11319 (600532), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

1 вариант – переаминирование кислот (фермент - трансамидаза)

α-кетоглутаровая кислота + а/к → L-глутаминовая кислота + α-кетокислота;

2 вариант – восстановительное аминирование (фермент - глутаматдегидрогеназа)

α-кетоглутаровая кислота + NH₄⁺ + НАДН → L-глутаминовая кислота + Н₂О + НАД⁺

В каждом из этих процессов α-кетоглутаровая кислота играет роль предшественника.

Для осуществления любого из этих превращений необходимы источники α-кетоглутарата и соответствующей ферментной системы. Первую из этих задач решают с помощью подбора м/о, способных продуцировать значительное количество α-кетоглутаровой кислоты из доступных источников сырья. Продуцентами α-кетоглутарата могут быть Pseudumonas и Escherichia, а при культивировании продуцента Kluyverd citrophila α-кетоглутаровая кислота была получена с 57%-ным выходом. Дрожжи рода Candida при выращивании на н-парафинах продуцируют α-кетоглутарат совместно с пируватом в соотношении 6:1. Экономический коэффициент процесса биосинтеза достигает 90% от количества потребленных углеводородов.

В роли продуцента фермента трансамидазы могут выступать различные м/о, например E. Coli. Донором аминогрупп может быть аспарагиновая кислота или аланин.

Восстановительное аминирование возможно осуществить с помощью Pseudomonas или Aeromonas, причем некоторые штаммы этих м/о в качестве субстрата могут использовать D,L-α-оксиглутаровую кислоты, производимую химическим синтезом.

В последние годы внимание исследователей привлекают методы получения аминокислот с использованием иммобилизованных ферментов. Способ имеет ряд преимуществ, в частности, конечный продукт отличается высокой концентрацией и чистотой, нет опасности заражения в ходе реакции посторонними микроорганизмами, в результате синтеза образуются только природные изомеры, имеется возможность осуществления непрерывных технологических процессов.

Микроорганизмы являются основными источниками ферментов, переводимых в иммобилизованную форму. Имея в виду преимущества иммобилизованных ферментов, необходимо учитывать, что они всегда будут дороже растворимых, но их внедрение экономически оправдано при удовлетворении даже одного из приводимых ниже условий: повышение стабильности фермента, обеспечивающее его многократное применение и тем самым сокращение расходов на препарат; улучшение качества продукта благодаря отсутствию в нем следов фермента и предотвращению нежелательных побочных реакций.

Выход продукта

Организация «дробной» подпитки приводит к активизации биосинтетической деятельности микроорганизмов. На мелассной среде осуществление «дробной» подпитки позволяет увеличить выход до 60 г/л. Количество фосфора в среде должно быть в пределах 8-20 мг %. Увеличение данной концентрации на один порядок почти на половину снижает выход глутамата. Повышение оптимальной температуры культивирования на 5^о приводит к быстрому автолизу клеток, и в среде накапливается меньше глутамата. Недостаточная аэрация приводит к образованию аланина и лактата за счет снижения выхода глутамата. Слишком интенсивная аэрация способствует усиленному росту биомассы, выход целевого продукта при этом также начинает снижаться.

При использовании в качестве продуцента бактерий Micrococcus glutamicus и при оптимальных условиях культивирования выход целевого продукта составляет примерно 45 г в 1 л среды. Культура Microbacterium ammoniophilum на среде с тростниковой мелассой дала выход глутаминовой кислоты более 70 г/л. Corynebacterium glutamicum 7198 накапливает до 100 г/л глутаминовой кислоты.

Чем больше синтезируется продуцентом глутаминовой кислоты, тем больше образуется глутамата натрия при дальнейших превращениях глутамата.

Определение стехиометрических коэффициентов и теплового эффекта реакции

Общее стехиометрическое уравнение для аэробного процесса выглядит следующим образом:

_s*[C₁₂H₂₂O₁₁] + _O2*[O₂] + _N*[NH₄Cl]=[X] + _p*[p] + _CO2 *[CO₂ ] + _H2O* [H₂O],

где _s,_O2,_N,_p,_CO2 ,_H2O – стехиометрические коэффициенты для субстрата, кислорода, азота, продукта, углекислого газа и воды соответственно.

[C₁₂H₂₂O₁₁], [O₂], [NH₄Cl], [X], [p], [CO₂], [H₂O] – концентрации субстрата, кислорода, мочевины, продукта реакции, углекислого газа, воды

1. Для определения _s,_p приведем все количества к 1 С-молю биомассы

Для биомассы Х используем формулу Стоухамера CH_1,8N_0,5O_0,2

На 280 г сухого вещества биомассы выделяется 380 г продукта. В качестве углеродного субстрата используется 2 кг мелассы. Меласса содержит 50% сахарозы, следовательно сахарозы в ней содержится 1кг. Запишем полученное уравнение:

1000/342 [C₁₂H₂₂O₁₁] = 280/24,6 [X] + 380/147 [C₅H₉NO₄]

2,92/11,38 [C₁₂H₂₂O₁₁] = 11,38/11,38 [X] + 2,59/11,38 [C₅H₉NO₄]

0,26 C₁₂H₂₂O₁₁] = [X] + 0,23 [C₅H₉NO₄]

_s= 0,26, _p= 0,23

1. Для определения коэффициентов по другим веществам необходимо составить систему уравнений элементарного баланса:

С: _s*m_S = 1 + _p*m_p + _CO2;

H: _s*n_S + _NH4Cl*4 = 1,8 + _p*n_p + _H2O* 2;

O: _s*p_S + _O2*2 = 0,5 + _p*p_p + _H2O +_CO2*2;

N: _s*q_S + _NH4Cl = 0,2 + _p*q_p.

_s=0.26, _p= 0.23

m_s=12, m_p= 5

n_s=22, n_p= 9

p_s=11, p_p= 4

q_s=0, q_p=1.

С: 0.26*12 = 1 + 0.23*5 + _CO2 => _CO2=1.97

H: 0.26*22 + _NH4Cl*4 = 1,8 + 0.23*9 + _H2O* 2

N: _NH4Cl = 0,2 + 0.23*1=> _NH4Cl = 0.43

O: 0.26*11 + _O2*2 = 0,5 + 0.23*4 + _CO2 *2 + _H2O

_H2O = 1.785

_O2 = 2.145

Полученное уравнение:

0.26* [C₁₂H₂₂O₁₁] + 2.145*[O₂] +0.43*[ NH₄Cl] = [X] + 0.23*[C₅H₉NO₄]+ 1.97 *[CO₂ ] + 1.785* [H₂O],

Список используемой литературы

1. Яковлев В.И. Технология микробиологического синтеза. – Л.: Химия, 1987

2. Биотехнология: Учеб. пособие для вузов. В 8 кн./Под ред. Н.С. Егорова, В.Д. Самуилова. Кн. 6: Микробиологическое производство биологически активных веществ и препаратов / Быков В.А., Крылов И.А., Манаков М.Н. и др. – М.: Высш. шк., 1987. – 143с.: ил.

3. Биотехнология / Т.Г. Волова. – Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской Академии наук, 1999. – 252 с.

4. Бекер М.Е. Введение в биотехнологию. – Изд-во «Пищевая промышленность», 1978. – 238 с.

Характеристики

Список файлов курсовой работы