Управление процессом биосинтеза лизина с использованием контроля состава методом тонкослойной хроматографии

• Автор: Парамонов, Егор Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.06, 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Особенности биотехнологического процесса как объекта оптимизации.

1.2 Математическое моделирование микробиологических процессов

1.3 Оптимизация продолжительности цикла периодического процесса биосинтеза

1.4 Оптимальное управление процессами биосинтеза на основе математических моделей.

1.5 Химический анализ как информационный процесс.

1.6 Использование тонкослойной хроматограф и и.

1.7 Постановка задач диссертационной работы

ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ МЕТОДА ТОНКОСЛОЙНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ. ПРИМЕРЫ КАЧЕСТВЕННОГО И КОЛИЧЕСТВЕННОГО МЕТОДОВ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ.
2.1 Использование метода ТСХ для анализа.
2.2 Применяемое оборудование и материалы в исследовании
2.3 Проведение анализа методом тонкослойной хроматографии
2.3.1 Нанесение пробы и получение хроматограмм.
2.3.2. Обзор методов детектирования в тонкослойном хроматографии
2.3.2.1 Электрохимические методы.
2.3.2.2 Ядернофнзическис методы.
23.2.3. Оптические методы.
2.4 Количественный анализ антибиотиков эритромицннов методом ТСХ.
2.5 Количественный анализ пищевых красителей методом ТСХ.
2.6 Выводы.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТАННАЯ МЕТОДИКА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ.
3.1 Получение модели.
3.2 Программнотехнический комплекс, реализующий разработанную методику
3.2.1 Выбор цветовой составляющей
3.2.2 Созданное программное обеспечение СЬготагарЬу.
3.3 Выводы.
ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛОЖЕННОЙ МЕТОДИКИ.
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ
4.1 Обоснование предлагаемой методики
4.2 Результат применения методики М9 для антибиотиков
4.3 Результат применения методики М9 для аминокислот.
4.4 Результат применения методики М9 для сахаров
4.4.1 Глюкоза
4. Мальтоза
4.5 Выводы
ГЛАВА 5. АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ БИОСИНТЕЗА ЛИЗИНА
5.1 Стадии процесса биосинтеза лизина.
5.2 Автоматизация процесса биосинтеза.
5.3 Технические решения, принятые при построении АСУТП
биотехнологическим производством лизина
5.4 Оптимизация стадии окончания процесса биосинтеза.
5.5 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Метод ТСХ вполне удовлетворяет всем заявленным требованиям, кроме точности анализа - в настоящее время методы детектирования обладают существенной погрешностью, что приводит к использованию ТСХ для полуколичествснного или качественного анализа. В соответствии с вышеизложенным и учитывая, что концентрация целевого вещества в культуральной жидкости является основным прямым параметром, одной из основных задач работы является усовершенствование методики экспресс-анализа в процессах биосинтеза методом тонкослойной хроматографии и её внедрение в структуру АСУТП сложным биотехнологическим производством на базе современной вычислительной техники. В данной работе будет рассмотренно применение усовершествованного метода детектирования анализа при помощи тонкослойной хроматографии для управления процессом биосинтеза аминокислот на примере Ь-лизина. Аминокислоты — это любые органические кислоты, в состав молекулы которых входит аминогруппа, хотя чаще всего под этим названием подразумевают а-аминокислоты вследствие их исключительного значения как составляющей части биополимеров — белков. По химическим свойствам лизин - а-аминокислота с сильными основными свойствами, обусловленными 8-аминогруппой. Ь-лизин [рис. Рис. Ь-лизину) или из а-ампноадипиновой кислоты; последняя образуется также при распаде Ь-лизина в организме. Получают Ь-лизин микробиологически или из гидролизатов белков путем осаждения в виде пикрата. Синтетически лизин получают аминированием а-галогенкапролактама. В спектре ПМР Ь-лизин в ОгО химические сдвиги (в м. Н), 1, (Р-Н), 1,3 (у-Н), 1,2 (5-1-1), 2,9 (е-Н). Лизин применяют как кормовую добавку для восполнения дефицита этой аминокислоты в растительных белках; используют также в синтезе пептидов, в смеси с другими аминокислотами - для составления питательных сред. Несмотря на большую историю промышленного биосинтеза лизина, предлагаются новые технологические способы улучшения технологии синтеза, выделения и очистки лизина. Например, в работе [] разработан метод получения Ь-лизина гидрохлорида, пригодного для использования в качестве пищевой добавки, а также способ электродиализной конверсии гидрохлорида лизина в лизин основной. Приведены испытания, по добавлению лизина гидрохлорида в муку и хлеб при выпечке, которые показали повышение биологической ценности муки и хлеба. Разработаны новые методики и построены адекватные математические модели. Использование широко распространенной компьютерной техники позволяет существенно улучшить традиционные методы химического анализа, повысить его точность и оперативность. Используя более точные данные о ходе процесса возможно его моделировать и рассчитывать оптимальные расходы подпиток и время их внесения, время передачи ферментационной среды на стадию выделения, что позволит уменьшить расходы на исходные субстанции, снизить нагрузку на системы нано- и ультрафильтрации, уменьшить расход воды и реагентов на их чистку и регенерацию. Глава 1. ППФ), которые являются наиболее массовыми объектами управления в медицинской и микробиологической промышленности. Основными причинами, вынуждающими использовать в промышленных условиях менее экономичный периодический процесс ферментации, являются невозможность поддержания ауксотрофной монокультуры, равно как и обеспечение асептики в течение длительного времени. Высокие требования предъявляются к надежности и эффективности функционирования оборудования биотехнологического синтеза. В этих условиях является необходимым применение автоматизированных систем управления ППФ, построенных на основе управляющей вычислительной техники. Одной из главных особенностей ППФ по сравнению, например, с химико-технологическими процессами, является их низкая воспроизводимость, обусловленная наличием биологического действующего начала. Из-за этого применение традиционных автоматических систем регулирования и программного управления ППФ во многих случаях оказывается недостаточно эффективным. Существенная нестабильность хода ферментации, вызванная влиянием целого ряда факторов, является преградой к получению математического описания, пригодного для целей автоматического управления.