📄Работа №19912
Тема: Перспективы использования глицерина для биосинтеза полигидроксиалканоатов бактериями Cupriavidus Eutrophus B106-46
Характеристики работы
Тип работы
Главы к дипломным работам
Предмет
Биология
Объем:
35 листов
Год:
2017
Просмотров:
562
7300
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВЕДЕНИЕ 4
1 Обзор литературы 6
1.1 Характеристика ПГ А 6
1.2 Синтез ПГА 8
1.3 Потенциальные источники углерода для синтеза ПГА іо
1.3.1 Глицерин в биосинтезе ПГА 11
2 Материалы и методы 16
2.1 Объект исследования 16
2.2 Культивирование ПГА 16
2.3 Культивирование ПГА с использованием глицерина в качестве субстрата 18
2.3.1 Определение концентрации глицерина 18
2.4 Микробиологический контроль 21
2.5 Экстракция полимера 22
2.6 Анализ физико-химических свойств сополимеров ПГА 23
2.6.1 Определение содержания и состава полимера 23
2.6.2 Определение молекулярной массы и молекулярно массовое
распределение полимера 24
2.6.3 Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) 25
2.7 Методы обработки данных 26
ВЫВОДЫ 38
Список литературы 40
1 Обзор литературы 6
1.1 Характеристика ПГ А 6
1.2 Синтез ПГА 8
1.3 Потенциальные источники углерода для синтеза ПГА іо
1.3.1 Глицерин в биосинтезе ПГА 11
2 Материалы и методы 16
2.1 Объект исследования 16
2.2 Культивирование ПГА 16
2.3 Культивирование ПГА с использованием глицерина в качестве субстрата 18
2.3.1 Определение концентрации глицерина 18
2.4 Микробиологический контроль 21
2.5 Экстракция полимера 22
2.6 Анализ физико-химических свойств сополимеров ПГА 23
2.6.1 Определение содержания и состава полимера 23
2.6.2 Определение молекулярной массы и молекулярно массовое
распределение полимера 24
2.6.3 Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) 25
2.7 Методы обработки данных 26
ВЫВОДЫ 38
Список литературы 40
📖 Введение
На сегодняшний день остаются актуальными вопросы создания экологически безопасных материалов, удовлетворяющих современным потребностям. Это связано с высокой устойчивостью к биодеградации изделий из пластика, полученных из нефти. С конца 60-х годов активно ведутся работы по исследованию биополимеров (биопластиков). 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].
Полигидроксиалканоаты (ПГА) представляют семейство полиэстеров, синтезируемых прокариотическими организмами в условиях несбалансированного роста, которые используют для этого различные субстраты (сахара, органические кислоты, спирты и др.). В настоящее время ведутся активные исследования ПГА. Сферы применения ПГА потенциально широки и могут включать сельское и коммунальное хозяйство, радиоэлектронику, фармакологию, медицину [2]. Микробные ПГА способны разрушаться в различных средах, это одно из наиболее привлекательных коммерческих свойств. Кроме того, гомогенный полигидроксибутират, как наиболее популярный представитель ПГА, по механическим свойствам сходен с полипропиленом и полистером, однако обладает лучшими газобарьерными свойствами (например, по отношению к кислороду) и большей устойчивостью к ультрафиолету, характеризуется также хорошей водостойкостью и теплоустойчивостью, при этом проницаемость водяного пара через него втрое ниже по сравнению с полипропиленом [3].
С 80-х годов ПГА становятся предметом активных исследований, особенно в Западной Европе, США, Японии. Наиболее популярными компаниями, занимающимися производством ПГА являются «Монсанто К°», «Metabolix Inc.», «Tepha», «Procter & Gambel» и др. [4]. Однако их коммерческое использование ограниченно их высокой себестоимостью
Благодаря своей низкой цене относительно других субстратов, глицерин является перспективным источником для микробного производства ПГА. В связи с увеличением производства глицерина из-за растущего производства биодизеля, цены на глицерин стали достаточно низкими, чтобы использовать это остаточное соединение в качестве «дешевого источника углерода» для биосинтеза микробных полиэфиров [5].
Цель данной работы - Исследовать ростовые характеристики бактерий Cupriavidus eutrophus B106-46 в процессе биосинтеза ПГА с использованием глицерина в качестве альтернативного углеродного субстрата.
Задачи:
1. Адаптировать бактерии Cupriavidus eutrophus B106-46 к глицериновому субстрату
2. Исследовать кинетические и продукционные показатели культуры в режиме синтеза полигидроксиалканоатов(ПГА)
3. Дать оценку физико-химическим свойствам полученных образцов ПГА
Полигидроксиалканоаты (ПГА) представляют семейство полиэстеров, синтезируемых прокариотическими организмами в условиях несбалансированного роста, которые используют для этого различные субстраты (сахара, органические кислоты, спирты и др.). В настоящее время ведутся активные исследования ПГА. Сферы применения ПГА потенциально широки и могут включать сельское и коммунальное хозяйство, радиоэлектронику, фармакологию, медицину [2]. Микробные ПГА способны разрушаться в различных средах, это одно из наиболее привлекательных коммерческих свойств. Кроме того, гомогенный полигидроксибутират, как наиболее популярный представитель ПГА, по механическим свойствам сходен с полипропиленом и полистером, однако обладает лучшими газобарьерными свойствами (например, по отношению к кислороду) и большей устойчивостью к ультрафиолету, характеризуется также хорошей водостойкостью и теплоустойчивостью, при этом проницаемость водяного пара через него втрое ниже по сравнению с полипропиленом [3].
С 80-х годов ПГА становятся предметом активных исследований, особенно в Западной Европе, США, Японии. Наиболее популярными компаниями, занимающимися производством ПГА являются «Монсанто К°», «Metabolix Inc.», «Tepha», «Procter & Gambel» и др. [4]. Однако их коммерческое использование ограниченно их высокой себестоимостью
Благодаря своей низкой цене относительно других субстратов, глицерин является перспективным источником для микробного производства ПГА. В связи с увеличением производства глицерина из-за растущего производства биодизеля, цены на глицерин стали достаточно низкими, чтобы использовать это остаточное соединение в качестве «дешевого источника углерода» для биосинтеза микробных полиэфиров [5].
Цель данной работы - Исследовать ростовые характеристики бактерий Cupriavidus eutrophus B106-46 в процессе биосинтеза ПГА с использованием глицерина в качестве альтернативного углеродного субстрата.
Задачи:
1. Адаптировать бактерии Cupriavidus eutrophus B106-46 к глицериновому субстрату
2. Исследовать кинетические и продукционные показатели культуры в режиме синтеза полигидроксиалканоатов(ПГА)
3. Дать оценку физико-химическим свойствам полученных образцов ПГА
✅ Заключение
1. Процесс адаптации штамма к неспецифичному субстрату формируются длительно в результате многократного и продолжительного пересева культуры. в результате проделанной работы, удалось уменьшить длительность лат-фазы до 2 ч, что связано с адаптацией бактерий к субстрату, максимальная удельная скорость роста составила до 0,06ч-1 в первые часы культивирования.
2. Исследованы кинетические и продукционные показатели процесса биосинтеза П3ГБ в ходе которого установлено, диапазон оптимальных концентраций глицерина лежит в пределах от 5 до 14 г/л, значение субстратной константы Ks = 0,86г/л. Максимальная удельная скорость роста микроорганизмов (0,06 ч-1) зафиксирована при концентрации глицерина 8 г/л. Y для глицерина равен 0,37, что сравнимо с экономическими коэффициентами при использовании других субстратов таких как фруктоза и глюкоза. Максимальное производство биомассы составило 8,7 г/л после 96 ч ферментации, на долю которой приходилось накопление 67% П3ГБ. Удельная скорость синтеза полимера в процессе культивирования в среднем 0,02 ч-1, максимальная удельная скорость синтеза ПГА зафиксирована после 12 часов культивирования и составила - 0,05 ч-1.
3. Хроматографический анализ полученных образцов установил, что ПГА представлен мономером 3-гидроксибутирата. Изучены физико¬химические свойства образцов ПГА синтезированных на глицериновом субстрате. Выяснилось, что значение Mw незначительно ниже по сравнению со значениями, полученными в разных литературных источниках при синтезе полимера с использованием глюкозных и фруктозных субстратов. Исследованы термические свойства полученных образцов П3ГБ из глицерина оценены с использованием Дифференциальносканирующей каллориметрии(ДСК). В результате анализа Тил = 174, Тдегр=293, Ткрист=106. Полученные температурные характеристики ПГА сравнимы с результатами при культивировании Cupriavidus eutrophus B10646 на глюкозе и фруктозе. Образцы с полученными свойствами материала и характеристиками, подходят для многих исследований.
В результате проделанной работы установлено, что глицерин может использоваться как источник углерода для производства ПГА. Ростовые характеристики процесса практически не уступают культивированию бактерий при использовании таких известных субстратов как глюкоза и фруктоза. Тем не менее, масштабирование производства, требует дальнейшего изучения.
2. Исследованы кинетические и продукционные показатели процесса биосинтеза П3ГБ в ходе которого установлено, диапазон оптимальных концентраций глицерина лежит в пределах от 5 до 14 г/л, значение субстратной константы Ks = 0,86г/л. Максимальная удельная скорость роста микроорганизмов (0,06 ч-1) зафиксирована при концентрации глицерина 8 г/л. Y для глицерина равен 0,37, что сравнимо с экономическими коэффициентами при использовании других субстратов таких как фруктоза и глюкоза. Максимальное производство биомассы составило 8,7 г/л после 96 ч ферментации, на долю которой приходилось накопление 67% П3ГБ. Удельная скорость синтеза полимера в процессе культивирования в среднем 0,02 ч-1, максимальная удельная скорость синтеза ПГА зафиксирована после 12 часов культивирования и составила - 0,05 ч-1.
3. Хроматографический анализ полученных образцов установил, что ПГА представлен мономером 3-гидроксибутирата. Изучены физико¬химические свойства образцов ПГА синтезированных на глицериновом субстрате. Выяснилось, что значение Mw незначительно ниже по сравнению со значениями, полученными в разных литературных источниках при синтезе полимера с использованием глюкозных и фруктозных субстратов. Исследованы термические свойства полученных образцов П3ГБ из глицерина оценены с использованием Дифференциальносканирующей каллориметрии(ДСК). В результате анализа Тил = 174, Тдегр=293, Ткрист=106. Полученные температурные характеристики ПГА сравнимы с результатами при культивировании Cupriavidus eutrophus B10646 на глюкозе и фруктозе. Образцы с полученными свойствами материала и характеристиками, подходят для многих исследований.
В результате проделанной работы установлено, что глицерин может использоваться как источник углерода для производства ПГА. Ростовые характеристики процесса практически не уступают культивированию бактерий при использовании таких известных субстратов как глюкоза и фруктоза. Тем не менее, масштабирование производства, требует дальнейшего изучения.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.