РЕФЕРАТ 2
СОДЕРЖАНИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Обзор литературы 6
1.1 Характеристика и свойства ПГ А 6
1.2 Биосинтез ПГ А 9
1.3 Свойства ПГА в зависимости от С-субстрата 10
1.4 Древесные полимерные композиты 12
1.5 Биодеградация ПГ А 15
2. Материалы и методы 17
2.1 Объект исследования 17
2.2 Биосинтез бактерий Cupriavidus eutrophus B10646. 17
2.3 Выделение и очистка полимера 19
2.4 Изготовление геометрических изделий из П3ГБ 20
2.4.1 Получение полимерных таблеток 20
2.4.2 Получение полимерных гранул 21
2.4.3 Получение полимерных пленок 21
2.5 Исследование биодеградации геометрических форм из П3ГБ 21
2.6 Методы выделения почвенных деструкторов 22
2.7 Исследование молекулярно-массовых характеристик 23
3. Результаты и обсуждение 24
3.1 Деградация образцов в почвенных микроэкосистемах 24
3.2 Молекулярно-массовые характеристики образцов П3ГБ 28
3.2 Микробиологический анализ образцов почвы 29
ВЫВОДЫ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 33
Одной из самых актуальных научных проблем в сфере жизнедеятельности человека является неразрушаемость синтетических полимерных материалов в природной среде. Масштабы их применения огромны и уже превысили количество выше 300 миллионов тонн в год. Полиэтиленовый мусор загрязняет огромные территории на континентах и в мировом океане. Подобные загрязнения ведут к необратимым последствиям, таким как снижение некоторых видов живых организмов, нарушение механизма саморегулирования в биосфере. Эти изменения уже стали критическими для некоторых районов и скоро станут критическими для всего мира. В настоящее время применение неразрушаемых синтетических пластиков во всех сферах жизнедеятельности человека стало глобальной экологической проблемой [43].
Различные методы были предложены для решения проблем, связанных с пластиковыми отходами. Они включают переработку, рекуперацию энергии, запрет определенных продуктов и производство биоразлагаемых пластиков. Полигидроксиалкаонаты (ПГА) - полиэфиры микробиологического происхождения, эндогенно синтезируются многими прокариотами в особых условиях, при избытке углеродного субстрата и дефиците минеральных элементов (азота, фосфора) в среде. Bacillus, Azotobacter, Alcaligenes, Methylmonas, Pseudomonas - микроорганизмы, которые чаще всего используются при синтезирование ПГА. ПГА обладают рядом уникальных свойств: биосовместимость, оптическая активность, термопластичность, антиоксидантные свойства и биоразрушаемость.
Эти свойства позволяют их использовать, как перспективные материалы в различных сферах: медицине и хирургии (разработка скаффолдов), сельском хозяйстве (покрытие пестицидов и гербицидов), пищевой промышленности (биоразрушаемые упаковочные материалы) и др. В наше время рынок биоразлагаемых полимеров очень быстро развивается. Производство ПГА стало важной частью агрохимических комплексов многих стан, таких как Японии, США, страны Евросоюза [48].
С увеличением объема производства и расширением областей применения возникает и необходимость изучения процессов разрушения в природных условиях (почве, грунтовых водах, водоемах) [47]. Полимеры разрушаются под воздействием микроорганизмов до продуктов, чье нахождение в среде является безопасным.
Цель работы: Исследовать биодеградацию геометрических форм из П(3ГБ), синтезированных на разных С-субстратах: глицерина и глюкозы.
Для достижения этой цели необходимы выполнить следующие задачи:
1. Отработать методику изготовления и получить образцы различных геометрических форм из П(3ГБ), полученного на разных С-субстратах: гранул П3ГБ; гранул П3ГБ + опилки; таблеток П3ГБ; таблеток П3ГБ + опилки; пленок из П3ГБ.
2. Исследовать влияние изготовленных форм образцов ПГА, полученных на разных С-субстратах, на скорость биодеградации.
3. Исследовать биодеструкцию образцов в почвенных микроэкосистемах и их влияние на почвенные микроорганизмы.
1. Получены образцы с разной геометрической формой - пленки, гранулы, таблетки, в том числе с наполнителем - березовыми опилками. Кроме того, изготовлены два варианта образцов из П(3ГБ), синтезированного как на глицерине, так и на глюкозе.
2. Исследование процесса биодеградации в почве показало, что к окончанию экспозиции пленочные образцы разрушились практически полностью, таблеточные формы разрушались медленнее и менее всего деградировали гранулы. Добавление опилок в качестве наполнителя ускорило скорость деградации таблеток и гранул в 2-3 раза. Существенного влияния углеродного субстрата (глюкоза, глицерин) на биодеструкцию образцов в почве не выявлено.
3. В процессе биодеградации в почве образцов из П(3ГБ) доля аммонификаторов, олигонитрофильных и азотфиксаторов, микромицетов увеличилась, что указывает на стимулирующее влияние П(3ГБ) как источника углерода на почвенную микрофлору. Установлено, что численность бактерий- деструкторов ПГА на пленочных образцах в несколько раз превышала численность деструкторов на таблетках. Значимого влияния углеродного субстрата (глюкоза, глицерин) на почвенную микрофлору не выявлено.
![Гранулы ПГА, локализованные в цитоплазме Wautersia eutropha B 5786 [49]](files/screen/151/150660/787.png)