Wiley жаңартылатын энергия
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
|
5.1- сурет. Рекомбинантты өнімді өндіру кезеңдері. 84 5.4.1 Ағза иесін таңдау Қолайлы ағза-иесін таңдау биоотын өндірісі процесінің өнімділігі мен шығуында маңызды рөл атқарады. Отын өндіруге байланысты механизмдер иесі үшін ерекше болғандықтан, қажетті қасиеттері бар микроағзаларды іздеу метаболизмдік инженерия үшін қажетті шарт болып табылады. Әдеттегідей, микроағзалар бірқатар қасиеттер негізінде таңдап алынады және өнеркәсіптік қолдану мүмкіндігін, қызығушылық тудыратын отын өндірудің табиғи қабілетін, отынға төзімділікті, бірегей шикізатта өсе білу қабілетін және оларды генетикалық түрлендіру қабілетін қамтуы мүмкін. Ашытқылар мен ішек таяқшаларын, олардың тексерілген өнеркәсіптік өндірісі мен генетикалық амал-шарғыларды жүргізу жеңілдігі үшін таңдау мысалы болып табылады , ал балдырлар үшін – олардың майлы қышқылдарды табиғи түрде қарқынды жинау және күн сәулесін «бастапқы шикізат» ретінде пайдалану қабілетіне байланысты. Өнеркәсіптік маңызы бар микроағзалардың мысалы әртүрлі компаниялардың күшінің арқасында келесі балдырларды қамтиды: Solazyme, Solix, Joule, Sapphire, ашытқылар: Cargill, Gevo, Amyris, бактерии - LS9. Төменде биоотын өндірісі үшін жиі қолданылатын микроағзалар көрсетілген. Бактериялар, балдырлар мен ашытқылар сияқты түрлі микроағзалар биоотын өндірісі үшін пайдаланылатын көмірсутектерді өндірудің әртүрлі жолдарына байланысты таңдалады. 5.4.1.1 Ішек таяқшасы (E.coli) және ашытқылар Май қышқылдарын өндіру үшін көптеген штамм-иелерін пайдалану мүмкін болғанымен, Escherichia Сoli (E.Сoli) сияқты генетикалық қадағаланатын иеде бар метаболикалық қабілеттілікті барында өнімділікке қол жеткізу үшін пайдаланған жөн (г/л/сағ), титр (г/л) және шығуы (g субстрат / g – отын өнімі) [68]. E.coli сияқты микроағзалардың икемділігіне байланысты май қышқылдарын өндіруді арттыру мақсатында метаболизмдік жолдарды тез өзгерту үшін гендік және метаболизмдік инженерияның әртүрлі технологияларын пайдалануға болады және нәтижесінде мұнай отыны бар баға тепе-теңдігіне жақындап келе жатқан өндірістің өнеркәсіптік маңызы бар көрсеткіштерге қол жеткізуге болады. Бактериялардың арасында E.coli жақсы зерттелген ағза болып табылады және бағалы химиялық заттектер мен биоотынды өндіру үшін қолданылады. Оны этанол, изопранол, сутек және биодизель сияқты отынның кең шоғырын өндіру үшін генетикалық жағынан өзгертуге болады [69], ол 1,3-пропандиол өндіру жағдайында ғана өндірісті өсіру қабілетін дәлелдеді [70]. E.coli жасушасында липидтердің табиғи деңгейі төмен болғанымен, ол оның жылдам өсу жылдамдығында өте маңызды рөл атқарады, анаэробты ортада өсу қабілеті, биоотын өндірісі үшін шикізат ретінде түрлі биомассаны тиімді пайдалану және май қышқылдарының синтезі жоғары жылдамдықпен (0,2 г/л/сағ/г құрғақ жасушалардың салмағы) [71, 72]. Бұрын сипатталғандай, гетеротрофты бактериялар (E. coli) әртүрлі отын түрлерін өндіру үшін энергетикалық субстраттар ретінде лигноцеллюлозадан алынған глюкоза мен басқа да қанттарды ферменттей алады. Алайда, целлюлоза биомассасының көнбейтін табиғаты полисахаридтерді лигниннен бөлуді және кейіннен полисахаридтерді ферментпен деполимерилеуді талап етеді [73]. Екінші жағынан, Saccharomyces cerevisiae және Zymomonas mobilis сияқты табиғи этанолдық ағзалардың қанттардан этанолды шығаруға және теориялық максималды шығысын 98% етуге қабілеті бар [74]. Алайда, бұл ағзаларға пентоздар сияқты күрделі қантты ашыту қабілеті жетіспейді. Бұл мәселені жеңу үшін S. cerevisiae және Z. mobilis пентоз метаболизмінің жолдарын енгізуге немесе күрделі қантты қарапайым қантқа деполимерлеу үшін целлюлоза және гемицеллюлоза секрециясы үшін микроағзаларды түрлендіруге және оларды кейіннен отынға түрлендіруге бағытталған [75]. 5.4.1.2 Жарықты пайдаланатын ағзалар: Фотобактериялар Фотосинтездеуші ағзаларды пайдалану отын қосылыстарын өндіруге баламалы тәсілді ұсынады, ол кезде олар жарық энергиясын ұстап қалады, нәтижесінде суды соңғы донор ретінде пайдалана отырып, оны жоғары энергетикалық қосылыстарға түрлендіреді. Балдырлар мен бактериялар сияқты көптеген фотосинтездеуші ағзалар құнды метаболиттер, соның ішінде отын, химиялық заттектер мен органикалық қышқылдар өндіру үшін пайдаланылды. Фотосинтетикалық бактерияларды отын мен химиялық заттектерді өндіру үшін пайдалану энергия сыйымды және қымбат биомассаны алып тастауды еңсере алатынын айта кетейік [76, 77]. Фотосинтездейтін Cyanobacterium бактерияларының арасында мынадай себептер бойынша бірегей артықшылықтарға ие: олардың фотосинтетикалық қабілеті, жылдам өсуі, тиімді генетикалық түрлендіруге берілетін күн энергиясының тиімді түрленуі, CO 2 жоғары құрамына тұрақтылық және қолайсыз жағдайларда даму қабілеті [78]. |