Введение
Глава 1. Внутриклеточная концентрация атф как основной параметр контроля при разработке, исследовании и использовании гетерогенных биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток микроорганизмов
1.1. Подходы к оценке эффективности действия гетерогенных биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток микроорганизмов 12
1.1.1. Современные методы исследования биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток микроорганизмов 12
1.1.2. Потенциал биолюминесцентного метода определения концентрации внутриклеточного АТФ в исследованиях гетерогенных биокатализаторов
на основе иммобилизованных клеток микроорганизмов 17
1.1.3. Адаптация биолюминесцентного метода определения АТФ к анализу биокаталитических систем на основе иммобилизованных клеток индивидуальных и смешанных культур 22
1.1.3.1. Удельные концентрации внутриклеточного АТФ, характерные для различных микроорганизмов 22
1.1.3.2. Определение концентрации АТФ в иммобилизованных клетках, входящих в состав биокаталитических систем на основе индивидуальных и смешанных культур
1.1.3.2.1. Определение концентрации АТФ в иммобилизованных клетках индивидуальных культур 29
1.1.3.2.2. Определение концентрации АТФ в иммобилизованных клетках в составе гетерогенных биокатализаторов на основе смешанных культур 38
1.2. Внутриклеточная концентрация АТФ как критерий оптимизации процесса получения новых иммобилизованных биокатализаторов на основе клеток микроорганизмов 46
1.2.1. Анализ концентрации внутриклеточного АТФ как основа аргументированного выбора условий подготовки клеток к 46 иммобилизации
1.2.1.1. Значимость условий культивирования клеток дрожжей для их последующей иммобилизации 47
1.2.1.2. Условия роста клеток бактерий, подлежащих иммобилизации, как инструмент для направленного регулирования свойств получаемого гетерогенного биокатализатора 56
1.2.2. Выбор условий иммобилизации клеток на основе результатов биолюминесцентного анализа внутриклеточного АТФ в клетках микроорганизмов в составе гетерогенных биокатализаторов 62
1.2.2.1. Выбор температурных условий иммобилизации клеток микроорганизмов с учетом результатов биолюминесцентного анализа внутриклеточной концентрации АТФ 62
1.2.2.2. Выбор среды для иммобилизации клеток микроорганизмов с учетом результатов биолюминесцентного анализа внутриклеточной концентрации АТФ 67
1.2.2.3. Выбор компонентного состава гетерогенного биокатализатора на основе иммобилизованных клеток микроорганизмов 72
1.3. Применение биолюминесцентного метода определения АТФ для мониторинга характеристик биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток микроорганизмов при их использовании в биотехнологических процессах и при хранении 95
1.3.1. Применение биолюминесцентной АТФ-метрии для мониторинга каталитических характеристик гетерогенных биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток различных микроорганизмов при их использовании в разных биотехнологических процессах 95
1.3.2. Мониторинг метаболических характеристик гетерогенных биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток различных микроорганизмов при их длительном хранении 108
1.4. Применение биолюминесцентного метода определения АТФ для анализа
биокаталитических систем, природных и искусственно создаваемых на
основе иммобилизованных клеток смешанных бактериальных культур 118
1.4.1. Подход к разработке новых функциональных продуктов питания, основанный на применении иммобилизованных клеток смешанных культур пробиотиков
1.4.2. Биолюминесцентная АТФ-метрия в исследованиях природных биокаталитических систем на основе самоиммобилизующихся клеток
1.4.2.1. Исследование закономерностей формирования биокаталитических систем в виде коррозионно-опасных биопленок и факторы, влияющие на их формирование 125
1.4.2.2. Применение ингибиторов коррозии и биоцидов для предотвращения процессов биокоррозии с использованием биолюминесцентной АТФ-метрии в качестве критерия эффективности их применения
1 1.4.2.2.1. Исследование влияния различных ингибиторов коррозии на кинетические параметры биолюминесцентной реакции 135
1.4.2.2.2. Определение биолюминесцентным методом биоцидной активности ингибиторов коррозии по отношению к планктонным клеткам и биопленкам 141
Глава 2. Подходы к созданию полифункциональных гетерогенных биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток различных микроорганизмов ... 150
2.1. Разработка многоцелевых гетерогенных биокатализаторов на основе клеток
дрожжей, иммобилизованных в криогель ПВС 150
2.1.1. Гетерогенные биокатализаторы на основе клеток дрожжей, иммобилизованных в криогель ПВС, в биотехнологическом процессе получения белого столового вина 151
2.1.2. Гетерогенные биокатализаторы на основе клеток дрожжей, иммобилизованных в криогель ПВС, в биотехнологическом процессе получения красного столового вина 157
2.1.3. Гетерогенные биокатализаторы на основе иммобилизованных в криогель ПВС клеток дрожжей для устранения недобродов 161
2.1.4. Гетерогенные биокатализаторы на основе клеток дрожжей, иммобилизованных в криогель ПВС, для биологического кислотопонижения плодово-ягодных сусел 163
2.2. Установление общих закономерностей в формировании гетерогенных биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток мицелиальных грибов, создание полифункциональных биокатализаторов и исследование их характеристик 167
2.2.1. Скрининг продуцентов различных гидролитических ферментов (амилаз, липаз, пектиназ) среди мицелиальных грибов для разработки на их основе иммобилизованных биокатализаторов 169
2.2.2. Разработка образцов гетерогенных биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток-продуцентов гидролитических ферментов 173
2.2.2.1. Определение наиболее благоприятных условий формирования гетерогенного биокатализатора на основе клеток R. oryzae для получения амилолитических ферментов... 175
2.2.2.2. Установление оптимальных условий формирования гетерогенного биокатализатора на основе клеток R. oryzae для получения липолитических ферментов 181
2.2.2.3. Разработка гетерогенного биокатализатора на основе иммобилизованного мицелия гриба A. foetidus для получения пектинолитических ферментов 187
2.2.2.4. Разработка гетерогенного биокатализатора на основе клеток галоалкалофильного гриба Н. alkalinum для получения гидролитических ферментов 189
2.2.3. Исследование основных операционных характеристик разработанных гетерогенных биокатализаторов для получения гидролитических ферментов... 192
2.2.3.1. Характеристики ГБК при длительном культивировании иммобилизованных мицелиальных грибов, продуцирующих внеклеточные амилолитические ферменты 192
2.2.3.2. Установление условий, обеспечивающих длительное и эффективное использование иммобилизованных мицелиальных грибов, продуцирующих внеклеточные липолитические ферменты 195
2.2.3.3. Исследование свойств иммобилизованных мицелиальных грибов, продуцирующих внеклеточные пектинолитические ферменты в периодических условиях 201
2.2.3.4. Исследование внеклеточных гидролитических активностей иммобилизованных клеток мицелиального гриба Н. alkalinum, продуцируемых им в периодических условиях культивирования 204
2.2.3.5. Исследование наличия общих тенденций во взаимодействии иммобилизованных клеток мицелиальных грибов и полимерного носителя на примере криогеля ПВС 206
2.3. Гетерогенные биокатализаторы, полученные в результате трансформации компетентных иммобилизованных клеток бактерий 211
Глава 3. Биокаталитические системы на основе иммобилизованных клеток микроорганизмов: общие закономерности и характерные особенности 224
3.1. Отличия, существующие в характеристиках свободных и иммобилизованных клеток микроорганизмов 226
3.2. Глобальная система регуляции экспрессии генов, функционирующая под контролем концентрации иммобилизованных клеток в составе ГБК 245
Глава 4. Гетерогенные биокатализаторы на основе иммобилизованных клеток, обладающие моноферментной целевой активностью: подходы к получению и их свойства 252
4.1. Гетерогенные биокатализаторы на основе иммобилизованных клеток, содержащих глюкозоизомеразу 253
4.2. Гетерогенные биокатализаторы на основе иммобилизованных рекомбинантных клеток с активностью органофосфатгидролазы 260
4.2.1. Новые штаммы-продуценты органофосфатгидролазы и исследование свойств генетически модифицированных аналогов ОРН 260
4.2.2. Разработка ГБК на основе иммобилизованных клеток, содержащих ОРН или His6-OPH, и его применение для гидролиза пестицидов 277
4.2.3. Гетерогенный биокатализатор на основе иммобилизованных клеток бактерий, составляющих искусственный консорциум, для разложения паратиона 280
4.2.4. Разработка биосенсора на основе иммобилизованных рекомбинантных клеток E.coli DH5a для прямого определения фосфорорганических нейротоксинов... 286
Глава 5. Новые гетерогенные биокатализаторы, разработанные на основе иммобилизованных клеток микроорганизмов, в различных биотехнологических процессах 293
5.1. Иммобилизованные гетерогенные биокатализаторы на основе клеток микроорганизмов для получения топливного биоэтанола из различных отходов промышленности и сельского хозяйства 295
5.1.1. Получение этанола из ферментативно гидролизованной лактозы, содержащейся в творожной сыворотке, с использованием ГБК на основе иммобилизованных клеток дрожжей 298
5.1.2. ГБК в процессах конверсии глюкозы, полученной ферментативным гидролизом полисахаридного сырья в составе различных отходов сельского хозяйства и промышленности, в этанол
3 5.1.2.1. ГБК на основе иммобилизованных клеток дрожжей 302
5.1.2.2. Исследование возможности использования ГБК на основе иммобилизованных клеток различных мицелиальных грибов, секретирующих внеклеточные целлюлазы, для получения биоэтанола 307
5.2. ГБК на основе клеток иммобилизованного гриба в процессе получения L(+) молочной кислоты 314
5.2.1. Состояние проблемы, связанной с биотехнологическим получением МК 314
5.2.2. ГБК на основе клеток R. oryzae и криогеля ПВС в процессах получения МК... 3 5.3. Применение ГБК, полученного на основе иммобилизованных клеток гриба R. oryzae, секретирующих гидролитические ферменты, в процессе очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности 323
5.4. Гетерогенные биокатализаторы в процессе биодеструкции ФОВ и продуктов их разложения 330
5.4.1. Состояние проблемы ликвидации реакционных масс, образующихся в результате химического уничтожения 330
5.4.2. Биоразложение фосфорорганических соединений в составе реакционных масс, получаемых после химического уничтожения вещества типа Vx
5.4.2.1. Ферментативный гидролиз ФОВ в составе реакционных масс, полученных при химическом уничтожении нейротоксинов 335
5.4.2.2. Разложение фосфорсодержащих соединений с С-Р-связью под действием иммобилизованного ГБК, полученного на основе клеток Pseudomonas sp. 78Г
и криогеля ПВС 339
5.4.2.3. Комплексное биоразложение фосфорорганических соединений в составе реакционных масс, образующихся в результате химического уничтожениявещества типа Vx 344
Глава 6. Материалы и методы 350
Заключение 380
Выводы 384
Список литературы
