RU2107694C1 - Method for production of exopolysaccharides - Google Patents
Method for production of exopolysaccharides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2107694C1 RU2107694C1 SU5055539A RU2107694C1 RU 2107694 C1 RU2107694 C1 RU 2107694C1 SU 5055539 A SU5055539 A SU 5055539A RU 2107694 C1 RU2107694 C1 RU 2107694C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- raw materials
- active chlorine
- concentration
- exopolysaccharides
- synthesis
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для получения капсулярных полимеров углеводной природы, широко применяемых в медицине, пищевой, косметической, текстильной промышленности, в металлургии, а также при бурении скважин. The invention relates to biotechnology and can be used to obtain capsular polymers of carbohydrate nature, widely used in medicine, food, cosmetic, textile industry, metallurgy, and also when drilling wells.
Поиск штаммов, продуцирующих эти соединения, а также способов и средств, интенсифицирующих их синтез, представляет несомненный интерес для народного хозяйства. The search for strains producing these compounds, as well as methods and means that intensify their synthesis, is of undoubted interest to the national economy.
Известно получение полисахаридов из штаммов бактерий (Авт. св. СССР N 1366528, кл. C 12 P 19/04, 1988). Недостатком известных способов является, во-первых, отсутствие средства интенсификации процесса образования полисахаридов; во-вторых, технологическая сложность - необходимость специального микробиологического оборудования. It is known to obtain polysaccharides from bacterial strains (Ed. St. USSR N 1366528, class C 12 P 19/04, 1988). A disadvantage of the known methods is, firstly, the lack of a means of intensifying the process of formation of polysaccharides; secondly, technological complexity is the need for special microbiological equipment.
Известно (Сенцова О.Ю., Максимов В.Н. Действие тяжелых металлов на микроорганизмы. //Успехи микробиологии. 1985. Вып. 20. с. 227-251.), что в ответ на неблагоприятные воздействия, в частности на присутствие ионов тяжелых металлов, бактерии активизируют синтез экзополисахаридов, связывающих металлы с образованием малотоксичных комплексов (прототип). It is known (Sentsova O.Yu., Maksimov VN The effect of heavy metals on microorganisms. // Advances in microbiology. 1985.
Недостатком этого способа является ограниченность применения полученных полисахаридов из-за присутствия в них тяжелых металлов в виде металлорганических комплексов. The disadvantage of this method is the limited use of the obtained polysaccharides due to the presence of heavy metals in the form of organometallic complexes.
Целью изобретения является оптимизация и повышение эффективности процесса получения экзополисахаридов. The aim of the invention is to optimize and increase the efficiency of the process of producing exopolysaccharides.
Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем предварительную обработку биологического сырья этанолом и водой с последующей экстракцией 2%-ной серной кислотой и 2%-ной щелочью в сочетании с термообработкой и выделением целевого продукта, в качестве исходного сырья используют естественные ассоциации бактерий, поселяющиеся на поверхности стеклянных пластин, погруженных в морскую среду, причем перед предварительной обработкой на сырье воздействуют "активным хлором" (АХл) и в концентрациях 0,5-1,5 мг/л в течение 4±0,2 ч. This goal is achieved by the fact that in a method that includes pretreatment of biological raw materials with ethanol and water, followed by extraction with 2% sulfuric acid and 2% alkali in combination with heat treatment and isolation of the target product, natural associations of bacteria are used as the feedstock, settling on the surface of glass plates immersed in the marine environment, and before pre-treatment the raw materials are exposed to "active chlorine" (AHL) and in concentrations of 0.5-1.5 mg / l for 4 ± 0.2 hours
В изобретении в качестве агента отрицательного воздействия, инициирующего синтез защитных фракций бактериальных полисахаридов, предлагается комплекс соединений "активного хлора", образующийся в процессе электролизного хлорирования морской воды. В это понятие входит группа соединений, в частности растворенный молекулярный хлор, двуокись хлора, хлорамины и т.д. При характерных для морской воды величинах pH 8,0±0,5 основными составляющими "активного хлора" являются гипохлорит-ион, хлорноватистая кислота. Продукты электролиза быстро разлагаются и превращаются в компоненты, обычно содержащиеся в морской воде. Экспериментально установлено, что интенсивность синтеза экзополисахаридов зависит от концентрации реагента, длительности воздействия и характера исходного биологического материала. In the invention, as a negative agent initiating the synthesis of protective fractions of bacterial polysaccharides, a complex of "active chlorine" compounds formed during the electrolysis chlorination of sea water is proposed. This concept includes a group of compounds, in particular dissolved molecular chlorine, chlorine dioxide, chloramines, etc. At pH values of 8.0 ± 0.5 typical of sea water, the main components of “active chlorine” are hypochlorite ion, hypochlorous acid. Electrolysis products quickly decompose and turn into components usually found in seawater. It was experimentally established that the intensity of the synthesis of exopolysaccharides depends on the concentration of the reagent, the duration of exposure and the nature of the starting biological material.
На фиг. 1 приведена схема размещения биологического материала; на фиг. 2 - движения хлорированной воды в экспериментальных емкостях; на фиг. 3 - схема экспериментальной установки для обработки биологического материала "активным хлором"; на фиг. 4 - данные об изменении содержания экзополисахаридов, выполняющих защитную функцию (а - кислоторастворимая фракция; б - щелочерастворимая фракция, % к контролю). In FIG. 1 shows the layout of biological material; in FIG. 2 - movements of chlorinated water in experimental containers; in FIG. 3 is a diagram of an experimental setup for treating biological material with “active chlorine”; in FIG. 4 - data on changes in the content of exopolysaccharides that perform a protective function (a - acid-soluble fraction; b - alkali-soluble fraction,% of control).
Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.
Стеклянные пластины закрепляют в окрашенные нейтральным составом металлические рамки и погружают в морскую воду на глубину 1-1,5 м. В летние месяцы (май-август) при температуре воды 20±3oC за 10 дней в естественных условиях на их поверхности формируются бактерии, отнесенные к родам Pseudomonas, Vibrio, Bacterium, Micrococcus (Краткий определитель бактерий Берги. М.: Мир, 1980. 495 с.). Одновременно на пластинах отмечались простейшие, питающиеся бактериями, в небольших количествах диатомовые водоросли, проростки макрофитов.Glass plates are fixed in metal frames painted with a neutral composition and immersed in sea water to a depth of 1-1.5 m. In the summer months (May-August) at a water temperature of 20 ± 3 o C for 10 days in natural conditions, bacteria form on their surface attributed to the genera Pseudomonas, Vibrio, Bacterium, Micrococcus (Brief determinant of Bergi bacteria. M: Mir, 1980. 495 p.). At the same time, protozoa that feed on bacteria, in small amounts, diatoms, and macrophyte seedlings were noted on the plates.
По завершении формирования биологической системы пластины доставляют в аквариальное помещение и погружают в экспериментальные сосуды емкостью 5-10 л, в которые подается хлорированная морская вода (см. фиг. 1). Upon completion of the formation of the biological system, the plates are delivered to the aquarium and immersed in experimental vessels with a capacity of 5-10 l, into which chlorinated sea water is supplied (see Fig. 1).
На фиг. 1 обозначены: 1 - емкость; 2 - пластины с естественными ассоциациями бактерий; 3 - труба подачи хлорированной воды. In FIG. 1 marked: 1 - capacity; 2 - plates with natural associations of bacteria; 3 - chlorinated water supply pipe.
В качестве контрольных использовали пластины, помещаемые в сосуды с проточной морской водой, не содержащей АХл. Plates placed in vessels with running seawater that did not contain Achl were used as control plates.
"Активный хлор" получают методом бездиафрагменного электролиза морской воды (см. фиг. 2). "Active chlorine" is obtained by the method of non-diaphragm electrolysis of sea water (see Fig. 2).
На фиг. 2 обозначены: 4 - труба, подающая морскую воду, 5 - электролизеры, 6 - устройство измерения и регулировки скорости протока, 7 - емкости для размещения экспериментального материала, 8 - стол-кювета. In FIG. 2 are indicated: 4 - a pipe supplying sea water, 5 - electrolyzers, 6 - a device for measuring and adjusting the flow velocity, 7 - containers for placing experimental material, 8 - a cuvette table.
Морская вода непрерывно поступает в электролизер 5, где в процессе электролиза образуется АХл, и стекает в экспериментальную емкость 7, куда помещается биологический материал. Заданная концентрация активного хлора поддерживается по токовой нагрузке на электролизере 5 и рассчитывается по формуле
,
где
C - концентрация активного хлора, мг/л;
Kэ - электрохимический эквивалент хлора, Kэ!=1,32 г/А•ч;
η - выход по току активного хлора, η = 0,65;
I - ток, А;
W - расход воды, м3/ч.Sea water continuously enters the
,
Where
C is the concentration of active chlorine, mg / l;
K e - the electrochemical equivalent of chlorine, K e ! = 1.32 g / A • h;
η — current output of active chlorine, η = 0.65;
I - current, A;
W - water consumption, m 3 / h
Концентрацию "активного хлора" определяли стандартными методами (Унифицированные методы анализа воды. - М.: Химия, 1973). Определение проводили немедленно после отбора пробы. The concentration of "active chlorine" was determined by standard methods (Unified methods of water analysis. - M .: Chemistry, 1973). The determination was carried out immediately after sampling.
Постоянная концентрация "активного хлора" в опыте обеспечивается стабильными значениями токовой нагрузки и расхода морской воды. Показания контролируются амперметром и ротаметром соответственно. The constant concentration of "active chlorine" in the experiment is ensured by stable values of the current load and flow rate of sea water. Indications are monitored by ammeter and rotameter, respectively.
После 4-часовой экспозиции пластин в растворе биоцида с них соскабливают биомассу, которую обрабатывают на пару последовательно 80%-ным этанолом и дистиллированной водой (соотношение биомассы и экстрагента 1:100) для удаления углеводов, включаемых в энергетические процессы (моносахаров, запасных полисахаридов типа гликогена и крахмала). Остатки навески обрабатывают последовательно 2%-ной серной кислотой и 2%-ным едким натром, в кислотных и щелочных гидролизатах, объемы которых фиксируют, содержатся экзополисахариды, их количества определяют с антроновым реактивом (Trevelayn W.E. Marrison j. z. Fractionation and microdetermination of cell carbohydrates - j. Biochem, 1952, v. 50, p. 3-7). After a 4-hour exposure of the plates in the biocide solution, the biomass is scraped from them, which is steamed sequentially with 80% ethanol and distilled water (1: 100 ratio of biomass and extractant) to remove carbohydrates included in the energy processes (monosaccharides, spare polysaccharides of the type glycogen and starch). The remainder of the sample is treated sequentially with 2% sulfuric acid and 2% sodium hydroxide, in acid and alkaline hydrolysates, the volumes of which are fixed, exopolysaccharides are contained, their quantities are determined with an anthrone reagent (Trevelayn WE Marrison jz Fractionation and microdetermination of cell carbohydrates - j Biochem, 1952, v. 50, p. 3-7).
Пример 1. Изучают эффективность воздействия различных концентраций активного хлора на интенсивность синтеза экзополисахаридов, выполняющих протекторные функции, естественными ассоциациями прикрепленных бактерий. Уже при концентрации "активного хлора" 0,25 мг/л содержание кислых полисахаридов превышает контрольный уровень 60% (фиг. 3,а). Максимальная (примерно трехкратная) стимуляция синтеза этой фракции углеводов отмечается при концентрации АХл 1 мг/л. Дальнейшее увеличение интенсивности отрицательного воздействия на бактерий приводит к снижению эффекта стимулирования синтеза экзополисахаридов (фиг. 3, а) до 140% от контроля. В присутствии 0,25 мг/л соединений "активного хлора" количество углеводов, содержащихся в щелочном гидролизате навески, превышает контрольный уровень на 40%. Двукратное увеличение концентрации агента (0,5 мг/л) сопровождается интенсификацией синтеза этой фракции углеводов примерно в 2,5 раза по сравнению с контролем. В присутствии 2 мг/л "активного хлора" отмечается ингибирование их синтеза (количество щелочерастворимых углеродов снижается до уровня контроля, фиг. 3,б). Example 1. The effectiveness of various concentrations of active chlorine on the intensity of the synthesis of exopolysaccharides performing protective functions by natural associations of attached bacteria is studied. Already at a concentration of "active chlorine" of 0.25 mg / l, the content of acid polysaccharides exceeds the control level of 60% (Fig. 3, a). The maximum (approximately three-fold) stimulation of the synthesis of this fraction of carbohydrates is observed at an AHl concentration of 1 mg / L. A further increase in the intensity of the negative effect on bacteria leads to a decrease in the effect of stimulating the synthesis of exopolysaccharides (Fig. 3, a) to 140% of the control. In the presence of 0.25 mg / l of "active chlorine" compounds, the amount of carbohydrates contained in the alkaline hydrolyzate of the sample exceeds the control level by 40%. A twofold increase in the concentration of the agent (0.5 mg / L) is accompanied by an intensification of the synthesis of this carbohydrate fraction by about 2.5 times in comparison with the control. In the presence of 2 mg / l of “active chlorine”, their synthesis is inhibited (the amount of alkali-soluble carbon decreases to the control level, Fig. 3, b).
Таким образом, под влиянием соединений "активного хлора" в концентрации 0,25 - 1,5 мг/л и продолжительности воздействия 4 ч в метаболических процессах закрепленных естественных ассоциаций бактерий происходят изменения: стимулируется синтез полисахаридов, выполняющих протекторную функцию, имеющих народно-хозяйственное значение. Thus, under the influence of “active chlorine” compounds at a concentration of 0.25–1.5 mg / L and a duration of exposure of 4 hours, changes occur in the metabolic processes of fixed natural bacterial associations: the synthesis of polysaccharides fulfilling a protective function of national economic importance is stimulated .
Пример 2. Испытывают влияние продолжительности непрерывного воздействия АХл в концентрации 1 мг/л (см. таблицу) на синтез защитных полисахаридов организмами изучаемой биологической системы. При экспозиции в течение 2 ч количество углеводов каждой фракции (кислотной и щелочной) снижается крайне незначительно. При увеличении времени контакта с биоцидом в 2 раза отмечается 15-20%-ное возрастание их содержания. Дальнейшее удлинение экспозиции (8, 16, 24 часа) сопровождается той же направленностью процессов: количество кислых полисахаридов возрастает, достигая максимума (170% от контрольного уровня) при 24 ч воздействия (см. таблицу). Example 2. The effect of the duration of continuous exposure to AHl at a concentration of 1 mg / L (see table) on the synthesis of protective polysaccharides by organisms of the studied biological system is tested. When exposed for 2 hours, the amount of carbohydrates of each fraction (acidic and alkaline) decreases very slightly. With an increase in the contact time with the biocide by a factor of 2, a 15–20% increase in their content is noted. Further lengthening of the exposure (8, 16, 24 hours) is accompanied by the same focus of the processes: the amount of acid polysaccharides increases, reaching a maximum (170% of the control level) at 24 hours of exposure (see table).
Самое высокое содержание щелочерастворимых углеводов отмечается при продолжительности воздействия, равной 8 ч. Удлинение воздействия до 16 и 24 ч вызывает незначительное падение их количества в навеске (см. таблицу). The highest content of alkali-soluble carbohydrates is observed with an exposure duration of 8 hours. Elongation of exposure to 16 and 24 hours causes a slight decrease in their amount in the sample (see table).
Следует отметить, что интенсификация синтеза защитных полисахаридов в значительной мере зависит от их уровня в контроле. Если он достаточно высок, что может в значительной мере определяться вспышкой проростков макрофитов на стеклах обрастания, и защитные механизмы уже включены, то увеличение их содержания в ответ на действие АХл будет выражено несколько слабее. It should be noted that the intensification of the synthesis of protective polysaccharides largely depends on their level in the control. If it is high enough, which can be largely determined by the outbreak of macrophyte seedlings on the fouling glasses, and the protective mechanisms are already on, then an increase in their content in response to the action of Achl will be slightly less pronounced.
Сравнительный анализ полученных данных свидетельствует о том, что более четкое стимулирование синтеза бактериальных полисахаридов достигается при варьировании концентраций биоцида. При возрастании продолжительности воздействия эта же направленность процессов сохраняется, хотя количественные ее оценки более низки. A comparative analysis of the obtained data indicates that a more distinct stimulation of the synthesis of bacterial polysaccharides is achieved by varying the concentrations of the biocide. With an increase in the duration of exposure, the same orientation of the processes persists, although its quantitative estimates are lower.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами по сравнению с известными. The proposed method has the following advantages compared with the known.
1. Способ предполагает управление синтезом экзополисахаридов, существенно повышая эффективность процесса. 1. The method involves controlling the synthesis of exopolysaccharides, significantly increasing the efficiency of the process.
2. Доступность сырья и относительная простота его наращивания. 2. The availability of raw materials and the relative simplicity of its growth.
3. Соединения, входящие в состав "активного хлора", образуются из компонентов морской воды и в связи с их нестойкостью разлагаются с образованием исходных продуктов, что позволяет использовать воду повторно. 3. The compounds that make up the "active chlorine" are formed from the components of sea water and, due to their instability, decompose with the formation of starting products, which allows the reuse of water.
4. При возврате отработанной воды в водоем используемые концентрации нестойких соединений, входящих в состав "активного хлора", не принесут ущерба окружающей среде. 4. When returning wastewater to a reservoir, the used concentrations of unstable compounds that make up “active chlorine” will not harm the environment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055539 RU2107694C1 (en) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | Method for production of exopolysaccharides |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055539 RU2107694C1 (en) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | Method for production of exopolysaccharides |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2107694C1 true RU2107694C1 (en) | 1998-03-27 |
Family
ID=21610006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5055539 RU2107694C1 (en) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | Method for production of exopolysaccharides |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2107694C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2662979C1 (en) * | 2017-12-15 | 2018-07-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" | Method for producing exopolysaccharide of bacteria ancylobacter abiegnus |
RU2664198C1 (en) * | 2017-12-15 | 2018-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" | Method for producing exopolysaccharides of bacteria xanthobacter xylophilus |
-
1992
- 1992-07-31 RU SU5055539 patent/RU2107694C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Сенцова О.Ю. и др. Действие тяжелых металлов на микроорганизмы //Успехи микробиологии, 1985. Вып. 20, с. 227 - 251. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2662979C1 (en) * | 2017-12-15 | 2018-07-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" | Method for producing exopolysaccharide of bacteria ancylobacter abiegnus |
RU2664198C1 (en) * | 2017-12-15 | 2018-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" | Method for producing exopolysaccharides of bacteria xanthobacter xylophilus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
GB2402669A (en) | Method of killing organisms in ballast water | |
Abdo et al. | Anodic oxidation of a direct dye in an electrochemical reactor | |
Li et al. | Degradation characteristics of four major pollutants in chemical pharmaceutical wastewater by Fenton process | |
Deorsola et al. | Biological treatment of saline wastewaters in an aerobic sequencing batch reactor | |
NO152648B (en) | PROCEDURE FOR THE REMOVAL OF METALLIC PURPOSES FROM CLOCK Sludge | |
RU2107694C1 (en) | Method for production of exopolysaccharides | |
Lapin et al. | Biochemical effects of molecular hydrogen in aqueous systems | |
US5171441A (en) | Apparatus for treating water and/or wastewater | |
JPS553823A (en) | Desalination of sea water | |
CN107384977B (en) | Method for enhancing lactic acid production efficiency of sludge fermentation organic waste by using positive voltage | |
Grainge et al. | Quick culturing and control of iron bacteria | |
TW200744961A (en) | A method and system of digesting excess sludge | |
EP0162491B1 (en) | Process for inhibiting corrosion of a metallic mass in contact with an acidic bath containing ferric ions | |
US2056668A (en) | Method of dehydrating oil emulsions | |
SU791628A1 (en) | Method of rendering harmless waste water by oxidation in hydrazine hydrate production | |
RU2615519C2 (en) | Method for producing negative red-ox potential in solutions | |
Ipatova et al. | Change in the redox potential of animal protein solutions in electrochemically activated water | |
FR2549131A1 (en) | PROCESS FOR TREATING THE LAYER OPERATED IN THE NEIGHBOR AREA AT THE BOTTOM OF AN OIL WELL | |
Sousa et al. | Photoeletrolytic system applied to remazol red brilliant degradation | |
RU2359196C1 (en) | Equipment cleaning method of sediments removal with high content of copper | |
RU2004573C1 (en) | Method of emulsion dehydration | |
RU2514963C1 (en) | Method of treating natural water | |
SU1043118A1 (en) | Method for decolouring effluents from dyeing and finishing production | |
SU835972A1 (en) | Method of biochemical purification of waste water from sulfates | |
SU981244A1 (en) | Method for suppressing biological activity of sulfate reducing bacteria |