Číslo: SK_000012
Autor: Jackuliak, Ondrej ; Paulínyová, Emília ; Pivková, Zuzana ; Belianský, Peter
Názov: Enzymatická hydrolyzovateľnosť bukových pilín po hydrotermickej úprave s oddelením extraktov
Názov publikácie: Drevársky Výskum, ročník 1989, zväzok 121, str.19 – 32, Štátny drevársky výskumný ústav (ŠDVU), ALFA, Bratislava 1989.
Pozrite si celý článok:
http://library.envifor.eu:8282/greenstone/collect/PDF/SK_000012.pdf
Kľúčové slová: Enzymatická hydrolyzovateľnosť, bukové piliny, hydrotermická úprava, polysacharidy dreva
Abstract:
Výskum prípravy krmív pre prežúvavcov z odpadov listnáčov v Štátnom drevárskom výskumnom ústave. Bratislava nadväzuje na práce riešené v predchádzajúcich rokoch. Súčasne vyvíjané postupy hydrotermickej úpravy sú charakteristické a nové v tom, že spájajú do jediného kroku hydrotermickú úpravu a extrakciu nízkomolekulových fenolových látok, ktoré sú v krmive nežiadúce. Takáto extrakcia si vyžaduje použitie vyšších hydromodulov v procese úpravy pilín. Základnou požiadavkou hydrotermickej úpravy dreva listnáčov na krmivo je uvoľnenie polysacharidickej časti bunkových stien dreva tak, že sa zvýši jeho hydrolyzovateľnosť v tráviacom trakte prežúvavcov, čiže aj stráviteľnosť. Neupravené zrelé drevo má stráviteľnosť sušiny od 0 do 20%, stanovené štandardnou metódou in vitro. Aj 20 % stráviteľnosť je nedostatočná, aby pokryla energiu, potrebnú na samotné trávenie. Použitie neupravených materiálov by malo teda negatívny účinok na energetickú bilanciu tráviaceho systému zvierat. Parením dreva pri vysokých teplotách a tlakoch sa stáva lignín plastický a časť hemicelulóz aj lignínu sa konvertuje do vodných roztokov. Celulóza a ostatné zvyškové cukry sa stávajú prístupné pre enzymatickú hydrolýzu aj napriek prítomnosti lignínu. Časť lignínu sa dá extrahovať organickými rozpúšťadlami a vodou. Hydrotermickou úpravou sa získajú 3 rôzne frakcie: kondenzáty prchavých látok (fural, kyselina octová), aj vláknitý materiál (celulóza a časť lignínu), vodný extrakt (hemicelulózy, časť lignínu a extraktívne látky). Jedným zo základných kritérií kvality vláknitého materiálu po hydrotermickej úprave krmiva je jeho stráviteľnosť. Stanovenie stráviteľnosti in vitro priamym skrmovaním vyžaduje veľké množstvo materiálu a je zdĺhavé. Menej náročné na množstvo krmiva a čas je stanovenie stráviteľnosti pomocou voperovanej
fistuly, cez ktorú je možné priamo vkladať do bachora vzorky rastlinného materiálu a po uplynutí danej inkubačnej doby sa stanoví stráviteľnosť z úbytku hmoty. V laboratórnych podmienkach sa na stanovenie stráviteľnosti in vitro používa bachorová šťava.
Pri týchto metódach treba mať pre štúdiá zabezpečené pokusné zvieratá. Boli snahy stanovovať stráviteľnosť jednoduchším postupom, pomocou chemických činidiel. Výsledky však nie vždy korelovali so stráviteľnosťou. Posledná skupina — biochemické metódy — používajú enzýmy s celulolytickou aktivitou. V práci bol okrem celulázového komplexu „Ono- f zuka SS" použitý aj proteolytický enzým získaný z huby Streptomyces griseus. V experimentálnej časti opísanej práce sa navrhla metodika stanovenia enzymatickej hydrolyzovateľnosti vyrobených vzoriek krmiva, ktorá nahradila v našich výskumných podmienkach „metódu stanovenia stráviteľnosti in vitro pomocou bachorovej šťavy".
Kontrolné hodnoty predstavujú stanovené hodnoty úbytkov hmoty analyzovaných vzoriek, resp. stanovené hodnoty glukózy vo filtráte suspenzie analyzovaných vzoriek, v obidvoch prípadoch za neprítomnosti enzýmu celulázy DK-86. Závislosť enzymatickej hydrolýzy hydrotermicky upravených bukových pilín od koncentrácie enzýmu celulázy DK-86 je 0,1 % koncentrácia enzýmu pri stanovení enzymatickej hydrolyzovateľnosti uvedených vzoriek sa zvolila jednak pre šetrenie enzýmom, a aj preto, že získané výsledky boli blízke hodnotám stráviteľnosti, ktoré sa dostali metódou in vitro pomocou bachorovej šťavy (v Ústave fyziológie hospodárskych zvierat Slovenskej akadémie vied, Košice). Diferencie výsledkov navrhnutej biochemickej metódy sú dané spôsobom prípravy vzoriek (mletia) a konečného vyhodnotenia (z úbytkov hmoty, resp. prírastkov sacharidov v inkubačnom roztoku (suspenzii). Najlepšie hodnoty enzymatickej hydrolyzovateľnosti (60 %) sa získali pre podmienky hydrotermickej úpravy — 203 °C, 1,7 MPa, 30 min čas reakcie pri hydromodule 1 :3,6 za miešania. Pri hydromodule 1 :3,6 je už možné piliny v tlakovom zariadení miešať, a ešte nedochádza k nadmernému vyplavovaniu uvoľnených hemicelulóz, ako je to pri použití vyšších hydromodulov. Samotná biologická úprava bukových pilín — v danom prípade pomocou huby Phanerochaete chrysosporium Burds bez predchádzajúcej hydrotermickej úpravy nie je vhodná na prípravu dostatočne stráviteľného krmiva pre prežúvavcov. Dosiahli sa hodnoty iba do 15% enzymatickej hydrolyzovateľnosti.
Predmetom súčasnej a ďalšej práce je obohacovanie bukových pilín pomocou mikroorganizmov o dusíkaté látky, po predchádzajúcej optimálnej hydrotermickej úprave.
V práci sú uvedené výsledky stanovenia enzymatickej hydrolyzovateľnosti krmiva pre prežúvavcov, vyrobeného postupom hydrotermickej úpravy bukových pilín, za súčasného získania extraktov. Použil sa enzýmový preparát celuláza DK-86 z Chemického ústavu Centra chemického výskumu Slovenskej akadémie vied Bratislava. Vypracovaná metodika je prísnejším kritériom hodnotenia stráviteľnosti vyvíjaných krmív ako metóda používaná in vitro pomocou bachorovej šťavy. Z reakčných podmienok, ktoré preštudovali autori, sa uvádza najmä vplyv hydromodulu na enzymatickú hydrolyzovateľnosť pripravených vzoriek. Najlepšia hodnota 60 % sa dosiahla pri optimálnych podmienkach navrhovanej technológie: hydromodul 1 : 3,6; miešanie reakčnej zmesi 30 min pri teplote 203 °C a tlaku 1,7 mPa v tlakovom zariadení.