Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

Диссертационная работа:

Середа, Анна Сергеевна. Получение рекомбинантных штаммов Aspregillus awamori - продуцентов ферментов для эффективной конверсии полисахаридов зернового сырья при производстве спирта : диссертация ... кандидата технических наук : 05.18.07 / Середа Анна Сергеевна; [Место защиты: Всерос. науч.-исслед. ин-т пивовар., безалкогол. и винодел. пром-сти РАСХН].- Москва, 2011.- 210 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2709

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность проблемы. Основным направлением развития спиртовой промышленности является внедрение ресурсосберегающих технологий, основанных на повышении эффективности переработки зернового сырья, увеличении выхода целевого продукта и снижении образования отходов. По традиционной технологии при производстве спирта для разжижения и осахаривания крахмала зерна применяют ферментные препараты амилолитического действия: а-амилазы и глюкоамилазы. Рядом исследователей (Гернет М.В., Синициным А.П., Мазур Н.С., Оверченко М.Б., Римаревой Л.В., Родзевич В.И. и др.) было показано, что применение ферментов, катализирующих гидролиз некрахмальных полисахаридов и фитина зерна, способствует более эффективному использованию полимеров растительного сырья, повышению выхода спирта и интенсификации процессов брожения.

Одним из перспективных продуцентов гидролитических ферментов для осахаривания крахмалсодержащего сырья является штамм Aspergillus awamori М-2002, полученный на основе низкопродуктивного промышленного продуцента Aspergillus awamori ВУД-Т2. Данный штамм синтезирует уникальный комплекс ферментов, в состав которого входят глюкоамилаза, а-амилаза и небольшое количество ферментов целлюлолитического и гемицеллюлолитического действия. Тем не менее, промышленный выпуск ферментных препаратов на основе данного штамма нерентабелен - в первую очередь, из-за нестабильности продуцента.

В связи с этим, актуальной задачей является увеличение уровня стабильной экспрессии глюкоамилазы штамма A awamori М-2002 и создание на его основе рекомбинантных штаммов - продуцентов ферментов, гидролизующих некрахмальные полисахариды (НПС) и фитин зерна. Выполнение этой задачи позволит получить конкурентоспособные ферментные препараты для эффективной конверсии зернового сырья, снизит их себестоимость и повысит рентабельность производства ферментных препаратов.

Цели и задачи исследования. Целью работы является получение рекомбинантных штаммов - продуцентов ферментов для эффективной конверсии зернового сырья на основе промышленного штамма Aspergillus awamori М - 2002 (ВКМ F-3771D).

2 Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

Получить стабильный реципиентный штамм для проведения дальнейших генно-инженерных работ по повышению его биосинтетической способности.

Создать универсальную систему экспрессии генов.

Получить высокоэффективные рекомбинантные штаммы с заданными свойствами и разработать методики поддержания полученных рекомбинантных штаммов.

На основе полученных рекомбинантных штаммов наработать опытные образцы ферментных препаратов (ФП).

Изучить компонентный и биохимический состав полученных ФП и их гидролитическую способность по отношению к полисахаридам зернового сырья.

Исследовать эффективность применения новых ФП в спиртовом производстве.

Научная новизна. Методами селекции с применением индуцированного мутагенеза получен новый стабильный штамм A. awamori 6804. Впервые создана универсальная система экспрессии генов для штамма A. awamori 6804 на основе промотора и терминатора гена глюкоамилазы A. awamori 6804. С использованием этой системы получены новые рекомбинантные штаммы, обладающие повышенной биосинтетической способностью по отношению к ферментам, необходимым для эффективной конверсии зернового сырья. Впервые созданы рекомбинантные штаммы, способные наряду с глюкоамилазой экспрессировать ферменты, катализирующие гидролиз некрахмальных полисахаридов и фитина зерна. На основе установленных закономерностей выявлена возможность направленной регуляции биосинтеза отдельных ферментов у штаммов A. awamori при использовании в качестве индукторов продуктов расщепления полимерных субстратов (например, мальтодекстрина). Установлена взаимосвязь между составом ферментативных комплексов, синтезируемых рекомбинантными штаммами A.awamori, их гидролитической способностью по отношению к полисахаридам зернового сырья и эффективностью сбраживания зернового сусла.

Практическая значимость работы. Получены новые

высокоэффективные рекомбинантные штаммы A.awamori amyR-T-19, A.awamori Т-14, A.awamori Xyl-T-15, A.awamori EG-73 и A.awamori Phy-7 продуценты глюкоамилазы, ксиланазы, эндоглюканазы и фитазы, биосинтетическая способность которых превышает уровень активности исходного промышленного штамма по глюкоамилазе на 30%, по ксиланазе - в 3 раза, по Р-глюканазе - в 4-6 раз, по фитазе в 300 раз. Штаммы A.awamori amyR-T-19 и A.awamori Xyl-T-15 депонированы во Всероссийской коллекции микроорганизмов (ВКМ F-4277D, F-4278D). Разработаны паспорта на штаммы, составлены «Методические рекомендации по поддержанию рекомбинантных штаммов и ведению посевного материала».

Проведены производственные испытания полученных рекомбинантных штаммов A. awamori в условиях ОАО «Спиртовый комбинат» г. Мариинск. Подтверждено, что практическая реализация результатов исследований позволяет получать на основе новых рекомбинантных штаммов A. awamori высокоактивные комплексные ферментные препараты без изменения основного технологического процесса, обеспечивая повышение выхода целевых ферментов. Производство ферментных препаратов на основе новых высокоактивных рекомбинантных штаммов A. awamori повысит экономические показатели за счет сокращения количества ферментации и расхода фермента на осахаривание. Разработаны «Технологическая инструкция» и «Технические условия» на новые ферментные препараты.

Показана высокая эффективность использования комплексных ферментных препаратов глюкоамилазы, полученных на основе высокоактивных рекомбинантных штаммов, в спиртовом производстве. Их применение позволило повысить степень конверсии полисахаридов зернового сырья с образованием дополнительного количества сбраживаемых углеводов, исключить введение дополнительных источников гемицеллюлаз, улучшить реологические свойства зернового сусла и снизить его вязкость в 1,3 раза, интенсифицировать процесс брожения и повысить выход спирта на 1,2 %. Экономическая эффективность от производства 100 т комплексного ферментного препарата глюкоамилазы на основе новых рекомбинантных штаммов составит порядка 15-20 млн. руб.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях: International Conference «BIOCATALYSIS 2009: Fundamentals&Applications» (Arkhangelsk, 2009), Пятый Московский Международный Конгресс «Биотехнология: Состояние и перспективы развития» (Москва, 2009), Научно-практическая конференция «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов» (Углич, 2009). Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Экологически безопасные ресурсосберегающие технологии и средств переработки сельскохозяйственного сырья и производства продуктов питания» (Москва, 2009), Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (Минск, 2009), Международный симпозиум "Перспективные биокатализаторы для перерабатывающих отраслей АПК» (Москва, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы (262 источника). Диссертация содержит 210 страниц печатного текста, включает 32 рисунка и 48 таблиц.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net