|
разделения веществ с молекулярной массой 200–2000. Ферментация про-
текает в глубинной периодической культуре в речение 80 ч на средах, со-
держащих 8 % глюкозы; выход полисахарида составляет около 40 г/л. В
связи с привлекательностью свойств данного продукта технология его
получения интенсивно совершенствуется.
Пуллан
Полисахарид продуцируется дрожжеподобным грибом Aerobasidium
pullulans на средах, содержащих 50 % глюкозы в течение 80–100 ч. Вяз-
кость пуллана зависит от рН среды: она минимальна при рН 4.0, молеку-
лярная масса при этом составляет около 200 тыс., при увеличении рН мо-
лекулярная масса возрастает. Пуллан используют в качестве биоразру-
шаемого упаковочного материала для пищевых продуктов; он обладает
также антиокислительными свойствами.
Склероглюкан
Склероглюкан (товарное название – политран) синтезируют грибы ро-
да Sclerotium. Синтез данного полисахарида в отличие от большинства
других максимален в ранней лог-фазе 48-ч культуры. Процесс разработан
на средах с глюкозой, в том числе в проточном режиме, выход полисаха-
рида от ассимилированной глюкозы составляет 50 %. В низких концен-
трациях (1.5 % растворы) образует в воде прочные гели, которые не изме-
няют свои свойства в широком интервале температур. Используют в каче-
стве покрытия семян, пестицидов, а также при производстве латексов и
красителей.
Задачей биотехнологии является совершенствование микробиологиче-
ских процессов получения полисахаридов на основе улучшенных штам-
мов-продуцентов при расширении сырьевой базы за счет замены дорого-
стоящих сахаров более доступными субстратами, а также модификация
физико-химических свойств самих гликанов.
86
Микробные полиоксиалканоаты
Полиоксиалканоаты (ПОА) – биополимеры оксипроизводных жир-
ных кислот, синтезируются многими прокариотическими микроорганиз-
мами в специфических условиях несбалансированного роста при избытке
углеродного и энергетического субстрата в среде и дефиците минераль-
ных элементов (азота, серы, фосфатов и др.), а также кислорода. Среди
наиболее перспективных продуцентов ПОА – Azotobacter, Bacillus,
Methylomonas, Pseudomonas, Alcaligenes.
Наиболее изученным в настоящее время является полиоксибутират –
полимер
β-оксимасляной кислоты (С
4
Н
8
О
2
). Молекулярная масса полиме-
ра определяется условиями синтеза полимера, спецификой продуцента, а
также процедурой экстракции полимера из биомассы. Помимо полиокси-
бутирата, микроорганизмы способны синтезировать гетерополимерные
ПОА – сополимеры оксибутирата и оксивалерата, оксибутирата и окси-
гексаноата, полиоксибутирата и полиоксигептаноата и др. а также трех-,
четырех- и более компонентные полимеры. Таким образом, химический
состав и, как установлено в последние два-три года, отдельные физико-
химические свойства (молекулярный вес, кристалличность, температур-
ные характеристики, скорости биодеградации, механическая прочность)
могут существенно варьировать. Это открывает пути для получения в бу-
дущем полимерных материалов с заданными свойствами.
Практический интерес и значимость данных исследований определя-
ются свойствами полиоксиалканоатов, которые по своим базовым показа-
телям близки к полипропилену (табл. 2.4), но обладают также рядом уни-
кальных свойств, включая совместимостью с животными тканями, опти-
ческую активность, пьезоэлектрические и антиоксидантные свойства и,
самое главное, биодеградабельность.
Свойства ПОА делают их перспективными для применения в различ-
ных сферах: медицине и хирургии (прочный рассасываемый хирургиче-
ский материал, элементы для остеосинтеза, сосудистой пластики, пленоч-
ные покрытия ран и ожоговых поверхностей, одноразовые изделия, в т.ч.
нетканые материалы), фармакологии (пролонгация действия лекарствен-
ных веществ), пищевой промышленности (предупреждение окислитель-
ной порчи напитков и продуктов, упаковочные материалы), сельском хо-
зяйстве (обволакивание семян, покрытие удобрений и пестицидов), радио-
электронике, коммунальном хозяйстве (различные разрушаемые тара и
упаковочные материалы) и пр.
87
Синтез полиоксибутирата и других ПОА в принципе возможен с ис-
пользованием различного сырья: сахаров, спиртов, ацетата, а также водо-
рода и углекислоты (табл. 2.5).
Углерод, ассимилированный клетками тем или иным путем, превраща-
ется в пируват, который декарбоксилируется с образованием ацетил-КоА.
Последний включается в реакции цикла трикарбоновых кислот, и при на-
рушениях в системах амфиболизма, вызванных дефицитом структурных
элементов для синтеза белка, не становится предшественником аминокис-
лот, а подвергается поликонденсации, далее восстанавливается с участием
НАДН в реакциях
β-окисления в оксимасляную кислоту, которая подвер-
гается полимеризации с образованием полиоксибутирата:
Т а б л и ц а 2 . 4
Do'stlaringiz bilan baham: |
