WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 49 |

«Т. Г. Волова БИОТЕХНОЛОГИЯ Ответственный редактор академик И. И. Гительзон Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в ...»

-- [ Страница 11 ] --

Первые упоминания о спирулине относятся к началу XVI, когда на базарах в окрестностях Мехико продавали в виде галет высушенную Spirulina maxima, растущую в естественных условиях в щелочном озере Текскоко. В середине XIX века бельгийская экспедиция через Сахару на деревенских базарах в районе озера Чад также обнаружила сине-зеленые галеты, представляющие собой высушенную биомассу другой популяции – Spirulina platensis, растущей в шелочных прудах, окружающих озеро.

Спирулина растет практически как монокультура, так как рН озерной воды в местах ее естественного обитания достигает 10.5–11.0. Благодаря наличию в клетках наполненных газом вакуолей и спиральной форме филаментов, клубки водорослей всплывают на поверхность, и ветер выносит их на берег. Время удвоения биомассы спирулины составляет около 3– дней, и собирать урожай можно круглосуточно. В оптимальных условиях выход биомассы составляет до 20 г АСВ/м2 в сутки. Это на порядок превышает урожаи пшеницы, при этом качество получаемого белка существенно выше растительного (табл. 2.2).

Эксперименты по исследованию биологической ценности спирулины, выполненные Французским институтом нефти совместно с компанией «Соса Текскоко», завершились в 1973 г. созданием первой опытной фабрики. К 1982 г. производство достигло 1000 т/г. Главными импортерами продукта (мука, таблетки) являются Япония, США, европейские страны.

Сопоставление продуктивности высших растений и Spirulina (по А. Сассону, 1987) Аналогичные производства по выращиванию спирулины в искусственных условиях планируют Франция, Италия. В Израиле близ г. Хайфа на болотах площадью 12 000 м2 выращивают водоросль Spirulina platensis для кормовых и пищевых целей. Генетическое усовершенствование имеющихся штаммов Spirulina может существенно повысить их урожайность.

Получены мутанты, у которых при сохранении скорости роста пул аминокислот может быть существенно выше, чем у исходного. Показана возможность выращивания спирулины в искусственных щелочных прудах, а также в отходящих теплых водах теплостанций.

В середине 70-х годов активизировались исследования, направленные на разработку технологий получения микробного белка с использованием хемолитоавтотрофных микроорганизмов. Хемолитоавтотрофные водородокисляющие бактерии, использующие в качестве источника углерода углекислоту, а энергии – реакцию окисления водорода, в середине 70-х годов привлекли внимание биотехнологов. Окисление водорода с образованием биомассы (СН2О) реализуется по схеме:

Перспективность водородокисляющих бактерий определяется их автотрофией и независимостью от дефицитных источников органического сырья, быстрым ростом, высоким содержанием полноценного по аминокислотному составу белка, отсутствием внеклеточных промежуточных продуктов обмена органической природы (единственным побочным продуктом процесса окисления водорода является вода), высокой экологической чистотой процесса производства и получаемого продукта. В качестве источника водорода, помимо электролизного, могут быть использованы различные водородсодержащие газы, включая синтез-газ и отходы ряда химических и нефтехимических производств, а углекислоты – топочные газы и экспанзерная углекислота биохимических производств. Таким образом, производство белка одноклеточных на основе водородокисляющих бактерий может выполнять функции очистного сооружения. Вместе с тем данная технология по ряду показателей (труднорастворимый и взрывоопасный газовый субстрат) имеет ограничения аналогично способу получения белка одноклеточных на метане. Технология получения микробного белка на основе водородных бактерий, реализованная на уровне опытного производства и имеет следующие характеристики при незащищенной проточной ферментации в аппаратах с вводом энергии жидкой фазой, оснащенных эжекторами или самовсасывающими турбинными мешалками (1500 об./мин.): скорость протока среды 0.4 ч–1, концентрация клеток в культуре – 10–20 г/л; затраты водорода – 0.7, углекислоты – 2.0, кислорода – 3.0 т на 1 т АСВ биомассы.

В настоящее время по сравнению с легкодоступным и сравнительно дешевым природным газом биотехнология на основе водорода считается менее доступной для организации крупнотоннажного производства белка одноклеточных. Однако в связи с прогнозами развития водородной энергетики и высокой экологической чистотой данный процесс, несомненно, представляется перспективным.

Таким образом, для эффективного восполнения имеющегося дефицита белка могут быть реализованы различные нетрадиционные биотехнологии с привлечением разнообразных субстратов и штаммов-продуцентов. История микробного белка только начинается, и если сегодня белки одноклеточных принципиально не могут решить проблему существующего белкового дефицита, в последующие годы они будут играть все большую роль в жизни человека.

2.2. АМИНОКИСЛОТЫ Аминокислоты с каждым годом находят все большее применение в качестве кормовых и пищевых добавок и приправ, сырья фармацевтической и парфюмерной промышленности. Все аминокислоты, из которых состоят белки, являются L-формами. Из 20 аминокислот – 8 (изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, валин, фенилаланин) незаменимы для человека. Для сельскохозяйственных животных этот список дополняют гистидин и аргинин, а для молодняка птицы – еще и пролин. Поэтому в больших количествах аминокислоты употребляют для балансировки кормов. Введение в состав комбикормов аминокислот сокращает расход дефицитных белков животного происхождения. За последние 10 лет количество аминокислот, используемых в кормопроизводстве, возросло в 15 раз.



Это составляет около 70 % от объема их производства. Около 30 % производимых аминокислот используется в пищевой промышленности. Так, цистеин предотвращает пригорание пищи в процессе приготовления, улучшает качество хлеба при выпечке, усиливает запах пищи. Глицин, обладающий освежающим, сладковатым вкусом, используется при производстве напитков. Глутаминовая кислота – для усиления вкуса и консервирования пищи. Ряд аминокислот (аргинин, аспартат, цистеин, фенилаланин и др.) используют в медицине. Аминокислоты широко используются в химической и фармацевтической промышленности в качестве предшественников для производства детергентов, полиаминокислот, полиуретана и препаратов для сельского хозяйства.

Получение аминокислот возможно несколькими путями: химическим синтезом, гидролизом природного белкового сырья и в биотехнологических процессах. Химический синтез дает рацемат – продукт, содержащий как L-, так и D-формы аминокислот. За исключением глицина, который не имеет оптически активных изомеров, и метионина, усваяемого организмами в обеих формах, D-изомеры обладают токсичностью. Получение оптически активных L-изомеров аминокислот из гидролизатов природных материалов растительного и животного происхождения связано с многоступенчатой и дорогостоящей очисткой. Биотехнологическое получение аминокислот включает в себя прямую микробную ферментацию, а также микробиологический или ферментативный синтез из предшественников.

Микробиологический метод получения аминокислот, наиболее распространенный в настоящее время, основан на способности микроорганизмов синтезировать все L-аминокислоты, а в определенных условиях – обеспечивать их сверхсинтез. Биосинтез аминокислот в микробных клетках протекает в виде так называемых свободных аминокислот или «пула аминокислот», из которого в процессах конструктивного метаболизма синтезируются клеточные макромолекулы. Для синтеза всех белков требуется 20 аминокислот.

Пути синтеза большинства аминокислот взаимосвязаны. При этом одни аминокислоты являются предшественниками для биосинтеза других. Пируват является предшественником аланина, валина, лейцина; 3-фосфоглицерат – серина, глицина, цистеина; щавелево-уксусная кислота – аспартата, аспарагина, метионина, лизина, треонина, изолейцина; -кетоглутаровая кислота – глутамата, глутамина, аргинина, пролина; фосфоэнолпируват+эритрозо-4фосфат – фенилаланина, тирозина, триптофана; 5-фосфорибозил-1пирофосфат + АТФ – гистидина. Синтез каждой аминокислоты в микробных клетках реализуется в строго определенных количествах, обеспечивающих образование последующих аминокислот, и находится под строгим генетическим контролем. Контроль осуществляется по принципу обратной связи на уровне генов, ответственных за синтез соответствующих ферментов (репрессия), и на уровне самих ферментов, которые в результате избытка образующихся аминокислот могут изменять свою активность (ретроингибирование). Данный механизм контроля исключает перепроизводство аминокислот и также препятствует их выделению из клеток в окружающую среду. Чтобы добиться сверхсинтеза отдельных аминокислот, нужно обойти или изменить данный контрольный механизм их синтеза. Для первого пути возможно использование природных «диких» штаммов; очень существенны при этом условия ферментации, так как добиться дисбаланса в системе синтеза аминокислот можно путем изменения ряда основных факторов среды (концентрация основного субстрата, рН, соотношение макро- и микроэлементов в среде и др.). Изменение контрольного механизма синтеза аминокислот осуществляется генетическими методами. При этом получают мутантные организмы: ауксотрофные и регуляторные мутанты. Ауксотрофные мутанты – это организмы, утратившие способность к синтезу одной или нескольких аминокислот.

Среди продуцентов аминокислот – различные микроорганизмы, представители родов Corynebacterium, Brevibacterium, Bacillus, Aerobacter, Microbacterium, Eschirichia. Используемые в промышленности микроорганизмы можно подразделить на несколько классов: дикие штаммы, ауксотрофные мутанты, регуляторные мутанты и ауксотрофные регуляторные мутанты. Промышленные штаммы, как правило, несут несколько мутаций, затрагивающих механизмы регуляции целевой аминокислоты и ее предшественников.

Для получения таких аминокислот, как L-глутамата, L-валина, Lаланина, L-глутамина и L-пролина возможно применение природных штаммов и усиление у них продукции аминокислот условиями ферментации. Например, высокий, до 30 г/л, выход глутамата возможен при полном или частичном подавлении активности a-кетоглутаратдегидрогеназы, добавках в среду ПАВ и антибиотиков (пенициллина, цефалоспорина) для увеличения проницаемости клеточных мембран для глутамата. Синтез Lглутамата можно переключить на образование L-глутамина или Lпролина, изменяя условия ферментации. При повышении концентрации ионов аммония и биотина в среде стимулируется образование L-пролина;

слабо кислая среда и ионы цинка при избытке аммония усиливают синтез L-глутамина.

Ауксотрофные мутанты используют в тех случаях, когда необходимо синтезировать аминокислоты, являющиеся конечными продуктами разветвленных цепей метаболических реакций аминокислот. Например, для получения L-лизина, L-треонина, L-метионина или L-изолейцина, для которых общим предшественником является L-аспартат, применяют мутанты, ауксотрофные по гомосерину или треонину и гомосерину. Ауксотрофные мутанты не способны образовывать ингибиторы соответствующего метаболического пути, работающие по принципу отрицательной обратной связи из-за отсутствия определенной ключевой ферментативной реакции. Поэтому при выращивании такого штамма в среде с минимальной концентрацией необходимого ингредиента (аминокислоты) они способны на суперпродукцию аминокислоты-предшественника. Ауксотрофные мутанты, способные накапливать конечные продукты неразветвленных цепей биосинтеза, например L-аргинина, невозможны. В данной ситуации приходится получать мутанты с частично нарушенной регуляцией биосинтеза, так как это позволяет повысить выход целевого продукта.

Такие организмы являются регуляторными мутантами.



Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 49 |
 



Похожие работы:

«УДК 658.514 СНИЖЕНИЕ ПОЖАРНОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ ОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ ПУТЕМ РАЗРАБОТКИ МЕТОДОЛОГИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРЕНАЖЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА Хафизов Ф.Ш., Шевченко Д.И., Кудрявцев А.А. Уфимский государственный нефтяной технический университет, г.Уфа Кафедра Промышленной и пожарной безопасности e-mail: atp_mail@inbox.ru Аннотация. В статье рассматриваются проблемы, связанные с оценкой эффективности тренажеров для специалистов нефтегазового сектора. В...»

«Справка Проект выполнен в соответствии с действующими законами РФ, нормами и правилами, обеспечивающими безопасную эксплуатацию зданий и сооружений при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий, и соответствует исходным данным, техническим условиям и требованиям по проектированию и строительству. Главный инженер проекта В.Б.Лапшин ТЭЦ-26- филиал ОАО Мосэнерго. Энергоблок ст. № 8 ПГУ-420. Проект. Том 8. Книга 1. 1 2 /2007-П3 3 Аннотация Проект строительства нового энергоблока станционный...»

«Лотос-Пресса Санта Фе, Нью-Мехико ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 5 ПРЕДИСЛОВИЕ 8 ГЕРБОЛОГИЯ: ВОСТОК И ЗАПАД 13 ПРОЯВЛЕНИЯ СОЗНАНИЯ В РАСТЕНИЯХ 16 ИСТОКИ АЮРВЕДСКОЙ МЕДИЦИНЫ 22 Духовные истоки 22 Три гуны 23 Пять элементов 25 Три доши 26 Семь тхату и оджас 37 Пять пран 40 Системы организма (сротас) 42 Агни и растения 44 ЭНЕРГЕТИКА ТРАВ 46 Вкус (раса) 46 Энергия (вирья) 49 Випака. Пост-пищеварительный эффект 52 Прабхава. Особая сила воздействия 54 Описание шести вкусовых характеристик 55 КОРРЕКЦИЯ...»

«Сфера космической деятельности связана с широкомасштабными возможностями и большими экономическими выгодами. Одна из главных характеристик ее современ ного развития заключается в небывалых темпах наращивания усилий различных стран и организаций по овладению космическими ресурсами. Применение космических средств в развитых и развивающихся странах уже можно рассматривать как общеми ровую тенденцию. Поэтому актуальность вопросов, связанных с ракетно космической деятельностью развивающихся стран2,...»

«Памятные даты: 2014 год – Год науки Россия - ЕС; 2014 год – Год культуры в Российской Федерации; 2014 год – Год кристаллографии; 2014 год – 180-летие Гидрометеорологической службы России; 2014 год – 300-летие Нижегородской губернии; 2005 – 2015 гг. – Международное десятилетие действий Вода для жизни; 2011– 2020 гг. – Десятилетие биоразнообразия Организации Объединенных Наций; 2005 – 2014 гг. – Десятилетие образования в интересах устойчивого развития; 2014 – 2024 гг. – Десятилетие устойчивой...»

«Чернобыль. Последствия аварии на атомном реакторе для Федеративной Республики Германии и Германской Демократической Республики. Перевод – к.ф.н. Инга Левит 1 Доктор Мелани Арндт – руководитель интернационального проекта Политика и общество после Чернобыля. Беларусь, Украина, Россия, Литва и Германия в сравнительной и исторической перспективе (1986-2006). Центр современной истории. Потсдам. Финансовую поддержку проекта осуществлял фонд Volkswagen-Stiftung Перевод – к.ф.н. Инга Левит Эта...»

«Цель данного курса заключается: - в формировании у будущих специалистов объективного и целостного естественно-научного мировоззрения; - в углублении, развитии и систематизации химических знаний, необходимых при решении практических вопросов на предприятии; - в раскрытии роли химии и смежных с ней наук в развитии научнотехнического прогресса; роли отечественных и зарубежных ученых в развитии химии....»

«Alexander V. Frolov http://alexfrolov.narod.ru/ СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ Концепция физического вакуума, как источника энергии, находит все больше сторонников. Опубликованы фундаментальные работы о природе энергии нулевой точки, среди которых: Сахаров А.Д. Квантовые Флуктуации Вакуума в Искривленном Пространстве и Теория Гравитации, Доклады Академии Наук СССР, т.12 1968, стр. 1040; Ph.Review E, vol.48, num.2,p.1562-1565, Extracting energy and heat from the vacuum; Physical Review A,vol.39, num.5,...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.