Биотрансформация акрилонитрила иммобилизованными клетками актинобактерий рода Rhodococcus

• Автор: Максимова, Юлия Геннадьевна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА 1. ИММОБИЛИЗАЦИЯ БИОКАТАЛИЗАТОРОВ

1.1. Микробная конверсия нитрилов карбоновых кислот

1.2. Преимущества иммобилизации

1.3. Классификация методов иммобилизации

1.4. Иммобилизация на поверхности материала носителя

1.5. Углеродные сорбенты как носители для иммобилизации микроорганизмов

1.6. Иммобилизация клеток в массе носителя

1.7. Иммобилизация клеток с использованием мембранной технологии ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Бактериальные штаммы
2.2. Среды культивирования
2.3. Носители для адсорбционной иммобилизации
2.4. Условия культивирования бактерий и определение
ростовых характеристик
2.5. Определение активности нитрилгидратазы
2.6. Определение сорбционной емкости носителей по отношению
к субстрату и продукту нитрилгидратазной реакции
2.7. Определение операционной стабильности
иммобилизованных клеток и клеток в суспензии
2.8. Адсорбционная иммобилизация клеток бактерий
2.9. Иммобилизация бактериальных клеток включением в гель
2 Ковалентная иммобилизация бактериальных клеток
2 Микроскопия
2 Статистическая обработка
ГЛАВА 3. ИММОБИЛИЗАЦИЯ КЛЕТОК АКТИНОБАКТЕРИЙ РОДА НА УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТАХ
3.1. Морфология клеток родококков, выращенных на минимальной и полноценной средах
3.2. Сорбционная емкость углеродных сорбентов по отношению к клеткам бактерий
3.3. Сорбционная емкость углеродных сорбентов по отношению к субстрату и продукту нитрилгидратазной реакции
3.4. Электронномикроскопическое изучение адсорбции клеток родококков на углеродных носителях
3.5. Нитрилгидратазная активность адсорбированных клеток родококков
3.6. Рост штамма . на углеродных сорбентах
и образование акриламида иммобилизованными клетками
3.7. Операционная стабильность биокатализатора, иммобилизованного на углеродных сорбентах
3.8. Влияние повышенной температуры на нитрилгидратазную активность клеток . , иммобилизованных на БАУ
ГЛАВА 4. ИММОБИЛИЗАЦИЯ КЛЕТОК АКТИНОБАКТЕРИЙ РОДА НА НОВЫХ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ НОСИТЕЛЯХ
4.1. Сорбционная емкость новых углеродсодержащих носителей по отношению к клеткам родококков и акриламиду
4.2. Нитрилгидратазная активность и операционная стабильность клеток родококков, адсорбированных на новых углеродсодержащих носителях
4.3. Рост клеток штамма . на новых углеродсодержащих носителях
4.4. Электронномикроскопическое изучение клеток родококков, адсорбированных на новых углеродсодержащих носителях
ГЛАВА 5. ИММОБИЛИЗАЦИЯ КЛЕТОК АКТИНОБАКТЕРИЙ РОДА МЕТОДАМИ ВКЛЮЧЕНИЯ В ГЕЛЬ, МЕТАЛЛОХЕЛАТНЫМ И КОВАЛЕНТНОГО СВЯЗЫВАНИЯ С НОСИТЕЛЕМ
5.1. Скорость нитрилгидратазной реакции и операционная стабильность клеток родококков, включенных в гели альгината бария и кальция
5.2. Сохранение нитрилгидратазной активности клеток родококков, иммобилизованных включением в гели ккаррагинана и агара
5.3. Иммобилизация клеток родококков включением в ковалснтносшитый ПААГ
5.4. Связывание клеток родококков с силикагелем, активированным хлоридом хрома III
5.5. Хелатирование клеток родококков гидрооксидом титана IV
5.6. Иммобилизация клеток родококков на полиамиде, активированном глутаральдегидом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В биокаталитических процессах, альтернативных химическим, преимущество использования иммобилизованных клеток отмечается во многих случаях. В. i . Ферментативное восстановление органических нитросоединений с целыо получения аминов, широко используемых в фармакологическом и химическом производстве, с более высоким выходом может производиться иммобилизованным биокатализатором на основе клеток . Успешным опытом применения биокатализа в области крупнотоннажного химического синтеза является производство амидов, в частности, акриламида, биомассой нитрилгидролизующих микроорганизмов 4, 5,, , , , 8, 1. Для улучшения характеристик биокатализатора, наряду с подбором высокоактивных штаммов, необходим поиск подходящего носителя для иммобилизации бактерий, используемых в промышленном производстве. Главным образом, в качестве метода иммобилизации использовали метод включения в массу носителя, а в качестве носителя гель альгината кальция либо бария , , , ккаррагинан , гель поливинилового спирта и полиакриламидный гель , , 1. В то же время, недостаточно внимания уделяется адсорбционной иммобилизации, в частности, иммобилизации на активированных углеродных носителях, отличающихся инертностью, невысокой стоимостью, химической и биологической стойкостью. Несмотря на то, что первые работы по иммобилизации на углях были выполнены в году, длительное время эти носители не использовались . О методах, подходящих для иммобилизации очищенных нитрилгидратаз, известно немного. Очищенный фермент из . Эупергите С, но стабильность этих препаратов при повторном использовании была низкой 8. Цель настоящего исследования изучение влияния иммобилизации клеток и свойств носителей на ферментативную активность и физиологические характеристики актинобактерий рода , обладающих нитрилгидратазной активностью. Изучить воздействие различных способов иммобилизации на нитрилгидратазную активность штаммов . Определить сорбционную емкость исследуемых носителей по отношению к микроорганизмам, субстрату и продукту ферментативной реакции. Оценить возможность многократного использования иммобилизованных клеток в биокаталитическом процессе. Сравнить возможность роста клеток штамма . Научная новизна. На основе сравнительного анализа выявлены преимущества адсорбционного метода иммобилизации клеток промышленно значимых штаммов, обладающих высокой нитрилгидратазной активностью, перед методами включения в гель и ковалентного присоединения. Установлено, что адсорбционная иммобилизация не приводит к потере нитрилгидратазной активности, в отличие от других изученных методов. Обнаружено, что адсорбция на активных углях стабилизирует нитрилгидратазную активность клеток при воздействии повышенной температуры и высоких концентраций токсичного субстрата, а также обеспечивает возможность многократного использования биокатализатора. Впервые показано влияние пористой структуры, дисперсионного состояния ряда углеродсодержащих адсорбентов, свойств поверхности композиционных материалов на адсорбцию клеток, субстрата и продукта маркерной ферментативной реакции. Теоретическое и практическое значение работы. Выполненные исследования расширяют представления о воздействии различных способов иммобилизации на ферментативную активность микробных клеток. Выявлен наиболее эффективный метод иммобилизации промышленно значимых нитрилгидролизующих бактерий. Основные положения, выносимые на защиту. Наиболее перспективными носителями для адсорбционной иммобилизации клеток родококков являются адсорбенты, обладающие следующими характеристиками 1 развитая система макропор, 2 мелкодисперсность, 3 шероховатый поверхностный слой. Включение клеток в ионотропные, термотропные и ковалентносвязанные гели приводит к значительному снижению скорости нитрилгидратазной реакции. Ковалентное связывание в ряде случаев обеспечивает более высокую клеточную нагрузку носителя, чем адсорбция, но приводит к снижению нитрилгидратазной активности. Апробация работы и публикации. Пермь Казань Пермь, , Международной научной конференции Микробные биотехнологии, Одесса, . По теме диссертации опубликовано научных работ, в т. Прикладная биохимия и микробиология, , 1, с.