Регистрация / Вход
Прислать материал

Биоинженерия и биологическая основа новых высокоэффективных методов культивирования микроорганизмов и их применение в микробиологическом синтезе, при переработке отходов и биологической очистке

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0784
Руководитель работ
Панфилов Виктор Иванович

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Кузнецов Александр Евгеньевич

Этапы проекта

1
24.04.2010 - 15.09.2010
Проанализирована научно-техническая литература и другие материалы по предобработке и микробной переработке целлюлозосодержащих отходов пищевой и перерабатывающей промышленности, в частности, зерновой дробины, при их микробиологической конверсии, жировых отходов, получению функционально значимых продуктов на основе использования отходов пищевой и перерабатывающей промышленности, ассоциативных культур микроорганизмов, в том числе анаэробно-аэробные технологии переработки кофейного шлама и отходов переработки сои с получением витаминно-кормовых добавок, рассмотрен микробиологический синтез каротиноидов, использование мембранного реактора в биологической очистке сточных вод, окислительного стресса в процессах ферментации.
Выбраны способы предобработки растительных и жиросодержащих субстратов, перспективные для практической реализации исследований; обоснован выбор микроорганизмов – деструкторов отходов и методов ферментации, наиболее подходящих для реализации с целью получения кормовых продуктов высокого качества.
Рассмотрены основные подходы и методология проведения исследований по переработке компонентов растительных отходов анаэробно-аэробными методами, предварительной обработке жиросодержащих отходов и выделению автохтонной микрофлоры, анализу химического и микробиологического состава жировых отходов, повышению выхода каротиноидов в ферментационных процессах, совершенствованию разработанного метода культивирования галобактерий с целью его доработки для получения опытных партий биомассы галобактерий и белка бактериородопсина при невысоких затратах, анализу состава и трофических зависимостей компонентов бактериально-дрожжевых, альгобактериальных и альгогалобактериальных консорциумов.
Отработан комплекс химических, биохимических, микробиологических, молекулярно-генетических методов анализа консорциумов микроорганизмов, стресс-контроля популяций.
Развернуть
2
15.09.2010 - 15.11.2010
2.1. Проведение патентных исследований по ГОСТ 15.011-96 по темам: «Использование анаэробных процессов культивирования микроорганизмов на целлюлозосодержащих отходах пищевой и перерабатывающей промышленности для получения продуктов различного назначения», «Технологии переработки жидких и твердых отходов мясоперерабатывающих производств», «Микробиологическое получение каротиноидов», «Высокоплотностное культивирование микроорганизмов», «Мембранный реактор в биологической очистке сточных вод».
2.2. Оценка отечественного биотехнологического рынка и перспектив реализации разрабатываемых биологических методов, в том числе:
- оценка отечественного рынка кормовых микробных продуктов и витаминных добавок;
- оценка перспектив реализации ферментативных методов гидролиза целлю-лозо- и жиросодержащих отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности;
- оценка перспектив использования биомассы галобактерий в фармацевтике, косметологии и сельском хозяйстве.
Развернуть
3
01.01.2011 - 15.09.2011
3.1. Исследование химического состава отобранных целлюлозосодержащих субстратов, как основы для разработки способов его предподготовки, модели его биотрансформации, а также модели мультиэнзимных композиций для ферментативного гидролиза субстрата.
3.2. Исследование процессов биодеструкции целлюлозосодержащего сырья (на примере зерновой дробины). Выбор эффективного способа подготовки сырья для процессов ферментации.
3.3. Проведение экспериментальных исследований по переработке жиросодержащих отходов мясокомбинатов, в том числе:
- определение химических и микробиологи-ческих показателей, биологической ценности жиросодержащих отходов мясопереработки; изучение микробиологических показателей отходов разной длительности хранения;
- выделение и характеристика автохтонных микроорганизмов, выбор микроорганизмов с высокой липолитической активностью;
- изучение процессов культивирования микроорганизмов-деструкторов на жировых субстратах в зависимости от методов предобработки субстрата, влияния стрессорных факторов;
- исследование влияния различных режимов культивирования микроорганизмов на характеристики технологического процесса и качество микробной биомассы;
- выбор оптимального ферментационного процесса и на его основе принципиальной технологической схемы переработки жиросодержащих отходов мясокомбинатов.
3.4. Исследование биосинтеза рибофлавина рекомбинантным штаммом Bacillus subtilis в режиме высокоплотностного культивирова-ния с подпиткой субстратом в условиях контролируемого окислительного стресса.
3.5. Проведение экспериментальных исследований по микробиологическому синтезу каротиноидов, в том числе:
- выбор каротинсинтезирующих микроорганизмов, характеризующихся высокими ростовыми показателями, значительным накоплением каротиноидов и особенностями каротиноидного состава;
- проведение исследований по оптимизации состава питательной среды и условий культивирования каротинсинтезирующих микроорганизмов;
- исследование способов стимулирования каротиногенеза у микроорганизмов путем облучения светом видимого спектра, созданием условий окислительного стресса;
- разработка способов управления процессом культивирования каротинсинте-зирующих микроорганизмов, позволяющего подобрать оптимальные условия получения микробной биомассы, обогащенной как совокупным комплексом каротиноидов, так и индивидуальными каротиноидами.
3.6. Исследование биологической очистки модельных сточных вод и биотрансформации соединений азота и фосфора в условиях контролируемого окислительного стресса.
Развернуть
4
16.09.2011 - 15.11.2011
4.1. Разработка двухстадийного способа последовательного гетерофазного культивирования дрожжей и ассоциативных культур молочнокислых бактерий в аэробных и микроаэрофильных условиях на гидролизатах исследуемого целлюлозосо-держащего субстрата для получения кормовых белково-углеводных добавок, обладающих пробиотическими свойствами.
4.2. Проведение экспериментальных исследований по биоконверсии трудноперерабатываемых целлюлозо- и углеводсодержащих отходов от переработки кофе и сои, в том числе:
- выбор микроорганизмов-деструкторов, перспективных для биоконверсии кофей-ного шлама и отходов переработки сои;
- исследование состава промышленных отходов (кофейного шлама, отходов переработки сои) и влияния условий технологического процесса на их свойства и биологическую ценность;
- разработка способов предобработки отходов, оптимальных для их последующего использования в качестве субстрата для культивирования микроорганизмов;
- разработка подходов к биоконверсии комплекса отходов, образующихся при переработке сои;
- изучение влияния режимов культивирования микроорганизмов-деструкторов растительных отходов на эффективность биоконверсии и показатели качества продукта (кормовой добавки);
- разработка способов интенсификации биоконверсии промышленных отходов путем оптимизации стадии подготовки посевного материала, воздействия агентами окислительного стресса на культуры микроорганизмов – биодеструкторы отходов переработки сои, воздействия химическими агентами на субстрат (кофейный шлам) при предподготовке субстрата и в процессе культивирования микроорганизмов.
4.3. Исследование культивирования галобактерий Halobacterium salinarum с добавлением сорбентов.
4.4. Разработка математической модели ди-намики адсорбции метаболита(ов) в непод-вижном слое адсорбента при рециркуляции жидкой фазы в биореакторе с адсорбентом.
4.5. Анализ химической природы ингибиторов роста галобактерий и биосинтеза бактериородопсина, содержащихся в ферментационной среде. Тестирование генетического ответа на выявленные химические стресс-факторы с использованием выбранной тест-системы.
4.6. Изготовление лабораторного образца мембранного биореактора с освещением очищаемой среды (система типа «Искусственная пероксисома»)
Развернуть
5
01.01.2012 - 30.06.2012
5.1. Разработка энергосберегающего способа твердофазного культивирования целлюлозоразлагающих бактерий и молочнокислых бактерий в анаэробных условиях для получения кормовых пробиотических добавок.
5.2. Исследование математической модели динамики адсорбции метаболита(ов) в непо-движном слое адсорбента при рециркуляции жидкой фазы в биореакторе с адсорбентом.
5.3. Исследование процессов совместного культивирования водорослей Dunaliella salina и галобактерий Halobium salinarum для повышения выхода и снижения стоимости биомассы галобактерий и бактериородопсина.
5.4. Исследование биологической очистки модельных хозяйственно-бытовых сточных вод в условиях контролируемого окислительного стресса в проточном режиме в мембранном биореакторе (система «Искусственная пероксисома»).
Развернуть
6
01.07.2012 - 05.11.2012
6.1. Обобщение результатов предыдущих этапов работ. Оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем.
6.2. Оценка возможности создания конкурен-тоспособной продукции и услуг и разработка рекомендаций по использованию результатов проведенных НИР, включая предложения по коммерциализации, том числе:
- оценка конкурентоспособности разрабатыва-емых технологий биоконверсии отходов пищевой и перерабатывающей промышлен-ности в продукты кормового назначения, ожидаемого экономического эффекта от вне-дрения разработанных технологий и форму-лирование рекомендаций по их внедрению;
- сопоставление ожидаемых показателей эффективности биоконверсии техногенных отходов (жировых отходов мясопереработки, кофейного шлама, отходов переработки сои) в продукты кормового назначения с существующими показателями;
- определение путей повышения эффективно-сти использования сельскохозяйственных отходов для получения каротиноидов и после-дующего использования микробной биомассы в качестве кормовой добавки, обогащенной каротиноидами (антиоксидантами);
- оценка сфер применения биомассы галобак-терий, ожидаемого экономического эффекта от внедрения разработанных технологий и формулирование рекомендаций по их внедрению.
6.3. Проведение технико-экономической оценки полученных результатов, в том числе:
- сравнительная технико-экономическая оценка разработанных процессов получения кормовых белково-углеводных пробиотических добавок;
- оценка технологических и методических решений и технико-экономических показателей разработанных процессов получения биомассы галобактерий.
6.4.Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
6.5. Наработка опытных партий биомассы галобактерий и бактериородопсина и уточнение технико-экономических показателей биосинтеза.
6.6. Наработка образцов биомассы дрожжей с каротиноидами
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Развитие перспективных биотехнологий для нефтегазового комплекса 1. Изучение состава жирных кислот термофильных микроорганизмов. 2. Разработка способов интенсификации процесса биохимической очистки сточных вод от сульфатов и тяжелых металлов. 3. Прогноз биологической активности и разработка методов направленного синтеза фурилзамещенных 1,3-диогетероциклоалканов и их ациклических производных для изыскания в их ряду потенциальных регуляторов роста растений и микроорганизмов. 4. Скрининг штаммов базидиальных грибов-продуцентов липидов – сырья для производства биодизельного топлива. 5. Отработка операции культивирования грибов – продуцентов липидов на различных питательных средах. 6. Исследование новых микроорганизмов, являющихся биокатализаторами реакции водяного газа. 7. Применение микробиологического метода в технологической схеме утилизации попутного нефтяного газа. 8. Оценка активности гидролаз термофильных микроорганизмов. 9. Проведение сравнительной оценки эффективности штаммов микроорганизмов – биокатал
Продолжительность работ
2011, 5 мес.
Бюджетные средства
2,3 млн
профинансировано
Тема
Разработка микробиологической технологии производства экологически безопасных биологических удобрений на основе отходов птицеводства.
Продолжительность работ
2009, 5 мес.
Бюджетные средства
3 млн
Количество заявок
2
Тема
Получение штаммов микроорганизмов и микробных консорциумов для очистки отходов угольной промышленности от сульфатов
Продолжительность работ
2017 - 2019, 26 мес.
Бюджетные средства
46 млн
Количество заявок
0
Тема
Разработка экологически безопасной технологии утилизации отходов пивоваренной промышленности путем микробиологической переработки на нужды сельского хозяйства.
Продолжительность работ
2009, 5 мес.
Бюджетные средства
3 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка технологий выделения и культивирования гемопоэтических и мезенхимальных стволовых клеток человека
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Количество заявок
5
Тема
Разработка современной высокоэффективной конкурентоспособной технологии совместной переработки и утилизации нефтяных фракций и полимерных отходов в ценные продукты нефтехимии, включая моторные топлива.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
13,5 млн
Количество заявок
1