Современные пластмассовые изделия представляют большой вред для окружающей среды и человека.
Полигидроксиалканоаты (ПГА) - это семейство полимерных соединений, представляющее альтернативу нефтехимическому пластику.
Более половины стоимости в процессах получения ПГА уходит на стадию экстракции полимера из клеток, где он содержится в виде гранул.
Современные методы экстракции ПГА, несмотря на свою многообразность, все имеют по несколько недостатков: некоторые из них используют токсичные реагенты, другие обладают слабой эффективностью, выдавая низкие показатели переработанного продукта и его чистоты.
Нахождение наилучшего метода экстракции и оптимизация процесса извлечения ПГА продукта предоставит возможность дальнейшего расширения рынка биодеградируемого пластика.
1. По результатам процесса культивирования урожай биомассы клеток C. necator составил 69 г/л с содержанием ПГА 80 %.
2. Обработка биомассы трихлорметаном позволила увеличить выход ПГА на 5% по сравнению с использованием дихлорметана без снижения чистоты ПГА;
3. Исследован фракционный состав биомассы до и после измельчения. Использование измельченной биомассы позволило увеличить выход ПГА на 10 %;
4. По сравнению с использованием ДДС-Na, применение детергента «Пемос» позволило увеличить выход ПГА до 98% и чистоту до 99%. Обработка биомассы ферментами показала, что получить ПГА высокой чистоты таким методом нельзя, но возможно сконцентрировать ПГА в обработанной биомассе с 55 % до 65%-70%.
5. На основании проведенных исследований разработана и предложена наиболее эффективная схема проведения процесса экстракции ПГА из биомассы.
1. CSK Reddy, Rashmi Ghai, V_C Kalia и др. “Polyhydroxyalkanoates: an overview”. B:Bioresource technology 87.2 (2003), с. 137—146.
2. Antony V Samrot и др. “The synthesis, characterization and applications of polyhydroxyalkanoate (PHAs) and PHA-based nanoparticles”. В: Polymers 13.19 (2021), с. 3302.
3. P De Waard и др. “Heteronuclear NMR analysis of unsaturated fatty acids in poly (3-hydroxyalkanoates). Study of beta-oxidation in Pseudomonas putida.” В: Journal of Biological Chemistry 268.1 (1993), с. 315—319.
4. Dieter Jendrossek и Ren'e Handrick. “Microbial degradation of polyhydroxyalkanoates”. B:Annual Review of Microbiology 56 (2002), с. 403.
5. Dan Tan и др. “Grand challenges for industrializing polyhydroxyalkanoates (PHAs)”. B:Trends in biotechnology 39.9 (2021), с. 953—963.
6. Ariful Haque и др. “Advancements and current challenges in the sustainable downstream processing of bacterial polyhydroxyalkanoates”. B: Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry (2022), с. 100631.
7. Zulfiqar Ali Raza, Sharjeel Abid и Ibrahim M Banat. “Polyhydroxyalkanoates: Characteristics, production, recent developments and applications”. B: International Biodeterioration & Biodegradation 126 (2018), с. 45—56.
8. Anatoly N Boyandin и др. “Microbial degradation of polyhydroxyalkanoates in tropical soils”. B: International Biodeterioration & Biodegradation 83 (2013), с. 77—84.
9. Adchara Padermshoke и др. “Melting behavior of poly (3-hydroxybutyrate) investigated by two-dimensional infrared correlation spectroscopy”. B: Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 61.4 (2005), с. 541—550.
10. Elodie Bugnicourt и др. “Polyhydroxyalkanoate (PHA): Review of synthesis, characteristics, processing and potential applications in packaging”. B: (2014).
11. Subhasree Ray и Vipin Chandra Kalia. “Biomedical applications of polyhydroxyalkanoates”. В: Indian journal of microbiology 57.3 (2017), с. 261—269.
12. S Castellano и др. “Plastic nets in agriculture: a general review of types and applications”. В: Applied engineering in agriculture 24.6 (2008), с. 799—808.
13. Akira Maehara и др. “Analyses of a polyhydroxyalkanoic acid granule- associated 16- kilodalton protein and its putative regulator in the pha locus of Paracoccus denitrificans”. В: Journal of Bacteriology 181.9 (1999), с. 2914— 2921.
14. JA Ramsay и др. “Extraction of poly-3-hydroxybutyrate using chlorinated solvents”. В:Biotechnology Techniques 8.8 (1994), с. 589—594.
15. Gerhart Braunegg, Rodolfo Bona и Martin Koller. “Sustainable polymer production”. В:Polymer-plastics technology and engineering 43.6 (2004), с. 1779—1793...30