Технико-технологические основы биосинтеза резервных полигидроксиалканоатов водородными бактериями

• Автор: Киселев, Евгений Геннадьевич
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Обзор литературы

Е1 Синтез разрушаемых биополимеров - актуальные направления исследований

1.2 Разрушаемые полигидроксиалканоаты: продуценты, субстраты, условия и эффективность биосинтеза

1.2.1 Продуценты и условия биосинтеза полигидроксиалка-ноатов

1.2.2 Субстраты для синтеза полигидроксиалканоатов

1.2.3 Технологические факторы, влияющие на эффективность процессов биосинтеза полигидроксиалканоатов

1.2.4 Современные масштабы производства полигидроксиалканоатов и сферы применения

1.3 Потенциал водородокисляющих бактерий для получения полигидроксиалканоатов
ГЛАВА 2 Объекты и методы исследования
2.1 Объекты исследования и методы культивирования водородокисляющих бактерий
2.2 Методы контроля и определения параметров процесса выращивания бактерий в режиме синтеза полигидроксиалканоатов
2.3 Статистические методы обработки результатов
ГЛАВА 3 Кинетические и продукционные характеристики водородокисляющих бактерий в режиме синтеза резервных полигидроксилаканоатов
3.1 Характеристики роста и синтеза полигидроксиалка

ноатов автотрофной культурой бактерий Сирг1а1(1и5 eu.troph.us В-10646 в режиме аккумуляции
3.1.1 Характеристики автотрофной культуры бактерий С. еШгоркш В-10646 в режиме аккумуляции полигид-роксиалканоатов в хемостате
3.1.2 Исследования режимов автотрофного периодического выращивания Сирпашйиэ еШгоркт В-10646 с целью увеличения выходов полигидроксиалканоатов и сокращения длительности процесса
3.1.3 Синтез полигидроксиалканоатов С. ешгоркт В-10646 в хемостатно-периодическом процессе культивирования
3.2 Характеристики роста и синтеза полигидроксиалканоатов бактериями С. еШгоркш 5-10646 при гетеротрофных условиях питания
3.2.1 Влияние физиологической активности посевного материала С. еШгоркиБ В-10646 на длительность лаг-фазы, урожай биомассы и выходы полигидроксиалканоатов
3.2.2 Влияние концентрации клеток в посевном материале на рост и синтез полигидроксиалканоатов культурой С. еиоркш В-10646
3.3 Принципы организации процесса культивирования водородных бактерий для получения полигидроксиалканоатов различного химического строения
Резюме
ГЛАВА 4 Сравнительное исследование методов экстракции полигидроксиалканоатов из биомассы бактерий
4.1 Экстракция полигидроксиалканоатов органическими

растворителями
4.2 Исследование безреагентного метода экстракции по-лигидроксиалканоатов
4.3 Разработка комбинированного методы экстракции полигидроксиалканоатов
Резюме
ГЛАВА 5 Технология синтеза полигидроксиалканоатов и её технико-экономическое обоснование
5.1 Исходные данные для проектирования опытного производства полигидроксиалканоатов
5.2 Технология производства полигидроксиалканоатов
5.2.1 Блок-схема цикла опытного производства
5.2.2 Технологическая схема опытного производства
5.3 Материальные затраты на синтез полигидроксиалканоатов
5.4 Технико-экономическя оценка процессов синтеза полигидроксиалканоатов бактериями С. еиЦюрБиэ В10646
Резюме
Заключение
Выводы
Список использованных источников
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3

Для водородных бактерий характерны высокие скорости роста, отсутствие углеродсодержащих промежуточных продуктов обмена, вариабельность метаболизма и широкий органотрофный потенциал, способность синтезировать с высокими выходами азотсодержащие соединения и накапливать в качестве запасных макромолекул полимеры гидроксипроизводных ал-кановых кислот (ПГА) [22, 23, 8, 13]
Водородные бактерии в автотрофных условиях роста в сравнении с другими хемоавтотрофными организмами быстро растут, образуя большую биомассу. С физиологической точки зрения водородные бактерии являются микроорганизмами с газовым питанием и характеризуются определенной спецификой: газовый субстрат поступает к клеткам из жидкостной фазы. Поэтому рост бактерий определяется скоростью растворения газов в среде. Внутриклеточные компоненты у водородных бактерий занимают определённое положение относительно друг друга в течение цикла развития культуры [21]. Концентрация нуклеиновых кислот в клетках достигает постоянного уровня в фазе экспоненциального роста, когда снижается скорость синтеза белка. По мере снижения скорости синтеза белка, которое имеет место с середины линейной фазы роста культуры, в бактериях увеличивается содержание поли-3-гидроксибутирата, достигая максимальных значений в поздней стационарной фазе (до 50 % и более).
Примечательно, что водородокисляющие бактерии ЯаЫота синтезируют ПГА различной структуры с высокими выходами на различных субстратах.
Способность бактерий Я. еШгорка синтезировать ПГА в автотрофных условиях, на водороде и диоксиде углерода, то есть без дорогостоящих органических сред, представляют особый интерес для индустрии ПГА. Способность к литоавтотрофии у водородных бактерий связана с функционированием у них двух ферментных систем: системы окисления энергетического субстрата (Н2) и системы автотрофной ассимиляции С02.