Основные подходы в получении модифицированных форм полисахарида левана

Водорастворимыелеваны используются для образования временных связей, а склеивающие леваны могут быть использованы в качестве клея, способного к длительной водостойкости. Также леваны рассматриваются в качестве пищевого клея. Компания «MontanaBiotechnology"полагает, что водостойкий леван и склеивающий леван будут использоваться в производстве древесных клеев (адгезивов) и биоразлагаемых пластиков. [ 27]Производимый микробами, т. н. микробиологический клей или MB клей обладает хорошей адгезией по отношению к древесине в условиях умеренной влажности, что можно объяснить его полисахаридной структурой.

Прочность склеивания при высокой влажности может быть увеличена путем ковалентной заменой гидроксильных групп полисахарида на менее гидрофильные ацетильные группы. По отношению к другим клеям (Titebond, Na — карбоксиметилцеллюлозному, декстрину, Na — альгинатному и пуллулану) MB клей обладает хорошей прочностью клеевого шва по древесине, которая равна 14,5 МПа при относительной влажности сырья 53%. Так как уже существуют объекты для крупномасштабного производства микробных полисахаридов, производство клея MB должно быть экономичным и конкурентоспособным по ценам с существующими на рынке клеями, которые содержат компоненты, представляющие опасность для человека и окружающей среды. [ 31; 32]ЗАКЛЮЧЕНИЕРезультатом работы над темой данной курсовой работы стал обзор научной литературы описывающей основные подходы в получении модифицированных форм полисахарида левана. В результате проведенных исследований было изучено химическое строение и структура микробноголевана. Мы ознакомились с методами и механизмами модификации микробных полисахаридов.

&# 160;В работе были показаны пути использования модифицирующих форм микробных полисахаридов в различных отраслях промышленности.Выводы.Микробный полисахарид леван обладает сильными адгезивными свойствами, поэтому одним из перспективных направлений его применения является замена им токсичных термореактивных смол, используемых при производстве композиционных материалов. Исследование физико-механических свойств клеевых композиций на основе микробных полисахаридов, в частности полисахарида левана, а также клеев на основе химически модифицированной культуральной жидкости, содержащей леван, позволяет сделать вывод, что улучшение свойств биополимеров может быть достигнуто путем их модификации, например, введением пластификаторов — веществ, изменяющих вязкость и увеличивающих гибкость макромолекул. При получении биоклеев следует проводить модификацию биополимера, составляющего клеевую основу, различными химическими веществами. С помощью модификаторов регулируют вязкость клея, адгезию к различнымповерхностям, стойкость при воздействии повышенных температур и высокой влажности. На большинстве предприятий прессованные композиционные материалы изготавливают по принятой технологии с использованием в качестве связующего вещества фенолформальдегидных смол.

Изделия строительного и бытового назначения, полученные с их использованием, имеют большой недостаток — выделение в процессе использования токсичных для здоровья человека свободных фенола и формальдегида. Замена связующего на основе фенолформальдегидных и карбамидных смол на биологическийадгезив, например, на основе микробного полисахарида левана является хорошей альтернативой для внедрения в производство изготовления древесно-стружечных плит и исключает эмиссию фенола в окружающую среду. Кроме того, использование в качестве сырьевой базы для изготовления биологического связующего отходов пищевых производств (мелассы, барды, молочной сыворотки) позволит наладить безотходный цикл функционирования предприятий пищевой отрасли, а также значительно удешевить технологию получения прессованных композиционных материалов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Аркадьева З. А. Промышленная микробиология / З. А.

Аркадьева, А. М. Безбородов, И. Н. Блохина. — М.: Высшая школа, 1989. -.

688 с. Батаев А. А. Композиционные материалы: строение, получение, применение / А. А Батаев, В. А. Батаев. — М.: Логос, 2006.

— 398 с. Бирюков В. В. Основы промышленной биотехнологии: учеб.

пособие для вузов / В. В. Бирюков.

— М.: Колос. Химия, 2004. — 295 с. Ведяшкина Т. А.

Получение адгезивных материалов из отходов пищевой промышленности путем микробиологического синтеза: дис. канд. биол. наук: 03.

00.23 / Ведяшкина Татьяна Александровна. — Саранск, 2007. — 120 с. Воробьева Л. И. Промышленная микробиология / Л. И.

Воробьева. — М.: Изд-во МГУ, 1989. — 294 с. Гусев М. В. Микробиология — 7-е изд., стер.

/ М. В. Гусев, Л.

А. Минеева. — М.: Академия, 2006. — 464 с. Доронин Ю. Г.

Древесные прессмассы (технология производства, применение) / Ю. Г. Доронин, А. Н. Иванова. — М.

: Лесная промышленость, 1993. — 310 с. Евтушенков А.

Н.

Введение

в биотехнологию / А. Н. Евтушенков, Ю. К. Фомичев.

— Минск: БГУ, 2002. — 105 с. Елинов Н. П.

Некоторые микробные полисахариды и их практическое применение / Н. П. Елинов // Успехи микробиологии. -.

1982. — Вып. 17. — с. 25−29.Иозеп АА., Куприянова Л. Н., Пономаренко М. Н., Ивин Б. А., Пассет Б. В. Синтез и анализ гидразидовкарбоксиметилпроизводных некоторых микробных полисахаридов. // ЖПХ.

1996. Т.69, № 9. с. 1537−1542.

Кадималиев Д. А. Получение биоклея из отходов предприятия / Д. А. Кадималиев, В. В.

Ревин, В. М. Г рошев. // Биотехнология на рубеже двух тысячелетий. — Саранск: Издательство мордовского университета, 2001. -с.

24−26.Кексина Н. Н. Влияние витаминов на синтез технического декстрана Leuconostocmesenteroides при культивировании на мелассе / Н. Н.

Кексина, О. П. Паршина, О. В. Ведяшкина [и др.] // XXXII Огаревские чтения: Материалы научной конференции. В 2ч. Ч.

2. Естественные и технические науки. — Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. — С.

18.Кинлок Э. Адгезия и адгезивы / Э. Кинлок. — М.: Мир, 1991. — 486Кнорре Д.

Г. Биологическая химия / Д. Г. Кнорре, С. Д. Мызина. -.

М.: Высшая школа, 2002. — 479 с. Лияськина Е. В. Биотехнология бактериальных полисахаридов:

учебное пособие / Е. В. Лияськина, В.

В. Ревин, В. М. Грошев, Ю. К. Лияськин- Саранск: Мордовский гос. ун-т,.

2010. — 120 с. Новокупцев Н. В. Оптимизация условий культивирования штамма Azotobactervinelandiiд-08 по увеличению синтеза левана, используемого в качестве биологического связующего для получения биокомпозиционных материалов: дис. канд. биотехнол. наук: 03.

01.06 / Новокупцев.

НиколайВасильевич. — Саранск, 2016. — 141с. Патент 2 073 712.

Российская Федерация, C12N1/20, C12P19/04, C12N1/20, C12R1:065 Штамм бактерий Azotobactervinelandii (Limpan) — продуцент экзополисахарида / Н. В. Краснопевцева, А. В. Чернягин, C.В. Яроцкий; заявитель и патентообладатель Товарищество с ограниченной ответственностью «ИТИН» РФ. — 93 000 503/13; заявл. 05.

01.2003; опубл. 20.

02.1997, Бюл. № 23. — 3 с. Ревин В. В. Получение технического декстрана для производства биоклеев из отходов сахарной промышленности / В. В. Ревин, Н. А. Атыкян, Т. А. Ведяшкина [и др.] // Роль науки и инноваций в развитии хозяйственного комплекса Республики Мордовия: Материалы респ. науч.

практ. конф. 27−28 марта 2001. — Саранск: Изд-во Мордов. ун-та,.

2001. -с. 312. Ревин В. В. Теоретические и прикладные основы получения биокомпозиционных материалов с помощью биологических связующих / В. В. Ревин, В. В.

Шутова, Н. А. Атыкян [и др.]. — Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2010. — 280 с. Хамагаева И. С. Использование пробиотических культур для производства колбасных изделий. /.

И. С. Хамагаева, И. А. Ханхалаева, Л. И. Заиграева. -.

Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. — 204 с. Шлегель Г. Общая микробиология / Г. Шлегель. — М.: Мир, 2003. -.

425 с. Шутова В. В. Получение клеевых составов и материалов при использовании культуральной жидкости полисахаридсинтезирующих микроорганизмов / В. В. Шутова, Т.

А. Ведяшкина, Т. И. Ивинкина, В. В. Ревин // Известия вузов. Серия Строительство.

— 2010. — № 3. -с. 31−36.Ямашкин С. А. Клеевые композиции на основе модифицированного полусинтетического декстрана / С. А. Ямашкин, В.

В. Ревин, Е. А. Дуцева // Наука и инновации в Республике Мордовия: матер.

III респ. науч.

практ. конф.: Ч. 2. Саранск, 25−26 дек. 2003 г. — Саранск: изд-во Мордов.

ун-та, 2004. — с. 13−15.Abdel -Fattash A.

F. P roduction of levansucrase from Bacillus subtilis NRS 33a and enzyme synthesis of levan and fructooligosaccharides / A. F. A bdel -Fattash, D. A. M ahmoud, M.

A. E sawy // Curr. M irobiol. — 2005. — V ol.

51, Iss. 6. — P. 402−407.Beine R.

S ynthesis of novel fructooligosaccharides by substrate and enzyme engineering / R. B eine, R. M oraru, M. N imtz [et al.] // Journal of Biotechnology.

— 2008. — V ol. 138, Iss. 1−2. — P. 33−41.Combie J.

A dhesive designed by nature (and tested at Redstone Arsenal) / J. C ombie, A. S.

teel, R. S weitzer // Clean Technologies and Environmental Policy. — 2004. — V ol. 6, Iss.

4. — P. 258−262.Combie J. L.

evan, a renewable raw material for the post-petroleum era / J. C ombie, J. Y avorsky // American Chemical Society, Division of Industrial and Engineering Chemistry, 2005. — 59 p. Combie J.

N atural polymer with adhesive properties produced by bacteria / J. C ombie // Adhesives and Sealants Industry.

— 2003. — V ol. 10, Iss. 5. — P.

26−27.Freitas F. A dvances in bacterial exopolysaccharides: from production to biotechnological applications / F. F.

reitas, V. D. A lves, M. A. M. R eis // Trends in Biotechnology. -.

2011. — V ol. 29, Iss. 8. — P. 388−398.Gonta S.

C omputational analysis of native and modified oligofructosides / S. G onta, M. U tinans, O. N.

eilands [et al.] // Accepted to publications in Journal of Molecular Structure (Theochem). — 2004. — V ol. 710, Iss.1−3. — P.

61−64.Haag A. P. B acterially derived biopolymers as wood adhesives / A. P. H.

aag, M. R. M aier, J. C ombie [et al.] // International Journal of Adhesion and Adhesives. — 2004. — V.

ol. 24, Iss. 6. — P. 495−502.Haag A. P. B acterially derived wood adhesive / A.

P. H aag, G. G. G eesey, M. W. M ittleman // International Journal of Adhesion and Adhesives. — 2006.

— V ol. 26, Iss. 3. — P. 177−183.Han Y. W. M.

icrobial levan / Y. W. H an // Advances in AppliedMicrobiology. — 1990. — V ol. 35.

— P. 171−194. Han Y. W. P roduction and characterization of microbial levan / Y. W. H an, M.

A. C larke // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 1990. -V ol. 38, Iss. 2.

— P. 393−397.Hennecke U. and Roffael E. C hanges in the chemical properties of fibers and MDF by washing the digested fibers / U. H.

ennecke, E. R offael // Wood as raw and material. — 2006. — V.

ol. 64, Iss. 4 — P. 305−311.Juntaro J. C reating Hierarchical Structures in Renewable Composites by Attaching Bacteial Cellulose onto Sisal Fibers / J.

J untaro, M. P ommet, G. K alinka [et al.] //Advanced Materials. — 2008.

— V ol. 20, Iss. 1. — P. 3122−3126.Kang N. K. L evan: Applications and perspectives.

M icrobial production of biopolymers and polymer precursors / N. K. K ang, M. Y. S.

eo, E. S. S eo [et al.] // Caister Academic. -.

2009. — V ol. 40. — P. 25−30. Keith J. C.

ontinuous culture system for production of biopolymer levanusing Erwiniaherbicola / J. K eith, B. W.

iley, D. B all [et al.] // Biotechnology andBioengineering, — 1991. — V ol. 38, Iss.

2. — P. 557−560.Kim K. H. C osmeceutical properties of levan produced by Zymomonasmobilis / K. H. K.

im, C. B. C hung, Y. H. K im [et al.] // International Journal of Cosmetic Science. — 2006.

— V ol. 28, Iss. 3. — P. 231−231.Muller G.

FTIR-ATR spectroscopic analyses of changes in wood properties during particleand fibreboard production of hardand softwood trees / G. M uller, C. S chopper, H. V.

os [et al.] // BioResources. — 2009. — V ol. 4, Iss. 1.

— P. 49−71.Nelson W. M. A gricultural applications of green chemistry / W. M. N elson // American Chemical Society. W.

ashington DC, 2004. — 62 p. Sivonen H. M agnetic resonance studies of thermally modified wood / H. S.

ivonen, S. M aunu, F. S undholm [et al.] // Holzforschung. -.

2002. — V ol. 56, Iss. 6. — P.

648−654.Smith A. M. B iological Adhesives / A. M. S.

mith, J. A. C allow. — N ew York, Berlin, Springer-Verlag, 2006. — 279 p. Sutherland I. W. S.

urface carbohydrates of the prokaryolic cell / I. W. S utherland. — S cience, New York: Academic Press, 1977. — 472 p. Vina I.

B acterial polysaccharide levan: chemical modification and structure investigations / I. V ina, A. K arsakevich, M. B ekers [et al.] // Book of Abstracts of XVth EFMC International Symposium on Medicinal Chemistry.

— E dinburgh, Scotland, 1998. — 170 p. Yanase H. I dentification of functionally important amino acid residues in Zymomonasmobilislevansucrase / H. Y anase, M.

M aeda, E. H agiwara [et al.] // The Journal of Biochemistry. — 2002.

— V ol. 132, Iss. 4.

— P. 565−572.Ye X.P. Properties of medium density fiberboards made from renewable biomass / X.P. Ye, J. J ulson, M. K uo [et al.] // Bioresource Technology.

— 2007. — V ol.

98, Iss. 5. — P. 1077−1084.