РЕФЕРАТ 1
СОДЕРЖАНИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
1.1 Характеристика ПГА 7
1.2 Влияние серы и магния на синтез ПГА 9
1.2.1 Влияние серы и ее соединений на синтез ПГА 10
1.2.2 Влияние магния на синтез ПГА 13
2.1 Объект исследования 16
2.2. Процесс культивирования ПГА 16
2.3 Культивирование на опытном производстве с использованием
ферментеров 18
2.4 Микробиологический контроль 20
2.5 Анализ проб 21
2.5.1 Определение концентрации биомассы 21
2.5.2 Определение сухой биомассы клеток 2 1
2.5.3 Определение концентрации глюкозы 22
2.5.4 Определение концентрации азота (качественно) 22
2.5.5 Определение концентрации азота (количественно) 23
2.6 Расчет кинетических и продукционных параметров культуры 23
2.6.1 Удельная скорость роста 23
2.6.2 Определение субстратной константы 23
2.7 Методы обработки данных 24
ВЫВОДЫ 24
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 25
С конца 60-х годов активно ведутся работы по исследованию биополимеров (биопластиков). Современная биотехнология позволяет получать широкий спектр целевых продуктов различной природы, включая новые экологически чистые биоматериалы с высокими потребительскими свойствами. Существуют два основных вида биополимеров: полимеры, производимые при помощи биологических систем (таких как микроорганизмы) и химически синтезированные полимеры на основе биологического сырья (аминокислот, сахаров, жиров) [1].
В последние годы все более актуальными становятся работы по полимерам биологического происхождения. Замена неразрушаемых синтетических полимеров, на биоразрушаемые, имеет огромное экологическое значение [39].
Среди применяемых и активно разрабатываемых в настоящее время биоразрушающихся полимеров можно выделить: алифатические полиэфиры, полиамиды, сегментированные полиэфируретаны, полимеры молочной и гликолевой кислот (полилактиды и полигликолактиды), силикон, полиэтилентерефталат, поли-в-гидроксибутират и другие полимеры гидроксипроизводных жирных кислот, так называемые полигидроксиалканоаты [2, 31].
Полигидроксиалканоаты (ПГА) - термопластические полиэфиры, синтезируемые различными бактериями в качестве внутри клеточного запасного материала в условиях лимитирования роста питательными элементами (например, азотом, фосфором) и при избыточном содержании источника углерода [3, 4]. Cupriavidus necator (ранее Ralstonia eutropha) считают одним из наиболее исследуемых видов бактерий среди ПГА- продуцирующих микроорганизмов. В последние годы изучению ПГА уделяется огромное внимание благодаря их потенциальному применению в различных областях - от сельского хозяйства до медицины, так как по сравнению с обычными пластиками, получаемыми из нефти, ПГА разрушаются в аэробных/анаэробных условиях и являются
биосовместимыми материалами [32]. Однако сравнение ПГА с другими эквивалентными коммерциализированными материалами (например, синтетические полимеры или нефтехимические пластики) показывает, что ПГА достаточно дорогие материалы.
Хотя технология культивирования и процесс экстракции полимера с каждым годом совершенствуются, в промышленном масштабе производство ПГА пока не может соревноваться с синтетическими пластиками из-за высокой стоимости субстратов для культивирования. В этой связи в настоящее время растет потребность в новых штаммах, способных синтезировать ПГА при росте на недорогих ростовых субстратах [5].
Цель работы - исследовать влияние сульфата магния на процесс биосинтеза ПГА бактерий штамма Cupriavidus Eutrophus B-10646.
Для этого необходимо было решить следующие задачи:
1. Провести анализ влияния добавок MgSO4 на изменение концентрации биомассы и содержания полимера в процессе культивирования на опытном производстве;
2. Определить влияние различных концентраций MgSO4 на ростовые характеристики, утилизацию азотного субстрата и процесс биосинтеза ПГА.
1. Проведен анализ влияния сульфата магния на продукционные характеристики в процессе культивирования на опытном производстве. Установлено, что сульфат магния может оказывать как лимитирующее, так ингибирующее действие на бактерии, что негативно отражается на продукционных характеристиках всего процесса биосинтеза ПГА.
2. Установлена концентрация сульфата магния (1,5 г/л), обеспечивающая максимальные ростовые характеристики культуры Cupriavidus eutrophus B- 10646. Субстратная константа составила 0,015 г/л , а ц max = 0,052 ч-1.
Концентрации MgSO4 менее 1,5 г/л оказывают лимитирующее действие на процесс, приводит к увеличению содержание полимера в клетках и снижению скорости роста культуры. Кроме того установлено, что утилизация азота зависит от концентрации MgSO4. Недостаток приводит к неполной утилизации азотного субстрата.
