Разработка технологии биосинтеза масляной кислоты бактериями рода clostridum

Химический синтез масляной кислоты из нефтепродуктов применяется главным образом из-за приемлемой себестоимости производства и доступности исходных материалов. Микробиологический синтез масляной кислоты с использованием маслянокислых бактерий рода Clostridium в настоящее время привлекает все больше внимания из-за растущих цен на нефть, истощения ее природных запасов и необходимости защиты окружающей среды от загрязнения продуктами химического синтеза [1].

Переработка возобновляемого растительного сырья в промышленно важные химические вещества, в частности органические кислоты, представляет большой практический интерес. Масляная кислота широко применяется в различных отраслях промышленности: для производства пластмасс, пластификаторов, лаков, духов, фармацевтических препаратов и дезинфицирующих средств [2].

Экономически целесообразно получать масляную кислоту методом сбраживания углеводов, содержащихся в дешевом и широко распространенном растительном сырье, в частности в отходах сельского хозяйства, лесной и лесоперерабатывающей промышленности. Основными ресурсными источниками растительной биомассы являются: древесина, отходы от ее заготовки и переработки, сельскохозяйственные, а также бытовые отходы [3].

Правильный выбор микроорганизмов является основой успешного процесса биосинтеза. Для получения масляной кислоты подходят многочисленные бактериальные штаммы, которые в основном выделены из сточных вод, ила, почвы, загрязненной молочной и пищевой продукции, мяса, и пищеварительной системы животных. В общей сложности известно более десяти бактериальных штаммов, производящих масляную кислоту, принадлежащих к родам: ClostridiumButyrvibrioButyribacteriumEubacteriumFusobacterium Megasphera и Sarcina [4]. Наиболее изученными являются штаммы рода Clostridium, благодаря их высокой продуктивности и относительно высокой стабильности. Также часто исследуются бактерии родов Butyrivibrio и Butyribacterium.

Бактерии рода Clostridium - это грамположительные подвижные или неподвижные палочковидные бактерии с закругленными концами. Подвижные клетки обычно перитрихиальные. Большинство видов образуют овальные или сферические эндоспоры. Обычно являются хемоорганотрофами, некоторые виды хемоавтотрофы или хемолитотрофы. Обычно продуцируют смеси органических кислот и спиртов из углеводородов или пептонов. Некоторые виды способны фиксировать атмосферный азот. Большинство видов облигатно анаэробные, хотя толерантность к кислороду колеблется в широких пределах; некоторые виды 23 могут расти в присутствии воздуха при атмосферном давлении, но без образования спор. Большинство видов растет при рН 6,5-7, температуре 30 - 37 ° С. Типичные виды: ATCC 19398, CCUG 4217, CIP 103309, DSM 10702, HAMBI 482, IAM 14194, NBRC 13949, JCM 1391, KCTC 1786, KCTC 1871, LMG 1217, NCCB 89156, NCIMB 7423, NCTC 7423, VKM B-1773. В настоящее опубликованы данные о 168 видах рода Clostridium [5].

Наиболее продуктивными считаются штаммы С. butyricumС. beijerinckiiС. acetobutylicumС. tyobutyricumС. populeti и С. thermobutyricum. Для культур C. butyricumC. tyrobutyricum и С. Populeti оптимальная температура роста колеблется от 30 до 37 °С. Наиболее благоприятной температурой роста для C. thermobutyrium считается 55 °C.

В таблице 1 приведены наиболее популярные штаммы, используемые в исследованиях биосинтеза масляной кислоты, и достигнутые результаты при разных условиях.

Для биосинтеза масляной кислоты бактерии рода Clostridium могут использовать различные типы сахаров в том числе гексозы, некоторые виды пентоз, олиго- и полисахариды. Субстратная специфичность C. butyricum и C. Tyrobutyricum.С. butyricum способен продуцировать масляную кислоту на средах, содержащих в качестве источников углерода глицерин, пентозы, гексозы, патоку, лигноцеллюлозу и картофельный крахмал [6].

Список литературы

  1. Lynd L.R., Wyman C.E., Gerngross T.U. Biocommodity Engineering //Biotechnol Prog, 15, 1999. -777-793 c.
  2. Chandel A. K., Chandrasekhar G., Silva M.B., da Silva S. The realm of cellulases in biorefinery development // Сrit Rev Biotechnol, 1, 2012.-187-202 c.
  3. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч.II. М.: СПб.: АНО НПО Профессионал, 2007. -142 с.
  4. Евилевич А. З., Ахмина Е. И., Раскин М. Н., Безотходное производство гидролизной промышленности. М.: Лесная промышленность, 1982. -184 с.
  5. Холькин Ю. И. Технология гидролизных производств. М.: Лесная промышленность, 1989. - 490 с.
Год: 2018
Город: Шымкент
Категория: Медицина