Иммобилизованный биокатализатор на основе адгезированных амидазосодержащих клеток родококков для синтеза акриловой кислоты
Биотрансформация акриламида в акриловую кислоту
Биокатализ
Иммобилизация клеток
Цель работы
Задачи
Исследуемый бактериальный штамм
Носители – углеродные материалы
Проведение исследования
Определение количества адгезированных клеток
График зависимости массы адгезированных клеток на носителях от концентрации исходной суспензии
График зависимости активности свободных клеток от условий хранения культуры
Графики зависимости активности свободных и иммобилизованных клеток от температуры проведения реакции
Графики зависимости активности свободных и иммобилизованных клеток от концентрации акриламида
Графики зависимости активности свободных и иммоби клеток от величины pH реакционной среды
Выводы

ВКР: Иммобилизованный биокатализатор на основе адгезированных амидазосодержащих клеток родококков для синтеза акриловой кислоты

1. Иммобилизованный биокатализатор на основе адгезированных амидазосодержащих клеток родококков для синтеза акриловой кислоты

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Пермский национальный исследовательский
политехнический университет»
Факультет химической технологии,
промышленной экологии и биотехнологии
Кафедра «Химия и биотехнология»
Направление: 19.03.01 – Биотехнология
Иммобилизованный биокатализатор на
основе адгезированных
амидазосодержащих клеток родококков
для синтеза акриловой кислоты
Выполнил: студент гр. БТ-15-1б Якимова М.С.
Руководитель: к.б.н., Максимов А.Ю.
Консультант: д.б.н. Максимова Ю.Г.

2. Биотрансформация акриламида в акриловую кислоту

Амидаза

3. Биокатализ

ускорение с помощью ферментов химических
реакций, протекающих в живых организмах;
высокоэффективен;
происходит в более «мягких» условиях.

4. Иммобилизация клеток


отсутствие затрат на выделение и очистку
ферментов;
более высокая активность и стабильность
биокатализатора;
возможность создания непрерывных и
полунепрерывных автоматизированных
процессов;
снижение количества отходов.

5. Цель работы

Изучение процесса адгезии клеток родококков
на углеродных носителях, оценка воздействия
физико-химических условий и иммобилизации
клеток на их амидазную активность

6. Задачи

1. Изучить зависимость адсорбции R. erythropolis 4-1 на углеродных
носителях от концентрации клеток в суспензии;
2. Изучить влияние концентрации субстрата, температуры, рН
реакционной среды на амидазную активность суспендированных
клеток бактериального штамма Rhodococcus erythropolis 4-1;
3. Определить влияние условий хранения клеток R. erythropolis 4-1
на их амидазную активность;
4. Изучить влияние концентрации субстрата, температуры, рН
реакционной среды на амидазную активность клеток R.
erythropolis 4-1, иммобилизованных на углеродных носителях.

7. Исследуемый бактериальный штамм

Rhodococcus erythropolis 4-1, обладающий
амидазной активностью.

8. Носители – углеродные материалы

уголь-сырец, измельченный до
порошкообразного состояния;
● уголь активный дробленый Norit PK 1–3
(Голландия);
● активированные вискозные
углеродные волокна Карбопон.

9. Проведение исследования

10. Определение количества адгезированных клеток

где:
А – масса адгезированных клеток, мг;
m – концентрация клеток в суспензии до иммобилизации (мг/мл);
V – объем суспензии, из которого иммобилизовали клетки, мл;
ОДисх – оптическая плотность при 540 нм суспензии клеток до
адгезии;
ОДфильтр – оптическая плотность при 540 нм суспензии клеток
после адгезии.

11. График зависимости массы адгезированных клеток на носителях от концентрации исходной суспензии


уголь-сырец:
y = 15,657e0,803x;
волокна Карбопон:
y = 16,923e0,7712x;
уголь активный:
y = 19,977e0,788x,

12. График зависимости активности свободных клеток от условий хранения культуры

13. Графики зависимости активности свободных и иммобилизованных клеток от температуры проведения реакции

45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Активность, ммоль/г/ч
Активность, ммоль/г/л
Графики зависимости активности свободных и
иммобилизованных клеток от температуры проведения реакции
20
40
Температура, °С
а) контроль
60
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
Температура, °С
в) Карбопон
60
80
50
40
30
20
10
0
80
0
Активность, ммоль/г/л
Активность, ммоль/г/ч
0
60
20
40
60
Температура, °С
б) активный уголь
80
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
Температура, °С
г) уголь-сырец
80

14. Графики зависимости активности свободных и иммобилизованных клеток от концентрации акриламида

18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
30
Активность, ммоль/г/ч
Активность,ммоль/г/ч
Графики зависимости активности свободных и
иммобилизованных клеток от концентрации акриламида
20
15
10
5
0
0
200
400
Концентрация АА, мМ
а) контроль
600
0
200
400
600
Концентрация АА, мМ
б) активный уголь
45
25
40
Активность,ммоль/г/ч
Активность,ммоль/г/ч
25
35
30
25
20
15
10
5
20
15
10
5
0
0
0
100
200
300
400
Концентрация АА
в) Карбопон
500
600
0
200
400
Концентрация АА
г) уголь-сырец
600

15. Графики зависимости активности свободных и иммоби клеток от величины pH реакционной среды

Активность,ммоль/г/ч
Активность,ммоль/г/ч
70
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
15
0
14
5
10
pH
б) активный уголь
15
25
Активность,ммоль/г/ч
Активность,ммоль/г/ч
pH
а) контроль
12
10
8
6
4
2
20
15
10
5
0
0
0
5
10
pH
в) Карбопон
15
0
5
10
pH
г) уголь-сырец
15

16. Выводы

1. При изучении процесса адсорбции клеток R. erythropolis 4-1 на углеродных
носителях было показано, что масса адсорбированных клеток увеличивается
пропорционально концентрации суспензии, и в пределах изученных
концентраций суспензии (0,72 - 8,90 мг/мл) насыщение сорбента клетками не
наблюдается.
2. Определено, что амидазная активность свободных клеток R. erythropolis 4-1
максимальна при температуре 30ºС, рН 6,5 и концентрации субстрата 150 мМ.
3. Показано, что оптимальными условиями хранения биокатализатора является
замораживание при температурах -20 и -80ºС, тогда как высушивание клеток R.
erythropolis 4-1 приводит к снижению амидазной активности.
4. Показано, что углеродные носители выполняют защитную роль для
иммобилизованных клеток. При воздействии температуры 70ºС амидазная
активность адсорбированных клеток R. erythropolis 4-1 в 2-3 раза превышала
активность суспендированных клеток. При рН 10,7, у клеток, иммобилизованных
на активном угле, сохранялось 46%, на карбопоне - 58%, на угле-сырце - 41% от
максимальной амидазной активности, тогда как у свободных клеток - 29%.
English     Русский Правила