Сущность микробной деструкции органических субстратов

Исключительность мира микроорганизмов состоит в том, что, несмотря на малые размеры, их клетки обладают огромной поверхностью по сравнению с объемом и весом, и это определяет теснейшую связь микроорганизмов со средой обитания. В 1 кг живой биомассы кишечной палочки содержатся бактерии, общая площадь поверхности которых составляет 5000 м². Активность дыхания у бактерий и особенно у плесневых грибов значительно выше, чем у высших организмов. Например, трехдневная культура гриба Аспергиллус при 34° С выделяет за 24 часа 682 см³ СО₂, а почки сирени при 15° С — всего 35 см³.

Микробная клетка может рассматриваться как биологическая машина широкого спектра действия, пока недоступная для полного понимания всех механизмов ее функционирования, но по своим возможностям далеко превосходящая все технологические системы, сконструированные человеком в XX веке. Практическое использование этих созданных природой «биологических машин» чрезвычайно разнообразно.

Микробиологическая трансформация не идет в сравнение с другими способами биотрансформации органических соединений. Сфера возможного использования ферментативной активности микроорганизмов для превращения экзогенных веществ практически беспредельна. Микроорганизмы способны атаковать если не любое, то подавляющее большинство органических соединений.

Активное отношение микроорганизмов к химическим компонентам субстрата позволяет использовать неосвоенные элементы среды, включать их в сферу своей жизнедеятельности. Микробная клетка атакует необычные для ее метаболических систем вещества. Результатом атаки может быть дальнейшая ассимиляция вещества (если есть в наборе ферментная система) или накопление трансформированного продукта, который, в свою очередь, может быть в дальнейшем с успехом освоен. В любом случае, эта активность направлена на освоение среды и имеет преимущества перед макроорганизмами, использующимися в переработке отходов.

Широкий спектр ферментных систем, чрезвычайно высокая адаптивность дают совершенно неожиданный эффект активной жизнедеятельности микроорганизмов в любых субстратах.

Вторичные сельскохозяйственные продукты, в том числе и навоз, используемые для твердофазного выращивания микроорганизмов, условно можно разделить на малопитательные, трудноусваиваемые микроорганизмами субстраты, которые в основном играют структурную роль, и высокопитательные добавки, значительно стимулирующие рост микроорганизмов.

Особенность микробиологических трансформаций отходов заключается в том, что большая часть органических субстратов расщепляется под действием нескольких ферментов (существует более 20 микробиологических процессов превращения органических соединений). Результат — изменение молекулярной структуры трансформируемого субстрата, синтез метаболитов из предшественников, перестройка сложных молекул. Самое главное при этом — удобство и экономичность технологических процессов, для которых не требуется дорогостоящая аппаратура, так как микроорганизмы функционируют в неагрессивных средах при обычных температурах и давлениях.