та накопичення метаболітів C.thermocellum 5СТ і C.thermosaccharolyticum 1S спостерігаються за значення окисно-відновного потенціалу –260 мВ і –140 мВ відповідно.

5. Визначено, що внесення екзогенного водню під час росту культур C.thermocellum 5СТ і C.thermosaccharolytіcum 1S супроводжується підвищенням продукування етанолу вдвічі і зниженням утворення ацетату втричі. Штами резистентні щодо етанолу у концентрації 2%.

6. Штам C. thermocellum 5СТ продукує активний комплекс целюлазних ферментів, який є стійким до дії кисню.

7. На основі виділених монокультур бактерій створено асоціації анаеробних мікроорганізмів та встановлено оптимальне співвідношення монокультур, яке дає змогу впливати на вихід кінцевих продуктів метаболізму – метану, етанолу, ацетату при трансформації сільськогосподарської сировини.

8. Встановлено, що за рН 7,0–7,3 і температури 55–60^оС досягається максимальна

трансформація курячого посліду у біопаливо за використання – 10,0–12,0%

нативного та 1,0–1,5% сухого посліду.

Публікації автора:

1. Ястремская Л. С. Идентификация термофильных анаэробных микроорганизмов, изолированных из метантенка /Л.С. Ястремская //Микроб. журн. – 1993. – Т.55, в.6.– С.3–12. (Особистий внесок – планування, проведення досліджень, аналіз експериментальних даних, підготовка матеріалів статті до друку.)

2. Ястремська Л.С. Анаеробна конверсія сільськогосподарських відходів у біопаливо / Л.С. Ястремська //збірн. наук. праць УДАУ «Основи формування продуктивності сільськогосподарських культур за інтенсивних технологій вирощування». – Умань. – 2008. – С.337–343. (Особистий внесок –планування та проведення досліджень, аналіз даних, підготовка матеріалів статті до друку.)

3. Ястремская Л. С. Стерилизация фильтрованием в анаэробных условиях / Л. С. Ястремская, Д. В. Чернышенко, В. И. Карпенко // Микроб. журн. –1992. – Т.54, в.4.– С.82–84.(Особистий внесок – розробка ідеї, креслення, підготовка до друку).

4. Ястремская Л. С. Стеклянный анаэростат для культивирования анаэробных микроорганизмов на плотных середах /Л. С. Ястремская, Д. В. Чернышенко, В.И. Карпенко //Микроб. журн. – 1992. – Т.54, в.4. – С.84–88. (Особистий внесок – розробка ідеї, креслення, підготовка до друку).

5. Романовская В.А. Трансформация растительного сырья анаэробными микро-организмами /В.А. Романовская, Л.С. Ястремская, Ю.Р. Малашенко, В.И. Карпенко, М.Л. Пикерский // Микроб. журн. – 1986. –Т.48, №4. – С.27–33. (Особистий внесок–постановка експеріментів, проведення статистичної обробці результатів, підготовка матеріалів статті до друку).

6. Карпенко В.І. Закономірності трансформації полімерних сполук у метан термофільними анаеробними бактеріями /В.І. Карпенко, Л.С. Ястремська, Л.П. Голодок, І.Г. Бурун, Я.В. Лембей, О.С. Татарченко // Вісн. Дніпропетров. ун-ту. Сер. Біологія. Екологія. – 2006. – Т.2, в.14. – № 3. – С.79–84. (Особистий внесок – планування, проведення досліджень, аналіз експериментальних даних, підготовка матеріалів статті до друку.)

7. Карпенко В.І. Взаємодія мікробних популяцій у метаногенних асоціаціях і шляхи збільшення виходу метану в метантенках /В.І. Карпенко, Л.С. Ястрем-ська, Л.П. Голодок, І.Г. Бурун, Я.В. Лембей, О.С. Голубов // Вісн. Дніпропетров. уні-ту. Сер. Біологія. Екологія. – 2006. – Т.1, в.14. – № 3/1. – С.80–85. . (Особистий внесок – планування, проведення досліджень, аналіз експериментальних даних, підготовка матеріалів статті до друку.)

8. Чернышенко Д.В. Система фиксируемого газового зонда для удаления кислоро-да из анаэробных культиваторов и пробирок / Д.В. Чернышенко, Л.С. Ястрем-ская, В.И. Карпенко // Микроб. журн. – 1991. – Т.53, в.3. – С.100–102. (Особистий внесок – розробка ідеї, креслення, підготовка статті до друку).

9. Чернышенко Д.В. Культиватор для изучения ростовых процессов анаеробных микроорганизмов / Д. В. Чернышенко, Я. Н. Данько, А. Б. Таширев, О. С. Радченко, Л. С. Ястремская // Микроб. журн. – 1990. – Т.52, в.6. – С.90–92. (Особистий внесок – виконання креслення, підготовка статті до друку).

10. Патент на к. м. 30111 Україна, МПК (2006), CO 2F 3/00. Спосіб інтенсифікації

росту та отримання метаболітів з органічних речовин аєробно-анаєробними мікроорганізмами при магнітній обробці / Карпенко В. І., Кисла Л. В., Геращен-ко В. О., Ястремська Л. С., Фефелов О. О. – № 30111; заявл. 30.10.07; опубл. 11.02.08, Бюл. № 3. (Особистий внесок – проведення експериментальних досліджень, підготовка матеріалів до оформлення патенту).

11. Карпенко В.И. Синтез белка микроорганизмов на сточных водах птицефабрики /В.И. Карпенко, Л.С. Ястремская, В.О. Мыслович: матер. конф.[Проблемы и перспективы биотехнологии], (Братислава, 23–27 янв. 1989 г). – 1989. – С.101.

12. Малашенко Ю.Р. Анаэробная конверсия свиного навоза в биогаз и органоминеральные удобрения /Ю.Р. Малашенко, И.В. Семененко, С.И. Якушко, Ф.В. Мучник, Л.С. Ястремская, В.И. Карпенко: мат.VII сьезда Укр. микр. общ-ва, (Черновцы, сент.1989 г.) /АН УССР, [и др.].–Киев-Черновцы: 1989. – ч.1. – С.120.

13. Романовская В. А. Изучение метанобразования на основе растительного (возобновляемого) сырья /В.А. Романовская, В.И. Карпенко, Т.А. Гринберг, Л.С. Ястремская:Тез. докл. cимп. ["Биоконверсия растительного сырья"], (Рига, 12–16 апр. 1982г.) /Всесоюзн. Микроб. общ-во АН СССР. – Рига: 1982. – Т.2. – С.257.

14. Ястремська Л.С. Культивування целюлолітичного анаеробного термофільного штаму Clostrіdіum thermocellum 5СТ на відходах птахівництва / Л.С. Ястремська, В.І. Карпенко:Мат.VI міжн. конф.[Безпека життя і діяльності людини – освіта, наука, практика],(Київ, 15–17 бер. 2007 р.) /М-во освіти і науки України, НАУ. – К.: Нац. авіа.ун-т, 2007. – С.248–249.

15. Ястремська Л.С. Вплив окисно-відновного потенціалу середовища на розвиток анаеробного термофільного целюлолітичного штаму Clostrіdіum thermocellum 5СТ /Л.С.Ястремська, В.І. Карпенко, Л.П. Голодок :мат. міжн. конф. [Сучасні проблеми біології, екології та хімії] (Запоріжжя, 29–01 квіт. 2007р.) / М-во освіти і науки України [та ін.]. – Запоріжжя: ЗНУ, 2007. – С.497–498.

16. Ястремская Л.С. Двухфазная переработка животноводческих комплексов / Л.С. Ястремская, Е.О. Муращик, В.И. Карпенко: мат. конф. [Проблемы и перспективы биотехнологии], (Братислава, 23–27 янв. 1989 г). – 1989. – С.82–83.

17. Ястремская Л.С. Некоторые физиолого-биохимические свойства целлюлозо-разрушающих культур рода Clostridium /Л.С. Ястремская, Е.О. Муращик: мат.VII сьезда Укр. микроб. общ-ва, (Черновцы, сент.1989 г.) /АН УССР, [и др.]. – Киев-Черновцы: 1989. –ч.1. – С.134.

18. Ястремская Л.С. Микробиологическая переработка отходов животноводческих комплексов в анаэробных условиях /Л.С. Ястремская, Е.О. Муращик, В.И. Карпенко: Тез. докл. конф. [Микробиологические методы защиты окружающей среды], (Пущино, 5–7 апр. 1988 г.) /АН СССР, [и др.]. – Пущино : 1988. – С.127.

19. Karpenko V.I. Distribution of methanogenic associations in varios econiches / V.I Karpenko, L.S. Yastremskaya, V.A. Romanovskaya, J.R. Malashenko: 10-th Congress of the Hungarian Society of microbiology (26–29 aug. 1987): Abstr. – Hungary. – 1987. – P.17.

20. Karpenko V.I. Isolation of enrighment microbial cultures converting brown coal to

gaseous energy sources /V.I. Karpenko, L.S. Yastremskaya, D.V. Chernyshenko, V.A. Romanovskaya, J.R. Malashenko, N.K. Vasilchikov: Symposium on biotechnology fuels and chemical (8–12 may 1989): Abstr. – Colorado-Spring. – USA. – 1989. – P.122.

21. Malashenko Y.R. Medium redox-potential during cultivation of mehtanogenic community /J.R. Malashenko, D.V. Chernyshenko, Y.N. Danko, L.S. Yastremskaya, V.I Karpenko: Symposium on biotechnology for fuel and chemicals (8–12 may 1989): Abstr. – Colorado-Spring. – USA. – 1989. – P.82.

22. Yastremskaya L.S. Some aspects of microbial conversion of cellulosic raw material in biogas / V.I Karpenko, L.S. Yastremskaya: 10-th Congress of the Hungarian Society of microbiology (26–29 aug. 1987): Abstr. – Hungary. – 1987. – P.43.