Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка конкурентоспособного способа получения янтарной кислоты микробиологическим синтезом из возобновляемого сырья для производства биоразлагаемых пластиков и дефицитных химикатов

Номер контракта: 14.625.21.0005

Руководитель: Синеокий Сергей Павлович

Должность: Исп. директор Национального биоресурсного центра Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (БРЦ ВКПМ)

Организация: федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт"
Организация докладчика: Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
янтарная кислота, микробиологический синтез, рекомбинантные дрожжевые продуценты, термостабильная альфа-амилаза, технология ферментации

Цель проекта:
1 Разработка технологических основ экологически безопасного и энергоэффективного конкурентоспособного процесса биоконверсии растительного сырья в янтарную кислоту, используемую в качестве полупродукта для синтеза промышленно-ценных органических соединений, включая биоразлагаемые полимеры. 2 Получение высокопродуктивных и технологичных рекомбинантных дрожжевых штаммов- продуцентов янтарной кислоты, позволяющих получать янтарную кислоту без промежуточного образования солей в ходе ферментации. 3 Получение высокопродуктивного штамма-продуцента ферментного препарата термостабильной альфа-амилазы.

Основные планируемые результаты проекта:
В рамках проекта будет разработана и апробирована на пилотной установке биотехнология получения янтарной кислоты на основе использования рекомбинантых кислотоустойчивых дрожжевых штаммов-продуцентов Yarrowia lipolytica, позволяющих осуществлять аэробную ферментацию при низких значениях рН без промежуточного накопления солей янтарной кислоты в культуральной среде. Предусматривается также конструирование рекомбинантного продуцента янтарной кислоты на основе кислотоустойчивого дрожжевого штамма S.pombe, позволяющего осуществлять микроаэрофильную ферментацию янтарной кислоты при низких значениях рН культуральной среды.
Проект включает также конструирование рекомбинантного бациллярного продуцента термостабильной альфа-амилазы, используемой для ферментативного гидролиза крахмала в технологиях получения сахаров, используемых в качестве субстрата в ходе ферментации янтарной кислоты.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Создаваемая технология получения янтарной кислоты на основе использования рекомбинантных штаммов дрожжей должна обеспечивать уровень накопления янтарной кислоты за 72 ч ферментации при низких значениях рН не менее 70 г/л при конверсии глюкозы в янтарную кислоту не менее 60% (г/г). Планируемый уровень накопления термостабильной альфа амилазы при использовании конструируемого бациллярного рекомбинантного продуцента не менее 3000 ед/мл.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты работ могут быть использованы для создания перспективных промышленных биотехнологий для крупнотоннажного производства янтарной кислоты с использованием в качестве субстрата продуктов глубокой переработки зерна. Создаваемые биотехнологии должны обеспечивать конкурентоспособность биотехнологического производства янтарной кислоты, используемой в качестве субстрата для получения промышленно-ценных продуктов органической химии.
Масштабное биотехнологическое производство этих органических кислот позволит существенно расширить возможности переработки зерна в продукцию с высокой добавленной стоимостью; создать новую конкурентоспособную технологическую платформу для получения широкого спектра ценных органических соединений, в т.ч. биоразлагаемых полимеров. Разработка и внедрение подобных технологий позволит получить существенный экономический и социальный эффект, станет важным этапом развития отечественной «белой биотехнологии».
Работы, выполненные на третьем этапе ПНИ, позволили существенно улучшить методическую базу методологии генетической инженерии для работы с дрожжами S. pombe, которая будет в дальнейшем использоваться при получении продуцентов промышленно-ценных органических кислот с улучшенными технологическими показателями.


Текущие результаты проекта:
В ходе конструирования рекомбинантного продуцента янтарной кислоты на основе кислотоустойчивых дрожжей Shizosaccharomyces pombe, проведен анализ влияния клонирования в клетках реципиентного штамма гетерологичных генов малатдегидрогеназы (MDH), фумаразы (FUM) и фумаратредуктазы (FRD) на синтез яблочной, фумаровой и янтарной органических кислот в микроаэрофильных условиях. Проведена оптимизация аэробной ферментации янтарной кислоты с использованием рекомбинантного дрожжевого продуцента янтарной кислоты Yarrowia lipolytica.
Изучена эффективность использования термостабильной альфа - амилазы, синтезируемой ранее сконструированным бациллярным продуцентом этого фермента, в процессе ферментативного гидролиза крахмала и оценена эффективность использования получаемых в результате ферментативного гидролиза сахаров на рост дрожжей S.pombe и Yarrowia lipolytica, а также на синтез органических кислот рекомбинантными продуцентами, полученными на основе этих дрожжей.