Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Biotechnológia Szerves savak: citromsav, glükonsav, ecetsav Polihidroxi-alkánsavak.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Biotechnológia Szerves savak: citromsav, glükonsav, ecetsav Polihidroxi-alkánsavak."— Előadás másolata:

1 Biotechnológia Szerves savak: citromsav, glükonsav, ecetsav Polihidroxi-alkánsavak

2 Citromsav Élelmiszeripar –1910-ig főleg citromból t citrom → 1 t citromsav = 3 ha –James Currie: Aspergillus niger pH ≤ 2,5 → ≥ 60% konverzió Feltételek: –Alacsony pH –Alacsony [Mn 2+ ] –Sok cukor –Alacsony növekedési sebesség –1930- világ citromsav termelés 90-95% gombával A. niger, Penicillium glaucum

3 Citromsav – Aspergillus niger Eukaryota –Aerob glikolízis –Citrát ciklus Fonalas gomba –Fekete micélium Spóra –Jól tárolható –Tanninon szelektíven nevelhető

4 Citrát ciklus Cukorból acetil-CoA Acetil-CoA megy a ciklusba Szent-Györgyi - Krebs Nem keletkezik ATP, csak 2 CO 2, 1 GTP és 8 e -

5 Citrát ciklus

6 Acetil-CoA Piruvát → Acetil-CoA lépés irreverzibilis

7 Kapcsolódás a sejtlégzéshez 8 energiadús elektron a cukorból elektronok O 2 -t redukálnak proton gradienst hozva létre proton gradiensből ATP

8 Kapcsolódás a sejtlégzéshez Citrát kör + oxidatív foszforiláció adja az eukarióta sejtek energiájának 95%-át A két folyamat számára külön sejtszervecske alakult ki: mitokondrium

9 Kapcsolódás a sejtlégzéshez Piruvát oxidatív dekarboxilezése és citrát kör (valamint zsírsav oxidáció) Oxidatív foszforiláció Átjárható Mátrix Belső mitokondrium membrán Külső mitokondrium membrán

10 Citromsav biokémia Citrát ciklus csak a citromsavig megy el alacsony pH-n.

11 Citromsav termelés Fémhiányos környezetben –Alacsony pH a fém mobilizálásnak kedvez –Citromsav kelátorként fém felvételt segíti Termeléshez a cukrot felveszi, citromsavat kiválasztja, fém-citrátot felveszi

12 Citromsav termelés Általános feltételek –Tápanyag Melasz –Szukróz (glükóz-fruktóz diszacharid) –Invertáz enzim monoszacharidokra bontja Keményítő hidrolizátum –Maltóz (glükóz-glükóz diszacharid) –Oxigén ellátás Felületi fermentáció agar tálcákon

13 Citromsav termelés Specifikus feltételek –pH ≤ 2,5 –Fémion (Mn 2+ ) koncentráció alacsony Kelátorok –Na 2 -EDTA –K 4 [Fe(CN) 6 ] – hexaciano ferrát –Kétfázisú fermentáció Micelium tenyésztés Lassú szaporodás mellett biokonverzió

14 Citromsav termelés Szilárd fázison fermentáció

15 Citromsav termelés Agar lemezbe –Melasz –K-hexaciano-ferrát –Puffer mentes Levegő áramoltatás –Vízgőzzel telített

16 Citromsav termelés Spórából indul Kétfázisú fermentáció –biomassza –termék Termelés végén citromsav az agarban

17 Citromsav kinyerés Agarból vízzel kimossák –Nagy térfogatban –Citromsav + minden vízoldékony Koncentrálás –Ca(OH) 2 –(Ca) 3 -citrát kicsapódik –Szűrés

18 Citromsav kinyerés (Ca) 3 -citrát oldás –H 2 SO 4 – erős sav –Citromsav + CaSO 4 Ioncserélő kromatográfia Kristályosítás

19 Citromsav felhasználás Ma: tonna/év –Élelmiszeripar tartósítószer üditő italok GRAS –Kozmetikai ipar –Kelátor Vízlágyító pl. Calgon fémtisztító –Biopolimerek citrát-laktát polimerek –Biofilterek pl. SO 2 emisszió

20 Glükonsav Aspergillus niger –Neutrális pH –Fémion (Mn 2+ ) kell

21 Glükonsav biokémia Aspergillus niger –Glükóz oxidáz Extracelluláris enzim FAD-ot tartalmaz Redox folyamat –Kataláz Kapcsolt reakció H 2 O 2 védekezésre jó Lignin degradáció

22 Glükonsav biokémia Aspergillus niger –Glükóz oxidáz Extracelluláris enzim FAD-ot tartalmaz Redox folyamatok pH=3 alatt inaktiválódik

23 Glükonsav termelés A. niger –Általános feltételek sok cukor aerob °C alacsony P és/vagy S –Specifikus feltételek pH> 5 min. 10 mM Mn 2+ –Extracelluláris reakció Termék az agarban

24 Glükonsav kinyerés Oldás vízben Ca(OH) 2 kicsapás H 2 SO 4 leszorítás Hagyományos tisztítás –ld. Citromsav

25 Glükonsav felhasználás tonna/év –Tisztítószerek vízlágyítók –Kelátoló szerek Nehézfém ionokat megköti –Táp vagy élelmiszer adalék pl. tofu –Bioszenzor Glükóz oxidáz

26 Ecetsav termelés Aerob – Acetobacter sp. kevert ecetsav baktérium kultúra Alkohol oxidáció –Alkohol dehidrogenáz –Aldehid dehidrogenáz Oxigén limitált –Immobilizálás pl. forgácson –Biofilm = nagy felület

27 Ecetsav termelés Szubsztát és termékgátlás –10-15% alkoholból 10-15% ecetsav –≈ 100% konverziós hatásfok –bor vs. tömény italok Félfolyamatos vagy kétlépéses eljárások

28 Ecetsav hatásfok növelés Immobilizálás bezárással –pl. alginát, karrageán, porózus kerámia –Gradiensek térben

29 Ecetsav Anaerob – Clostridium thermoaceticum –glükóz → ecetsav –Savstressz ellen pH kontroll pH ≈ 7,0 –20-25% acetát koncentráció –Ipari célra

30 Ecetsav kinyerés Élelmiszeripar –10-15% ecet Vegyipar –Kombinált eljárások

31 Ecetsav felhasználás tonna/év –Élelmiszeripar Legrégebben használt tartósítószer Specialitás: kombucha Savanyított zöldségek

32 Ecetsav felhasználás Élelmiszeripar Legrégebben használt tartósítószer Specialitás: rizsecet

33 Ecetsav felhasználás Vegyipar Ca-Mg-acetát = “zöld só” -15 °C-ig használható Talajbaktériumok lebontják Nem korrodeál

34 Polihidroxi-alkánsavak 3-OH-vajsav OH-alkánsavak Prokarióta tartalék tápanyag –Metanogének és tejsav baktériumok nem termelik –Ralstonia eutropha = Cupridavidus necator aerob, könnyen tenyészthető, toxint nem termel

35 Polihidroxi-alkánsavak

36 Polihidroxi-alkánsav: bioszintézis PHA szintáz –CoA-aktivált hidroxi-alkánsav –Konzervált –SH –Láncnövekedés átészterezéssel –Lánchossz fajtól függ –Hidrofób polimer kicsapódik Ca-PHA granulum a sejtben

37 Polihidroxi-alkánsav: bioszintézis

38 Polihidroxi-alkánsav: indukció Táplálék felesleg Fontos elem limitáció –P – nukleinsav szintézis –S – fehérje szintézis Nem tud szaporodni Tartalék tápanyagot halmoz fel

39 Polihidroxi-alkánsav: in vivo Tartalék tápanyag Ozmotikusan inert a sejtben Nem toxikus Intracellulárisan jól megőrződik Nitrogenázt védi 0 2 ellen

40 Polihidroxi-alkánsav: granulum

41 Ca-só, vízben nem oldódik –PHA –PHA szintáz –PHA depolimeráz –Strukturális fehérjék

42 Polihidroxi-alkánsav: tulajdonságok PHA –termoplasztikus –elasztoplasztikus –vízben nem oldódik –biokompatibilis –biológiailag lebontható –optikailag aktív –piezoelektromos

43 Polihidroxi-alkánsav: termeltetés R. eutropha = Cupridavidus necator (Zeneca) Két fázisú fermentálás –biomassza szaporítás –P vagy S limitált növekedés és sok szénforrás mellett PHA termeltetés Kinyerés –sejtfeltárás –granulák elválasztása centrifugálás szűrés –szerves oldószerrel extrakció –spray drying

44 Polihidroxi-alkánsav: felhasználás Csomagolóanyag –Flakon (Wella) –Zacskó, tálca, folyadék –Biológiailag lebomlik

45 Polihidroxi-alkánsav: felhasználás Prosztetikum, sebész cérna Kapszula, bioretard anyagok –Lipáz, eszteráz bontja

46 Polihidroxi-alkánsav: felhasználás Prosztetikum, sebész cérna Kapszula, bioretard anyagok –Lipáz, eszteráz bontja

47 Polihidroxi-alkánsav: lebontás Depolimeráz –Hidrolizáló enzim –Más észter kötést bontó Eszteráz Lipáz Celluláz Glükanáz –Nem specifikus enzimek bioremediáció

48


Letölteni ppt "Biotechnológia Szerves savak: citromsav, glükonsav, ecetsav Polihidroxi-alkánsavak."

Hasonló előadás


Google Hirdetések