RU2307159C1 - BACTERIUM Azotobacter chroococcum 12A STRAIN AS PRODUCER OF POLY-3-OXYBUTYRATE AND COPOLYMER OF POLY-3-OXYBUTYRATE WITH 3-OXYVALERATE - Google Patents

BACTERIUM Azotobacter chroococcum 12A STRAIN AS PRODUCER OF POLY-3-OXYBUTYRATE AND COPOLYMER OF POLY-3-OXYBUTYRATE WITH 3-OXYVALERATE Download PDF

Info

Publication number
RU2307159C1
RU2307159C1 RU2006115627/13A RU2006115627A RU2307159C1 RU 2307159 C1 RU2307159 C1 RU 2307159C1 RU 2006115627/13 A RU2006115627/13 A RU 2006115627/13A RU 2006115627 A RU2006115627 A RU 2006115627A RU 2307159 C1 RU2307159 C1 RU 2307159C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
poly
oxybutyrate
strain
copolymer
oxyvalerate
Prior art date
Application number
RU2006115627/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Гарина Александровна Бонарцева (RU)
Гарина Александровна Бонарцева
Антон Павлович Бонарцев (RU)
Антон Павлович Бонарцев
Алексей Леонидович Иорданский (RU)
Алексей Леонидович Иорданский
Тать на Константиновна Махина (RU)
Татьяна Константиновна Махина
Вера Леонидовна Мышкина (RU)
Вера Леонидовна Мышкина
Владимир Олегович Попов (RU)
Владимир Олегович Попов
Original Assignee
Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН filed Critical Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН
Priority to RU2006115627/13A priority Critical patent/RU2307159C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2307159C1 publication Critical patent/RU2307159C1/en

Links

Abstract

FIELD: biothechnology.
SUBSTANCE: Claimed strain is cultivated on nutrient medium containing sugars as main carbon source for poly-3-oxybutyrate synthesis and valeric acid as add carbon source for synthesis of copolymer thereof. Target products are obtained with yield of 30-90%.
EFFECT: new large scale method for synthesis of poly-3-oxybutyrate and copolymer of poly-3-oxybutyrate with 3-oxyvalerate.
3 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии и представляет собой новый штамм Azotobacter chroococcum, используемый для получения термопластичного, биодеградабельного и биосовместимого полимера поли-3-оксибутирата (ПОБ) и сополимера 3-оксибутирата с 3-оксивалератом (ПОБВ), которые могут найти применение в медицине - биоразлагаемые и биосовместимые хирургические нити, пластины, пленки для покрытия ран, матрицы для лекарств пролонгированного действия с регулируемым сроком высвобождения и др.; в промышленности - включение биополимера в другие полимеры, не являющиеся биодеградабельными, упаковки и материалы одноразового пользования; а также в сельском хозяйстве - системы медленного высвобождения удобрений и агрохимикатов.The invention relates to the field of biotechnology and is a new strain of Azotobacter chroococcum used to produce a thermoplastic, biodegradable and biocompatible polymer of poly-3-hydroxybutyrate (PHB) and a copolymer of 3-hydroxybutyrate with 3-hydroxyvalerate (WSP), which can be used in medicine - biodegradable and biocompatible surgical threads, plates, films for covering wounds, matrices for drugs of prolonged action with an adjustable release time, etc .; in industry, the inclusion of a biopolymer in other non-biodegradable polymers, packaging and disposable materials; and also in agriculture - systems for the slow release of fertilizers and agrochemicals.

Известны продуценты полигидроксиалканоатов (ПОА), принадлежащие к различным родам бактерий Azotobacter, Alkaligenes, Methylobacterium (Патент РФ № 2051967, кл. С12Р 1/04, 1992 г., Патент РФ № 2123048, кл. С12Р 7/62, 1993 г.). Они обладают высокотехнологическими показателями, такими как высокое содержание ПОБ и ПОБВ в клетках, выход биомассы, скорость синтеза биомассы и накопления биополимера. Однако они растут преимущественно на газообразных источниках углерода, большинство штаммов получены генетическим путем, что может приводить к потере способности синтезировать целевой продукт, максимальный выход полимера составляет обычно 65-75%.Known producers of polyhydroxyalkanoates (POA) belonging to various bacterial genera Azotobacter, Alkaligenes, Methylobacterium (RF Patent No. 2051967, CL 12/04, 1992, RF Patent No. 2123048, CL 12/7/62, 1993) . They have high-tech indicators, such as high content of PHB and WSP in cells, biomass yield, biomass synthesis rate and biopolymer accumulation. However, they grow mainly on gaseous carbon sources, most strains are obtained by genetic means, which can lead to a loss of ability to synthesize the target product, the maximum polymer yield is usually 65-75%.

В качестве прототипа выбран штамм Azotobacter chroococcum 7Б - продуцент ПОБ, способный использовать в качестве источника углерода углеводы. Выход целевого продукта - 70-90% (Патент РФ № 2194759, кл. С12Р 7/62, С12N 1/20, 2001 г.).As a prototype of the selected strain Azotobacter chroococcum 7B - producer of PHB that can use carbohydrates as a carbon source. The yield of the target product is 70-90% (RF Patent No. 2194759, class C12P 7/62, C12N 1/20, 2001).

Задачей изобретения является получение нового устойчивого штамма бактерий, способного с высоким выходом синтезировать ПОБ, а также ПОБВ, что позволяет получать биополимеры с разными физико-химическими свойствами и тем самым расширяет сферу их применения в различных областях.The objective of the invention is to obtain a new stable strain of bacteria capable of high-yield synthesis of PHB, as well as PHBV, which allows to obtain biopolymers with different physicochemical properties and thereby expands the scope of their application in various fields.

Данная задача решается новым штаммом Azotobacter chroococcum 12А, который является сверхпродуцентом ПОБ, а также ПОБВ. Штамм хранится в коллекции Института им.А.Н.Баха РАН. Штамм выделен из дерново-подзолистой почвы Московской области.This problem is solved by a new strain of Azotobacter chroococcum 12A, which is a superproducer of PHB, as well as WSP. The strain is stored in the collection of the A.N. Bach Institute of the Russian Academy of Sciences. The strain isolated from sod-podzolic soil of the Moscow region.

Штамм имеет следующую характеристику:The strain has the following characteristics:

Культурально-морфологические признакиCultural and morphological features

Крупные клетки овальной формы, грамотрицательные, размером 2,0-2,5×3,5-5,0 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-3-оксибутирата. Стадия покоя характеризуется образованием цист и слизистых капсул. Колонии на агаризованной среде Эшби - полупрозрачные, беловатые, слизисто-морщинистые, со временем приобретают коричнево-черный цвет.Large oval-shaped cells, gram-negative, 2.0-2.5 × 3.5-5.0 μm in size with a fine-grained cytoplasm and compact nucleoid. Young cells have peritrichous flagella, as well as fimbriae, capable of movement. With age, the culture becomes polymorphic, the cells join together in chains, form filamentous forms and sarcin-like packets. Granularity appears in the cell cytoplasm associated with the accumulation of granules of the reserve compound of poly-3-hydroxybutyrate. The resting stage is characterized by the formation of cysts and mucous capsules. The colonies on Ashby's agar medium are translucent, whitish, mucosa-wrinkled, and eventually become brown-black.

Физиолого-биохимические признаки.Physiological and biochemical characteristics.

Отношение к источникам углерода - использует глюкозу, сахарозу, фруктозу, галактозу, мальтозу, маннит, крахмал, метанол, этанол, уксусную, лимонную, пропионовую и валериановую кислоты.Relation to carbon sources - uses glucose, sucrose, fructose, galactose, maltose, mannitol, starch, methanol, ethanol, acetic, citric, propionic and valerianic acids.

Облигатный аэроб.Obligate aerob.

Отношение к источникам азота - фиксирует атмосферный азот, использует нитратный азот.Attitude to nitrogen sources - fixes atmospheric nitrogen, uses nitrate nitrogen.

Желатину не разжижает, нитраты не восстанавливает.It does not dilute gelatin, it does not restore nitrates.

Растет при температуре от +10 до +40°С, оптимум роста в диапазоне 28-32°С.It grows at a temperature of +10 to + 40 ° C, the optimum growth in the range of 28-32 ° C.

Диапазон рН, при котором возможен рост от 5,0 до 8,6 с оптимумом, 7,2-7,6.The pH range at which growth is possible from 5.0 to 8.6 with an optimum of 7.2-7.6.

Штамм продуцирует до 90% ПОБ и ПОБВ.The strain produces up to 90% of PHB and WSP.

Оптимум биосинтеза ПОБ при 30°С и рН 7,2.The optimum biosynthesis of PHB at 30 ° C and a pH of 7.2.

Для получения ПОБ штамм Azotobacter chroococcum 12А выращивают в аэробных условиях на питательной среде, содержащей углеводы в качестве источника углерода и минеральные соли. А для получения ПОБВ к основному источнику углерода - углеводам добавляют дополнительный источник углерода - соль органической кислоты. Через двое суток выход биомассы составляет 2-12 г/л (сух.в.), а содержание ПОБ или ПОБВ - 30-95%.To obtain PHB, the Azotobacter chroococcum 12A strain is grown under aerobic conditions on a nutrient medium containing carbohydrates as a carbon source and mineral salts. And to obtain a WSP, an additional carbon source, an organic acid salt, is added to the main source of carbon - carbohydrates. After two days, the biomass yield is 2-12 g / l (dry water), and the content of PHB or WSP is 30-95%.

Изобретение поясняется примерами.The invention is illustrated by examples.

Пример 1Example 1

Штамм Azotobacter chroococcum 12А поддерживают на питательной среде Эшби, содержащей (г/л: К2НРО4 - 0,2; MgSO4 - 0,2; NaCl - 0,2; Na2MoO4·2H2О - 0,006; СаСО3 - 5,0; сахароза - 20; агар - 20). Культивирование осуществляют в колбах на качалке (180 об/мин) при температуре 28-30°С в течение 48 часов. Состав питательной среды (г/л): MgSO4·7Н2О - 0,4; FeSO4·7H2О - 0,01; Na2MoO4·2H2О - 0,006; цитрат Na - 0,5; CaCl2 - 0,1; K2HPO4·3Н2O - 1,05; КН2РО4 - 0,2; сахароза-40. В конце культивирования (48 час) концентрация биомассы составляет 9,7 г сух.в./л, а содержание ПОБ, определенного по методу Brandl (Brandl H., Gross R., Lenz R., Fuller R. Plastics from bacteria and for bacteria: poly(β-hydroxyalkanoates) as natural, biocompatible, and biodegradable polyesters // Adv. Biochem. Eng. Biotechnol, V.41. P.77-93, 1990), составляет 85%.The strain Azotobacter chroococcum 12A is maintained on Ashby nutrient medium containing (g / L: K 2 NRA 4 - 0.2; MgSO 4 - 0.2; NaCl - 0.2; Na 2 MoO 4 · 2H 2 O - 0.006; CaCO 3 - 5.0; sucrose - 20; agar - 20). Cultivation is carried out in flasks on a rocking chair (180 rpm) at a temperature of 28-30 ° C for 48 hours. The composition of the nutrient medium (g / l): MgSO 4 · 7H 2 O - 0.4; FeSO 4 · 7H 2 O — 0.01; Na 2 MoO 4 · 2H 2 O - 0.006; Na citrate - 0.5; CaCl 2 - 0.1; K 2 HPO 4 · 3H 2 O - 1.05; KN 2 RO 4 - 0.2; sucrose-40. At the end of cultivation (48 hours), the biomass concentration is 9.7 g dry.v. / L, and the PHB content determined by the Brandl method (Brandl H., Gross R., Lenz R., Fuller R. Plastics from bacteria and for bacteria: poly (β-hydroxyalkanoates) as natural, biocompatible, and biodegradable polyesters // Adv. Biochem. Eng. Biotechnol, V.41. P.77-93, 1990), 85%.

Пример 2Example 2

Способ осуществляется по примеру 1, но для получения ПОБВ используют дополнительный источник углерода - валериановую кислоту 1,0 г/л. В конце культивирования (48 час) концентрация биомассы составляет 4 г сух.в./л, а содержание ПОБВ, определенного по методу Brandl, составляет 70%. Молярный процент включения 3-оксивалерата в полимерную цепь - 10%.The method is carried out as in example 1, but to obtain a WSP, an additional carbon source is used - valerianic acid 1.0 g / L. At the end of cultivation (48 hours), the biomass concentration is 4 g dry.v. / L, and the WSP content determined using the Brandl method is 70%. The molar percentage of inclusion of 3-hydroxyvalerate in the polymer chain is 10%.

Пример 3Example 3

Способ осуществляется по примеру 1, но для получения ПОБВ используют дополнительный источник углерода - валериановую кислоту 2,0 г/л. В конце культивирования (48 час) концентрация биомассы составляет 2,5 г сух.в./л, а содержание ПОБВ, определенного по методу Brandl, составляет 62%. Молярный процент включения 3-оксивалерата в полимерную цепь - 18%.The method is carried out as in example 1, but to obtain a WSP, an additional carbon source is used - valerianic acid 2.0 g / L. At the end of cultivation (48 hours), the biomass concentration is 2.5 g dry.v. / L, and the WSP content determined using the Brandl method is 62%. The molar percentage of inclusion of 3-hydroxyvalerate in the polymer chain is 18%.

Claims (1)

Штамм бактерий Azotobacter chroococcum 12A - продуцент поли-3-оксибутирата и сополимера 3-оксибутирата с 3-оксивалератом.The bacterial strain Azotobacter chroococcum 12A is a producer of poly-3-hydroxybutyrate and a copolymer of 3-hydroxybutyrate with 3-hydroxyvalerate.
RU2006115627/13A 2006-05-06 2006-05-06 BACTERIUM Azotobacter chroococcum 12A STRAIN AS PRODUCER OF POLY-3-OXYBUTYRATE AND COPOLYMER OF POLY-3-OXYBUTYRATE WITH 3-OXYVALERATE RU2307159C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006115627/13A RU2307159C1 (en) 2006-05-06 2006-05-06 BACTERIUM Azotobacter chroococcum 12A STRAIN AS PRODUCER OF POLY-3-OXYBUTYRATE AND COPOLYMER OF POLY-3-OXYBUTYRATE WITH 3-OXYVALERATE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006115627/13A RU2307159C1 (en) 2006-05-06 2006-05-06 BACTERIUM Azotobacter chroococcum 12A STRAIN AS PRODUCER OF POLY-3-OXYBUTYRATE AND COPOLYMER OF POLY-3-OXYBUTYRATE WITH 3-OXYVALERATE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2307159C1 true RU2307159C1 (en) 2007-09-27

Family

ID=38954167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006115627/13A RU2307159C1 (en) 2006-05-06 2006-05-06 BACTERIUM Azotobacter chroococcum 12A STRAIN AS PRODUCER OF POLY-3-OXYBUTYRATE AND COPOLYMER OF POLY-3-OXYBUTYRATE WITH 3-OXYVALERATE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2307159C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6770464B2 (en) Methods for producing poly(hydroxy) fatty acids in bacteria
Freitas et al. Production of a new exopolysaccharide (EPS) by Pseudomonas oleovorans NRRL B-14682 grown on glycerol
US5138029A (en) Biodegradable or biocompatible copolymer and process for producing same
Park et al. Optimization of carbon dioxide and valeric acid utilization for polyhydroxyalkanoates synthesis by Cupriavidus necator
JPH03224492A (en) Copolymer and its production
JP6195296B2 (en) Process for producing low molecular weight polyhydroxyalkanoic acid
WO2009156950A2 (en) Methods for producing medium chain polyhydroxyalkanoates (pha) using vegetable oils as carbon source
Ezhov et al. Biosynthesis of polyhydroxybutyrate/valerate with different molecular weights during the growth of Methylobacterium extorquens G-10 on a methanol-pentanol mixture
RU2439143C1 (en) Cupriavidus eutrophus VKPM B-10646 BACTERIA STRAIN - PRODUCER OF POLYHYDROXY ALKANOATES AND PRODUCTION METHOD THEREOF
RU2307159C1 (en) BACTERIUM Azotobacter chroococcum 12A STRAIN AS PRODUCER OF POLY-3-OXYBUTYRATE AND COPOLYMER OF POLY-3-OXYBUTYRATE WITH 3-OXYVALERATE
JP2014533500A (en) Method for producing microbial copolyester from sucrose-containing raw material
RU2201453C1 (en) METHOD OF PREPARING POLY-β-HYDROXYBUTYRATE OF REQUIRED MOLECULAR MASS
JP7071283B2 (en) Production method of polyhydroxyalkanoate and microorganisms
Scholz et al. Growth and polymer incorporation of Pseudomonas oleovorans on alkyl esters of heptanoic acid
RU2194759C1 (en) STRAIN AZOTOBACTER CHROOCOCCUM AS PRODUCER OF POLY-β-HYDROXYBUTYRATE
JPH01304891A (en) Production of polyester copolymer
CN101553519B (en) Copolymer comprising 4-hydroxybutyrate unit and lactate unit and its manufacturing method
Bhati Biodegradable plastics production by cyanobacteria
Mahitha et al. Microbial polyhydroxybutyrate production by using cheap raw materials as substrates
JPH01222788A (en) Production of copolyester
JP5839854B2 (en) Microbial culture method
JPH0412712B2 (en)
JPH0920857A (en) Biodegradable polymer composition
Lenz et al. Bacterial synthesis of poly-β-hydroxyalkanoates with functionalized side chains
Guliani et al. Bioplastics from microbial and agricultural biomass

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090507

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110610

PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160507

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170518