С
137
Рисунок 2 – Крахмальные зерна соргового крахмала
В связи с отсутствием нормативной технической документации качественные показатели
крахмала из зерна сорго определялись в соответствии с требования ГОСТ Р 51985-82 «Крахмал
кукурузный. Общие технические условия» (таблица 1).
Таблица 1 – Качественные показатели крахмалов из сорго, полученные разными способами
Наименование показателя
Требования ГОСТ Р 51985-82
Характеристика и норма
Крахмал сорго
Высшего
сорта
Первого
сорта
Амилопектинов
ого
Внешний вид
Однородный порошок
Соответствует
Цвет
Белый, допускается серовато-желтоватый
оттенок
Белый
Запах
Свойственный крахмалу, без постороннего
запаха
Соответствует
Массовая доля влаги, %, не
более
14,0
14,0
16,0
12,8
Массовая доля общей золы в
пересчете на сухое вещество,
%, не более
0,20
0,30
0,30
0,20
Кислотность, см
3
0,1 н NaOH ,
не более
20
25
25
9,05
Массовая доля протеина в
пересчете на сухое вещество,
%, не более
0,8
1,0
1,0
0,59
Содержание диоксида серы
(SO
2
), мг/кг
50
50
50
Отсутствует
Количество крапин на 1 дм
2
рабочей поверхности крахмала
при рассмотрении
невооруженным глазом, шт.,
не более
300
500
500
Отсутствуют
Примеси других крахмалов
Не допускаются
Отсутствуют
Кислотность характеризует чистоту и степень свежести крахмала, по ее содержанию можно
судить о свежести крахмала, а также о степени его очистки и промывки в процессе
производства.Согласно ГОСТ Р 51985-82 «Крахмал кукурузный. Общие технические условия»
значение кислотности в пересчете на абсолютно сухое вещество не должно превышать в высшем
сорте 20 см
3
0,1н NaOH, а в первом сорте - 25 см
3
0,1н NaOH. Результаты исследований показали
(таблица 1), что по данному показателю крахмал полученный из зерна сорго имеет значение 9,05см
3
0,1н NaOH, т.е. соответствует высшему сорту.Ограничительные нормы по содержанию протеина
(ГОСТ Р 53501-2009) в высшем сорте – не более 0,8%, в 1 сорте – 1,0%, в полученном образце
соргового крахмала 0,59%. Влажность крахмалов из зерновых культур не должна превышать 14,0% в
138
обоих сортах, полученный образец соргового крахмала имел влажность 12,8%. Зольность
характеризует степень очистки сырья и крахмала (готового продукта) от нежелательных примесей, в
том числе от землистых примесей и песка. Процент зольности крахмала является наиболее точным
показателем его товарного сорта. В полученном крахмале он равен 0,20%, что соответствует
высшему сорту.Выход из зерна сорго крахмала составлял 35%. Анализ качественных показателей
крахмала из сорго, показал, что полученный крахмал соответствует высшему сорту.
Исследованиями установлено, что по всем показателям, заложенным в ГОСТ Р 51985-82
крахмал, полученный с применением при замачивании 25% раствора аммиачной воды соответствует
высшему сорту.
Литература
1Н.Р. Андреев «Основы производства нативных крахмалов» http://agrogold.ru/.
2 Шепель Н.А. Сорго / 1994. – 448 с.
3 Фицев А.И. Комплексная оценка различных сортов зернового сорго / А.И. Фицев, Ф.В. Ворнокова,
Л.М. Коровина и др. // Кукуруза и сорго. 2009. – № 2. – С.21–24//http://carbofood.ru/. J. Tilden Marshall,
JR., B.S. / A Thesis in dairy industry / Submitted to the Graduate Faculty of Texas Technological College in
Partial Fulfillment of the Reguirements for the Degree of .
4 Трегубов Н.Н. Технология крахмала и крахмалопродуктов.- М.: Легкая и пищевая
промышленность, 1981. – 470 с.
5 ГОСТ Р 51985-82 «Крахмал кукурузный. Общие технические условия».
Осы берілген мақалада сорго дәнінен крахмал алу әдісі зертхалалық жағдайда меңгерілді.
Тәжірибе барысында сорго дәнін 0,2 М сілтімен өңдеу арқылы, стандартқа сәйкес крахмал алынды.
In this paper the method of in vitro starch from grain sorghum. The experiments carried out 0.2 М
alkali treatment of grain sorghum starch was obtained the relevant standard
УДК 547.458.81:576.8.06
Ж.Б. Сыздыкова, Н.Л.Нечай
ТОО
«Казахский
научно-исследовательский
институт
переработки
сельско-хозяйственной
продукции», г.Астана.
ЦЕЛЛЮЛОЗОЛИТИКАЛЫҚ МИКРОСКОПИЯЛЫҚ САҢЫРАУҚҰЛАҚТАРДЫ
ӘРТҮРЛІ ТАБИҒИ ОБЪЕКТІЛЕРДЕН БӨЛІП АЛУ
Целлюлазалар мен гемицеллюлазалар ферменттік препараттары қалпына келетін өсімдік
шикізаттарының терең конверсиясы үшін биокатализаторлары болып табылады және өндірістің
әртүрлі салаларында кең қолданыс тапты. Бұл Жердегі халық санының өсуімен және жаңа энергия
көздерін белсенді іздеумен байланысты, сондықтан қалпына келетін қоры шектеусіз целлюлозалы
шикізаттарға деген қызығушылық өсті [1,2,3,4].Целлюлазаларды негізгі қолдану салаларына тағам
өнеркәсібі, тоқыма өнеркәсібі, целлюлаза-қағаз өндірісі, ауыл шаруашылығы, жем өндірісі, биоотын
өндірісі және т.б. жатады [4,5,6].Біздің елімізге ферменттік препараттар негізінен шет елдерден
импортталынады және тағам және қайта өңдеу өнеркәсібінің мұқтаждығы үшін ферменттік
препараттарды әзірлеу Қазақстан Республикасы биотехнологиясын дамытудағы артықшылық
бағыттардың бірі қойылған.Целлюлолитикалық ферменттер саласындағы зерттеулер жаңа штаммдар
– целлюлазалар мен гемицеллюлазалар продуценттерін алуға және іздеуге бағытталған.Целлюлазалар
тек қана микроағзалармен синтезделеді, атап айтқанда Clostridium туысының анаэробты
бактерияларымен және микроскопиялық саңырауқұлақтарымен және басқаларымен. Целлюлоза
микроағзалардың көптеген туыстарының өкілдерімен ыдыратылады - Alternaria tenuis, Aspergillus
amstelodamy, A.fumigatus, A.oryzae, A.terreus, Cellovibrio gilvus, Cephalosporium sacchariticus,
Chaetomium globosum, Fusarium culmorum, F.oxysporum, F.solani, Trichoderma koningii, T.viride,
T.longibrachiatum, Geotrichum candidum және т.б. [1,7]. Целлюлазаларға субстратына целлюлоза
немесе оның ішінара деградациясының өнімі жатады. Целлюлоза өзара β-1,4-глюкозидтік
139
байланыстармен біріккен, глюкозаның қалдықтарынан тұратын, өсімдіктердің жоғары полимерлік
полисахариді болып табылады. [1,7].
Целлюлозаның
деструкциясына
қатысатын,
ферменттер
номенклатурасына
сәйкес
целлюлазалар кешеніне келесілер жатады:
1) 1,4-β-D-глюкан-4-глюканогидролазалар (КФ 3.2.1.4).
2) 1,4-β-D-глюканглюкогидролаза (КФ 3.2.1.74).
3) 1,4-β-D-глюканцеллобиогидролаза (КФ 3.2.1.91).
4) β-D-глюкозидглюкогидролаза (КФ 3.2.1.21).
Өнеркәсіптік мақсатта целлюлазалар препараттарын алу үшін негізінен Trichoderma (Т. reesei,
Т. viride, Т. longibrachiatum) туысына жататын микроағзалар қолданылады [1,4]. Бұл олардың жоғары
секреторлық қабілеттеріне, сонымен қатар әртүрлі субстраттық ерекшеліктеріне қарай өндірілетін
ферменттердің алуан түрлілігіне байланысты. Trichoderma саңырауқұлақтары негізінде алынатын
целлюлазалар препараттары көптеген елдерде, Novozymes (Дания), Genencor International (США),
Iogen (Канада), PrimAlko (Финляндия), Rohm Gmbh (ФРГ), Meiji Seika Kaisha Ltd. и Shin Nihon
Chemical Co. (Япония) және т.б. өнеркәсіптік ферменттердің жетекші өндіруші-компанияларымен
шығарылады.
Сонымен қатар Penicillium verruculosum саңырауқұлағының жаңа өнеркәсіптік штаммдары
В40-221-6 және В40-221-151 алынды және целлюлазалар және гемицеллюлазалардың болашағы бар
продуценттері - Chrysosporium lucknowense UV 18-25 саңырауқұлағы табылды [7].«Өсімдік
шикізатын терең қайта өңдеу үшін микробтық гидролитикалық ферменттік препараттар алудың
ғылыми негіздерін әзірлеу» жобасы (ҚР АШМ 042 бюджеттік бағдарламасы) шеңберінде 2012 жыл
бойы ЖШС «Қазақ ауылшаруашылық өнімдерін қайта өңдеу ғылыми зерттеу институты» астық
дақылдарын биоқайта өңдеу лабораториясында әртүрлі табиғи объектілерден целлюлозолитикалық
микроағзалар штаммдарын бөліп алу бойынша зерттеулер жүргізілді.Целлюлазалар белсенді
продуценттерін іздеу мақсатында Гетчинсон қоректік ортасына топырақ (Ақмола облысының аралас,
қылқанды жапырақ орманының), кәдімгі қарағай мен қайыңның беткі ыдырап жатқан қабығына шаю,
астық тазарту бөлігіндегі астық тазартудан қалған қалдықтар (астық, сабан, дәнді дақылдар
қоқымының қоспасы), бидай дәні, күріш сабаны мен қауызы, бидай сабағы, бидай ризосферасы
топырағы үлгілеріне микробиологиялық талдау жүргізілді.
Талдау нәтижелері Гетчинсон қоректік ортасындағы целлюлозолитикалық микроскопиялық
саңырауқұлақтар саны 0,3-4,65 мың КТБ/г (1 кесте) аралығында ауытқығандығын көрсетті, және
Fusarium (36% дейін), Aspergillus (66% дейін), Trichoderma (15% дейін) туыс өкілдері басым болды.
Басқа саңырауқұлақтарға Cladosporium, Penicillium, Alternaria, Bipolaris, Curvularia және т.б. туыс
өкілдері жатты. Жабайы өсетін өсімдіктер ризосферасының, аралас және қылқанда жапырақ
орманының топырақ үлгілерінде саңырауқұлақтардың максималды саны 5,1 мың КТБ/г есепке
алынды. Бұл үлгілерде Trichoderma туысы саңырауқұлақтарының саны максималды болды және 5-
15% жетті. Жабайы өсетін өсімдіктер ризосферасының топырағында жоғарыда аталған
микромицеттер барлық туысының өкілдері есепке алынғандығын атап өткен жөн, бұл олардың
қоректенуі мен көбеюі үшін қолайлы жағдайдың болуына байланысты.Микробиологиялық
зерттеулер нәтижесінде таза культураға микроскопиялық саңырауқұлақтардың 150 штаммы бөлініп
алынды, олардың ішінен целлюзолитикалық белсенділікке баға беру бойынша жұмысшы коллекцияға
50 штамм кірді.
Культуралды-морфологиялық және физиология-биохимиялық қасиеттерін зерттеу бөлінген
микроскопиялық саңырауқұлақтардың штаммдарын Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Alternaria,
Bipolaris, Curvularia, Trichoderma, Macrosporium, Mucor, Cladosporium туыстарына жататындығын
анықтауға мүмкіндік берді.
Кесте 1 – Гетчинсон элективті қоректік ортасындағы микроағзалардың саны, мың КТБ/г
№
р/н
Тіршілік ету субстраты
Саңырауқұлақта
р, мың КТБ/ г
Туыс бойынша,%
Fus.
Asp.
Trich.
Alt.
басқалары
1
Бидай дәні
0,3
0
0
0
0
100
2
Астықты тазартқаннан
кейінгі диірмен
қалдықтары
0,5
0
0
0
0
100
140
3
Қылқанды жапырақ
орманының топырағы
3,6
10
5
15
0
70
4
Аралас орман
топырағы
4,65
36
2
5
0
57
5
Күріш сабаны
3,0
0
66
0
0
34
6
Күріш қауызы
1,0
0
0
0
0
100
7
Бидай сабағы
1,0
0
0
0
0
100
8
Бидай ризосферасының
топырағы
1,5
0
35
5
0
70
9
Жабайы өсетін
өсімдіктер
ризосферасының
топырағы
5,1
15
4
0
2
1
Жалпы целлюлаздық белсенділігін анықтау әдістеріне субстрат ретінде целлюлозаның таза
түрлерін қолдану арқылы жүргізілетін тесттер жатқызылады (FPA фильтр қағаздары).
Микроскопиялық саңырауқұлақтардың целлюлозолитикалық қасиеттерін зерттеу үшін оларды
Чапека минералдық қоректік ортасында көміртегінің жалғыз көзі ретінде фильтр қағазын пайдаланып
өсірді. Фильтр қағаздарының кесіндісін құрамында 5 мл минералдық орта бар, бактериологиялық
пробиркаларға салып, зерттеп отырған саңырауқұлақтар культураларын отырғыздық. Тәжірибе үш
мәрте қайталанып отырды. Саңырауқұлақтардың өсуін есепке алу және культуралдық
фильтраттардың целлюлозолитикалық қасиеттерін анықтау 10 тәулікте жүргізілді. Микроскопиялық
саңырауқұлақтар штаммдарының белсенділігін көміртегінің жалғыз көзі ретінде нативті
целлюлозаны пайдалана отырып Гетчинсон қоректік ортасында өсіру арқылы зеріттелінді [8].
Зерттелінген микроскопиялық саңырауқұлақтар штаммдарының арасында Trichoderma sp S5,
S7, Z8, Aspergillus sp Р11, P5, Fusarium sp Ot3, Z6, Р14 фильтр қағазының кесіндісінде барлық үш
қайталауда да қарқынды өсті (кесте 2).
Кесте 2 – Микромицеттердің целлюлолитикалық белсенділігі, 10 тәу.
№
р/н
Штамм №
Туыс
Фильтр қағазы
кесіндісінде өсу
қарқындылығы
Гетчинсон ортасы
Колония
диаметрі,
мм
Колонияның
өсу
қарқындылығ
ы
1
2
3
1
Р1
Aspergillus
++++
++++
++++
20
+++-
2
P15
-//-
++++
++++
+++-
10
+++-
3
KB44
Alternaria
++++
++++
+++-
5
+++-
4
Ot-3
Fusarium
++++
++++
++++
30
++++
5
Z6
-//-
++++
++++
++++
40
++++
6
Р14
-//-
++++
++++
++++
2
+++-
7
S73
-//-
++++
+++-
++++
20
++++
8
Rizp1
-//-
++++
+++-
++++
10
++--
9
Р13
-//-
++++
++++
+++-
30
+++-
10
Ot-2
-//-
+++-
++++
++++
20
+++-
11
DS48
-//-
++++
+++-
++++
20
++++
12
DS 43
-//-
++++
++++
+++-
60
++++
13
DS29
-//-
++++
++++
+++-
50
+++-
14
Хlp-6
Penicillium
+++-
++++
++++
10
++--
15
KS17
-//-
+++-
++++
++++
20
++--
16
S5
Trichoderma
++++
++++
++++
5
+---
17
S7
-//-
++++
++++
++++
90
++++
18
Z8
-//-
++++
++++
++++
80
++++
19
DS47
-//-
++++
++++
+++-
60
++++
20
КB6
-//-
++++
+++-
++++
60
++++
141
21
Р11
-//-
++++
++++
+++-
90
++++
22
KS3
-//-
+++-
++++
++++
90
++++
23
St2
-//-
+++-
++++
++++
90
++++
24
KB42
-//-
++++
+++-
++++
60
++++
25
DR7
-//-
++++
+++-
++++
90
++++
26
SS7
-//-
+++-
++++
++++
70
++++
27
DR5-2
-//-
++++
+++-
++++
80
++++
Көрсетілген штаммдар нативті целлюлоза бойынша белсенді таралған және 7 тәулікте
қоректік ортаның үстінде фильтр қағазының барлық бөлігін алып жатты (1 сурет). Қоректік ортаның
тереңінде
микромицеттердің
өспегендігі
зерттелуші
штаммдардың
аэробтар
екендігін
көрсетеді.Кейбір
штаммдар
тәжірибенің
тек
қана
екі
қайталануында
ғана
жоғары
целлюлозолитикалық белсенділік көрсетті. Среди грибов рода Aspergillus sp № Р15 штамм, Fusarium
sp № Р13, S73, Rizp1, Ot-2, DS48, DS 43, Penicillium № KS17, Trichoderma КB6, KS3, DB 7, KB42,
DR7, SS7, DR5-2, және т.б. туысындағы саңырауқұлақтар арасында.
а б в г
1 сурет – Целлюлозолитикалық микроағзаларды сериялық өсіру әдісімен Гетчинсон қоректік
ортасына бөліп алу (а – аралас орман топырағы, б – қарағай ағашы, в – қайың ағашы, г- қайың
ағашы).
Көрсетілген барлық штаммдар фильтр қағазы бар Гетчинсон қоректік ортасында белсенді
өсті. Колония диаметрі 10 тәулікте саңырауқұлақ туысына байланысты 5-тен 90 мм дейін құрады (2
кесте). Белсенді өсу Trichoderma туысының саңырауқұлақтарында байқалды. Колония диаметрі 10
тәулікте 9 см дейін жетті. Фузариум туысы саңырауқұлақтарының арасында №S73 штамы белсенді
өсті, ол 10 тәулікте фильтр қағазын толық жауып тұрды. Alternaria, Bipolaris, Curvularia туысының
саңырауқұлақтары Гетчинсон қоректік ортасында қарқынды өскен жоқ.Бөлініп алынған штаммдар
целлюлозолитикалық ферменттердің продуценттері бола алады.
Әдебиет
1 Грачева И.М. Технология ферментных препаратов. – М.: Агропромиздат, 1987. - 197 с.
2 Рабинович М.Л., Мельник М.С.. Прогресс в изучении целлюллолитических ферментов и механизм
биодеградации высокоупорядоченных форм целлюлозы. Успехи биологической химии, т. 40, 2000, с.
205—266.
3Bungay H.R. Energy: the biomass options, Wiley and Sons. - New York: 1998. - p.347.
4 Godfrey Т., West S. (eds.). Industrial enzymology, 2nd edition. – Hampshire: Macmillan Press Ltd, 1996 -
609 p.
5 Bhat M.K. Cellulases and related enzymes in biotechnology. Biotechnol. Adv., 2000 - V.18, p.355-383.
6 Гусаков А.В. Биокатализаторы на основе грибных целлюлаз: - Фундаментальные и прикладные
аспекты тема диссертации и автореферата по ВАК// 02.00.15, 03.00.23, доктор химических наук.
7
Описание
основных
технологий
производства
целлюлазы.
[Электронный
ресурс]
-
http://abercade.ru/research/analysis/
8 Методы экспериментальной микологии: справочник. – Киев: Наукова думка, 1982. - 480с
142
Одним из актульных вопросов современной биотехнолгии является использование
микроорганизмов в качестве продуцентов промышленно ценных веществ таких как целлюлазы.
Грибы, разрушающие древесину в естественных условиях способны активно разрушать Na-КМЦ.
Доминирующее положение среди активных продуцентов целлюлозолитических ферментов в наших
исследованиях принадлежит грибам рода Trichoderma.
One of topical issues of modern biotechnology is use of microorganisms as producers of industrially
valuable substances such as cellulase.Fungus destroying wood under natural conditions capable actively to
destroy Na-CMC. The leading position of the environment of active producers of cellulolytic enzymes in our
researches belongs to sort Trichoderma fungis.
ӘӨЖ 66.093.8:633.58:633.11
С
.Ж.Тажина, Н.Л.Нечай
ЖШС “Қазақ ауылшаруашылық өнімдерін қайта өңдеудің ғылыми зерттеу институты” Астана қ.
БИДАЙ САБАНЫН ДЕЛИГНИФИКАЦИЯЛАУ
Өсімдік биожиынтығының негізгі өндірушісі ауыл шаруашылығы болып табылады. Әлемдегі
өндірілетін тамақ өнімдерінің 60% жуығы дәнді дақылдардан өндіріледі. Астық өнімдерінен басқа,
астық қалдықтары да көп салалы спектрлерде қолданылатындықтан, өзінің химиялық құрамының
арқасында химия, фармакалогия және тамақ өнеркәсібінде маңызды орын алады. Астық өнімдерінің
қалдықтары полисахаридтер, целлюлоза, бояулар, тамақ қоспаларын, фурфурола, дәрі-дәрмектер
және басқа да өнімдер алуға жарамды [1].
Қазіргі таңда сүректі емес өсімдік шикізаты, атап айтқанда, ауылшаруашылық өсімдіктерінің
қалдықтары білікті қолданыс таба алмай отыр, өйткені олардың көп бөлігі егін алқабында қалып
өртелінеді, соның салдарынан қоршаған ортаға экологиялық зиян келтіреді. Ауыл шаруашылық
қалдықтарын өңдеу мәселесі, жарма және дәнді дақылдарын өсіру басты сала болып саналатын
аймақтарда (Қытай, Индия, ТМД елдері, кейбір Ресей аймақтары) өте өткір болып отыр. Сүректі емес
шикізаттың негізгі артықшылығы, оның жыл сайын жаңғыртылуы және бағасының арзандығы болып
табылады [2].Қазақстан Республикасында, жылда, егін орудан кейінгі дәнді өңдеу және қайта
өңдеуден кейін 3-4 млн. тоннаға жуық қалдықтар алынады. Астықты қайта өңдейтін өнеркәсіптің
екіншілік шикізат ресурстарының негізгі түрлері – астық қалдықтары, сабан, қабық, ұнтақ, ұрық және
кебектер болып табылады [3].Белгілі болғандай, дәнді өсімдіктердің ксилемасы өте бағалы
қасиеттерге ие целлюлоза, лигнин сияқты жоғары молекулалық қосылыстардан тұрады. Астық
өндірісінің қалдықтарындағы целлюлозаның мөлшері қалдықтардың түріне байланысты өзгеріп
отырады да қамыста, дәнді дақылда, күнбағыста – 30-40%, зығыр мен кендірде – 75-90%, ал мақта
талшықтарында – 95%-ға жетуі мүмкін. Целлюлоза негізінде алынған материалдар қолданыстан кейін
табиғатқа ешқандай қауіп келтірмей жеңіл ыдырайды [4,5].Кейінгі жылдары сүректі емес өсімдік
шикізаттарынан талшықты материалдар өндіру тенденциясы өсіп келеді.Осы уақытта целлюлоза
алудың бисульфиттік, нейтрал-сульфиттік, сатылы және құрама әдістері зерттелінді және кең
қолданыс тапты. Целлюлоза алудың жаңа әдістерінің ішінде: полисульфидтік, сульфаттық
антрахинон қоспасымен, оттекті-сілті, аммонолиздік тотықтыру әдісі, гидротроптық және басқалары
өте пайдалы деп белгіленді.
“Қазақ ауылшаруашылық өнімдерін қайта өңдеудің ғылыми зерттеу институты” ЖШС-де
дәнді дақылдарды биоөңдеу зертханасында 2012 ж. “Биотехнологиялық синтез арқылы жоғары
қосымша құнды өнімдерді алу мақсатында шикізат ретінде астық қалдықтарын пайдалану” жобасы
аясында бидай сабанынан целлюлоза алу жөнінде зерттеу жұмыстары жүргізілді.Бидай сабанының
химиялық құрамы жалпыға бірдей қабылданған әдістермен анықталынды [6,7].Зерттеулердің
қорытындысы бойынша, бидай сабанының құрамында: 47,20% клетчаткалар; 1,47% липидтер; 5,5%
күл; 4,26% протеин бары белгілі болды.
Бидай сабанынан целлюлоза алу Вурасконың модификацияланған әдістемелерімен жүргізілді
[8].Зертханалық жағдайда, қайнату композициясының компоненттерінің үйлесімді шоғырлануын
анықтау үшін бірнеше тәжірибелер жасалды. Сутек асқын тотығының шоғырлануы 4,2- ден 6,4%
үлес салм. дейін, мұзды сірке суы қышқылының шоғырлануы 23,6 дан 25,8% үлес салм. дейін өзгерді.
143
Барлық нұсқаларда катализатор ретінде 2% үлес салм. шоғырландырылған күкірт қышқылы
қолданылды (1 таблица).
Целлюлоза алу үшін құрғақ сабанды, алдын-ала 1-2 см. өлшеміне дейін ұсақталды және
жуылды. Нақты мөлшерде дайындалған сабанды, гидромодуль10 жағдайында, термостаттық колбаға
салып реакциялық қоспа (мұзды сірке суы қышқылы, сутек асқын тотығы, күкірт қышқылы,
дистилденген су) құйылды да 120?С температурада 2 сағ. бойы ұстады. Алынған талшықты өнім
реакциялық қоспадан сүзіп алынды да дистилденген сумен жуылды.
Гидромодуль 10 жағдайында, 130?С температурада 3 сағ. бойы жүргізілген делигнификациялау
жоғары сапалы өнім алуға мүмкіндік бермеді. Целлюлозаны делигнификациялау аяғына дейін толық
өтпеді, талшықты өнімнің түсі қара қошқыл болды. Талшықты өнімді ағарту сол шоғырланған
компоненттермен белгіленген қайнату жағдайында, бірақ катализаторсыз қайнату композициясында
жүргізілді. Техникалық целлюлоза үлгілерін қайнату мен ағартудан кейінгі микроскопиялық
зерттеулер делигнификациялау процесы аяғына дейін өтпегендігін көрсетті, өйткені үлгілерде бірлі-
жарым шалабұзылған талшықтардың барлығы анықталды.
Делигнификациялауды гидромодуль 7 жағдайында, 120?С температурада 2 сағ. бойы
жүргізгенде талшықты өнімдер шығымын көбейтті. Түсі қайнату композициясының шоғырлануына
байланысты қою сарыдан ашық қоңырға дейін болды.
Алынған талшықты өнім 2 сағ. бойы 120?С температурада 0,1 н NaOH (Натрий
гидроксидімен) өңделді. Осы стадия органикалық емес заттарды бөліп тастауға және талшықты
өнімді ағартуға дайындауға мүмкіндік берді. Бұдан басқа, сілтімен өңдеу стадиясын жүргізу, ағартуға
жұмсалатын реактивтердің шығынын азайтты.
Сілтімен өңдеуден кейін талшықты өнім сүзгіден өткізіліп дистилденген сумен жуылды.
Ағарту стадиясы, гидромодуль 7 жағдайында, 120? С температурада 2 сағ. бойы мұзды сірке суы
қышқылы мен сутек асқын тотығының қоспасымен жүргізілді. Ағартуға, қайнату композициясының
құрамындағыдай ағарту композициясы пайдаланылды.
Қайнату барысында сарғыш түстен ақ түске дейінгі целлюлоза алынды. Микроскопиялық
зерттеулер целлюлоза талшықтарының барын көрсетті (1 сурет).
А
Б
1 сурет – Бидай сабаны: А – қайнатуға дейін; Б – қайнатудан кейін.
Айта кету керек, құрамында мұзды сірке суы қышқылы 25,8% үлес салм., сутек асқын тотығы
4,2% үлес салм., күкірт қышқылы 2% үлес салм. болған қайнату композициясын пайдаланғанда бидай
сабанынан алынған целлюлозаның шығымы едәуір жоғары болды (1 таблица).
Таблица – Делигнификациялау мен ағарту кезінде бидай сабанынан алынатын техникалық
целлюлозаның шығымына әсер ететін реакциялық қоспа шығынының келтіретін әсері
№
Сутек асқын
тотығы,
% үлес салм.
Мұзды сірке суы
қышқылы, % үлес
салм.
Қайнатуға салынған шикізаттың
шығымы, %
Гидромодуль 10
130?С, 2 сағ.
Гидромодуль 7
120?С, 2 сағ.
1
4,2
25,8
32
35
2
5,3
24,7
30
34
3
6,4
23,6
30
34
144
Қайнату процессы аяқталғаннан кейін талшықты өнім сүзгіден өткізіліп, дистилденген сумен
бейтарап жағдайға жеткенше жуылды, сосын 100-103? С температурада кептірілді.
Тотықтырғыш – органосольвенттік қайнату нәтижесінде алынған целлюлоза, қайнату мен
ағарту композициясының компоненттерінің шоғырлануына байланысты ақ түстен қою сары түске
дейін өзгерді (2 сурет).
2 сурет – Бидай сабанынан алынған целлюлоза
Зертханалық тәжірибелер нәтижесінде, целлюлоза шығымы мен оның сапасы қайнату
композициясының
компоненттерінің
шоғырлануына,
гидромодульге,
температураға
және
қайнатудың ұзақтығына байланысты екендігі анықталынды.
Бидай сабанын тотықтырғыш – органосольвенттік қайнатудың үйлесімді жағдайлары
мынадай: гидромодуль 7, температура 120?С 2 сағ. бойы, қайнату композициясының құрамы: мұзды
сірке суы қышқылы – 25,8% үлес салм., сутек асқын тотығы – 4,2% үлес салм., күкірт қышқылы - 2%
үлес салм.
Демек, бидай сабаны құрамында целлюлозасы бар шикізаттардың перспективті түріне жатады.
Әдебиет
1. Maria R. Kosseva. Chapter 3 Processing of Food Wastes // Advances in Food and Nutrition Research,
Volume 58, 2009, Pages 57-136.
2. Минакова А.Р. Получение целлюлозы окислительно-органосольвентным способом при
переработке недревесного растительного сырья. Дисс…канд.техн.наук.– Архангельск.-2003.- 146с.
3. Шаймерденова Д.А. Безотходные технологии переработки зерновых культур// [Электронный
ресурс]. -
http://www.kazakh-zerno.kz
4. Электронный журнал Pakkograff. 2000. №4
5. Лошадкин Д.В. Разработка теоретических основ производства высокопрочных гидратцеллюлозных
материалов на основе экологически малоопасных методов//Дисс. на соиск. к.х.н. Москва, - 2001, - 116
с.
6. Кочева Л.С. Структурная организация и свойства лигнина и целлюлозы травянистых растений
семейства злаковых // Автореф. дис. д.х.н., 2008.-42с.
7. Оболенская А.В., Ельницкая З.П,, Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и
целлюлозы.- М: «Экология», 1991.- 320 с
8. Вураско А.В. и др. Технология получения целлюлозы из недревесного растительного сырья //
журнал «Химия растительного сырья».- 2010. - №2. С. 165–168
В данной статье изложены результаты исследования по получению целлюлозы из
соломы пшеницы окислительно-органосольвентнай варкой. Данный метод получения целлюлозы
является экологически безопасным и экономически выгодным.
This article presents the results of research on the production of cellulose from wheat straw
oxidation-organosolvention cooking. This method of production of cellulose is an environmentally safe
and cost-effective.
145
УДК 630.0.327 (571.151)
А.А. Калачев, М. Изергина, Е.В.Борисенко
Алтайский филиал ТОО «КазНИИЛХ», г. Риддер,
ВКГТУ им. Д. Серикбаева, г. Усть-Каменогорск,
СГУ имени Шакарима, г.Семей
АНТРОПОГЕННАЯ ДИНАМИКА ТЕМНОХВОЙНЫХ ЛЕСОВ РУДНОГО АЛТАЯ
Лесопромышленное освоение лесных ресурсов Рудного Алтая берет свое начало с середины
ХVIII века с возникновением и развитием горнорудной промышленности. Современный облик
черневой тайги сформировался под влиянием двух факторов: лесных пожаров и разносторонней
хозяйственной деятельности человека. Анализ результатов 10-кратных лесоустроительных работ,
проведенных на его территории позволяет проследить динамику лесного фонда, применяемые
способы рубок, объемы заготовок, распределение по породам, на основании которых сделан прогноз
дальнейшей динамики лесного фонда региона
Ключевые слова Рудный Алтай, темнохвойные леса, рубки главного пользования, пожары,
динамика лесного фонда.
Введение
Горные леса Восточно-Казахстанской области представляют огромную ценность.
Они выполняют многие прижизненные функции: водорегулирующие, климаторегулирующие,
почвозащитные, социально-рекреационные и другие. За последние 200 лет громадные площади лесов
были неоднократно пройдены рубками и лесными пожарами. Знание того, как и под действием каких
факторов изменялись леса, каковы масштабы и тенденции этих изменений, представляют большой
научный и практический интерес. Подобные изменения нами проанализированы на примере лесного
фонда бывшего Черневинского лесхоза (современная территория КГУ «Зыряновское лесное
хозяйство»), далее – КГУ «Зыряновское ЛХ» за период 1885-1973[1] -2011.
Материалы и методы
Основными материалами для изучения динамики лесов Рудного Алтая
послужили материалы 10-кратных лесоустроительных работ, проведенных на территории бывшего
Черневинского лесхоза (КГУ «Зыряновское ЛХ» за последние 125 лет (1885-1911-1925-1932-1963-
1973-1976-1986-1997-2011 гг.). Для приведения лесоустроительных материалов в сопоставимое
состояние использована методика А.С. Шейнгауза [2]. Данные считаются сопоставимыми, если они
характеризуют одно государственное учреждение лесного хозяйства, устроенное по одной
типологической классификации. При этом желательно, чтобы его лесной фонд проходил
инвентаризацию по одному и тому же классу лесоустройства. Но зачастую площади лесов и земель
учреждений лесного хозяйства за прошедшие годы меняются неоднократно. Чтобы исключить
влияние этого фактора на результаты работы, предусматриваются анализ и оценка лесного фонда в
пределах одинаковых границ. Из выбранных кварталов выписываются все таксационные
характеристики выделов, относящихся к покрытым лесом землям, и площади лесных земель за
несколько инвентаризационных периодов. Сопоставление таких данных за несколько ревизионных
периодов
позволяет
оценить
результативность
лесохозяйственной
деятельности
и
ее
целенаправленность в плане улучшения динамики лесного фонда лесного предприятия.
Результаты и их обсуждение
Почти вся территория лесхоза находится в пределах горно-
лесной страны, с высотой над уровнем моря от 600 до 1800 м. Северные части склонов и их шлейфы
заняты насаждениями черневой тайги, где основной лесообразующей породой является пихта
сибирская. Склоны южной экспозиции с малоразвитыми почвами, зачастую, покрыты кустарниками
из жимолости, акации желтой, шиповника и др.
Современный облик черневой тайги в КГУ «Зыряновское ЛХ» сформировался под влиянием
двух факторов: лесных пожаров и разносторонней хозяйственной деятельности человека.
Эксплуатация лесов Алтая началась еще в начале ХVIII века с возникновением и развитием
Зыряновского и Заводнинского рудников. Алтайская металлургия развивалась и процветала в то
время благодаря лесу, среди которого располагались рудники. Главной артерией всей хозйственной
жизни Черневинской хозчасти являлась река Черневая, по которой осуществлялся сплав вырубленной
древесины. В результате бессистемных рубок и пожаров пихтовые насаждения, примыкающие
непосредственно к реке, к 1880 году превратились в редины, безлесые пустыри и прогалины.
В 1885-1886 гг. с целью вовлечения наиболее доступных участков в эксплуатацию были
предприняты первые лесопромышленные изыскания в наиболее доступных участках, примыкающих
146
к широким долинам, удобным для доставки леса к реке. Всего было устроено 5 участков общей
площадью 23,6 тыс.га. Из покрытых лесом угодий в 16,29 тыс. га 94% занимали насаждения пихты и
лишь 6% - лиственные. Пихтовые леса отличались высокополнотностью: 85% из них имели полноту
1,0-0,6. Это были девственные леса. В таблице приводится динамика лесного фонда на одном из
устроенных участков в бассейне рек Петровой и Лаптихи за период 1885-2011 гг. Общепринятая
классификация типов и групп типов леса в зависимости от высотной поясности [3] и приведенные в
таблице 1 данные, отражают лесообразовательный процесс, характерный для всей территории
Рудного Алтая.
Согласно принятой первым лесоустройством системе рубок, вся учтенная спелая древесина
должна быть вырублена в течение 100 лет. К сожалению, этот план хозяйства не всегда выполнялся.
Процент выборки древесины, как правило, завышался и уже через 25 лет, в устроенных частях, где
проводилась интенивная рубка, образовались редины, мягколиственные насаждения и закустаренные
участки, что наглядно видно из данных таблицы. По склонам, примыкающим к Петровой речке и
Лаптихе, площадь пихтовых лесов сократилась на 1380 га, а площади с преобладанием
мягколиственных пород к 1911 году увеличились в 577 раз!
В 1911-1913 гг. в связи со сплошным землеустройством на землях бывшего Алтайского
округа было проведено вторичное лесоустройство по IV разряду применительно к инструкции 1911
года. Лесоустройством была установлена выборочная форма хозяйства с упрощенной постепенной
рубкой в два приема, с условием взятия в один прием не более половины запаса. В смешанных
хвойных насаждениях предусматривалась вырубка половины запаса каждой породы. Для лиственных
пород установлена сплошная лесосека любой ширины, однако примесь хвойных пород в рубку не
назначалась. Возраст технической спелости определен для пихты в 85 лет, для осины и березы,
годной на дрова – в 50 лет. Для пихты был принят пятнадцатилетний возобновительный период.
Таким образом, оборот рубки для пихты был установлен в 100 лет, для лиственных пород – в 50 лет.
На практике постепенная рубка в два приема свелась к выборке лучших деревьев от 6 вершков (26,27
см) и выше в целых урочищах без отвода лесосек. Рубка леса продолжалась вестись в наиболее
доступных местах и в непосредственной близости от сплавных путей. В местах заготовок каждое
сваленное дерево очищалось от сучьев, ошкуривалось и разделывалось на сортименты. Очистка
лесосек не проводилась.
Гужевые перевозки ограничивались подвозом леса к сплавным путям (не более 1-2 км), для
чего прокладывались в зимнее время санные дороги.
Технико-экономическое обследование 1925 года, которое проводилось по упрощенной программе на
основе картографического материала 1911-1913 гг., не изменило ни оборотов, ни способов рубок.
В отчете по этому обследованию предусматривалось при отводе лесосек клеймение деревьев,
подлежащих рубке, и очистка мест рубок от порубочных остатков.
Таблица1 - Динамика лесов в бассейне Петровой речки и р. Лаптихи
Площадь, га
Год
лесо-
устро
й-
ства
Пло
-
щад
ь
Лесные угодья
покрытые лесом
не покрытые лесом
Не-
сомк
н. л.к
Всег
о
лесно
й
П
Б
Ос
кус
т
Итог
о
покр
ы-
тых
лесо
м
Ре-
дин
ы
Гар
и
Выру
бки
Прог
а-
лины
и
пус-
тыри
Итого
не
покры-
тых
лесом
1885-
1886
648
5
4590
1
-
182
4773
494
-
-
300
794
-
5567
1911-
1913
648
5
3129
351
226
233
3939
1516
-
-
290
1806
-
5745
1925-
648
5
3390
30
184
233
4069
1408
-
-
290
1698
-
5767
1932-
1933
648
5
3743
232
625
83
4683
711
-
73
261
1045
-
5728
1963-
1964
648
5
2951
64
468
24
3519
540
-
1267
455
2262
-
5781
1973-
1974
648
5
2627
40
361
83
-
445
-
1499
459
-
134
5688
147
Пожары 1974 года
1976
648
5
809
258
228
82
1396
387
182
0
1114
427
3748
152
5296
1986
644
0
450
127
6
173
1
314
3819
537
-
203
779
1519
215
5553
1997
644
0
592
144
4
176
6
314
4299
315
-
6
932
1253
-
5552
2011
648
6
655
256
1
159
6
312
5252
115
-
-
317
432
-
5684
Однако, малочисленный штат лесной охраны (9 лесников, 2 объезчика, лесничий,
пом.лесничего) Черневинского лесничества, которое выделилось из состава Зыряновского
лесничества в 1922 году, не в состоянии был справиться с большим объемом работ.
За этот период пройдено около 4,0 тыс. га рубками слабой интенсивности (с оставлением полноты
0,3-0,5) и только 0,2 тыс. га – сильной интенсивности (с оставлением тонкомера и фаутных деревьев с
полнотой 0,2).
В послереволюционный период спрос на древесину резко возрос. В 1927-1930 гг. ежегодно
отпускалось промышленности около 32,0 тыс. куб.м деловой древесины и 22,0 тыс. куб.м дров, а
также местному населению – 6,0 тыс. куб.м и 7,0 тыс. куб.м, соответственно. Этот период в истории
был примечателен тем, что в лесах велось умеренное пользование с применением выборочных и
приисковых рубок, которые, несмотря на ряд существенных недостатков, не противоречат
биологической природе разновозрастных черневых лесов. Такие рубки не привели к существенным
изменениям лесорастительных условий, что благоприятно сказывалось на состоянии лесного фонда.
Так, на северных склонах Петровой речки, где в результате бессистемных рубок в 19 веке произошла
частичная смена хвойных пород, уже к 1925 году на значительной площади доминирующей породой
оказалась вновь пихта. Покрытые лесом площади увеличились за эти 20 лет на 22%. Значительно
сократились площади прогалин за счет перевода их в кустарники, и частично, в редины.
В 1931-1932 годах для выявления сырьевых лесных ресурсов проводится лесоустройство по V
разряду действующих в то время инструкций 1926 года, которым охватывается почти вся территория
современного Зыряновского ЛХ, в том числе, и так называемое земельно-лесное пространство, ранее
не устраиваемое. Обороты рубок были оставлены прежние. По пихтовому хозяйству устанавливался
условно-сплошной способ рубки с диаметра от 22 см и выше; в лиственном хозяйстве – сплошно-
лесосечный с выборкой всех деревьев лиственных пород и с оставлением всех хвойных. Размер
пользования по хвойному хозяйству определился в 222 тыс.куб.м и по лиственному - 42,1 тыс. куб.м.
Рубки ухода, дополнительное пользование и лесокультурные работы, по-прежнему, не намечались.
Условно-сплошные рубки применялись в пихтовых насаждениях лесхоза с 1931 по 1961 год.
Фактически это были промышленно-выборочные рубки, причем отпуск с 22 см строго не
соблюдался. Они содержали в себе элементы подневольно-выборочных, постепенных и даже
сплошных рубок. Процессы восстановления позиций пихты на участках, пройденных условно-
сплошными рубками, зависит от их интенсивности и периода повторяемости. Там, где повторные
приемы рубок проводились с большей интенсивностью раньше 20 лет, наблюдается разрушение
оставшихся древостоев. К 1955 году в результате таких рубок насчитывалось 1837 га необлесившихся
лесосек.
К 1963 году ежегодный объем лесозаготовок в лесосырьевой базе и за ее пределами вырос до
119,2 тыс. куб. м в год против 38,2 тыс. куб.м в 1955 году. Такой рост объема лесозаготовок стал
возможен благодаря широкому применению механизации, которая, однако, наиболее эффективно
могла использоваться только при сплошно-лесосечных рубках. Средства же механизации трелевки в
условиях постепенных рубок по-прежнему отсутствовали.
Начиная с 1961 года, в лесопромышленное производство была внедрена сплошно-лесосечная
рубка, при которой вырубались и маломерные стволы пихтовых деревьев, находящихся в периоде
энергичного прироста, что привело к значительным потерям в процессе производства древесины. С
внедрением сплошных рубок покрытая лесом площадь стала неуклонно сокращаться. Значительная
Достарыңызбен бөлісу: |