- •Продуценты в биотехнологии Бактерии
- •Дрожжи (внетаксономическая группа грибов, утративших мицелиальное строение)
- •3.1. Смешанные культуры микроорганизмов. Использование. Типы взаимодействия между микроорганизмами в смешанной культуре.
- •3.2. Отличия биотехнологических процессов от химических. Обобщенные схемы основных производств микробиологического синтеза.
- •3.3. Биотехнология получения витаминов на примере витамина b12.
- •3.4. Общие показатели загрязненности сточных вод. Классификация методов очистки сточных вод.
- •4. Бактериальные и биологические загрязнения сточных вод
- •3.5. Среднее время пребывания потока в аппарате, как одна из основных характеристик кривых распределения. С- и f- кривые. Моменты с-кривой и их сущность.
- •4.1. Конкурентное ингибирование в периодической и хемостатной культуре.
- •4.2. Сорбционные методы выделения продуктов биосинтеза.
- •4.3. Уксусная кислота. Методы получения. Технология уксуснокислого брожения.
- •4.4. Ксенобиотики как загрязняющие факторы окружающей среды
- •1. Ксенобиотический профиль биогеоценоза
- •2. Пути переноса и трансформации ксенобиотиков
- •4. Ксенибиотики (кб) как зазрязняющие факторы ос. Основные источники поступления. Пути миграции и превращения.
- •5.1.Пищевая конкуренция в смешанных культурах. Влияние условий культивирования на состав популяций. Аутостабилизация фактора, ограничивающего развитие популяции.
- •5.2. Конструкции барботажных и барботажно-эрлифтных ферментеров.
- •5.2. Ферментеры газлифтные колонные и тарельчатые. Достоинства и недостатки.
- •5.3. Аминокислоты. Биосинтез, производство и характеристика лизина.
- •5.4 Аэробная очистка сточных вод. Последовательные стадии очистки.
- •5.6. Решение:
- •6.2. Сублимационная сушка.
- •6.3. Направленный синтез аминокислот и его регуляция. Ферментативная конверсия субстратов в аминокислоты.
- •6.4. Особенности микробиологической трансформации отдельных классов органических ксенобиотиков (пестициды, пав, органические галогенированные соединения).
- •7.1. Основные фазы роста и развития микробной культуры при периодическом культивировании.
- •7.3. Пищевая биотехнология. Производство молочных продуктов.
- •7.4. Микробиологические превращения металлов. Биосорбция металлов из растворов.
- •7.5. Аппаратурное оформление и основные принципы процесса ректификации.
- •8.1. Параметры роста культур микроорганизмов: скорость роста, время генерации, скорость деления, время удвоения. Эффективность биосинтеза.
- •8.2. Методы очистки и стерилизации воздуха. Аппаратурное оформление операций.
- •8.3.Продуценты белка
- •8.4. Характеристика анаэробных реакторов. Методика расчета менатенка. Области применения анаэробной очистки сточных вод. Сравнительный анализ эффективности работы аэробных и анаэробных реакторов.
- •8.5. Этапы процесса проектирования. Этапы создания детализированной технологической схемы, предварительной компоновки оборудования и корректировки начальной технологической схемы.
- •9.1. Особенности, условия и приемы культивирования изолированных тканей.
- •9.2. Экстракция. Применение в биотехнологии. Способы экстрагирования.
- •9.3. Спиртовое брожение. Производство этилового спирта. Области применения. Сырье, технологическая схема.
- •10.1. Одноступенчатое гомогенное культивирование микроорганизмов с рециркуляцией. Преимущества и недостатки.
- •10.2. Охрана труда, техника безопасности и санитарный контроль микробиологических производств.
- •10.3. Глутаминовая кислота: способы получения, биосинтез и схема получения.
- •10.4.Химия и использование бактериального окисления сульфидных минералов. Выщелачивание куч и отвалов, подземное выщелачивание
- •Механизм бактериального выщелачивания
- •Организация выщелачивания
- •10.5. Конструкции теплообменных аппаратов.
- •11.1 Влияние условий культивирования на скорость роста микроорганизмов.
- •11.2. Способы выделения биолологически активных веществ из биомассы микроорганизмов.
- •11.3. Лимонная кислота. Биосинтез. Технологическая схема производства.
- •11.4. Бактериальное выщелачивание.
- •11.5. Выпаривание. Температура кипения растворов (ткр). Температурная депрессия (тд). Технические методы выпаривания (тмв).
4.2. Сорбционные методы выделения продуктов биосинтеза.
Сорбционные методы представляют собой выделение растворённого в жидкой фазе компонента с помощью твёрдофазного сорбента. При сорбции растворённое вещество из раствора переводится в твёрдую фазу (сорбент). Далее следует отделение твёрдой фазы от рафината – раствора, из которого извлечен растворенный компонент, и последующая десорбция этого компонента из сорбента в новую жидкость, отличающуюся от исходного раствора какими-то свойствами или более чистую, не содержащую посторонних примесей, которые есть в исходном растворе. Десорбция ничем не отличается от экстрагирования, но при экстрагировании твердой фазой является сама биомасса, а при десорбции – промежуточный рабочий агент, специально вносимый в жидкую фазу.
4 сорбционных метода: ионный обмен, адсорбция микропористыми сорбентами, хроматография, биосорбция.
Ионообменный метод основан на способности специальных сорбентов – ионообменных смол – сорбировать биологически активные вещества, имеющие ионную природу (т.е. являющиеся кислотой, основанием или солью), благодаря эквивалентному обмену между ионами вещества, находящегося в растворе, и ионами сорбента.
Ионообменные смолы, или иониты, представляют собой синтетические высокомолекулярные органические вещества, практически нерастворимые в воде. Они содержат обменные ионы, один из которых связан с твердым носителем и называется фиксированным, или анкерным ионом. С ним электростатически связан противоположно заряженный ион, называемый подвижным ионом, или противоионом.
По этому подвижному иону ионообменные смолы подразделяются на катионообменники и анионообменники:
Основной характеристикой обменной способности ионита является полная обменная емкость (ПОЕ). Она определяется как число обменных групп в мг-эквивалентах, приходящееся на 1 г ионита.
В процессах ионообмена процесс десорбции имеет название элюция, а десорбирующая жидкость называется элюентом.
На практике процесс ионного обмена осуществляется 2-мя способами. Наиболее прост статический способ. В аппарат с мешалкой загружают ионит и обрабатываемый раствор. Затем при перемешивании ионит суспендируется и дается время, достаточное для установления равновесия. Далее раствор сливают или фильтруют. Раствор обычно направляют в канализацию (т.к. он обеднен по целевому продукту) или повторно используют на стадии ферментации. Ионит возвращают в аппарат, заливают элюентом, т.е. водным раствором, часто с измененным значением рН или с добавлением противоиона (иона хлора). Происходит десорбция. Однократная сорбция – десорбция имеет недостаток: при этом сорбент не полностью поглощает растворенное вещество и не полностью переходит в элюент. Поэтому процесс иногда повторяют. Чаще же в пром-сти используют динамический способ. При этом способе ионит загружается в аппарат и обрабатываемый раствор непрерывно протекает через слой ионита.
Ионообменным способом выделяют многие антибиотики, аминок-ты, ферменты.
«+» метода: 1. простота аппаратурного оформления, 2 – многократное использование ионообменных смол, 3 – возможность полной механизации и автоматизации процесса, 4 – протекание процесса в водных растворах, без использования вредных орг. растворителей.
«-» метода: 1 – нельзя использовать для извлечения неполярных веществ, 2 – селективность (способность ионообменных смол сорбировать именно целевой продукт) метода не всегда достаточна для разделения смеси веществ, 3 – наличие тв. фазы затрудняет возможность использования противотока для создания равномерной движущей силы процесса, 4 – довольно велико гидравлическое сопротивление колонн при малых размерах гранул ионита.
Адсорбция микропористыми сорбентами.
На микропористых сорбентах сорбируются не ионы, а целиком молекулы, чаще неполярных веществ. В качестве сорбентов выступают не ионообменные смолы, а материалы без функциональных групп или микропористые адсорбционные смолы. Важнейшими характеристиками этих сорбентов являются – объем пор, удельная поверхность, средний диаметр пор, распределение пор по размерам. Первым из такого рода сорбентов является активный уголь. Особенность адсорбентов – их емкость увеличивается при возрастании концентрации солей в среде (для ионообменников, наоборот, уменьшается). В основном сорбция микропористыми сорбентами протекает аналогично ионному обмену, поэтому аппаратура и технологические схемы для этого процесса также аналогичны используемым для ионного обмена.
Хроматография.
С помощью хроматографии решают задачу количественного определения вещества, находящегося в сложной смеси близких по составу веществ (н-р, углеводороды нефти или углеводы в сложных природных смесях сахаров).
При хроматографии поток элюента, выходящий из слоя сорбента, не собирается весь в одну емкость, а фракционируется по времени пропускания элюента через колонку. Это объясняется тем, что десорбция разных по молекулярной массе или, точнее, разных по сродству к сорбенту веществ протекает с разной скоростью. Поэтому сначала в поток перейдут вещества с меньшей молекулярной массой и менее связанные с сорбентом, а затем все более и более трудно десорбируемые. Если измерять концентрацию вещества в потоке элюента во времени, то можно наблюдать ряд пиков различной высоты. В измерительных приборах (хроматографах) высота и площадь пиков являются основой для определения концентрации вещества.
«+» метода – высокая селективность; возмодность разделения веществ с близкими свойствами; мягкие условия проведения процесса.
«-» метода – более низкая скорость десорбции, необходимая для улавливания разных «пиков» выделения веществ; обычно более разбавленные растворы; более сложное аппаратурное оформление.
Биосорбцией обычно называют такие процессы, в которых в качестве сорбента используются сами микроорганизмы, клетки или их компоненты. Наиболее известно применение биосорбентов для извлечения металлов из растворов. Сорбция железа, магния, цинка, меди, молибдена – нормальная физиологическая функция клеток. Эти же пути связывания клетки используют и для совсем чужеродных металлов, таких, как серебро, ртуть, уран, которые клетке для нормального развития не нужны.