Комплексная переработка вегетативной части топинамбура с получением продуктов микробного синтеза

• Автор: Емелина, Татьяна Николаевна
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 132 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Е АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 Химический состав топинамбура
1.2 Переработка топинамбура
1.3 Получение гидролизатов из растительного сырья
1.4 Микробные полигидроксиалканоаты
1.5 Биоконверсия растительного сырья с получением
защитных биопрепаратов
2. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследования химического состава вегетативной
части топинамбура и твердого остатка
2.3 Методы культивирования '.нсгерий Накит'ш еШгорЪа
2.4 Методы анализа бактериальной биомассы
2.5 Методы проведения эксперимента при оптимизации режима гидролиза вегетативной части топинамбура
2.6 Методы наработки опытной партии гидролизата
2.7 Методы исследования гидролизата и нейтрализата
2.8 Методы подготовки и проведения брожения гидролизатов вегетативной части топинамбура и исследования бражки
2.9 Методы исследования обесспиртованной барды и
проведения культивирования белковых кормовых дрожжей
2.10 Методы культивирования микроорганизмов на послеэкстракционном остатке
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Исследование химического состава вегетативной части топинамбура
3.2 Культивирование бактерий на субстратах из вегетативной

части топинамбура
3.3 Оптимизация режима гидролиза вегетативной части топинамбура
3.4 Получение этанола из вегетативной части топинамбур
3.5 Культивирование кормовых дрожжей
3.6 Биодеструкция твердого остатка
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
5 ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В связи с сокращением доступных ресурсов древесины в последние годы во всем мире уделяется большое внимание изысканию новых видов сырья для химической и биохимической переработки. Среди таковых-биомасса злаков, культурных и дикорастущих травянистых растений, багасса различных видов. Однако эти виды сырья до сих пор не получили широкого распространения в биотехнологии, в основном из-за отсутствия совершенных методов и аппаратов для переработки.
Основное требование, предъявляемое к сырыо для биохимической переработки - высокое содержание полисахаридов. Этому требованию, согласно данным химического состава, в полной мере удовлетворяет вегетативная часть топинамбура, традиционно используемая в кормопроизводстве. Благодаря значительному содержанию углеводов наиболее приемлемым способом для ее переработки может быть кислотный гидролиз. Полученные сахаросодержащие субстраты потенциально приемлемы для любых биотехнологических процессов, включая биосинтез этанола, кормового белка, и других ценных продуктов микробного синтеза, например-полигидроксиалканоатов (ПГА). ПГА- термопластичные полиэфиры биологического происхождения, которые по базовым свойствам аналогичны полипропилену и полиэтилену, но обладают такими уникальными свойствами, как биоразрушаемость и биосовместимость. Разработка и освоение новых, экологически чистых материалов, включающихся в биосферные круговоротные циклы, соответствует концепции экологически безопасного устойчивого промышленного развития. В «Повестке дня 21 века», принятой в 1991 г. на специальной конференции ООН по окружающей среде и развитию, акцентировано внимание на необходимость разработки и внедрения новых экологически безопасных материалов.
из активного ила был выделен полимер, свойства которого отличались от ранее изученного полиоксибутирата [124]. Детальный хроматографический анализ показал в полимере, помимо доминирующей оксимасляной кислоты, присутствие оксивалериановой, оксигексановой и оксиоктановой кислот в качестве минорных компонентов [125]. Это был первый обнаруженный гетерополимерный полиоксиалканоат.
Открытие способности микроорганизмов к синтезу гетерополимерных ПОА явилось сильным импульсом для расширения исследований данных биополимеров. Изменение соотношения С4:С5 сополимеров в ПОА сопровождается существенными изменениями термомеханических и волоконных свойств материала. Например, присутствие оксивалерата в ПОА существенно снижает температуру плавления и кристалличность материала; делая его более эластичным, упругим и удобным для переработки. Установлено, что на общий выход, состав и отдельные свойства полимеров (молекулярную массу, степень кристалличности, механическую прочность, скорости разрушения в природных и модельных средах) влияют параметры режима ферментации, главным образом, источника углеродного питания [109-114]. Это открывает перспективы для направленного синтеза биополимеров с заданными свойствами.
В связи с тем, что значительная доля стоимости ПОА приходится на долю исходного сырья, магистральное направление исследований, определяющее стратегию промышленного производства
полиоксиалканоатов, в настоящее время связано с возможностями расширения сырьевой базы для их производства. Широкие исследования ПОА, развернутые в самое последнее время, ориентированы на поиск новых субстратов. При этом исследуется рост и синтез ПОА уже известными и изученными микробными штаммами с привлечением новых субстратов, а также продолжается поиск новых природных и конструирование новых штаммов, способных эффективно усваивать различные новые субстраты.