88
фосфоэнолпируват
3ФГК
2ФГК
Ацетил-КоА
Ацетацетил-КоА
полимер
β-оксимасляной
кислоты
оксибутирил-КоА
ацетацетат
β-оксимасляная
кислота
Процесс накопления полиоксибутирата
осуществляют микробные
клетки при несбалансированном росте, например, голодающие по азоту
или кислороду, то есть медленно растущие. При этом возникает проблема,
как получить большие урожаи биомассы с
одновременным большим со-
держанием полимеров. Высокопродуктивные проточные системы фер-
ментации не приемлемы для больших выходов ПОА. Процесс проводят в
периодическом режиме, обычно в две стадии, на первой клетки, получая
все необходимые питательные вещества, растут с
достаточно высокими
скоростями роста и образуют практически всю биомассу; на втором этапе
процесс продолжается при избытке источников углерода и энергии, но
при лимитировании роста одним их биогенов. В результате происходит
включение ассимилированных клетками углерода,
главным образом, в по-
лимер, выходы которого могут достигать свыше 70 % к весу сухого вещест-
ва клетки.
В промышленных масштабах процесс реализован фирмой «Ай-Си-Ай»
в Великобритании. В качестве продуцента используют мутантный штамм
водородных бактерий Alcaligenes eutrophys, способный усваивать глюко-
зу. Процесс реализуется в периодическом двустадийном режиме при ли-
мите азота в среде с затратами сахаров до 3 т/т полимера в течение 110–
120 часов. Объемы применяемых для получения полимера ферментацион-
ных аппаратов достигают от 3.5 до 200 м
3
.
Помимо глюкозы, возможно
использование тростникового сахара, фруктозных сиропов, мелассы. То-
варное название продукта «Биопол». Помимо гомогенного полиоксибути-
89
рата фирма выпускает гетерополимер – продукт сополимеризации оксибу-
тирата и
оксивалерата на средах, содержащих глюкозу и пропанол либо
только валериановую кислоту в концентрации до 20 г/л. Получение клеток
с высоким содержанием полимера – только одна часть проблемы. Суще-
ственной технологической задачей является также процедура экстракции
полимера из биомассы и последующая очистка. Важная проблема, возни-
кающая при этом, снижение молекулярной
массы продукта в ходе пост-
ферментационной стадии. В общем виде процедура включает несколько
стадий: отделение клеток от культуральной среды, разрушение клеток,
экстракцию полимера из клеток с помощью
неполярных растворителей
(хлороформ, гексан), осаждение спиртом и высушивание.
На экономику производства микробных полиоксиалканоатов сущест-
венным образом влияет стоимость исходного сырья, а также выходы по-
лимера и его исходные физико-химические свойства.
В настоящее время полиоксибутират планируется применять в достаточ-
но узких сферах (медицина, фармакология), однако экологичность данного
материала по сравнению с неразрушаемыми и получаемыми в экологически
тяжелых процессах нефтесинтеза полиолефинов позволяют считать, что
микробные ПОА в недалеком будущем смогут стать базовым термопла-
стичным полимером для различных сфер применения.
Поэтому процессы
получения полиоксибутирата и других гетерополимерных ПОА являются
объектом пристального внимания и научных поисков всех развитых стран.
Do'stlaringiz bilan baham: