Биокатализатор, способ его приготовления и способ получения сложных эфиров жирных кислот с использованием этого биокатализатора

Предложены способ получения биокатализатора для получения сложных эфиров, биокатализатор на основе рекомбинантной липазы из Thermomyces lanuginosus и способ получения сложных эфиров с использованием этого биокатализатора. Группа изобретений относится к биотехнологии и может быть использована в органическом синтезе для получения ценных продуктов пищевой, косметической и парфюмерной промышленности. Способ приготовления биокатализатора предусматривает пропитку силикагеля или его углеродсодержащего композита растворами рекомбинантной липазы из Thermomyces lanuginosus или адсорбцию липазы на мезопористом силикагеле или его углеродсодержащем композите с последующей сушкой биокатализатора. Биокатализатор представляет собой липазу Thermomyces lanuginosus, иммобилизованную на носителе. Способ получения сложных эфиров жирных кислот предусматривает этерификацию жирных кислот с алифатическими спиртами в органическом растворителе в присутствии биокатализатора в периодическом режиме в реакторе смешения. Группа изобретений позволяет повысить стабильность и ферментную активность биокатализатора в процессах этерификации широкого набора жирных кислот и алифатических спиртов. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 12 пр.

 

Изобретение относится к биокатализаторам с липазной активностью, предназначенных для проведения этерификации жирных кислот с алифатическими спиртами, в результате которой синтезируются сложные эфиры - ценные продукты пищевой, косметической и парфюмерной промышленностей, применяемые в качестве отдушек, увлажняющих и смягчающих компонентов, сурфактантов, антиоксидантов. Химический процесс этерификации протекает в присутствии сильных кислотных катализаторов (серная и фосфорная кислота, сульфокислоты, сульфо-катиониты) в органических растворителях при повышенных давлениях и температурах (выше 150°C). Биокаталитический процесс этерификации протекает в мягких условиях, при атмосферном давлении и низких температурах (20-40°C). Биокатализаторы с липазной активностью (БЛА) обладают высокой селективностью, и проводят процессы до практически полной конверсии жирной кислоты без образования побочных продуктов и загрязняющих соединений.

Для проведения синтеза сложных эфиров жирных кислот используют БЛА, которые представляют собой либо порошки лиофильно высушенной липазы, либо гранулы твердых адсорбентов, на поверхность которых нанесена (иммобилизована) липаза. В качестве адсорбентов для иммобилизации липазы используют разнообразные носители, в том числе носители силикатной природы, которые благодаря химической инертности, высокой механической прочности и низкому гидродинамическому сопротивлению диоксида кремния (SiO2) позволяют приготовить БЛА для использования как в реакторах смешения, так и вытеснения. Показано, что диоксид кремния, а также носители силикатной природы, в том числе природные глины, являются дешевыми и эффективными носителями для приготовления активного и стабильного БЛА.

Известен способ приготовления биокатализатора [A.-F. Hsu, T.A. Foglia, S. Siya // Biotechnol. Appl. Biochem., 2000, 31, 179-183] путем иммобилизации липазы из Pseudomonas cepacia внутри силикатной матрицы, которую получают путем контролируемого гидролиза тетра-метил-о-силана в присутствии монтмориллонитовой глины. Содержание липазы в биокатализаторе составляет 1 мг/г. Приготовленный биокатализатор используют для этерификации лауриновой кислоты (С12:0) с октан-1-олом (С8) в среде изо-октана, в результате которой получают эфир - октил лаурат, продукт для косметической промышленности. Максимальное количество данного продукта составляет ~ 3-4 ммоля на 1 мг иммобилизованной липазы при 30°C за 5-18 ч. Недостатком данного способа приготовления является использование токсичных реагентов (силанов), образование в процессе гидролиза токсичных примесей (метанола, силиканола, растворимых олигомеров), а также высокая стоимость синтеза самого носителя для иммобилизации липазы. Поскольку биокатализатор получают в виде мелкого порошка, то его невозможно использовать в проточном реакторе из-за быстрого уплотнения и высокого гидродинамического сопротивления неподвижного слоя катализатора.

Известен способ приготовления биокатализатора [Bernal C., Escobar S., Wilson L., Illanes A., Mesa M. // Carbon. 2014. V. 74. P. 96-103] путем адсорбции липазы из Alcaligenes sp., на углеродсодержащих силикатах, полученных при карбонизации сахарозы, заключенной в силикатной матрице. Исходную силикатную матрицу получают путем взаимодействия жидкого стекла (мета-силиката натрия, Na2SiO3) с серной кислотой (H2SO4), в результате такого взаимодействия получают гидрогель доксида кремния, который высушивают сначала при 70°C в течение 24 ч, затем при 190°C в течение 5 ч. Карбонизацию сахарозы осуществляют в токе азота при 600°C. Приготовленный биокатализатор используют для этерификации пальмитиновой кислоты (С16:0) с аскорбиновой кислотой. Выход эфира - пальмитоил аскорбата (антиоксиданта) составляет 50% за 120 ч при 40°C. Недостатком способа является относительная сложность получения адсорбента (сушка, карбонизация), а также низкая активность биокатализатора.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ синтеза эфиров жирных кислот (каприновой, лауриновой, пальмитиновой) с цетиловым спиртом [B.C. Гамаюрова, М.Е. Зиновьева, Е.В. Елизарова // Катализ в промышленности, 2008, 3, 54-58] с участием биокатализатора - порошка лиофильно высушенной панкреатической липазы, выделенной из печени быка. Биокатализатор в количестве 1-7 мг/мл добавляют в реакционную среду, содержащую жирную кислоту (каприновую С10:0, или лауриновую С12:0, или пальмитиновую С16:0) и цетиловый спирт (гексадеканол, C16), в среде органических растворителей (гексан, бензол и их смеси). Этерификацию осуществляют как в периодическом, так и в непрерывном режимах при 25-30°C. Максимальное значение удельной активности липазы составляет 0.042 ЕА/мг. Максимальный выход цетил каприната составляет 80% за 24 ч, цетил лаурата - 72% за 48 ч, цетил пальмитата - 64% за 48 ч при 30°C. После 5-кратного использования (5 реакционных циклов, 120 ч) биокатализатора выход эфиров снижается на 3-5%. Недостатком данного способа является использование панкреатической липазы животного происхождения, трудность отделения порошкообразного биокатализатора из реакционной среды, а также относительно низкая активность и стабильность биокатализатора. Недостатком данного способа является также использование высокотоксичного бензола в качестве компонента реакционной среды.

Изобретение решает задачу разработки эффективного биокатализатора с липазной активностью (БЛА) для процесса получения сложных эфиров путем этерификации жирных кислот с алифатическими спиртами.

Технический результат - высокая активностью и стабильность БЛА в органических растворителях, где протекает реакция этерификации, с использованием широкого набора реагентов - жирных кислот и алифатических спиртов с различной длиной и строением углеродного скелета. Степень чистоты выделенного целевого продукта, контролируемая методом двумерной газовой хроматографии, составляет не менее 99.0%.

Задача решается составом биокатализатора с липазной активностью на основе липазы и носителя силикатной природы, в качестве липазы используют рекомбинантный фермент, полученный экспрессией синтетического гена зрелой липазы из Thermomyces lanuginosus в метилотрофных дрожжах Pichia pastoris, в качестве носителя силикатной природы - мезопористый силикагель или его углеродсодержащие композиты с величиной удельной поверхности 80-250 м2/г, суммарным объемом пор 0.7-1 см3/г, средним диаметром пор 10-25 нм.

Задачи решаются также способом приготовления биокатализатора с липазной активностью (БЛА) либо путем пропитки силикагеля или его углеродсодержащего композита растворами рекомбинантой липазы из Т. lanuginosus по влагоемкости, или путем адсорбции рекомбинантой липазы из Т. lanuginosus на носителях силикатной природы - мезопористом силикагеле и его углеродсодержащих композитах с последующей сушкой биокатализатора при температуре не выше 40°C.

В качестве липаз используют липазы микробиального происхождения:

1) коммерческая рекомбинантная липаза, являющаяся продуктом экспрессии гена липазы из Т. lanuginosus, клонированного в Aspergillus niger (обознач. липаза ТА),

2) коммерческая липаза из Thermus thermophilis (обознач. липаза ТТ), 3) коммерческая липаза из Thermus flavus (обознач. липаза ТФ).

В изобретении используют специально сконструированную авторами рекомбинантную липазу, являющуюся продуктом экспрессии гена зрелой липазы из Т. lanuginosus, клонированного в метилотрофных дрожжах Pichia pastoris (обознач. липаза ТП). Штамм-продуцент липазы ТП получен с помощью клонирования синтетического гена зрелой липазы из Т. lanuginosus, структура которого оптимизирована для эффективной экспрессии в клетках Pichia pastoris. Данный синтетический ген введен в состав интеграционного вектора pPICZ-alpha-A, клонирован и затем встроен в хромосому дикого штамма Pichia pastoris Х-33. В качестве адсорбента для липазы используют мезопористый силикагель, включая коммерческий силикагель марки КСК-Г и его углеродсодержащие композиты, с величиной удельной поверхности 80-250 м2/г, и объемом пор 0.7-1 см3/г, средним диаметром пор 10-25 нм.

Биокатализатор с липазной активностью готовят в виде механически прочных гранул, обладающих высокой механической прочностью, химической инертностью и высокой устойчивостью в реакционных средах органических растворителей.

Задача решается способом получения сложных эфиров жирных кислот с алифатическими спиртами с участием БЛА, приготовленного либо путем пропитки, либо путем адсорбции липазы, и высушенного в контролируемых условиях. В реакции этерификации в качестве исходных реагентов используют насыщенные жирные кислоты с количеством атомов в молекуле выше 4, например, стеариновая С18:0, и алифатические спирты с количеством атомов в молекуле выше 5, например, цетиловый спирт С16 (n-гексадеконол). Реакцию этерификации проводят в органических растворителях, представляющих смесь гексана и диэтилового эфира в соотношении 1:(1-2) при 20-40°C. Максимально достижимая концентрация жирной кислоты в реакционной среде определяется растворимостью данной кислоты в системе используемых органических растворителей и варьируется от 0.1 М до 2 M. Алифатический спирт находится в избытке, мольное соотношение «кислота: спирт» составляет 1:(1.5÷2) соответственно. В качестве органического растворителя используют смесь гексана и диэтилового эфира (гораздо менее токсичных реагентов, чем бензол в прототипе в объемном соотношении 1:(1÷2) соответственно. Для массового тестирования приготовленных биокатализаторов выбраны следующие условия: 0.2 М жирная кислота, 0.4 М алифатический спирт, 20°C. Соотношение веса реакционной среды и массы биокатализатора, называемое модулем ванны, составляет (2.5÷12):1. Для идентификации продуктов реакций используют газовую, газожидкостную и тонкослойную хроматографии. Для проведения этерификации используют реактор смешения периодического действия.

Скорость реакций этерификации определяют как титриметрически по убыли жирной кислоты, так и хроматографически. Концентрацию жирной кислоты определяют в процессе титрования с помощью раствора едкого натра с известной нормальностью, например, 0.048 н. Конверсию кислоты (x) или выход эфира (Y) рассчитывают по формуле: x, , где C0 и Ct - начальная и текущая концентрация кислоты, t - время реакции, мин. Активность приготовленных биокатализаторов выражают количеством международных единиц активности (ЕА) в расчете на 1 г биокатализатора (1 ЕА соответствует скорости реакции в мкмоль/мин). Удельную активность липазы также выражают количеством международных единиц активности (ЕА) в расчете на 1 мг белка.

Для обозначения эфиров существует номенклатура ИЮПАК, например, эфир каприновой кислоты (С10:0) и изо-амилового спирта (С5) называется 3-метил-бутил деканоат. В данном изобретении эфиры обозначают схематично, например, эфир каприновой кислоты (С10:0) и изо-амилового спирта обозначают как С10|С5, где первая цифра обозначает количество атомов углерода в кислоте, вторая - в спирте.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами и таблицами.

Пример 1. Приготовление биокатализатора с липазной активностью

Биокатализатор с липазной активностью (БЛА) готовят следующим образом. Силикагель с величиной удельной поверхности 150 м2/г, объемом пор 0.75 см3/г и средним диаметром пор 20 нм пропитывают по влагоемкости раствором липазы ТП, объем которого соответствует объему пор, с концентрацией белка 4.6-11.0 мг/мл; выдерживают во влажном состоянии в течение 3 ч. Затем катализатор высушивают при различных условиях, приведенных в таблице 1, для того чтобы определить оптимальные условия сушки. Содержание белка в биокатализаторе рассчитывают, исходя из объема пропиточного раствора и концентрации липазы, например содержание липазы в биокатализаторах, описанных в таблице 1, составляет 3.7 мг белка в 1 г силикагеля.

Из таблицы 1 видно, что изученные условия сушки биокатализаторов не оказывают существенного влияния на их активность в реакции синтеза эфира С10|С5; также не обнаружено корреляций между влажностью биокатализатора и его активностью. При повышении температуры сушки с 20°C до 40°C активность биокатализаторов снижается в среднем на 16% (таблица 1); значит, оптимальная температура сушки катализаторов не превышает 40°C. Самый простой способ сушки заключается в сушке катализаторов в условиях окружающей среды при комнатной температуре до суховоздушного состояния.

Активность биокатализатора, высушенного в оптимальных условиях, определяют в реакции синтеза эфира С10|С16. Активность катализатора составляет 2.5 ЕА/г, что в пересчете составляет 0.5 ЕА/мг липазы, что в 12 раз выше чем в прототипе. Выход (Y) эфира С10|С16, равный 80%, достигается за 5 ч (в прототипе за 24 ч), то есть, в 5 раза быстрее чем в прототипе.

Пример 2. Приготовление биокатализатора с липазной активностью

Биокатализатор аналогичен примеру 1, только используют углеродсодержащий композитный адсорбент с величиной удельной поверхности 250 м2/г, объемом пор 0.8 см3/г и средним диаметром пор 23 нм. Содержание углерода в адсорбенте составляет 3.8 мас %. Содержание липазы в биокатализаторе составляет 3.7 мг/г.

Активность биокатализатора определяют в реакции синтеза эфиров жирных кислот с алифатическими спиртами, таких как С6|С5, С10|С5, С10|С16. Активность в реакции синтеза эфира С10|С16 составляет 2.7 ЕА/г катализатора, или 0.6 ЕА/мг липазы, что в 14 раз выше, чем в прототипе. Выход (Y) эфира С10|С16, равный 80%, достигается за 5 ч (в прототипе за 24 ч), то есть, в 5 раза быстрее чем в прототипе.

Пример 3. Приготовление биокатализатора с липазной активностью

Биокатализатор аналогичен примеру 1, только используют липазу ТА. Содержание белка в катализаторе составляет 8.0-9.9 мг/г. Активность катализаторов в реакции синтеза эфиров имеют следующие значения: для эфира С6|С5 - 9.5 ЕА/г или 1.0 ЕА/мг, для эфира С10|С5 - 13.0 ЕА/г или 1.7 ЕА/мг, для эфира С10|С16 - 16.8 ЕА/г или 2.7 ЕА/мг. Сравнение удельных активностей липазы в практически одинаковых условиях синтеза эфира С10|С16 показывает, что активность липазы в 17 раз выше чем в прототипе. Выход эфира С10|С16, равный 80%, достигается за 6 ч, что в 4 раз быстрее чем в прототипе.

Биокатализатор обладает высокой стабильностью и работает в течение 14 реакционных циклов (более 300 ч) без потери первоначальной активности, что в 3 раз дольше чем в прототипе.

Пример 4. Приготовление биокатализатора с липазной активностью

Биокатализатор аналогичен примеру 1, только используют липазу ТТ. Содержание белка составляет 8.2 мг/г. Активность биокатализатора в реакции синтеза эфира С10|С5 полностью отсутствует.

Пример 5. Приготовление биокатализатора с липазной активностью Биокатализатор аналогичен примеру 1, только используют липазу ТФ. Содержание белка составляет 8.1 мг/г. Активность биокатализатора очень низкая; за 24 ч методом тонкослойной хроматографии обнаружены следы продукта - эфира С10|С5.

Данные по активности биокатализаторов по примерам 1-5, приготовленных пропиткой по влагоемкости, представлены в таблице 2.

Из таблицы 2 можно сделать вывод, что рекомбинантная липаза ТП, полученная в настоящем изобретении, значительно превосходит по своим свойствам коммерческие липазы ТФ и ТТ, сравнима с лучшей коммерческой липазой ТА зарубежного производства, и может быть использована для приготовления отечественного активного и стабильного биокатализатора с липазной активностью.

Пример 6. Приготовление биокатализатора с липазной активностью

Биокатализатор с липазной активностью готовят путем адсорбции липазы ТА на мезопористом силикагеле следующим образом. Силикагель с величиной удельной поверхности 250 м2/г, объемом пор 1.0 см3/г и средним диаметром пор 18 нм заливают 10-кратным объемом буферного раствора (pH 7.0) липазы с концентрацией 10-12 мг/мл, и проводят адсорбцию фермента в течение 1 сут при периодическом перемешивании и 20°C. Затем раствор липазы удаляют и повторно заливают адсорбент раствором липазы той же концентрации, то есть адсорбцию проводят дважды в одинаковых условиях. Величина адсорбции липазы составляет 17.3 мг/г. Максимальная активность биокатализатора, измеренная в среде, содержащей 1.7 М каприновой кислоты и 3.4 М изо-амилового спирта (эфир С10|С5), составляет 140 ЕА/г. Сравнение удельных активностей липазы в одинаковых условиях синтеза эфира С10|С16 показывает, что активность липазы в примере 6, равная 0.5 ЕА/мг, в 12 раз выше чем в прототипе.

Пример 7.

Биокатализатор аналогичен примеру 6, только используют углеродсодержащий композитный адсорбент с величиной удельной поверхности 145 м2/г, объемом пор 0.85 см3/г и средним диаметром пор 18 нм. Содержание углерода в адсорбенте составляет 4.2 мас %. Величина адсорбции липазы составляет 32.6 мг/г. Максимальная активность биокатализатора, измеренная в среде, содержащей 1.7 М каприновой кислоты и 3.4 М изо-амилового спирта (эфир С10|С5), составляет 250 ЕА/г. Сравнение удельных активностей липазы в одинаковых условиях синтеза эфира С10|С16 показывает, что активность липазы в примере 6, равная 0.5 ЕА/мг, в 12 раз выше чем в прототипе.

Пример 8. Этерификация жирных кислот с алифатическими спиртами

Биокатализатор по примеру 1 используют в реакции этерификации различных жирных кислот с алифатическими спиртами, в результате синтезируются эфиры С10|С5, С10|С10, С7|С10 и С10|С16. Активность биокатализатора с реакции синтеза эфиров каприновой кислоты в ряду спиртов С5, С10 и С16, составляет, соответственно, 4.8, 3.0 и 2.5 ЕА/г. Активность биокатализатора в реакции этерификации с участием деканола С10, но с разными кислотами - энантовой С7:0 и каприновой С10:0, составляет, соответственно, 1.5 и 3.0 ЕА/г. Таким образом, в описанных условиях синтез эфира С10|С5 протекает с максимальной скоростью.

Пример 9. Этерификация жирных кислот с алифатическими спиртами

Биокатализатор по примеру 1 используют в реакции этерификации, только в реакции этерификации используют каприновую кислоту и изо-амиловый С5 и цетиловый С16 спирты. Содержание липазы составляет 7.2 мг/г. Активность биокатализатора в реакции синтеза С10|С5 и С10|С16 составляет соответственно 6.0 ЕА/г и 5.7 ЕА/г. Сравнение показывает, что удельная активность адсорбированной липазы, равная 0.4 ЕА/мг, в 10 раз выше чем в прототипе.

Пример 10. Этерификация жирных кислот с алифатическими спиртами

Биокатализатор с липазной активностью, приготовленный по примеру 6, используют для синтеза эфиров жирных кислот, только в реакции этерификации используют набор жирных кислот с количеством углеродных атомов от 2 до 18, в качестве спирта используют изо-пентанол С5 (3-метил-бутанол-1). Содержание липазы в биокатализаторе составляет 17.3 мг/г. Активность биокатализаторов в зависимости от строения углеродного скелета кислоты приведена в таблице 3. Видно, что скорость образования эфиров уксусной кислоты, например С2|С5, очень низкая, активность катализатора равна 0.6 ЕА/г. Скорость образования эфиров с участием пропилового спирта, например С10|С3 также очень низкая, активность катализатора равна 0.4 ЕА/г. Таким образом, скорость этерификации высокая, если количество атомов углерода в молекуле жирной кислоты превышает 4. Конверсия жирных кислот, приведенных с таблице 3 (исключая уксусную), равная 80-90%, достигается за 6 ч, что в 4 раза быстрее чем в прототипе.

Биокатализаторы обладают высокой операционной стабильностью и работают в течение 12 реакционных циклов (более 400 ч) без потери первоначальной активности, что в 5 раз больше чем в прототипе.

Из таблицы 3 видно, что этерификация различных жирных кислот протекает с высокой скоростью в присутствии изо-амилового спирта с образованием эфиров С(4÷18)|С5.

Пример 11. Этерификация жирных кислот с алифатическими спиртами

Биокатализатор по примеру 6 используют в реакции этерификации, только в реакции этерификации используют набор жирных кислот с количеством углеродных атомов от 4 до 10, в качестве спирта дециловый спирт C10 (n-деканол). Из таблицы 3 видно, что все изученные жирные кислоты вступают в реакцию этерификации с деканолом, однако активность биокатализаторов в 2-5 ниже чем в реакции этерификации тех же кислот в изо-пентатолом С5.

Биокатализаторы обладают высокой операционной стабильностью и работают в течение 12 реакционных циклов (более 400-500 ч) без потери первоначальной активности, что в 5 раз больше чем в прототипе.

Пример 12. Этерификация жирных кислот с алифатическими спиртами

Биокатализатор по примеру 6 используют в реакции этерификации, только в реакции этерификации используют капроновую и каприновую кислоты с количеством углеродных атомов 6 и 10, и цетиловый спирт С16 (n-гексадеканол). Активность биокатализатора в реакции синтеза С6|С16 и С10|С16 составляют соответственно 6.2 ЕА/г и 17.4 ЕА/г. Сравнение с прототипом показывает, что удельная активность адсорбированной липазы, равная 1.1 ЕА/мг, в 26 раз выше.

Из приведенных выше примеров видно, что биокатализаторы, приготовленные либо путем пропитки по влагоемкости, либо путем адсорбции рекомбинантной липазы из Т. lanuginosus на мезопористом силикагеле и его углеродсодержащих композитах, обладают высокими активностью и стабильностью в реакциях синтеза эфиров насыщенных жирных кислот с алифатическими спиртами в среде органических растворителей (смесаях гексана и диэтилового эфира). Биокатализаторы приготовлены в виде механически прочных гранул, что позволяет осуществить процессы этерификации как в периодическом в реакторах смешения, так и непрерывном режимах в проточных реакторах с неподвижным слоем.

1. Способ приготовления биокатализатора для получения сложных эфиров жирных кислот с алифатическими спиртами на основе липазы, отличающийся тем, что биокатализатор готовят путем пропитки силикагеля или его углеродсодержащего композита растворами рекомбинантной липазы из Thermomyces lanuginosus по влагоемкости или путем адсорбции рекомбинантной липазы из Thermomyces lanuginosus на носителях силикатной природы - мезопористом силикагеле или его углеродсодержащих композитах с величиной удельной поверхности 80-250 м2/г, суммарным объемом пор 0,7-1 см3/г, средним диаметром пор 10-25 нм, с последующей сушкой биокатализатора при температуре не выше 40°С, в качестве липазы используют рекомбинантный фермент, полученный экспрессией синтетического гена зрелой липазы из Thermomyces lanuginosus в метилотрофных дрожжах Pichia pastoris.

2. Биокатализатор на основе рекомбинантной липазы из Thermomyces lanuginosus для получения сложных эфиров, полученный способом по п. 1.

3. Способ получения сложных эфиров путем этерификации жирных кислот с алифатическими спиртами в органическом растворителе в присутствии биокатализатора на основе липазы, отличающийся тем, что используют биокатализатор по п. 2.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве жирной кислоты используют насыщенные жирные кислоты с длиной углеродного скелета 4-18 атомов углерода.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве алифатического спирта используют алифатические спирты и их изомеры с длиной углеродного скелета 5-16 атомов углерода.

6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют смесь гексана и диэтилового эфира.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу ферментации низкомолекулярного сахара. Предложен способ ферментации низкомолекулярного сахара, предусматривающий смешивание в водной среде низкомолекулярного сахара, одного или более ферментирующих микроорганизмов, лигноцеллюлозного материала, облученного ионизирующим облучением при дозе облучения, составляющей от 0,25 Мрад до 10 Мрад.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ гидролиза лигноцеллюлозной биомассы и гидролизат биомассы, полученный вышеуказанным способом (варианты).

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к переработке биомассы. Предложен способ получения фермента.

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к переработке биомассы. Предложен способ получения корма для животных, включающий целлюлозный или лигноцеллюлозный материал и один или несколько ферментов.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ повышения степени извлечения декстрозы из содержащего декстрозу раствора.

Изобретение относится к способу ферментной регенерации окислительно-восстановительных кофакторов NAD+/NADH и/или, в частности, и NADP+/NADPH в совместной реакции, в котором в результате по меньшей мере двух катализируемых ферментами окислительно-восстановительных реакций, протекающих в одной реакционной массе (реакций образования продукта), один из двух окислительно-восстановительных кофакторов накапливается в восстановленной форме, а другой, соответственно, в окисленной форме, a) в реакции регенерации, при которой восстановленный кофактор преобразуется в исходную окисленную форму, восстанавливают кислород или соединение общей формулы где R1 - линейная или разветвленная (С1-С4)-алкильная группа или (С1-С4)-карбоксиалкильная группа, а b) в реакции регенерации, при которой окисленный кофактор преобразуется в исходную восстановленную форму, окисляют (С4-С8)-циклоалканол или соединение общей формулы где R2 и R3 независимо друг от друга выбраны из группы, включающей Н, (C1-C6) алкил, где алкил является линейным или разветвленным, (C1-C6) алкенил, где алкенил является линейным или разветвленным и содержит от одной до трех двойных связей, арил, в частности С6-C12 арил, карбоксил, или (C1-С4) карбоксиалкил, в частности также циклоалкил, например С3-С8 циклоалкил, где окислительная реакция (реакции) и восстановительная реакция (реакции) протекают на одной и той же основной молекулярной цепи.

Изобретение относится к процессу обработки биомассы. Способ обработки исходного сырья - лигноцеллюлозной биомассы, в котором ее подвергают ожижению путем обработки горячей жидкой водой под давлением при докритических условиях, где температура составляет от 330°С до ниже 374°С и рН составляет менее 3,0.

Настоящее изобретение относится к способу переработки лигноцеллюлозы и может быть использовано в химической промышленности. Предложенный способ включает подготовку лигноцеллюлозной биомассы, которая содержит первую твердую фракцию, содержащую целлюлозу и лигнин, первую жидкую фракцию; отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции; смешивание указанной первой твердой фракции с водой с образованием суспензии; где указанная суспензия имеет рН от рН 3,0 до рН 4,5; повышение указанного рН указанной суспензии на величину от 0,5 единицы рН до 5,0 единиц рН, чтобы получить суспензию со скорректированным рН; где указанная суспензия со скорректированным рН имеет рН от рН 5,0 до рН 8,0; необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным рН до температуры, которая ниже критической точки воды; приведение указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит вторую твердую фракцию, содержащую лигнин; и вторую жидкую фракцию, содержащую растворимый С6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей; где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, СО2 при температуре, равной 300°С или выше, и давлении, по меньшей мере достаточно высоком для того, чтобы гарантировать, что все текучее вещество для второй реакции находится в жидкой фазе или сверхкритической фазе; и где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем 2 секунды; необязательно, снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже 280°С; и необязательно, гидролиз указанной второй жидкой фракции с образованием С6-сахарида, выбранного из группы, состоящей из С6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей.

Настоящее изобретение относится к способу гидролиза лигноцеллюлозы и может быть использовано в химической промышленности. Предложенный способ включает предоставление фракционированной лигноцеллюлозной биомассы, содержащей фракцию твердых веществ, содержащую необязательно нерастворимый С5-олигосахарид, целлюлозу и лигнин, и первую жидкую фракцию при первой температуре не более 240°С, содержащую растворимые C5-сахариды, выбранные из C5-олигосахаридов, ксилозы, арабинозы, ликсозы, рибозы и их смесей; контактирование указанной первой жидкой фракции с твердым кислотным катализатором с образованием второй жидкой фракции при температуре не более 240°С; где указанная вторая температура меньше, чем указанная первая температура; где указанное контактирование сдвигает молекулярно-массовое распределение указанных растворимых C5-сахаридов к меньшей средней молекулярной массе; необязательно гидролиз указанной второй жидкой фракции с использованием кислоты или фермента с получением C5-сахаридов, выбранных из C5-олигосахаридов, содержащих меньше мономерных звеньев, ксилозы, арабинозы, ликсозы, рибозы и их смесей; где указанную фракционированную лигноцеллюлозную биомассу получают приведением указанной целлюлозной биомассы в контакт с первой реакционной жидкостью, содержащей горячую воду под давлением и необязательно диоксид углерода; где указанная первая реакционная жидкость дополнительно содержит кислоту, где указанная лигноцеллюлозная биомасса содержит древесину мягких пород; где указанная первая реакционная жидкость находится при температуре менее 100°С под давлением, достаточным для поддержания указываемой первой реакционной жидкости в жидкой форме.

Настоящее изобретение относится к способам переработки лигноцеллюлозной биомассы. Предложенный способ включает подачу лигноцеллюлозной биомассы, включающей первую твердую фракцию целлюлозы и лигнина и первую жидкую фракцию; необязательно, разделение указанных твердой и жидкой фракций; смешение указанной твердой фракции с водой с образованием пульпы с предварительным нагреванием пульпы до 210°С-240°С при 225-250 бар; контактирование указанной пульпы со второй реакционной жидкостью с образованием второй реакционной смеси, включающей вторую твердую фракцию лигнина и вторую жидкую фракцию растворимого С6 сахарида, выбранного из С6 моносахаридов, С6 олигосахаридов и их смесей; где указанная вторая реакционная жидкость включает сверхкритическую воду и, необязательно, диоксид углерода и находится при температуре, по меньшей мере, 374,2°С и давлении, достаточном для поддержания указанной второй реакционной жидкости в сверхкритическом состоянии; понижение температуры указанной пульпы ниже 140°С; необязательно кислотный гидролиз указанной второй жидкой фракции с образованием композиции, включающей С6 сахарид, выбранный из С6 олигосахарида, имеющего меньшее число элементарных звеньев, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей.

Изобретение относится к экспериментальной биологии и медицине. Предложен способ получения образцов биопленок холерных вибрионов для исследования методом трансмиссионной электронной микроскопии, включающий культивирование биопленок в суспензии исследуемого штамма на поверхности пленок-подложек субстрата в течение не менее 5 суток при температуре 22°С.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ приготовления гетерогенного биокатализатора.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к экологическим препаратам, обеспечивающим очистку почвы и водной поверхности, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.

Изобретение относится к медицинской микробиологии. Предложен способ оценки чувствительности биопленок холерных вибрионов к антибактериальным препаратам, включающий получение биопленки на стекляных цилиндрах.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к области производства гетерогенных катализаторов процессов жидкофазного окисления органических соединений (в том числе, производных фенолов) и может быть применено на предприятиях различных отраслей промышленности для проведения реакций окисления, а также для каталитической очистки сточных вод от токсичных органических контаминантов.

Изобретение относится к способу регенерации ферментативного катализатора, расположенного в реакторе, включающего минеральный носитель на основе диоксида кремния и по меньшей мере один фермент, представляющий собой гемоглобин.
Изобретение относится к биотехнологии. Препарат для очистки почв и воды от нефти и нефтепродуктов содержит нефть, биомассу штамма углеводородокисляющих бактерий Bacillus subtilis СНБС- 1, депонированного во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ В-12239, связующий компонент, в качестве которого используют натрийкарбоксиметилцеллюлозу и органоминеральный субстрат-носитель - композиционную смесь на основе клиноптилолита, подготовленных древесных опилок и перегноя в заданном соотношении компонентов.

Изобретение относится к области биохимии. Предложено устройство для размещения чипа биосенсора для осуществления способа восстановления чувствительной поверхности чипа биосенсора путем обработки его восстанавливающим раствором.
Изобретение относится к области биотехнологии и касается способа восстановления чувствительного слоя чипов биосенсоров. Способ предусматривает обработку чувствительного слоя чипа биосенсора смесью трипсина и общей фракцией протеаз гепатопанкреаса камчатского краба (при соотношении 1,5:1) в буфере, содержащем 3 мМ хлорида кальция, 100 мМ хлорида натрия, 50 мМ трис-HCl, рН 8,0, при температуре в диапазоне 35-40°С с последующей экспозицией в течение 4 ч.
Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены поверхностно обработанный карбонат кальция для связывания и биологической очистки загрязненных углеводородами сред, его применение и способ связывания и биологической очистки загрязненных углеводородами сред.

Предложены способ получения биокатализатора для получения сложных эфиров, биокатализатор на основе рекомбинантной липазы из Thermomyces lanuginosus и способ получения сложных эфиров с использованием этого биокатализатора. Группа изобретений относится к биотехнологии и может быть использована в органическом синтезе для получения ценных продуктов пищевой, косметической и парфюмерной промышленности. Способ приготовления биокатализатора предусматривает пропитку силикагеля или его углеродсодержащего композита растворами рекомбинантной липазы из Thermomyces lanuginosus или адсорбцию липазы на мезопористом силикагеле или его углеродсодержащем композите с последующей сушкой биокатализатора. Биокатализатор представляет собой липазу Thermomyces lanuginosus, иммобилизованную на носителе. Способ получения сложных эфиров жирных кислот предусматривает этерификацию жирных кислот с алифатическими спиртами в органическом растворителе в присутствии биокатализатора в периодическом режиме в реакторе смешения. Группа изобретений позволяет повысить стабильность и ферментную активность биокатализатора в процессах этерификации широкого набора жирных кислот и алифатических спиртов. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 12 пр.

Наверх