Спосіб одержання поверхнево-активних речовин

Реферат: UA 73795 U UA 73795 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до біотехнологічної промисловості і стосується одержання поверхнево-активних речовин (ПАР), які можуть бути використані для очищення довкілля від нафти та нафтових забруднень, а також у нафтовидобувній, хімічній, фармацевтичній, харчовій промисловості. Відомий спосіб одержання ПАР за допомогою штаму Pseudomonas sp. PS-17 [Пат. 10467 UА, МПК С 12 N 1/02. Штам Pseudomonas sp. SP-17 - продуцент позаклітинних біоПАР і біополімеру / Шульга О.М., Карпенко О.В., Елісєєв С Α., Щеглова Р.А., Вільданова-Марцишин Р.І.; Опубл. 25.12.96, Бюл. № 4.]. Його недоліком є використання складного мінерального середовища з високим вмістом солей (12 г/л) для культивування продуцента, наявність у його складі факторів росту, а також невисокий вихід ПАР від субстрату. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення (прототип) є спосіб одержання ПАР за допомогою Rhodococcus erythropolis ІMB Ас-5017 [Пат. 63962 UA, Спосіб одержання поверхнево-активних речовин / Пирог Т.П., Софілканич А.П., Квятківська І.В. Опубл. 25.12.2011, Бюл. № 20], який включає культивування R. erythropolis 1MB Ас-5017 на рідкому середовищі, що містить мінеральні солі і джерело вуглецю і енергії. Для здешевлення процесу біосинтезу і підвищення концентрації синтезованих ПАР як джерело вуглецевого живлення використовують олієвмісні промислові відходи (у тому числі й пересмажену соняшникову олію), а на початку процесу або в експоненційній фазі росту продуцента у середовище вносять глюкозу масовою часткою 0,1-0,2 % чи мелясу масовою часткою 0,2-0,4 %. Недоліком цього способу є недостатньо висока умовна концентрація поверхнево-активних речовин. В основу корисної моделі покладено задачу створення нового способу одержання поверхнево-активних речовин, який підвищує умовну концентрацію ПАР. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб одержання поверхнево-активних речовин включає культивування R. erythropolis ІMB Ас-5017 на рідкому середовищі, що містить мінеральні солі і як джерело вуглецевого живлення пересмажену соняшникову олію. Згідно з корисною моделлю в експоненційній фазі росту продуцента у середовище вносять 0,09-0,1 мМ 2+ Сu . Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваним технічним 2+ результатом полягає в наступному. Внесення 0,09-0,1 мМ Сu в експоненційній фазі росту продуцента на середовищі з пересмаженою соняшниковою олією дає змогу підвищити у 1,4-1,5 разу умовну концентрацію ПАР (до 7,1). Спосіб здійснюється наступним чином. Культивування R. erythropolis ІMB Ас-5017 здійснюють на рідкому мінеральному середовищі такого складу (г/л): NaNO3 - 1,3; MgSO47H2O 0,1; NaCl - 1,0; Na2HPO4 - 0,6; KH2PO4 - 0,14; FeSO47H2O - 0,001; ρΗ 6,8-7,0. Як джерело вуглецю та енергії використовують використану (пересмажену) соняшникову олію у концентрації + 2 % (об'ємна частка). В експоненційній фазі росту у середовище вносять 0,09-0,1 мМ Сu . Як ПОСІВНИЙ матеріал використовують культуру з експоненційної фази росту (48 год.), вирощену на середовищі наведеного складу з 1,0 % пересмаженої олії. Кількість інокуляту - 5 % від об'єму середовища. Культивування бактерій здійснюють в колбах об'ємом 750 мл із 100 мл середовища на качалці (320 об/хв.) при 28 °С упродовж 120 год. Використання нового способу дає змогу підвищити у 1,4-1,5 разу умовну концентрацію ПАР. Приклад 1. Синтез ПАР R. erythropolis 1MB Ас-5017 залежно від моменту внесення у середовище катіонів міді. Культивування штаму 1MB Ас-5017 здійснюють на рідкому мінеральному середовищі такого складу (г/л): NaNO3 - 1,3; MgSO47H2O - 0,1; NaCl - 1,0; Na2HPO4 - 0,6; KH2PO4 - 0,14; FeSO47H2O - 0,001; pH 6,8-7,0. Як джерело вуглецю та енергії використовують використану (пересмажену) соняшникову олію, у концентрації 2 % (об'ємна частка). Як посівний матеріал використовують культуру з експоненційної фази росту (48 год.), вирощену на середовищі наведеного складу з 1,0 % пересмаженої олії. Кількість інокуляту - 5 % від об'єму середовища. На початку процесу (лаг-фаза), в експоненційній і стаціонарній фазі росту у середовище 2+ вносять катіони міді у вигляді 0,1 Μ розчину CuSO45H2O. Концентрація Сu становить 0,05 мМ. Культивування бактерій здійснюють в колбах об'ємом 750 мл із 100 мл середовища на качалці (320 об/хв.) при 28 °С упродовж 120 год. Поверхневий натяг (σs) визначають за допомогою напівавтоматичного тензіометра TD1C LAUDA (Німеччина). Для оцінки кількісного вмісту ПАР у культуральній рідині використовують показник «умовної концентрації ПАР» (ПАР*). Цей показник визначають як ступінь розведення культуральної рідини в точці різкого збільшення поверхневого натягу на графіку залежності σs від логарифму показника розведення. Абсциса точки перетину дотичних до гілок кривої 1 UA 73795 U 5 10 відповідає значенню умовної концентрації ПАР. Перед вимірюванням цього показника культуральну рідину звільняють від залишкового субстрату обробкою бензином. Біомасу визначають ваговим методом. Емульгувальну здатність (індекс емульгування) культуральної рідини визначають так. До 2 мл культуральної рідини додають 2 мл субстрату для емульгування та струшують упродовж 2 хв. Вимірювання індексу емульгування (Е24) проводять через 24 год. як величину відношення висоти шару емульсії до загальної висоти рідини в пробірці і виражають у відсотках. Як субстрат для емульгування використовують соняшникову олію. У табл. 1 наведено дані про синтез ПАР R. erythropolis EK-1 залежно від моменту внесення у середовище катіонів міді. Як видно з наведених у табл. 1 даних, внесення катіонів міді в експоненційній фазі росту штаму 1MB Ас-5017 супроводжується підвищенням показника умовної концентрації ПАР в 1,3 2+ разу порівняно з культивуванням бактерій на середовищі без Сu . Таблиця 1 Синтез ПАР R. erythropolis ІMB Ас-5017 2+ за наявності у середовищі з пересмаженою олією 0,05 мМ Си 2+ Момент внесення Сu Без міді (прототип) Лаг-фаза Експоненційна Стаціонарна (фаза росту) 15 20 25 30 Біомаса, г/л 0,7±0,04 0,3±0,01 0,6±0,03 0,7±0,04 ПАР* 4,8±0,24 2,3±0,11 6,0±0,30 5,2±0,26 Е24, % 58±2,9 40±2,0 60±3,0 59±3,0 2+ Приклад 2. Вплив концентрації Сu на синтез ПАР за умов росту R. erythropolis 1MB Ас5017 на олієвмісних середовищах Культивування бактерій здійснюють на середовищі наведеного вище складу (див. приклад 1). Як джерело вуглецю використовують пересмажену олію у концентрації 2,0 % (об'ємна частка). Як посівний матеріал використовують культуру з експоненційної фази росту (48 год), вирощену на середовищі наведеного складу з 1,0 % пересмаженої олії. Кількість інокуляту - 5 % від об'єму середовища. В експоненційній фазі росту у середовище вносять катіони міді у вигляді 2+ 0,1 Μ розчину CuSO45H2O. Концентрація Сu становить 0,01-0,3 мМ. Культивування бактерій здійснюють в колбах об'ємом 750 мл із 100 мл середовища на качалці (320 об/хв) при 28 °С упродовж 120 год. Біомасу і умовну концентрацію ПАР визначають як описано у прикладі 1. 2+ Дані з впливу різних концентрацій Сu на синтез ПАР штамом ІMB Ас-5017 наведено у табл. 2. 2+ Як видно з наведених у табл. 2 даних, внесення в олієвмісне середовище 0,09-0,1 мМ Сu супроводжується підвищенням в 1,4-1,5 разу умовно концентрації ПАР порівняно з показниками на середовищі без катіонів міді. Таблиця 2 Залежність синтезу ПАР R. etythropolis 1MB Ас-5017 на пересмаженій олії від концентрації Сu 2+ Концентрація Сu , мМ Без міді (прототип) 0,01 0,05 0,07 0,09 0,1 0,15 0,2 0,3 35 Біомаса, г/л 0,7±0,04 0,7±0,04 0,6±0,03 0,7±0,04 0,7±0,04 0,7±0,04 0,6±0,03 0,6±0,03 0,5±0,02 2+ ПАР* 4,8±0,24 4,6±0,23 6,0±0,30 6,4±0,32 6,8±0,34 7,1±0,35 5,4±0,27 4,8±0,24 3,7±0,18 Приклад 3. Залежність індексу емульгування культуральної рідини R. erythropolis 1MB Ас5017 від моменту внесення і концентрації катіонів міді 2 UA 73795 U 5 10 Культивування бактерій здійснюють на середовищі наведеного вище складу (див. приклад 1). Як джерело вуглецю використовують пересмажену олію у концентрації 2,0 % (об'ємна частка). Як посівний матеріал використовують культуру з експоненційної фази росту (48 год), вирощену на середовищі наведеного складу з 1,0 % пересмаженої олії. Кількість інокуляту - 5 % від об'єму середовища. В експоненційній і стаціонарній фазі росту у середовище вносять 2+ катіони міді у вигляді 0,1 Μ розчину CuSO45H2O. Концентрація Сu становить 0,01-0,3 мМ. Культивування бактерій здійснюють в колбах об'ємом 750 мл із 100 мл середовища на качалці (320 об/хв.) при 28 °С упродовж 120 год. Індекс емульгування культуральної рідини визначають як описано у прикладі 1. Дані наведено у табл. 3. Як видно з наведених у табл. З даних, зниження індексу емульгування порівняно з прототипом спостерігається лише у разі внесення у середовище максимальної з досліджуваних 2+ концентрацій Сu (0,5 мМ). У всіх інших варіантах показник Е24 практично не змінюється. Таблиця 3 Вплив катіонів міді на індекс емульгування культуральної рідини R. etythropolis 1MB Ас-5017 2+ Момент внесення Сu Без міді (прототип) 2+ (фаза росту) Концентрація Сu , мМ 0 0,01 0,05 0,1 0,5 0,01 0,05 0,1 0,5 Експоненційна Стаціонарна Е24, % 58±2,9 54±2,7 60±3,0 63±3,2 42±2,1 55±2,8 59±3,0 57±2,8 42±2,1 15 Таким чином, культивування R. erythropolis 1MB Ас-5017 на олієвмісних субстратах з 2+ внесенням в експоненційній фазі Сu у концентрації 0,09-0,1 мМ дає змогу підвищити в 1,4-1,5 разу умовну концентрацію ПАР (до 7,1). 20 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб одержання поверхнево-активних речовин, який включає культивування Rhodococcus erythropolis IMB Ас-5017 на рідкому середовищі, що містить мінеральні солі і як джерело вуглецевого живлення пересмажену соняшникову олію, який відрізняється тим, що в 2+ експоненційній фазі росту продуцента у середовище вносять 0,09-0,1 мМ Сu . Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3