Цели и задачи

Цель проекта

Получение научных основ, разработка и реализация технологий биосинтеза востребованных целевых продуктов (белка одноклеточных и разрушаемых биопластиков) с использованием в качестве углеродного субстрата жиросодержащих отходов рыбопереработки.

Задачи проекта

Первая задача сформирована в связи с неизученностью процессов повышения полноты использования рыбного сырья и возможности применения отходов рыбоперерабатывающей отрасли в новых биотехнологиях. Поэтому будет проведен анализ объемов, типов и химического состава жиросодержащего сырья, производимого в РФ на примере рыбной промышленности Калининградской области, который научно обоснует выбор типов отходов для исследования, образуемых из различных источников (виды рыб, тип отходов), технологии и методов переработки отходов (физические, химические, комплексные методы); будет исследовано влияние этих факторов на содержание в отходах жира, химический состав (кислотное число, перекисное число, тиобарбитуровое число, анизидиновое число, число омыления; содержание и насыщенность липидов, состав жирных кислот, минеральный состав).

Вторая задача направлена на проведение скрининга штаммов продуцентов, высокоактивных по липолитической активности, способных утилизировать жиросодержащие отходы рыбопереработки в качестве единственного источника углерода для синтеза белка одноклеточных (основной продукт клеточного метаболизма) и разрушаемых полигидроксиалканоатов (резервные макромолекулы).

Третья задача сформулирована в связи с тем, что будут исследованы различные типы жиросодержащих отходов рыбопереработки, различающиеся содержанием липидов, их насыщенностью, составом и набором жирных кислот. Будут исследованы закономерности и полнота трансформации компонентов субстрата, прежде всего жирных кислот, в синтезируемые целевые продукты. Важность этой задачи обусловлена тем, что полнота использования субстрата напрямую влияет на экономику процесса, а также на конечный выход получаемого продукта.

Четвертая задача направлена на определение оптимальной степени диспергирования (эмульгирования) жиросодержащего сырья, чтобы оно было пригодно для потребления и метаболизма микробными клетками. Будет исследовано влияние механического перемешивания и введение в состав среды сурфактантов, изучено влияние их типа и концентрации на усвоение масел клетками. Значимость задачи связана с тем, что при использовании жиров и масел культивационная среда становится более гетерогенной, и в ней появляется четвертая фаза – эмульсия, дополнительно к растворимым компонентам минеральной среды, нерастворимым клеткам (суспензия), трудно растворимому кислороду (газовая фаза). Поэтому необходимо создать условия для доступности микробным клеткам и трансформации жировой эмульсии в реакциях синтеза заявленных целевых продуктов.

Пятая задача вытекает из того, что базовые свойства продуктов, синтезируемых микроорганизмами, в значительной мере зависят от состава углеродного субстрата. Поэтому одна из центровых задач проекта – это исследование того, как тип и состав жиросодержащего отхода рыбопереработки повлияет на состав и свойства синтезируемых белка одноклеточных и полимеров.

Шестая задача предусматривает оптимизацию технологии экстракции полимеров из клеточной биомассы по следующим параметрам: сокращение объемов экстрагентов, повышение полноты извлечения, сокращение количества примесей в полимере; кроме того, технология экстракции влияет на свойства полимера. Важность задачи обусловлена тем, что после затрат на С-субстрат, извлечение полимера из биомассы клеток – это вторая значимая статья расходов в биотехнологии.

Итоговая задача проекта – это разработка и регистрация Технических условий на новый субстрат биотехнологии из отходов рыбопереработки и технологии синтеза и характеристики целевых продуктов с его использованием, а также патентование этих разработок.