РЕФЕРАТ 2
СОДЕРЖАНИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Обзор литературы 7
1.1 Полигидроксиалконаты : Структура и свойства 7
1.2 Методы экстракции ПГА из биомассы бактерий 11
1.2.1 Экстракция растворителем 12
1.2.2 Деградация поверхностно-активными веществами 13
1.2.3 Деградация с помощью гипохлорита натрия 14
1.2.4 Применение гидроксида натрия и гидроксида калия 14
1.2.5 Применение сверхкритических флюидов 15
1.2.6 Ферментативное расщепление 15
1.2.7 Центрифугирование и химическая обработка 17
1.2.8 Гомогенизация под высоким давлением с использованием
растворителя 17
1.2.9 Применение ферментов и растворителей 18
1.2.10 Осмотический шок 18
1.2.11 Ультразвуковая экстракция 19
1.2.12 Метод шаровой мельницы 19
1.2.13 Метод селективной флотации 20
2 Объект и методы исследования 21
2.1 Биосинтез бактерий Cupriavidus eutrophus B10646 21
2.1.1 Приготовление питательных растворов и их стерилизация 21
2.1.2 Получение инокулята из музейной культуры 23
2.1.3 Получения инокулята в ферментёре-инокуляторе 23
2.1.4 Двустадийная ферментация в производственном ферментёре 23
2.1.5 Концентрирование бактериальной культуры 24
2.1.6 Центрифугирование и лиофильная сушка сгущенной культуры .. 25
2.2 Объект исследования 25
2.3 Методы исследования
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Накопление пластиковых отходов стала серьезной проблемой с точки зрения окружающей среды. Широкое использование нефтехимическое производство в связи с их универсальными свойствами, особенно вызывает серьезные проблемы в области загрязнения отходами, влияющих на эстетическое качество городов, водоемов и природных территорий. Проблемы, касающиеся глобальной окружающей среды создали большое внимания при разработке ЭКО-продуктов. Биополимеры - это один из продуктов, который может помочь преодолеть проблемы, вызванные нефтехимическими полимерами [14].
Среди различных типов биополимеров, полигидроксиалканоаты (ПГА) представляют перспективную группу полимеров, так как они являются биологически совместимые, термопластичные и не токсичные, что делает их пригодными для различных областей применения в промышленности, медицине и сельском хозяйстве [4].
Масштабы использования полиоксиалканоатов в настоящее время тормозится достаточно большой стоимостью (практически на порядок более высокой по сравнению с полиолефинами). Однако усиливающиеся требования к охране окружающей среды и имеющиеся перспективы снижения стоимости биополимеров за счет увеличения эффективности производства делают ПГА, как одним из перспективных материалов XXI века [34].
Экономические оценки показали, что затраты на выделение ПГА из клеточной биомассы значительно уменьшаются с увеличением содержания полимера в клетке. Согласно этим расчетам, при 88%-ном содержании полимера стоимость выделения составит 0,92, а при 50%-ном - 4,8 $ США за 1 кг. Это удорожание обусловлено использованием большего количества вещества для выделения полимера [6].
При выборе метода выделения ПГА из биомассы необходимо учитывать стоимость реагентов, количество образующихся отходов, эффективность извлечения полимера, степень его чистоты [30].
Стоимость производства ПГА в основном зависит от дальнейшей обработки и, следовательно, разработка методов экстракции ПГА требуется сделать весь процесс гораздо проще и дешевле, что позволит при большой производительности снизить стоимость ПГА до 3-4 $ США за 1 кг, которые соизмеримы со стоимостью полилактидов и алифатических полиэфиров [19].
Цель работы: выявить влияние технологических параметров экстракции этанолом на выход ПГА.
Для достижения цели, поставлены следующие задачи:
1. Провести биосинтез бактерий Cupriavidus eutrophus B10646 и получить образцы биомассы для дальнейшего исследования;
2. Исследовать влияние технологических параметров экстракции этанолом (температуры, времени, концентрации и объема этанола в биомассе) на выход ПГА и его характеристики, а также определить оптимальные параметры процесса;
3. На основании полученных результатов, предложить математическую модель влияния параметров экстракции этанолом на выход ПГА.
1. Реализована технология культивирования бактерий Cupriavidus eutrophus B10646 на опытном производстве ПГА, и получены образцы бактериальной биомассы для дальнейших исследований.
2. Исследовано влияние технологических параметров обработки биомассы этанолом на полноту извлечения и характеристики ПГА. Установлено, что изменение технологических параметров экстракции этанолом в исследованном диапазоне позволяет влиять на полноту извлечения полимера, а также его чистоту и не оказывает существенное влияние на его молекулярно-массовые характеристики. Использование этанола с концентрацией 96 % в соотношении этилового спирта к биомассе бактерий 8:1 при температуре экстракции 45°С в течение 60 мин обеспечивает выход 80 % ПГА с чистотой более 96%.
3. Уравнение Y = 61.35-5.34 X1 + 2.02 X2 + 4.82 X3 + 6.65 X4 (12) дает представление о количественном влиянии каждого фактора на выход ПГА в процессе экстракции и показывает возможное управление этим процессом.
