Статті
Постійне посилання колекціїhttps://dspace.nuft.edu.ua/handle/123456789/7522
Переглянути
7 результатів
Результати пошуку
Документ Синтез мікробних екзополісахаридів на нетрадиційних субстратах(2021) Пирог, Тетяна Павлівна; Ярош, Марина Борисівна; Вороненко, Андрій АнатолійовичМікробні екзополісахариди (ЕПС) — високомолекулярні екзогенні продукти метаболізму мікроорганізмів вуглеводної природи завдяки здатності до гелеутворення, емульгування, флокулювання, суспендування і змінення реологічних характеристик водних систем широко використовуються у різноманітних галузях промисловості (харчовій, хімічній, нафтовидобувній тощо). Проте суттєвим недоліком технологій мікробних екзополісахаридів є те, що для їх синтезу використовують дорогу вуглеводну сировину (сахарозу, глюкозу, крохмаль тощо). У літературі обмеженою залишається інформація про альтернативну заміну вуглеводів для одержання ЕПС на нетрадиційні субстрати, які є дешевими та доступними у великій кількості. Такими перспективними субстратами для біосинтезу мікробних полісахаридів є відходи виробництва біодизелю, відходи агропромислового комплексу (екстракти та гідролізати панцирів креветок, рисових висівок, сироп зіпсованих фініків, відходи переробки томатів, гідролізати та подрібнені шкірки фруктів, куряче пір’я, картопляне лушпиння, стічні води після виробництва вина), а також гідролізати побутових відходів. Найвища концентрація ЕПС (25—50 г/л), яка є порівняною з синтезувальною здатністю промислових продуцентів мікробних полісахаридів, досягається під час культивування продуцентів на гліцерині та відходах виробництва біодизелю, гідролізатах побутових відходів, фруктових шкірок, курячого пірʼя. Зазначимо, що натепер відомості про використання промислових відходів для біосинтезу мікробних ЕПС все ще обмежені. Піонерськими в цьому плані є результати наших власних досліджень про синтез полісахариду етаполану (концентрація ЕПС 14—16 г/л) на змішаній після смаження будь-яких продуктів олії різної якості. Реалізація такої технології не тільки знижує собівартість цільового продукту, а й дає змогу утилізувати наявні у великій кількості токсичні олієвмісні відходи, викиди яких в Україні не регламентуються. Microbial exopolysaccharides (EPS) are exogenous products of microorganisms metabolism of carbohydrate nature with high molecular weight which due to their ability to gelation, emulsification, suspension, flocculation and change the rheological characteristics of water systems are widely used in various industries (food, chemical, oil, etc.). However, a significant disadvantage of microbial exopolysaccharide technologies is using expensive carbohydrate substrates (sucrose, glucose, starch, etc.). There is limited information in the literature on alternative substitution of carbohydrates for EPS production with unconventional substrates that are cheap and available in large quantities. Such promising substrates for the biosynthesis of microbial polysaccharides are waste of biodiesel production, waste of the agro-industrial complex (extracts and hydrolysates of shrimp shells, rice bran, low-quality fig syrup, tomato processing waste, hydrolysates and crushed fruit skins, chicken feathers, potato peel waste, waste waters from wine industry), as well as hydrolysates of kitchen waste. The highest concentration of EPS (25—50 g/l), which is comparable to the synthesizing ability of industrial producers of microbial polysaccharides, is achieved by cultivating producers on glycerol and waste of biodiesel production, hydrolyzates of kitchen waste, fruit skins, chicken feathers. It should be noted that at present there are still few data on the using industrial waste for the biosynthesis of microbial EPS. Pioneering in this regard are the results of own research on the synthesis of ethapolan polysaccharide (EPS concentration 14— 16 g/l) on mixed oil of different quality after frying any products. The implementation of this technology not only reduces the cost of the final product, but also allows to utilize of large quantities of toxic oil-containing waste, the emissions of which are not regulated in Ukraine.Документ Шляхи підвищення ефективності технологій синтезу мікробних екзополісахаридів. Частина 1. Встановлення оптимальних умов біосинтезу(2023) Пирог, Тетяна Павлівна; Вороненко, Андрій АнатолійовичПроведення експериментів, в яких одночасно здійснюється варіювання лише однією змінною, є найбільш простим способом встановлення умов культивування продуцента, максимально наближених до оптимальних. Зазвичай, у таких дослідженнях проводиться послідовне визначення природи та концентрації джерела вуглецю й азоту, рН, температури, тривалості культивування, а також способу підготовки посівного матеріалу. Такі однофакторні дослідження залишаються ефективним інструментом для первинного визначення найбільш критичних факторів, які спричиняють найбільший вплив на процес біосинтезу і потребують додаткової оптимізації. Подальша оптимізація умов культивування продуцента з використанням багатофакторних досліджень передбачає використання різних методів математичного планування експериментів, одним з яких є дизайн Плакета-Бурмана, що дає змогу визначити рівень впливу на процес великої кількості змінних при проведенні меншої кількості експериментів. Для комбінованого аналізу факторів, які спричиняють найбільший вплив на процес біосинтезу екзополісахаридів, зазвичай, використовують інші комплексні математичні моделі, зокрема метод Бокса-Вілсона, центральний композиційний план або дизайн Бокса-Бенкена. Суттєва перевага дизайну Бокса-Бенкена полягає в тому, що він не містить комбінацій, для яких усі фактори одночасно перебувають на найвищому або найнижчому рівні. Проаналізовані літературні дані останніх років щодо шляхів підвищення ефективності технологій мікробних ЕПС засвідчили необхідність застосування комплексного підходу для вирішення цього завдання. Так, на першому етапі необхідним є встановлення оптимального складу поживного середовища. При цьому найбільш сучасним підходом є проведення багатофакторних досліджень з використанням комплексних математичних моделей, які враховують взаємозв’язок різних досліджуваних факторів і дають змогу більш точно встановити оптимальні умови процесу культивування, що забезпечують підвищення концентрації мікробних екзополісахаридів у 2—10 разів порівняно з такою до оптимізації. Conducting experiments in which only one factor is varied is the easiest way to establish the optimal conditions of producer cultivation. Usually, in such studies, a consistent determination of the nature and concentration of the carbon and nitrogen source, pH, temperature, duration of cultivation, as well as the method of inoculum preparation is carried out. Such single-factor studies remain an effective tool for the initial determination of the most critical factors which cause the greatest impact on the biosynthesis process and require additional optimization. Further optimization of producer cultivation conditions using multivariate studies involves the use of various methods of mathematical planning of experiments, one of which is the Plackett- Burman design, which allows determining the level of influence on the process of a large number of variables while conducting a smaller number of experiments. For the combined analysis of factors which have the greatest influence on the process of exopolysaccharides biosynthesis, other more complex mathematical models are usually used, in particular, the Box-Wilson method, the central composite design, or the Box-Behnken design. A significant advantage of the Box-Behnken design is that it does not contain combinations for which all factors are at the highest or lowest levels at the same time. The analyzed literature data of recent years regarding ways to increase the efficiency of microbial exopolysaccharides technologies proved the need to use an integrated approach to solve this problem. So, at the first stage, it is necessary to establish the optimal composition of the nutrient medium. At the same time, the most modern approach is to conduct multifactorial studies using complex mathematical models, which take into account the interrelationship of various studied factors and make it possible to more accurately establish the optimal conditions of the cultivation process, which ensure increasing the concentration of microbial exopolysaccharides by 2—10 times compared to that before optimization.Документ Шляхи підвищення ефективності технологій синтезу мікробних екзополісахаридів. Частина 2. Вдосконалення штамів-продуцентів методами метаболічної та генетичної інженерії(2023) Пирог, Тетяна Павлівна; Вороненко, Андрій АнатолійовичУпродовж останніх десятиліть для підвищення показників синтезу, а також регуляції складу та функціональних характеристик мікробних екзополісахаридів використовуються методи метаболічної та генетичної інженерії. Прийоми метаболічної інженерії застосовуються для проведення аналізу метаболічних шляхів продуцента, визначення потенційних лімітуючих реакцій («вузьких» місць метаболізму) та їх впливу на синтез цільового продукту з подальшим використання інструментарію генетичної інженерії для усунення цих обмежень. Однією зі стратегій підвищення показників синтезу є спрямування метаболізму на біосинтез цільового продукту за рахунок усунення конкуруючих метаболічних шляхів. Доволі часто «вузьким місцем» біосинтезу полісахаридів є недостатній рівень нуклеозиддифосфатсахаридів, тому ще один підхід до інтенсифікації біосинтезу полягає в підвищенні у клітинах продуцента пулу нуклеозиддифосфат-похідних. Підвищення рівня експресії ключових генів біосинтезу полісахаридів дає змогу підвищити показники синтезу в кілька разів. Застосування методів генетичної інженерії надає можливість також конструювати продуценти з повним циклом синтезу невластивих їм практично цінних біополімерів. Проаналізовані літературні дані щодо вдосконалення продуцентів мікробних полісахаридів методами метаболічної та генетичної інженерії свідчать про те, що показники синтезу цільового продукту рекомбінантними мікроорганізмами в 2—20 разів вищі, ніж вихідні штами. Крім того, рекомбінантні продуценти здатні синтезувати полісахариди різного складу і молекулярної маси, що дає змогу регулювати їхні реологічні властивості залежно від галузі практичного застосування.Документ Особливості синтезу етаполану на суміші ацетату натрію та рафінованої соняшникової олії(2019) Вороненко, Андрій Анатолійович; Ярош, Марина Борисівна; Пирог, Тетяна ПавлівнаУ статті досліджено вплив молярного співвідношення та концентрації моносубстратів у суміші, способу підготовки посівного матеріалу та складу поживного середовища на синтез мікробного екзополісахариду (ЕПС) етаполану при вирощуванні Acinetobacter sp. ІМВ В-7005 на суміші ацетату натрію та рафінованої соняшникової олії. Кількість синтезованого полісахариду визначали ваговим методом після осадження ізопропанолом. ЕПС-синтезувальну здатність визначали як відношення кількості синтезованого полісахариду до біомаси та виражали у г ЕПС/г біомаси. Найвищі показники синтезу етаполану спостерігались за молярного співвідношення концентрацій ацетату та олії у суміші 1,0:0,13, що збігається з теоретично розрахованим.Документ Синтез екзополісахариду етаполану на суміші меляси та соняшникової олії залежно від способу підготовки меляси(2019) Вороненко, Андрій Анатолійович; Івахнюк, Микола Олександрович; Пирог, Тетяна ПавлівнаУ статті досліджено вплив способу підготовки меляси (обробка розчином сульфатної кислоти перед стерилізацією для розкладання сахарози домоносахаридів з подальшою нейтралізацією після гідролізу або без нейтралізації) на синтез екзополісахариду етаполану штамом Acinetobacter sp. ІМВВ-7005 на суміші цього субстрату та рафінованої (або змішаної відпрацьованої соняшникової олії). Концентрацію етаполану визначали ваговим методом після осадження ізопропанолом. Екзополісахарид-синтезувальну здатність розраховували як відношення концентрації полісахариду до концентрації біомаси.The influence of molasses preparation method (treatment with solution of sulfate acid before sterilization for decomposition of sucrose to monosaccharides, followed by neutralization after hydrolysis, or without neutralization) on exopolysaccharide ethapolan synthesis by Acinetobacter sp. ІМV В-7005 on this substrate and refined (or waste) sunflower oil mixture has been studied. The amount of synthesized ethapolan was determined gravimetrically after precipitation with isopropanol. The exopolysaccharide-synthesizing ability was calculated as the ratio of the exopolysaccharide concentration to the concentration of biomass. It has been esthablished, that using neutralized after sterilization molasses in mixture with refined oil was accompanied by increase in amount of synthesized exopolysaccharide in 1.15—1.25 times, compared to using simple hydrolyzed molasses. In the case of refined oil replacing in a mixture with molasses on a various batches of mixed waste oil (after frying potatoes, meat, vegetables and mixed, from “RockerPub”, Kyiv) the ethapolan synthesis rates did not differ from those on a mixture of molasses and refined substrate. The highest amount of synthesized polysaccharide (15.3—16.0 g/l) was observed at 3.0% concentration of neutralized molasses and mixed waste oil in mixture with using inoculum, which was grown on the corresponding oil. At the same time the highest exopolysaccharide-synthesizing ability (3.6 g exopolysaccharide/g biomass) was observed at lower (1.5%) monosubstrates concentrations in mixture and with using nonneutralized after hydrolysis molasses. The obtained results confirm the possibility of universal technology development for obtaining microbal exopolysaccharide ethapolan on a mixture of molasses and waste (fried) sunflower oil.Документ Біоконверсія відпрацьованої олії в мікробний екзополісахарид етаполан для природоохоронних технологій(2020) Вороненко, Андрій Анатолійович; Ярош, Марина Борисівна; Пирог, Тетяна ПавлівнаУ статті показано можливість використання відпрацьованих олій у біотех- нологічному виробництві, зокрема для синтезу екзополісахариду етаполану (продуцент — Acinetobacter sp. ІМВ В-7005). Однак концентрація полісахариду при культивуванні на відходах була невисокою. Одним зі шляхів інтенсифікації синтезу є використання суміші відпрацьованої олії з іншими субстратами. Кількість синтезованого полісахариду визначали ваговим методом після осадження ізопропанолом. ЕПС-синтезувальну здатність визначали як відношення кількості синтезованого полісахариду до біомаси та виражали у гЕПС/г біомаси. Встановлено можливість синтезу етаполану штатом ІМВ В-7005 на суміші відпрацьованої олії різної якості (після смаження картоплі, м’яса, овочів, змішаній) у суміші з мелясою. За таких умов показники синтезу етаполану були в 1,4—2,5раза вищими порівняно з культивуванням продуцента намоносубстраті відпрацьованої олії. Подальша заміна меляси в суміші з олією на ацетат натрію призвела до підвищення pH культуральноїрідини до 8,0—9,0 та істотного зниження показників синтезу етаполану. Для стабілізації pH на оптимальному для синтезу ЕПС рівні знижували вміст лужної складової середовища, а також здійснювали дробне внесення субстратів. За таких умов культивування показники синтезу етаполану були в 1,7раза вищими порівняно з результатами, отриманими без дробного внесення субстратів, а концентрація синтезованого полісахариду становила понад 17 г/л. На основі експериментальних даних розраховано собівартість поживних середовищ для синтезу етаполану на суміші дешевих і доступних субстратів (суміш змішаної відпрацьованої олії з мелясою або ацетатом), необхідного для миття цистерн від залишків нафти та нафтопродуктів AT «Укрзалізниця», що є основою для розробки універсальної екологічно безпечної безвідходної технології його одержання, незалежної від якості, типу та постачальника відпрацьованої олії. The possibility of using such waste for the synthesis of exopolysaccharide ethapolan (produced by Acinetobacter sp. IMV B-7005) was shown. However, the concentration of tire polysaccharide when it was cultivated on waste was low. One of the approaches to the intensification of synthesis is using a mixture of waste oil with other substrates, that was the aim of this work. The amount of synthesized polysaccharide was determined by the gravimetric method after precipitation of isopropanol. EPS-synthcsizing ability was defined as the ratio of the number of synthesized polysaccharide to biomass and expressed in gEPS/g biomass. The possibility of the synthesis of ethapolan by strain IMV B-7005 on a mixture of waste oil of different quality (after frying of potatoes, meat, vegetables, mixed) in the mixture with molasses was determined. Under these conditions indicators of the synthesis of ethapolan were 1.4—2.5 times higher compared to the cultivation of producer on waste oil monosubstrate. Further replacement of molasses in the mixture with oil on sodium acetate led to the increase of a pH of the culture liquid to 8.0—9.0 and the significant decrease of indicators of the ethapolan synthesis. To stabilize the pH on a level, optimum for the synthesis of EPS, a content of an alkaline component in the medium was reduced, as well as a fractional addition of substrates was carried out. Under these cultivation conditions indicators of the ethapolan synthesis were 1.7 times higher compared to results obtained without fractional substrates addition, and the concentration of the synthesized polysaccharide was more than 17 g/1. Based on an experimental data the cost of the nutrient medium for the ethapolan synthesis on the mixture of cheap and available substrates (the mixture of mixed waste oil with molasses or acetate) for washing tanks from residues of oil and oil products JSC “Ukrzaliznytsia” was calculated, that is the basis for the development of a universal ecologically safe wasteless technology of its production independent of the quality, type, and supplier of waste oil.Документ Особливості синтезу полісахариду етаполану на суміші меляси і соняшникової олії(2016) Вороненко, Андрій Анатолійович; Івахнюк, Микола Олександрович; Пирог, Тетяна ПавлівнаУ статті досліджено вплив концентрацій моносубстратів у суміші, вмісту джерела азотного живлення в середовищі, а також способу підготовки інокуляту на синтез екзополісахариду (ЕПС) етаполану у процесі культивування Acinetobacter sp. ІМВ В-7005 на суміші меляси та соняшникової олії. Найвищі показники синтезу (кількість синтезованих ЕПС 14,4 г/л, ЕПС-синтезувальна здатність 3,0 г ЕПС/ г біомаси) спостерігалися за умов росту штаму ІМВ В-7005 у середовищі з мелясою (масовою часткою 1,5 % за вуглеводами) та олією (об’ємною часткою 1,5 %) без джерела мінерального азоту, з використанням посівного матеріалу, вирощеного у середовищі з мелясою (0,5 %), в якому вміст NH4NO3 знижено у два рази (до 0,2 г/л). The influence of concentrations of monosubstrates in mixture and nitrogen source in medium, and also method of inoculum preparation on exopolysaccharide (EPS) ethapolan synthesis under cultivation Acinetobacter sp. ІМV В-7005 on molasses and sunflower oil mixture were studied. The highest synthesis indices (the amount of EPS 14,4 g/l, EPS-synthesizing ability 3,0 g EPS/ g biomass) were observed during growth of IMV B-7005 strain in medium with molasses (1,5 % by carbohydrates) and oil (1,5 % v/v) without the source of mineral nitrogen, with using the inoculum grown in the medium with molasses (0,5 %), in which content of NH4NO3 was decreased twofold (to 0,2 g/l).