Реферат
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Литературный обзор 6
1.1Общая характеристика полигидроксиалканоатов 6
1.1.1 Многообразие полигидроксиалканоатов 7
1.2 Биосинтез ПГА 9
1.3 Источники С-субстрата для синтеза ПГА 10
1.3.1. Химический состав топинамбура 12
1.3.2. Гидролизаты из растительного сырья 14
2. Материалы и методы исследования 16
2.1. Объект исследования 16
2.2. Культивирование бактерий 16
2.3 Анализ проб 17
2.3.1 Измерение оптических показателей культуры 17
2.3.2 Определение сухой биомассы клеток 17
2.3.3 Определение количества клеток 17
2.3.4 Определение концентрации фруктозы 19
2.3.5 Определение концентрации глюкозы 20
2.4 Расчет кинетических параметров роста культуры 21
2.5 Определение процентного содержания полимера в клетках 22
2.6 Выделение полимера 22
2.7 Физико-химические свойства ПГА 23
2.8 Метод наработки опытной партии гидролизата 24
3 Результаты 26
ВЫВОДЫ 36
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 37
С увеличением численности населения, возрастает и количество отходов, в том числе и пластиковых изделий всех видов. Ежегодно во всем мире производится около 350 миллион тонн пластмассы, а перерабатывается около 10%.
Синтетические пластмассовые материалы обладают высокой
устойчивостью к воздействию температуры, солнечной радиации, воды и микроорганизмов. Но несмотря на огромный список преимуществ из-за широкомасштабного использования пластмасс, полученных из не возобновляемых материалов, быстро сократились запасы сырой нефти и усугубилась экологическая обстановка. Так на свалках скорость деградации пластмассы чрезвычайно низка, а сжигание приводит к образованию токсичных продуктов [1]. Переработка возможна, но это обходится очень дорого. Таким образом, в последнее время ученые активно занимаются разработкой и внедрением пластмасс с использованием возобновляемого сырья, которые способны к биоразлагаемости.
Альтернативной заменой синтетическим полимерам являются биоразлагаемые пластмассы, такие как полигидроксиалканоаты (ПГА), которые производятся микроорганизмами из возобновляемых ресурсов. ПГА более перспективны благодаря присущей им биоразлагаемости, устойчивости и экологическим свойствам. Так ПГА полностью разлагается бактериями в активной микробиологической среде (почва, вода) в течение 6-12 месяцев до углекислого газа, воды и гумуса [2]. Стоимость ПГА в большей степени зависит от сырья, поэтому в настоящее время ученые работают над расширением сырьевой базы. Для этого хорошо подойдет растение топинамбур ( Helianthus tuberosus L.)
Цель работы: оценить использование биомассы топинамбура (Helianthus tuberosus) в качестве углеродного субстрата для биосинтеза ПГА.
Задачи:
1. Получить гидролизаты из клубней и вегетативной части топинамбура и оценить возможность их использования в качестве С-субстратов для синтеза ПГА.
2. Исследовать и сравнить продукционные характеристики бактерий штамма Cupriavidus necator B-10646 на различных гидролизатах топинамбура, глюкозе и фруктозе.
3. Изучить и сравнить физико-химические свойства образцов ПГА, синтезированных на различных субстратах: гидролизаты топинамбура, глюкоза, фруктоза.
1. Путем экстракции и гидролиза получены гидролизаты из клубней и вегетативной части топинамбура. Исследование составов, полученных С- субстратов показало высокое содержание глюкозы с фруктозой и незначительное содержание галактозы. Гидролизаты из клубней топинамбура в основном содержали фруктозу (45-58% от РВ), а гидролизаты из вегетативной части - глюкозу (34-44% от РВ).
2. Проведено исследование продукционных характеристик бактерий штамма Cupriavidus necator B-10646 на различных гидролизатах топинамбура и сравнение с культивированием на глюкозе и фруктозе. Установлено, что показатели, полученные при использовании гидролизатов из топинамбура сопоставимы с показателями культивирования на чистых сахарах. Максимальное производство биомассы было достигнуто при синтезе на гидролизате клубней, полученном экстракцией с последующим гидролизом, и составило 7 г/л при содержании ПГА 70%. Удельная скорость роста в процессе культивирования составила 0,07 ч-1, экономический коэффициент - 0,3 г биомассы/г субстрата.
3. Исследованы физико-химические свойства полученных образцов ПГА, синтезированных на различных С-субстратах. Результаты показали, что значение Mw и Mn ниже по сравнению со значениями, полученными при синтезе на глюкозе и фруктозе. Проведен анализ термических свойств образцов полученных при культивировании на гидролизатах топинамбура Тпл = 176-178, Тдегр = 293-296. Полученные температурные характеристики ПГА сопоставимы с результатами культивирования Cupriavidus necator B-10646 на глюкозе и фруктозе.
