Различные подходы к накоплению биомассы микроводорослей Chlorellavulgaris и к процессам её биокаталитической трансформации (1105654), страница 21
Текст из файла (страница 21)
oryzae в периодическом процессе108получения МК из ферментативных гидролизатов биомассы микроводорослей C. vulgaris(Рисунок 29).Таблица 18 – Характеристики процесса получения МК (длительность 40ч) из ВС,содержащихся в ферментолизатах биомассы C. vulgaris под действием ИБК на основе клетокR. oryzae F-814 (СИБК =30 г сух. в-в/л) при варьировании исходной концентрации биомассыC.
vulgaris, взятой для получения ферментолизатовИсходная концентрация биомассыC. vulgarisСБМ0, г сух. в-в/лИсходная концентрация ВС вферментолизатахСВС0, г/лИсходная концентрация глюкозыв ферментолизатахСГЛ0, г/лМаксимальная концентрация МКСМКмакс, г/лПродуктивность процесса по МКQМК, г/л/чПродуктивность ИБКПИБК, г МК/ч/кг ИБКПотребление глюкозыΔ СГЛ, %Потребление ВСΔ СВС, %Степень конверсии потребленныхВС в МКYМК/ВССтепень конверсии всех углеводовбиомассы в МКYМК/УГЛСтепень конверсии биомассы(БМ) в МКYМК/БМ507010024,1±0,833,0±1,245,2±1,719,4±0,626,0±0,833,9±1,216,1±0,621,6±0,928,4±1,10,40±0,010,54±0,020,71±0,0313,3±0,418,0±0,823,7±1,199,2±0,898,6±1,298,1±0,998,1±1,997,7±2,197,0±2,50,68±0,030,67±0,030,65±0,030,58±0,020,56±0,020,51±0,020,32±0,010,31±0,010,28±0,01Установлено, что иммобилизованные клетки R.
oryzae способны эффективнофункционировать в периодическом режиме получения МК из ВС, содержащихся вгидролизатах биомассы микроводорослей, период полуинактивации ИБК в данномбиотехнологическом процессе составил ППИБК = 480ч. При сравнении полученныхрезультатовслитературнымиданными(Таблица7)становитсяочевидным,чтоиспользование иммобилизованных клеток мицелиального гриба R.
oryzae для получения МКиз гидролизатов микроводорослей C. vulgaris в периодическом процессе позволяет получить109как минимум в 7 раз большее общее количество МК с использованием одной и той жебиомассы продуцента.Рисунок 29 – Изменение концентрации МК в среде в процессе многократного использованияИБК на основе клеток мицелиального гриба R.
oryzae F-814 (СИБК = 30 г сух. в-в/л). Каждая«точка» соответствует максимальному уровню накопления МК в конце каждогопериодического цикла. На «врезке» представлена кинетика потребления ВС (●) и накопленияв среде МК (○) в 2-х циклах использования ИБК на основе клеток мицелиального грибаR. oryzae F-814 (СИБК=30 г сух. в-в/л) для получения МК из ферментативных гидролизатовбиомассы C. vulgaris, полученных при исходной ее концентрации СБМ0=100 г сух. в-в/л.Пунктирными линиями на «врезке» отмечено время замены культуральной жидкости вреакторе на свежую питательную средуТаким образом, можно сделать следующие выводы:- оптимизированы условия биокаталитической трансформации ВС, содержащихся вферментативныхгидролизатахбиомассымикроводорослейC.vulgaris(СБМ0=100г сух.
в-в/л), накопленной на сточных водах, в МК при использовании ИБК на основе клетокмицелиальных грибов R. oryzae F-814 (СИБК=30 г сух. в-в/л) в периодическом процессе (280С,рН=6,6±0,2, длительность цикла - 40ч). Средняя продуктивность процесса составила QМК =0,71±0,03 г/л/ч, СМК макс = 28,4±1,1 г/л, YМК/УГЛ = 0,51±0,02, ПИБК = 23,7±1,1 г МК/ч/кг ИБК, в142 раза увеличены показатели СМКмакс и QМК единственно известного в литературе [111]110аналогичного процесса;- показана возможность длительного эффективного использования ИБК в процессеполучения МК из ВС, входящих в состав ферментолизатов микроводорослей C. vulgaris(ППИБК = 480 ч), в 13 и более раз превышающая известные показатели длительностипроцессов получения МК из биомассы микроводорослей, при этом в результатеиспользования ИБК в периодическом процессе возможно получение как минимум в 7 разбольшего количества МК по сравнению с известными в литературе данными (Таблица 7).3.3.1.2 Получение фумаровой кислоты с использованием ИБК на основе клетокмицелиального гриба Rhizopus oryzae F-1032ДляисследованиявозможностейтрансформацииВС,содержащихсявферментативных гидролизатах биомассы микроводорослей C.
vulgaris, в фумаровую кислоту(ФК) в данной работе использовался ранее разработанный в лаборатории экобиокатализаХимическогофакультетаМГУимениМ.В.Ломоносовабиокатализаторввидеиммобилизованных в криогель ПВС клеток мицелиального гриба R. oryzae F-1032 [111].С целью выбора наиболее благоприятных условий для проведения эксперимента былоисследовано влияние исходной концентрации ВС, содержащихся в ферментолизатахбиомассы C. vulgaris, на результаты процесса накопления ФК.
Так же, как и в случаеиспользования грибного продуцента МК, для обеспечения более интенсивной аэрации средыпослегидролитическойпредобработкимеханическидезинтегрированнойбиомассыC. vulgaris проводилось отделение центрифугированием (6000 об/мин, 10 мин) надосадочнойжидкости от взвешенных частиц. Процесс получения ФК велся в аэробных условиях при280С в течение 40 ч c постоянным перемешиванием (180 об/мин) (Рисунок 30, Таблица 19).Установлено, что увеличение исходной концентрации ВС в среде от 24,1 до 45,2 г/л вцелом приводило к повышению эффективности процесса получения ФК по показателям:QФК, СФКмакси ПИБК – на 79%, Таким образом, как и в случае получения МК, наиболеецелесообразным в данном процессе оказалось использование среды с ВС, полученными пригидролизе биомассы C.
vulgaris в начальной концентрации 100 г сух. в-в/л.Была исследована возможность многократного использования иммобилизованныхклеток мицелиального гриба R. oryzae F-1032 в процессах получения ФК из биомассымикроводорослей C. vulgaris (Рисунок 31).
Установлено, что иммобилизованные клеткигриба R. oryzae F-1032 способны эффективно функционировать в периодическом режиме(длительностьцикла–40ч)полученияФКизферментативныхгидролизатовмикроводорослей C. vulgaris. Период полуинактивции ИБК составил ППИБК = 600 ч.111Рисунок 30 – Кинетика потребления ВС (черные символы) и накопления в среде ФК (белыесимволы) в процессе конверсии ВС, содержащихся в ферментолизатах биомассы C. vulgaris,под действием ИБКна основе клеток мицелиального гриба R. oryzae F-1032 (СИБК=30г сух. в-в/л) при варьировании исходной концентрации ВС, полученных при ферментативномгидролизе биомассы C. vulgaris, СБМ0: 50 (■, □), 70 (♦, ◊), 100 (●, ○) г сух. в-в/лПри анализе литературных данных было установлено, что получение ФК изгидролизатов микроводорослей ранее было проведено только в одной работе (Таблица 7).При сравнении с ней результатов этого исследования было установлено, что за счетоптимизации условий предобработки биомассы микроводорослей C.
vulgaris и условийпроведения биотехнологического процесса получения ФК удалось интенсифицироватьизвестный процесс по показателям СФКмакс и QФК более, чем в 200 раз!Наблюдаемые различия в периодах полуинактивации используемых в экспериментахИБК на основе клеток мицелиальных грибов R. oryzae при биотрансформацииферментативных гидролизатов микроводорослей в разные органические кислоты (МК и ФК),вероятно, связаны с физиологическими особенностями конкретных штаммов, в частности,особенностями их метаболизма в тех или иных средах.112Таблица 19 – Характеристики процесса получения ФК (длительность 40ч) из ВС,содержащихся в ферментолизатах биомассы C. vulgaris под действием ИБК на основе клетокR. oryzae F-1032 (СИБК=30 г сух.
в-в/л) при варьировании исходной концентрации биомассыC. vulgaris, взятой для получения ферментолизатовИсходная концентрация биомассыC. vulgarisСБМ0, г сух. в-в/лИсходная концентрация ВС вферментолизатахСВС0, г/лИсходная концентрация глюкозыв ферментолизатахСГЛ0, г/лМаксимальная концентрация ФКСФК макс, г/лПродуктивность процесса по ФКQФК, г/л/чПродуктивность ИБКПИБК, г ФК/ч/кг ИБКПотребление глюкозыΔ СГЛ, %Потребление ВСΔ СВС, %Степень конверсии потребленныхВС в ФКYФК/ВССтепень конверсии всех углеводовбиомассы в ФКYФК/УГЛСтепень конверсии БМ в ФКYФК/БМ507010024,1±0,833,0±1,245,2±1,719,4±0,626,0±0,833,9±1,213,5±0,517,8±0,724,2±0,90,34±0,010,45±0,020,61±0,0311,3±0,415,0±0,720,3±0,899,5±0,598,8±1,298,3±1,698,2±0,897,8±0,697,3±0,50,57±0,020,55±0,020,55±0,020,49±0,020,46±0,020,44±0,020,27±0,010,25±0,010,24±0,01Таким образом, можно сделать следующие выводы:- оптимизированы условия биокаталитической трансформации ВС, содержащихся вферментативных гидролизатах микроводорослей C.
vulgaris, выращенных на сточных водах(СБМ0=100 г сух. в-в/л), в ФК при использовании ИБК на основе клеток гриба R. oryzaeF-1032 (СИБК=30 г сух. в-в/л) в периодическом процессе (28 0С, длительность цикла – 40 ч).Средняя продуктивность процесса составляла QФК = 0,61±0,03г/л/ч, СФКмакс= 24,2±0,9 г/л,YФК/УГЛ = 0,44±0,02, ПИБК = 20,3±0,8 г ФК/ч/кг ИБК, более чем в 200 раз увеличеныпоказатели СФКмакс и QФК единственно известного в литературе аналогичного процесса [111];- впервые показана возможность длительного эффективного использования ИБК впериодическом процессе получения ФК из ВС, входящих в состав ферментолизатовмикроводорослей C. vulgaris (ПП ИБК = 600 ч).113Рисунок 31 – Изменение концентрации ФК в среде в процессе многократного использованияИБК на основе клеток мицелиального гриба R.
oryzae F-1032 (СИБК=30 г сух. в-в/л). Каждая«точка» соответствует максимальному уровню накопления ФК в конце каждогопериодического цикла. На «врезке» представлена кинетика потребления ВС (●) и накопленияв среде ФК (○) в 2-х циклах использования ИБК на основе клеток мицелиального грибаR. oryzae F-1032 (СИБК=30 г сух. в-в/л) для получения ФК из ферментативных гидролизатовбиомассы C. vulgaris, полученных при исходной ее концентрации СБМ0=100 г сух. в-в/л.Пунктирными линиями на «врезке» отмечено время замены культуральной жидкости вреакторе с ИБК на свежую питательную среду3.3.2 Получение янтарной кислоты с использованием биокатализатора в видеиммобилизованных в криогель ПВС клеток бактерий Actinobacillus succinogenesB-10111Янтарная кислота (ЯК) является мономером для получения биоразлагаемыхматериалов на основе полибутиленсукцинатов, она также используется для получениянетоксичных пластификаторов (1,4-бутандиола, тетрагидрофурана, γ-бутиролактона) важных компонентов современных биоразлагаемых полимерных материалов [127-129].Пластификаторы увеличивают показатели эластичности и мягкости готового продукта.
Наоснове получаемых полимеров высокого качества изготавливают различные экологическибезопасные изделия для детей (детскую посуду и игрушки), а также упаковочные материалыдля пищевой и медицинской промышленности [129].114Ранее было отмечено, что одним из наиболее продуктивных и перспективных, с точкизренияпромышленногоприменения,продуцентовЯКявляютсяклеткибактерийA.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
