WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Использование лакказа-медиаторных систем для делигнификации лигноцеллюлозы В рамках выполнения гранта INCO-Copernicus совместно с Центральным научно-исследовательским институтом бумаги (ОАО «ЦНИИБ») были проведены прямые эксперименты по делигнификации лигноцеллюлозы лакказамедиаторными системами. Для этой цели была разработана лабораторная установка, схема которой представлена на Рис. 14.

Рисунок 14. Пилотная установка для 3 делигнификации 1 – сосуд для делигнификации;

2 – термостатирующий сосуд;

3 – компрессоры;

4 – мешалка.

Для делигнификации использовали сульфатную небеленую хвойную целлюлозу Марийского Целлюлозно-бумажного комбината, в качестве ферментного препарата – фильтрат культуральной жидкости базидиального гриба T. hirsuta, а в качестве медиаторов испытывали PPA-Na, mSPP, HPI и для сравнения HBT. В образцах определяли содержание остаточного лигнина (число Каппа). Результаты испытаний представлены в Таблице 6.

Таблица 6. Делигнификация лигноцеллюлозы системами лакказа-медиатор Состав смеси Число Каппа Делигнификация, % Лигноцеллюлоза 20 - Лигноцеллюлоза + лакказа 20 Лигноцеллюлоза + лакказа + PPA-Na 19.6 2.Лигноцеллюлоза + лакказа + mSPP 18.3 8.Лигноцеллюлоза + лакказа + HPI 17.9 10.Лигноцеллюлоза + лакказа + HBT 17.6 12.Лигноцеллюлоза * 31 - Лигноцеллюлоза + лакказа + HBT* 26.1 15.* По данным Cheng et al., 2003a Как видно из таблицы, хотя производные фенилметилпиразолона показали более низкие результаты по сравнению с известным медиатором лакказ HBT, они могут использоваться в качестве усилителей действия фермента для деградации лигниноподобных веществ. Коммерческая стоимость производных этого класса соединений на два-три порядка ниже стоимости ABTS, HBT и HPI. Учитывая, что все органические усилители действия лакказ расходуются в процессе ферментативной реакции, коммерческая стоимость препаратов на их основе имеет большое значение при разработке новых биокаталитических технологий. Необходимо отметить, что группа соединений класса 1-фенил-3-метил-пиразолон-5 весьма многочисленна, и включением того или иного заместителя можно добиться значительного улучшения медиаторных свойств конкретного соединения.

ВЫВОДЫ 1. Проведено комплексное сравнительное изучение в одинаковых условиях биохимических и спектральных характеристик лакказ, выделенных из культуральных жидкостей базидиальных грибов различных родов и видов – T. hirsuta, T. ochracea, C. fulvocinerea и C. maxima. Показано, что все изученные лакказы имеют сходные физико-химические характеристики, а также являются термостабильными и высокоактивными ферментами.

2. Определены редокс потенциалы ионов меди Т1 центров изученных лакказ. Показано, что все лакказы относятся к высокопотенциальным ферментам и способны катализировать окисление ряда органических соединений с образованием высокопотенциальных интермедиатов.

3. На графитовых электродах, модифицированных лакказами T. hirsuta, T. ochracea, C. fulvocinerea и C. maxima в атмосфере дикислорода устанавливается высокий окислительно-восстановительный потенциал, что позволяет использовать эти ферменты в качестве биокатализаторов при создании катода биотопливного элемента. Показано, что существует корреляция между потенциалом Т1 центра ферментов и началом реакции электровосстановления дикислорода на электроде.

4. Предложена схема отбора органических соединений – потенциальных медиаторов лакказ, которая значительно облегчает поиск новых медиаторов фермента, включающая 4 стадии: отбор соединений на основе их структурной формулы;

определение каталитических характеристик этих соединений в гомогенных реакциях, катализируемых лакказой; анализ циклических вольтамперограмм растворов отобранных соединений в отсутствии и в присутствии модельных соединений лигнина; прямой эксперимент по анализу продуктов окисления модельного соединения системой лакказа/медиатор.

5. Найден новый класс медиаторов с общим названием 1-фенил-3-метилпиразолоны-5. Показано, что сульфо- и аминопроизводные этого класса соединений могут использоваться в качестве усилителей действия лакказ для деградации нефенольных подструктур лигнина. Показана возможность использования этих производных 1-фенил-3-метил-пиразолона-5 для делигнификации лигноцеллюлозы.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ 1. G.P. Shumakovich, S.V. Shleev, O.V. Morozova, P.S. Khohlov, I.G. Gazaryan, A.I. Yaropolov «Electrochemistry and kinetics of fungal laccase mediators» Bioelectrochemistry (2006) V. 69, № 1, Р. 16-2. S. Shleev, A. Jarosz-Wilkolazka, A. Khalunina, O. Morozova, A. Yaropolov, T. Ruzgas, L. Gorton «Direct electron transfer reactions of laccases from different origins on carbon electrodes» Bioelectrochemistry (2005) V.67, № 1, P. 115-124.

3. Shleev S.V., Morozova O.V., Nikitina O.V., Gorshina E.S., Rusinova T.V., Serezhenkov V.A., Burbaev D.S., Gazaryan I.G., Yaropolov A.I. «Comparison of physicochemical characteristics of four laccases from different basidiomycetes». Biochimie (2004) V. 86, № 9-10, Р. 693-703.

4. С.В. Шлеев, Ир Гвон Хан, О.В. Морозова, Ю.М. Мажуго, А.С. Халунина, А.И.

Ярополов. «Фенил-пиразолоны – новый класс редокс-медиаторов оксидоредуктаз для деградации ксенобиотиков». Прикладная биохимия и микробиология.

(2004) Т. 40, № 2, С.165-172.

5. Shleev S.V., Gvon Khan I., Gazaryan I.G., Morozova O.V., Yaropolov A.I. «Novel laccase redox mediators. Spectral, electrochemical, and kinetic properties». Applied Biochemistry and Biotechnology (2003) V. 111, № 3, Р. 167-6. Шлеев С.В., Газарян И.Г., Горшина Е.С., Кузнецов Б.А., Сереженков В.А.. Бурбаев Д.Ш., Морозова О.В., и Ярополов А.И.. «Спектральное и электрохимическое изучение активных сайтов лакказ базидиомицетов». Вестник Московского Университета (2003), Т. 44, № 1, С. 35-39.

7. O. Koroljova-Skorobogat’ko, E. Stepanova, V. Gavrilova, O. Morozova, N. Lubimova, A. Dzchafarova, A. Yaropolov, A. Makower. «Purification and characterization of the constitutive form of laccase from the basidiomycete Coriolus hirsutus and effect of inducers on laccase synthesis». Biotechnology and Applied Biochemistry (1998) V. 28, № 1, P. 47-54.

8. Shleev S.V., Gazaryan E.A., Gorshina E.S., Kuznetsov B.A., Serezhenkov V.A., Burbayev D.Sh., Morozova O.V. and Yaropolov A.I. «Spectral and electrochemical study of active sites laccases from basidiomycetes». Abstracts of International Conference «Biocatalysis-2002», June 22-27, 2002, Moscow, Russian Federation, P.133134.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»