Тельянова А.В., Роганов В.Р., Касимова Л. В. К ВОПРОСУ О

Тельянова А.В., Роганов В.Р., Касимова Л. В.
К ВОПРОСУ О ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ТОРФА
МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ГОРЕЛИЩЕ»
С 2011 года в Пензенской области успешно начала работать ООО
«ИнноТорф» фирма, основной цель которой является переработка торфа
месторождения «Горелище» (Пензенская область) [1]. Пока в небольших
объёмах уже начат выпуск продуктов первичной переработки торфа —
препараты Гумостим и Гумитон, которые уже используются в сельском
хозяйстве. Эти же продукты, как показали экспериментальные исследования
авторов, являются перспективными источниками сырья для выделений из
них
6
видов
аминокислот
и
некоторых
витаминов.
Выделяемые
аминокислоты разнообразны и уникальны [2].Это можно понять посмотрев
на таблицу 1.
Таблица 1-Аминокислоты и их свойств.
Аминокислота
Свойства
Изолейцин
1. способствует набору мышечной массы.
2. выступает в качестве источника энергии для
мышц и тканей головного мозга.
3. оберегает ткани нашего организма от
постоянного распада.
4. важный компонент синтеза гормонов и
ферментов.
5. обладает
иммуностимулирующими
свойствами
Триптофан
1. участвует в образовании серотонина,
которого называют гормоном счастья.
2. необходим для синтеза витамина РР.
3. известен как естественный антидепрессант.
4. участник синтеза многих гормонов в нашем
организме.
Фенилаланин
1. активно влияет на наш мозг, способен
повышать и снижать настроение, аппетит,
способность к обучению.
2. прекрасный антидепрессант.
3. участвует в процессе образования инсулина.
Лизин
1.
2.
Обеспечение усвоения кальция.
Производство коллагена для построения
костей, хрящей и соединительных
тканей.
3.
4.
Выработка антител иммунной системы.
Выработка
гормонов
эндокринной
системы.
5.
Выработка ферментов пищеварительной
системы.
6.
7.
Обеспечение
транспорта
кровью
кислорода и питательных веществ.
Обеспечение работы сердечной мышцы.
8.
Обеспечение азотистого обмена.
9.
Обеспечение функции желчного пузыря.
10. Активация работы эпифиза и молочных
желез.
11. Обеспечение усвоения аминокислот.
Глицин
1.
2.
3.
4.
5.
6.
стимулирует функции гипофиза.
способен стимулировать насыщение нашего
организма креатином.
стимулирует образование глюкозы.
известна
способность
глицина
стимулировать рост и развитие костной
ткани.
входит в состав коллагена.
способствует нормальному психическому
развития, и сохранению психического
здоровья в течение всей жизни.
1. кислота участвует в передаче нервных
импульсов
2. кислота важный участник обмена веществ.
3. кислота служит источником энергии для
клеток головного мозга.
4. кислота использую в лечебных целях при
психических расстройствах.
Глутаминовая кислота
Предполагается, что полученные новые препараты улучшат положение
в животноводстве. В частности применение аминокислот повышает вес
животных за счет наращивания мышечной массы [3]. Целью проводимых
исследований является глубокая переработка торфа с использованием
кислотного и щелочного гидролиза торфа с выделением смеси аминокислот с
витаминами. В новом составе смеси аминокислот с витаминами будут
присутствовать
изолейцин,
триптофан,
фенилаланин,
лизин,
глицин,
глутаминовая кислота, которые не могут синтезироваться в организме
животных и должны доставляться с пищей. Полученные смеси аминокислот
с витаминами улучшат положение в животноводстве, повысят качество
продаваемой продукции и уменьшат заболевания среди животных.
В настоящее время привес часто достигается использованием добавок,
задерживающих выход воды перед забоем. Вес увеличивается – качество
страдает.
Мышцы примерно на 80% состоят из воды и процентов на 20 из белка,
то есть аминокислот1. Помимо этого аминокислоты способствуют не только
росту мышечной массы и силы, но и укрепляют выработку гормонов,
ферментов, антител, участвуют в поддержании нормального психического
тонуса. Без аминокислот не возможен процесс разрушения подкожного жира.
У жвачных животных бактерии и другие микроорганизмы рубца
превращают в летучие жирные кислоты, клетчатку и легкоусвояемые
1
цит. по http://fizrazvitie.ru/2010/09/blog-post_14.html
полисахариды, синтезируют витамины, а также белок из простых азотистых
соединений. Поэтому вопрос о снабжении жвачных животных протеином, в
том числе и аминокислотами, в основном решается за счет поступления в
организм любого протеина и даже небелковых азотистых веществ. Совсем
другое наблюдается у многих моногастричных животных [5].
В процессе длительного филогенетического развития у животных
вырабатывалась различная способность синтезировать аминокислоты. Так,
например, свиньи могут синтезировать аланин, аргинин, аспарагиновую
кислоту, глицин, гистидин, глутаминовую кислоту, пролин, оксипролин,
серии, тирозин, цистеин и оксилизин. Таким образом, для свиней,
безусловно, незаменимыми аминокислотами являются лизин, метионин,
треонин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин и валин. А для птиц к
этому перечню еще необходимо прибавить глицин.
При полном отсутствии или недостатке в корме одной или нескольких
незаменимых аминокислот, синтез полноценных белков в организме
становится невозможным, нарушается обмен, снижаются продуктивность и
плодовитость животных, замедляется рост молодняка. Корма животного
происхождения содержат все незаменимые аминокислоты. В растительных
кормах недостает некоторых аминокислот.
Наиболее часто отмечается нехватка таких незаменимых аминокислот,
как лизин, метионин, треонин и триптофан. Именно на эти четыре
аминокислоты приходится 99% объема производства всех незаменимых
аминокислот в странах Европейского Союза, Швейцарии и Норвегии [6].
Ещё одним немаловажным фактором является усваивание аминокислот
и, как мы уже сказали, повышение иммунитета животных, однако не только
их, ведь молоко, которое будет давать крупнорогатый скот, также содержит
аминокислоты. Тем самым выпуская данную продукцию, а именно молоко и
кисломолочные
продукты,
потребляющего её в пищу.
можно
повысить
иммунитет
у
человека,
Аминокислоты содержатся во всех белках. Самыми белковыми
продуктами считают рыбную и мясную муку, и еще соевый жмых и шрот.
Эти продукты продолжают использоваться в животноводстве. Но есть две
причины, из-за которых их применение ограничивается. Первая – их
стоимость,
достаточно
животноводства.
максимальное
Вторая
дорогая,
–
количество
в
повысит
натуральных
аминокислот.
стоимость
продуктов
компонентах
содержится
Тогда
как
синтетические
аминокислоты позволяют восполнить недостаток какой-то конкретной
аминокислоты. А их стоимость намного ниже натуральных аминокислот, и
выгоду они приносят не меньшую. Если в рацион питания животных вместо
синтетического лизина добавить натуральный компонент, стоимость одной
тонны корма повысится на 1 тысячу рублей [7].
Основные способы получения аминокислот:
1. Замещение галогена на аминогруппу в соответствующих
галогензамещенных кислотах:
2. Присоединение аммиака к α,β-непредельным кислотам с
образованием β-аминокислот:
3. Восстановление нитрозамещенных карбоновых кислот (применяется
обычно для получения ароматических аминокислот):
4. Биотехнологический способ получения чистых α-аминокислот в виде
индивидуальных оптических изомеров. Этот способ основан на способности
специальных
микроорганизмов
вырабатывать
в
питательной
среде
определенную аминокислоту.
5. Перспективный способ получения α-аминокислот - гидролиз
пептидов и белков.
Природное органическое сырье – низинный и верховой торфа содержат
в своем составе аминокислоты (табл. 1) [1, 2] и белки.
Таблица 1. - Аминокислотный состав торфов месторождения Темное
Томского района Томской области (% сухого вещества)
Аминокислота
Тип торфа
Низинный
Верховой
2
3
Аспарагин
0,59
0,69
Треонин
0,24
0,66
Серин
0,25
0,26
Глутамин
Сл.
0,88
Глицин
0,13
0,29
Аланин
0,37
0,43
Валин
0,18
0,53
Метионин
0.24
0,10
Изолейцин
0.05
0,42
Лейцин
0,37
0,54
Тирозин
0,24
0,25
Фенилаланин
0,29
0,38
Гистидин
0,32
0,41
Лизин
0,46
0,41
Аргинин
0,19
0,26
Сумма
3,92
6,51
1
Щелочным гидролизом из низинного торфа месторождение Темное
Томского района Томской области получают гуминовую кормовую добавку
Гумитон, которая в своем составе содержит также аминокислоты:
Таблица 2 - Содержание аминокислот в Гумитоне из низинного торфа
месторождения Темное Томского района Томской области
Показатели
Гумитон сухой
Гумитон раствор
Влажность, %
-
96.14
Аспарагин
7.80
0.55
Треонин
3.70
0.21
Серин
4.70
0.29
Глутамин
9.00
0.75
Пролин
14.00
0.74
Глицин
4.40
0.22
Аланин
3.60
0.47
Валин
5.30
0.34
Метионин
2.00
0.20
Изолейцин
3.10
0.20
Лейцин
3.50
0.40
Тирозин
0.27
0.23
Фенилаланин
4.30
0.43
Гистидин
9.60
0.61
Лизин
6.20
0.43
Аргинин
6.80
0.20
Сумма
88,27
6,27
Аминокислоты в г/кг
Сопоставление результатов таблиц 1 и 2 показало, что в сухом
препарате Гумитон содержание аминокислот достигает 88,3% на сухое
вещество. Более высокий показатель содержания аминокислот можно
получить при выделении аминокислот из Гумитона и последующей очистки
их от посторонних примесей и сушке. Что подтверждает перспективность
выбранного направления получения гуминовых кислот из торфа.
Другим важным для организма животных показателем является
содержание витаминов. Витамины стимулируют обмен веществ в организме.
Недостаток их в рационе животных вызывает заболевания - гиповитаминозы,
при которых нарушается усвоение белков, жиров, углеводов и минеральных
веществ, снижается устойчивость организма к инфекционным заболеваниям.
Витамины
для
животных
являются
дополнительными
питательными
веществами. Отсутствие или недостаток витаминов в организме животного
влечет к расстройству функций организма, нарушает обмен веществ у
животного. Наибольшее значение для животных имеют витамины А, В, С, D,
Е, К. В этих витаминах нуждаются животные всех видов. Особенно остро
ощущается недостаток витаминов А и D молодыми животными и молочными
коровами, а недостаток витаминов группы В — свиньями и птицей.
Витамины
синтезируют
в
основном
химическим
или
микробиологическим путем или получают из естественных источников2.
В таблице 3 приведено содержание витаминов в кормовой добавке
Гумитон из низинного торфа месторождения Темное Томского района
Томской области [2. 3].
Таблица 3 - Содержание витаминов в гуминовой кормовой добавке
из торфа Гумитон
1
Витамин А мг/кг
7.54
2
Витамин Е мг/кг
5.93
3
Витамин В1 мг/кг
0.98
4
Витамин В2 мг/кг
3.53
5
Витамин В3 мг/кг
2.83
6
Витамин В5 мг/кг
9.65
7
Витамин В6 мг/кг
1.03
8
Витамин В6 мг/кг
5.17
9
Витамин В6 мг/кг
0.26
10
Витамин К3 мг/кг
0.24
Анализ
приведенных
результатов
подтвердил
целесообразность
выбранного направления получения смеси аминокислот и витаминов из
торфа щелочным или кислотным гидролизом органического вещества торфа.
2
цит. по http: //www.biotechnolog.ru/prombt/prombt2_6.htm
Учитывая актуальность поставленных задач, инициативная группа
разработала план предполагаемых исследований.
Результаты
исследований
должны
определить
возможность
использований конкретного оборудования для извлечения из гуминовых
препаратов месторождения «Горелище» смеси аминокислот с витаминами, и
получения в дальнейшем удобрения из отходов производства, что позволило
бы полностью использовать сырьё и сделать производство аминокислот
безотходным. Предполагается, что исследования будут выполняться как за
счет личных средств членов инициативной группы, за счёт средств ООО
«ИнноТроф» и ООО «Видео3», являющихся спонсорами исследований, а
также за счёт грантов, выделяемых на конкурсной основе молодым
исследователям.
Литература
1. ОТЧЕТ о выполнении НИОКР по теме: "Исследование и разработка
способов
извлечения
гуминовых
препаратов
из
торфа,
разработка
стимулятора роста растений Гумостим" (контракт №10203р/17354 от
28.04.2012
с
ФСРМФП
в
НТС)
(заключительный)/
В.Р.Роганов,
Л.В.Касимова, А.Е.Донькин и др. — Регистрационный № 01201262318
Инв.№ 08, Пенза, ООО «ИнноТорф». — 103 с.
2. Перспективы применения торфа и продуктов его переработки в
животноводстве /Л.В.Касимова, Т.П.Жилякова, Э.В.Титова, А.Н.Панов,
С.Н.Удинцев, В.А.Сибагатов, Н.М.Белоусов. – Томск, Изд-во ТПУ, 2006. 92с.
3. Применение в животноводстве кормовой добавки Гумитон на основе
биологически активных соединений торфа /Н.М.Белоусов, С.Н.Удинцев,
Т.П.Жилякова, Э.В.Титова, П.А.Кравецкий, Л.В.Касимова, В.А.Сибагатов,
В.А.Копанев, Д.П.Мельников, Т.В.Лычева, В.А.Синицын. – М.: Изд-во ООО
«Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК», 2012. -232с.
4.Органическая химия: Учебник для вузов:В 2 т./В.Ф.Травень-М.:ИКУ
«Академкнига».2006.-502c.
5.Органическая химия: Для студ. мед. ин-тов/Шарпенак А.Э. ,М.:Выс.шк.,1963.-337с.
6.
Аминокислоты
-
строительный
материал
жизни:
ID
книга/Л.Остапенко-litmir.net- Электронная библиотека, 2012.-10с.
7. Аминокислоты в живом организме/ С.Н. Гараева, Г.В. Редкозубова,
Г.В.- Типография Академии Наук Молдовы,2009-552с.
8. Чистые аминокислоты./Буланов Ю. -Электронная библиотека
ПензГТУ, 2009-166с.