RU2201453C1 - СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИ-β-ОКСИБУТИРАТА ЗАДАННОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ - Google Patents
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИ-β-ОКСИБУТИРАТА ЗАДАННОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201453C1 RU2201453C1 RU2001128134A RU2001128134A RU2201453C1 RU 2201453 C1 RU2201453 C1 RU 2201453C1 RU 2001128134 A RU2001128134 A RU 2001128134A RU 2001128134 A RU2001128134 A RU 2001128134A RU 2201453 C1 RU2201453 C1 RU 2201453C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sodium acetate
- molecular weight
- concentration
- polymer
- carbon source
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к биотехнологии. Способ включает культивирование Azotobacter chroococcum 7Б на питательной среде, содержащей избыток сахарозы в качестве основного источника углерода, а также ацетат натрия в качестве дополнительного источника углерода. При этом используют соотношение концентраций основного и дополнительного источников углерода от 40:2 до 40:7. Концентрацию ацетата натрия определяют по формуле
Description
Изобретение относится к области биотехнологии и представляет собой способ получения поли-β-оксибутирата (ПОБ) заданной молекулярной массы, который может найти применение в медицине, сельском хозяйстве и промышленности. ПОБ является термопластичным, биодеградабельным и биосовместимым полимером.
Многие микроорганизмы способны синтезировать полигидроксиалканоаты в качестве запасного источника углерода. Молекулярный вес - важный параметр, влияющий на свойства полимера (температура стеклования, проницаемость, растворимость, вязкость). Молекулярный вес синтезируемого полимера зависит от многих факторов, в первую очередь от организма-продуцента. Различные виды бактерий продуцируют полимер разной молекулярной массы. Бактерии рода Azotobacter способны синтезировать полимер от 8•105 до 2•106 Дa (1), водородокисляющие бактерии Alcaligenes eutrophus - от 2•105 до 6•105 Дa (2), а аэробные метилотрофы - от 3•105 до 1,5•106 Дa (3). Все известные способы получения ПОБ позволяют получить полимер определенной молекулярной массы.
Между тем, условия культивирования (состав среды, температура, аэрация и др. ) штамма-продуцента также влияют на молекулярную массу синтезируемого ПОБ. Что касается Azotobacter, то показано значительное изменение молекулярной массы полимера при изменении условий аэрации и соотношения C/N в среде (4), однако изменение этих факторов влияет не только на молекулярную массу ПОБ, но и на его содержание в клетке.
При использовании полимера в разных областях народного хозяйства требуются материалы с различными технологическими свойствами и с разными сроками биоразложения:
в медицине в качестве рассасываемого шовного материала, изделий для остеопротезов, матриц пролонгированного действия лекарств;
в сельском хозяйстве при использовании полимера как обволакивателя семян, фруктов, минеральных удобрений;
в промышленности при изготовлении экологически чистых биоразлагаемых упаковок и различной тары для замены изделий из неразрушаемых жестких пластиков типа полиэтилена.
в медицине в качестве рассасываемого шовного материала, изделий для остеопротезов, матриц пролонгированного действия лекарств;
в сельском хозяйстве при использовании полимера как обволакивателя семян, фруктов, минеральных удобрений;
в промышленности при изготовлении экологически чистых биоразлагаемых упаковок и различной тары для замены изделий из неразрушаемых жестких пластиков типа полиэтилена.
Технологические свойства и сроки биоразложения в первую очередь определяются длиной молекулярной цепи, то есть молекулярной массой полимера.
Задачей изобретения является создание способа, позволяющего получать полимер с заданной молекулярной массой при культивировании одного и того же продуцента.
Данная задача решается предлагаемым способом получения ПОБ, который предусматривает культивирование бактерий Azotobacter chroococcum 7Б при аэрации на питательной среде, содержащей избыток сахарозы в качестве основного источника углерода, минеральные соли, а также ацетат натрия в качестве дополнительного источника углерода, при этом используют соотношение концентраций основного и дополнительного источников углерода от 40:2 до 40:7, причем концентрацию ацетата натрия определяют по формуле
где С - концентрация ацетата Na (г/л);
М - молекулярная масса (кДа).
где С - концентрация ацетата Na (г/л);
М - молекулярная масса (кДа).
Способ осуществляется следующим образом. Штамм Azotobacter chroococcum 7Б выращивают в условиях аэрации на питательной среде, содержащей в качестве основного источника углерода сахарозу или сахаросодержащие отходы, минеральные соли, а в качестве дополнительного источника углерода - ацетат натрия, причем количество ацетата натрия зависит от молекулярной массы полимера, которую требуется получить в данном конкретном случае. Способ применим для получения ПОБ с молекулярной массой от 230 до 1500 кДа. Молекулярная масса получаемого полимера связана с концентрацией в среде ацетата натрия зависимостью
где С - концентрация ацетата Na (г/л);
М - молекулярная масса (кДа),
при этом должно соблюдаться соотношение между основным и дополнительным источником углерода 40:2-40:7.
где С - концентрация ацетата Na (г/л);
М - молекулярная масса (кДа),
при этом должно соблюдаться соотношение между основным и дополнительным источником углерода 40:2-40:7.
Штамм Azotobacter chroococcum 7Б является новым, выделен из ризосферы пшеницы дерново-подзолистой почвы Московской области.
Штамм хранится в коллекции Института им. А.Н. Баха РАН.
Штамм имеет следующую характеристику.
Культурально-морфологические признаки.
Крупные клетки овальной формы, грамотрицательные, размером 2,0-2,5х3,5-5,0 мкм с мелкозернистой цитоплазмой и компактным нуклеоидом. Молодые клетки имеют перитрихиальные жгутики, а также фимбрии, способны к движению. С возрастом культура становится полиморфной, клетки соединяются в цепочки, образуют нитчатые формы и сарциноподобные пакеты. В цитоплазме клеток появляется зернистость, связанная с накоплением гранул резервного соединения поли-β-оксибутирата. В этой стадии клетки агрегируются и в жидкой среде легко осаждаются, образуя плотный осадок. Стадия покоя характеризуется образованием цист и слизистых капсул. Колонии на агаризованной среде Эшби - полупрозрачные, беловатые, слизистые, со временем приобретают черный или темно-бурый цвет.
Физиолого-биохимические признаки.
Отношение к источникам углерода - использует глюкозу, сахарозу, фруктозу, галактозу, мальтозу, маннит, крахмал, метанол, этанол, уксусную, лимонную и пропионовую кислоты.
Облигатный аэроб.
Отношение к источникам азота - фиксирует атмосферный азот, использует нитратный азот.
Желатину не разжижает, нитраты не восстанавливает.
Растет при температуре от +10oС до +40oС, оптимум роста в диапазоне 28-32oС.
Диапазон рН, при котором возможен рост - от 5,0 до 8,6 с оптимумом 7,2-7,6.
Штамм продуцирует до 95% ПОБ.
Оптимум биосинтеза ПОБ при 30oС и рН 7,2.
Для получения ПОБ штамм Azotobacter chroococcum 7Б выращивают в аэробных условиях на питательной среде, содержащей углеводы в качестве источника углерода и минеральные соли. Через двое суток выход биомассы составляет 6-12 г/л (сух.в.), а содержание ПОБ - 70-95%.
Сущность способа поясняется следующими примерами.
Пример 1 (без дополнительного источника С). Штамм Azotobacter chroococcum выращивают в колбах на качалке (180 об/мин) при температуре 28-30oС в течение 48 ч. Состав питательной среды (г/л): MgSO4•7H2O - 0,4; FeSO4•7H2O - 0,01; Na2MoO4•2H2O - 0,006; цитрат Na - 0,5; CaCl2 - 0,1; K2НРO4•3Н2O - 1,05; KH2PO4 - 0,2; сахароза - 40. В конце культивирования концентрация биомассы составляет 9,1 г/л, а содержание ПОБ, определенного методом (5), составляет 86%. Молекулярная масса ПОБ 1500±60 кДа.
Пример 2. Способ осуществляют согласно примеру 1, но для получения ПОБ с молекулярной массой 1000 кДа используют дополнительный источник С - ацетат натрия, концентрацию которого определяют по формуле
где С - концентрация ацетата Na (г/л);
М - молекулярная масса (кДа).
где С - концентрация ацетата Na (г/л);
М - молекулярная масса (кДа).
При этом выход биомассы - 9,4 г/л, содержание в ней полимера -82%, а молекулярная масса полимера составляет 1000±60 кДа.
Пример 3. Способ осуществляют согласно примеру 1, но для получения ПОБ с молекулярной массой 600 кДа используют дополнительный источник С - ацетат натрия, концентрацию которого определяют по формуле
где: С - концентрация ацетата Na (г/л);
М - молекулярная масса (кДа).
где: С - концентрация ацетата Na (г/л);
М - молекулярная масса (кДа).
При этом выход биомассы - 9,6 г/л, содержание в ней полимера - 81%, а молекулярная масса полимера составляет 600±60 кДа.
Пример 4. Способ осуществляют согласно примеру 1, но для получения ПОБ с молекулярной массой 333 кДа используют дополнительный источник С - ацетат натрия, концентрацию которого определяют по формуле
где С - концентрация ацетата Na (г/л);
М - молекулярная масса (кДа).
где С - концентрация ацетата Na (г/л);
М - молекулярная масса (кДа).
При этом выход биомассы - 9,7г/л, содержание в ней полимера - 81%, а молекулярная масса полимера составляет 300 ± 60 кДа.
Источники информации
1. Патент США 5096819, 1992.
1. Патент США 5096819, 1992.
2. Yeom S. H. , Yoo Y.Je. Effect of pH on molecular weight of poly-β-hydroxybutyric acid produced by Alcaligenes sp. // Biotechnology letters, vol.17, 4, pp.389-394, 1995.
3. Yamane Т. Yield of poly-D(-)-3-hydroxybutyrate from various carbon sources: a theoretical study // Biotechnol. Bioeng. V.41, pp.165-170, 1993.
4. Quagliano J.C., Miyazaki S.S. Effect of aeration and carbon/nitrogen ratio on the molecular mass of the biodegradable polymer poly-β-hydroxybutyrate obtained from Azotobacter chroococcum 6B// Appl.Microbiol. Biotechnol., v.48, pp.662-664, 1997.
5. Law J.H., Slepecky A. Assay of poly-β-hydroxybutyric acid. J.Bacteriol. 82:33-36, 1961.
Claims (1)
- Способ получения поли-β-оксибутирата заданной молекулярной массы, отличающийся тем, что осуществляют культивирование бактерий Azotobacter chroococcum 7Б при аэрации на питательной среде, содержащей избыток сахарозы в качестве основного источника углерода, минеральные соли, а также ацетат натрия в качестве дополнительного источника углерода, при этом используют соотношение концентраций основного и дополнительного источников углерода от 40: 2 до 40: 7, причем концентрацию ацетата натрия определяют по формуле
где С - концентрация ацетата натрия, г/л;
М - молекулярная масса, кДа.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001128134A RU2201453C1 (ru) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИ-β-ОКСИБУТИРАТА ЗАДАННОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ |
| PCT/RU2002/000447 WO2003033715A1 (en) | 2001-10-18 | 2002-10-09 | Stock culture of an azotobacter chroococum - producer of poly-$g(b)-hydroxybutirate and method for producing said poly-$g(b)-hydroxybutirate having a predetermined molecular mass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001128134A RU2201453C1 (ru) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИ-β-ОКСИБУТИРАТА ЗАДАННОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2201453C1 true RU2201453C1 (ru) | 2003-03-27 |
Family
ID=20253799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001128134A RU2201453C1 (ru) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИ-β-ОКСИБУТИРАТА ЗАДАННОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201453C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2535341C2 (ru) * | 2009-12-10 | 2014-12-10 | Веолия Уотер Сольюшнз Энд Текнолоджиз Сеппорт | Способы аккумуляции полигидроксиалканоатов в биомассе со слежением в масштабе времени (варианты) |
| RU2565819C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-10-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Способ получения сополимера 3-гидроксибутирата и 3-гидроксигексаноата |
| RU2565815C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-10-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Способ получения сополимера 3-гидроксибутирата, 3-гидроксивалерата и 4-гидроксибутирата |
| RU2740086C1 (ru) * | 2019-12-13 | 2021-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Полимерный материал (гидрогель) на основе бактериального альгината для размещения пробиотических бактерий и способ его получения |
-
2001
- 2001-10-18 RU RU2001128134A patent/RU2201453C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РЖ Биология, 99.12-04Р1.166. Продукция поли(3-гидроксибутирата) из крахмала культурой A.chrооcoccum. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2535341C2 (ru) * | 2009-12-10 | 2014-12-10 | Веолия Уотер Сольюшнз Энд Текнолоджиз Сеппорт | Способы аккумуляции полигидроксиалканоатов в биомассе со слежением в масштабе времени (варианты) |
| RU2565819C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-10-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Способ получения сополимера 3-гидроксибутирата и 3-гидроксигексаноата |
| RU2565815C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-10-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Способ получения сополимера 3-гидроксибутирата, 3-гидроксивалерата и 4-гидроксибутирата |
| RU2740086C1 (ru) * | 2019-12-13 | 2021-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Полимерный материал (гидрогель) на основе бактериального альгината для размещения пробиотических бактерий и способ его получения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5395919A (en) | Poly-β-hydroxy alkanoate (PHA) copolymer, method of its production, the microbe which produces it, and PHA copolymer blend | |
| JP3720779B2 (ja) | 側鎖にビニルフェニル構造を有する新規なポリヒドロキシアルカノエート型ポリエステル、およびその製造方法 | |
| Doi | Microbial synthesis, physical properties, and biodegradability of polyhydroxyalkanoates | |
| KR100467208B1 (ko) | 원료로서의 치환된 지방산 에스테르로부터의폴리하이드록시알카노에이트의 제조방법 | |
| DE60127628T2 (de) | Polyhydroxyalkanoat und Herstellungsverfahren dafür | |
| CA2203264A1 (en) | Process for producing polyhydroxylic fatty acids and recombinant bacterial strains for carrying out the process | |
| KR20040010425A (ko) | 미생물을 이용한 폴리하이드록시알카노에이트의 제조방법 | |
| KR100548943B1 (ko) | 분자중에 방향고리를 함유하는 잔기를 지닌알칸으로부터의 폴리하이드록시알카노에이트의 제조방법 | |
| US5138029A (en) | Biodegradable or biocompatible copolymer and process for producing same | |
| EP0440165A2 (en) | Biodegradable or biocompatible copolymer and process for producing same | |
| RU2201453C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИ-β-ОКСИБУТИРАТА ЗАДАННОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ | |
| WO2009156950A2 (en) | Methods for producing medium chain polyhydroxyalkanoates (pha) using vegetable oils as carbon source | |
| JPH03180186A (ja) | 共重合体およびその製造法 | |
| Khanafari et al. | Production and recovery of poly-β-hydroxybutyrate from whey degradation by Azotobacter | |
| Bonartseva et al. | The biodegradation of poly-β-hydroxybutyrate (PHB) by a model soil community: the effect of cultivation conditions on the degradation rate and the physicochemical characteristics of PHB | |
| RU2439143C1 (ru) | ШТАММ БАКТЕРИЙ Cupriavidus eutrophus ВКПМ В-10646 - ПРОДУЦЕНТ ПОЛИГИДРОКСИАЛКАНОАТОВ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ | |
| Ezhov et al. | Biosynthesis of polyhydroxybutyrate/valerate with different molecular weights during the growth of Methylobacterium extorquens G-10 on a methanol-pentanol mixture | |
| JP2005080529A (ja) | 生分解性重合体の製造方法 | |
| Waheed et al. | Biosynthesis of poly (hydroxyalkanoates) | |
| RU2194759C1 (ru) | ШТАММ AZOTOBACTER CHROOCOCCUM - ПРОДУЦЕНТ ПОЛИ-β-ОКСИБУТИРАТА | |
| RU2307159C1 (ru) | ШТАММ БАКТЕРИЙ Azotobacter chroococcum 12А - ПРОДУЦЕНТ ПОЛИ-3-ОКСИБУТИРАТА И СОПОЛИМЕРА 3-ОКСИБУТИРАТА С 3-ОКСИВАЛЕРАТОМ | |
| JPS63269989A (ja) | 共重合体の製造法 | |
| JP2004059789A (ja) | 生分解性重合体およびそれを産生する新規微生物、生分解性重合体の製造方法、ならびに生分解性ランダムコポリマーおよびその単離方法 | |
| CN1238382A (zh) | 用一株金黄色芽孢杆菌作为合成聚羟基丁酸酯的菌种 | |
| KR930009560B1 (ko) | Pha를 합성하는 알카리게네스 속 미생물 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181019 |