Реферат 2
Введение 5
1 Обзор литературы 7
1.1 Биоразрушаемые полимеры 7
1.2 Политиоэфиры 10
1.3 Полигидроксиалканоаты, их свойства и применение 12
1.3.1 Структура и классификация ПГА 15
1.4 Среднецепочечные ПГА: химическая структура и биосинтез 17
1.4.1 Химические и физические свойства ПГА 17
1.4.2 Биохимические пути синтеза ПГА 18
1.5 Субстраты, используемые для получения ПГА 21
1.6 Условия роста бактерий и накопления полимера. Периодические системы
и периодические системы с подпиткой 21
2 Объект и методы исследований 22
2.1 Водородные бактерии Cupriavidus eutrophus 22
2.2 Материалы и методы исследования 24
2.2.1 Культивирование бактерий и методы измерения параметров
культивирования 24
2.3 Измерение биохимических характеристик 25
2.3.1 Определение концентрации фруктозы 25
2.3.2 Определение содержания аммонийного азота 26
2.3.3 Определение содержания в клетках состава ПГА 27
2.3.4 Определение концентрации органических кислот в культуральной
среде 27
2.3.5 Определение физических свойств (поли(3ГБ-со-3МП)) 27
2.4 Статистическая обработка данных 28
3 Результаты исследований и их обсуждениеОшибка! Закладка не определена.
3.1 Синтез сополимеров П(3-ГБ-со-3-МП) штаммом C. eutrophus В10646 при добавлении 3-меркаптопропионовой кислоты (3МПК) в разных концентрацияхОши£
Заключение 29
Список использованных источников 30
Синтетические полимеры получили широкое распространение с середины 1940-х годов, и уже в скором времени заменили такие материалы, как стекло, дерево и даже металл и тем самым стали играть существенную роль в промышленности, экономике и оказывать влияние на состояние окружающей среды [1]. Столь широкое распространение пластмасс связано с их физико-химическими свойствами, а именно с их стабильностью и прочностью. С другой стороны, пластики используются в качестве так называемых «короткоживущих» материалов и используются, например, для создания упаковок, тары, бытовых и гигиенических изделий [2]. Однако из-за устойчивости пластмасс в окружающей среде увеличивается количество отходов. Сложившаяся ситуация повысила интерес к биоразрушаемым материалам как альтернативе традиционным пластикам.
Биоразрушаемые полимеры открыли путь для разработки стратегий по ликвидации полимерных отходов. Наиболее активно изучаемыми среди биоразрушаемых пластиков являются алифатические полиэфиры, в том числе бактериального происхождения, так называемые полигидроксиалканоаты (ПГА) [3; 4; 5; 6; 7; 8].
Широкое разнообразие бактерий накапливает оптически активный полимер ((R) -3 гидроксимасляную кислоту) в качестве хранения
внутриклеточного материала и как источника углерода и энергии. Поли ((R) -3- гидроксибутират) П(3ГБ), выделенный из бактерий, является биоразлагаемым и биосовместимым термопластом с температурой плавления около 180 ° С. Бактериальный П(3ГБ) рассматривается в качестве промышленного экологически разлагающегося пластика для широкого спектра медицинской, морской, и сельскохозяйственной деятельности. Тем не менее, существует ряд недостатков бактериального П(3ГБ), рассматриваемого в качестве инженерного материала; ему присущи хрупкость и термическая нестабильность выше точки плавления [9]. В последнее время исследуется
синтез сополимеров, состоящих из 3ГБ и блоков 3-меркаптопропионовой кислоты. Эти микробные гомополиэфиры и сополиэфиры, содержащие в основной цепи серу, были предоставлены в качестве представителя восьмого класса биополимеров [10]. Микробные терполиэфиры - интересный материал из-за их различных химических и физических свойств по сравнению с соответствующими сополиоксоэфирами и терпооксоэфирами [11]. Сообщается, что термическая стабильность у политиоэфиров лучше, чем у полиоксиэфиров[12]. Таким образом, для терполиэфиров можно ожидать дальнейшего роста точки плавления или термического разложения, чего нельзя сказать об их кислородных аналогах [13]. Одним из таких сополимеров, представляющих интерес для исследований, является поли(3-гидроксибутират- со-3-меркаптопропионат) .
Целью настоящей работы было изучение возможности получения сополимеров поли(3-гидроксибутирата-со-3-меркаптопропионата) с
использованием водородокисляющих бактерий Cupriavidus eutrophus B10646.
Для достижения цели сформулированы следующие задачи:
1. Исследовать возможность синтеза сополимера
поли(3гидроксибутирата-со-3-меркаптопропионата) водородокисляющими
бактериями Cupriavidus eutrophus B10646;
2. Исследовать влияние 3-меркаптопропионовой кислоты на урожай полимера и биомассы;
3. Синтезировать образцы сополимера (3-ГБ-СО-3-МП) с различным соотношением мономеров и изучить физико-химические свойства.
В ходе работы были исследованы рост и накопление полимера у бактерий С. eutrophus штамм В10646. Установлено, что исследуемый штамм способен синтезировать сополимер поли(3-гидроксибутирата-со-3-
меркаптопропионата (поли(3-ГБ-со-3-МП)) в гетеротрофных условиях при условии добавления в культуру 3МПК (предшественника для синтеза мономеров 3-МП).
При проведении экспериментальных исследований установлено, что 3МПК в концентрации до 1 г/л не оказывает ингибирующего действия на рост бактерий и синтез полимера, а её добавление в культуру в найденных концентрациях обеспечивает условия для эффективного синтеза сополимеров 3-гидроксибутирата-со-3-меркаптопропионата с высоким содержанием фракции 3-меркаптопропионата (до 38 мол. %).
Таким образом, в результате синтезированы образцы полимера с 3 - меркаптопропионатом, изучены физико-химические свойства полученного сополимера поли(3-ГБ-со-3-МП). Установлено, что добавление 3МПК приводит к синтезу сополимеров с более высокой полидисперсностью. Показано, что для сополимеров поли(3-ГБ-со-3-МП) характерно два пика плавления.
