Основные подходы в получении модифицированных форм полисахарида левана

Водорастворимыелеваны используются для образования временных связей, а склеивающие леваны могут быть использованы в качестве клея, способного к длительной водостойкости. Также леваны рассматриваются в качестве пищевого клея. Компания «MontanaBiotechnology»полагает, что водостойкий леван и склеивающий леван будут использоваться в производстве древесных клеев (адгезивов) и биоразлагаемых пластиков. [27]Производимый микробами, т. н. микробиологический клей или MB клей обладает хорошей адгезией по отношению к древесине в условиях умеренной влажности, что можно объяснить его полисахаридной структурой.Прочность склеивания при высокой влажности может быть увеличена путем ковалентной заменой гидроксильных групп полисахарида на менее гидрофильные ацетильные группы. По отношению к другим клеям (Titebond, Na - карбоксиметилцеллюлозному, декстрину, Na - альгинатному и пуллулану) MB клей обладает хорошей прочностью клеевого шва по древесине, которая равна 14,5 МПа при относительной влажности сырья 53%. Так как уже существуют объекты для крупномасштабного производства микробных полисахаридов, производство клея MB должно быть экономичным и конкурентоспособным по ценам с существующими на рынке клеями, которые содержат компоненты, представляющие опасность для человека и окружающей среды. [31; 32]ЗАКЛЮЧЕНИЕРезультатом работы над темой данной курсовой работы стал обзор научной литературы описывающей основные подходы в получении модифицированных форм полисахарида левана. В результате проведенных исследований было изучено химическое строение и структура микробноголевана. Мы ознакомились с методами и механизмами модификации микробных полисахаридов.  В работе были показаны пути использования модифицирующих форм микробных полисахаридов в различных отраслях промышленности.Выводы.Микробный полисахарид леван обладает сильными адгезивными свойствами, поэтому одним из перспективных направлений его применения является замена им токсичных термореактивных смол, используемых при производстве композиционных материалов.Исследование физико-механических свойств клеевых композиций на основе микробных полисахаридов, в частности полисахарида левана, а также клеев на основе химически модифицированной культуральной жидкости, содержащей леван, позволяет сделать вывод, что улучшение свойств биополимеров может быть достигнуто путем их модификации, например, введением пластификаторов – веществ, изменяющих вязкость и увеличивающих гибкость макромолекул. При получении биоклеев следует проводить модификацию биополимера, составляющего клеевую основу, различными химическими веществами. С помощью модификаторов регулируют вязкость клея, адгезию к различнымповерхностям, стойкость при воздействии повышенных температур и высокой влажности.На большинстве предприятий прессованные композиционные материалы изготавливают по принятой технологии с использованием в качестве связующего вещества фенолформальдегидных смол. Изделия строительного и бытового назначения, полученные с их использованием, имеют большой недостаток – выделение в процессе использования токсичных для здоровья человека свободных фенола и формальдегида.Замена связующего на основе фенолформальдегидных и карбамидных смол на биологическийадгезив, например, на основе микробного полисахарида левана является хорошей альтернативой для внедрения в производство изготовления древесно-стружечных плит и исключает эмиссию фенола в окружающую среду. Кроме того, использование в качестве сырьевой базы для изготовления биологического связующего отходов пищевых производств (мелассы, барды, молочной сыворотки) позволит наладить безотходный цикл функционирования предприятий пищевой отрасли, а также значительно удешевить технологию получения прессованных композиционных материалов.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВАркадьева З. А. Промышленная микробиология / З. А. Аркадьева, А. М. Безбородов, И. Н. Блохина. – М.: Высшая школа, 1989. – 688 с.Батаев А. А. Композиционные материалы: строение, получение, применение / А. А Батаев, В. А. Батаев. – М.: Логос, 2006. – 398 с.Бирюков В. В. Основы промышленной биотехнологии: учеб.пособие для вузов / В. В. Бирюков. – М.: Колос. Химия, 2004. – 295 с.Ведяшкина Т. А. Получение адгезивных материалов из отходов пищевой промышленности путем микробиологического синтеза :дис. канд. биол. наук : 03.00.23 / Ведяшкина Татьяна Александровна. – Саранск, 2007. – 120 с.Воробьева Л. И. Промышленная микробиология / Л. И. Воробьева. – М.: Изд-во МГУ, 1989. –294 с.Гусев М. В. Микробиология – 7-е изд., стер. / М. В. Гусев, Л. А. Минеева. – М.: Академия, 2006. – 464 с.Доронин Ю. Г. Древесные прессмассы (технология производства, применение) / Ю. Г. Доронин, А. Н. Иванова. – М. : Лесная промышленость, 1993. – 310 с.Евтушенков А. Н. Введение в биотехнологию / А. Н. Евтушенков, Ю. К. Фомичев. – Минск: БГУ, 2002. – 105 с.Елинов Н. П. Некоторые микробные полисахариды и их практическое применение / Н. П. Елинов // Успехи микробиологии. – 1982. –Вып. 17. – с. 25-29.Иозеп АА., Куприянова Л.Н., Пономаренко М.Н., Ивин Б.А., Пассет Б.В. Синтез и анализ гидразидовкарбоксиметилпроизводных некоторых микробных полисахаридов. // ЖПХ. 1996. Т.69, №9. с. 1537-1542.Кадималиев Д. А. Получение биоклея из отходов предприятия / Д. А. Кадималиев, В. В. Ревин, В. М. Г рошев. // Биотехнология на рубеже двух тысячелетий. – Саранск: Издательство мордовского университета, 2001. –с. 24-26.Кексина Н. Н. Влияние витаминов на синтез технического декстрана Leuconostocmesenteroides при культивировании на мелассе / Н. Н. Кексина, О. П. Паршина, О. В. Ведяшкина [и др.] // XXXII Огаревские чтения: Материалы научной конференции. В 2ч. Ч.2. Естественные и технические науки. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. – С.18.Кинлок Э. Адгезия и адгезивы / Э. Кинлок. - М.: Мир, 1991. - 486Кнорре Д. Г. Биологическая химия / Д. Г. Кнорре, С. Д. Мызина. – М.: Высшая школа, 2002. – 479 с.Лияськина Е. В. Биотехнология бактериальных полисахаридов:учебное пособие / Е. В. Лияськина, В. В. Ревин, В. М. Грошев, Ю. К. Лияськин– Саранск: Мордовский гос. ун-т, 2010. – 120 с.Новокупцев Н. В. Оптимизация условий культивирования штамма Azotobactervinelandiiд-08 по увеличению синтеза левана, используемого в качестве биологического связующего для получения биокомпозиционных материалов : дис.. канд. биотехнол. наук : 03.01.06 / НовокупцевНиколайВасильевич. – Саранск, 2016. – 141с.Патент 2073712 Российская Федерация, C12N1/20, C12P19/04, C12N1/20, C12R1:065 Штамм бактерий Azotobactervinelandii (Limpan)– продуцент экзополисахарида / Н.В. Краснопевцева, А.В. Чернягин, C.В. Яроцкий; заявитель и патентообладатель Товарищество с ограниченной ответственностью «ИТИН» РФ. – 93000503/13; заявл. 05.01.2003; опубл. 20.02.1997, Бюл. № 23. – 3 с.Ревин В.В. Получение технического декстрана для производства биоклеев из отходов сахарной промышленности / В.В. Ревин, Н.А. Атыкян, Т.А. Ведяшкина [и др.] // Роль науки и инноваций в развитии хозяйственного комплекса Республики Мордовия: Материалы респ. науч.-практ. конф. 27–28 марта 2001. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2001. –с. 312.Ревин В. В. Теоретические и прикладные основы получения биокомпозиционных материалов с помощью биологических связующих / В. В. Ревин, В. В. Шутова, Н. А. Атыкян [и др.]. – Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2010. – 280 с.Хамагаева И. С. Использование пробиотических культур для производства колбасных изделий. / И. С. Хамагаева, И. А. Ханхалаева, Л. И. Заиграева. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. – 204 с.Шлегель Г. Общая микробиология / Г. Шлегель. – М.: Мир, 2003. – 425 с.Шутова В. В. Получение клеевых составов и материалов при использовании культуральной жидкости полисахаридсинтезирующих микроорганизмов / В. В. Шутова, Т. А. Ведяшкина, Т. И. Ивинкина, В. В. Ревин // Известия вузов. Серия Строительство. – 2010. – №3. –с. 31-36.Ямашкин С. А. Клеевые композиции на основе модифицированного полусинтетического декстрана / С. А. Ямашкин, В. В. Ревин, Е. А. Дуцева // Наука и инновации в Республике Мордовия : матер. III респ. науч.- практ. конф.: Ч. 2. Саранск, 25-26 дек. 2003 г. – Саранск : изд-во Мордов. ун-та, 2004. – с. 13-15.Abdel –Fattash A. F. Production of levansucrase from Bacillus subtilis NRS 33a and enzyme synthesis of levan and fructooligosaccharides / A. F. Abdel –Fattash , D. A. Mahmoud, M. A. Esawy // Curr. Mirobiol. – 2005. – Vol. 51, Iss. 6. – P. 402-407.Beine R. Synthesis of novel fructooligosaccharides by substrate and enzyme engineering / R. Beine, R. Moraru, M. Nimtz [et al.] // Journal of Biotechnology. – 2008. – Vol. 138, Iss. 1–2. – P. 33-41.Combie J. Adhesive designed by nature (and tested at Redstone Arsenal) / J. Combie, A. Steel, R. Sweitzer // Clean Technologies and Environmental Policy. - 2004. – Vol. 6, Iss. 4. – P. 258-262.Combie J. Levan, a renewable raw material for the post-petroleum era / J. Combie, J. Yavorsky // American Chemical Society, Division of Industrial and Engineering Chemistry, 2005. – 59 p.Combie J. Natural polymer with adhesive properties produced by bacteria / J. Combie // Adhesives and Sealants Industry. – 2003. – Vol. 10, Iss. 5. – P. 26-27.Freitas F. Advances in bacterial exopolysaccharides: from production to biotechnological applications / F. Freitas, V. D. Alves, M. A. M. Reis // Trends in Biotechnology. – 2011. – Vol. 29, Iss. 8. – P. 388-398.Gonta S. Computational analysis of native and modified oligofructosides / S. Gonta, M. Utinans, O. Neilands [et al.] // Accepted to publications in Journal of Molecular Structure (Theochem). – 2004. – Vol. 710, Iss.1–3. – P. 61-64.Haag A. P. Bacterially derived biopolymers as wood adhesives / A. P. Haag, M. R. Maier, J. Combie [et al.] // International Journal of Adhesion and Adhesives. - 2004. – Vol. 24, Iss. 6. - P. 495-502.Haag A. P. Bacterially derived wood adhesive / A. P. Haag, G. G. Geesey, M. W. Mittleman // International Journal of Adhesion and Adhesives. – 2006. – Vol. 26, Iss. 3. – P. 177-183.Han Y. W. Microbial levan / Y. W. Han // Advances in AppliedMicrobiology. – 1990. – Vol. 35. – P. 171–194. Han Y. W. Production and characterization of microbial levan / Y. W.Han, M. A. Clarke // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 1990. –Vol. 38,Iss. 2. – P. 393-397.Hennecke U. and Roffael E. Changes in the chemical properties of fibers and MDF by washing the digested fibers / U. Hennecke, E. Roffael // Wood as raw and material. – 2006. – Vol. 64, Iss. 4 – P. 305-311.Juntaro J. Creating Hierarchical Structures in Renewable Composites by Attaching Bacteial Cellulose onto Sisal Fibers / J. Juntaro, M. Pommet, G. Kalinka [et al.] //Advanced Materials. – 2008. – Vol. 20, Iss. 1. – P. 3122-3126.Kang N. K. Levan: Applications and perspectives. Microbial production of biopolymers and polymer precursors / N. K. Kang, M. Y. Seo, E. S. Seo [et al.] // Caister Academic. – 2009. – Vol. 40. – P. 25-30. Keith J. Continuous culture system for production of biopolymer levanusing Erwiniaherbicola / J. Keith, B. Wiley, D. Ball [et al.] // Biotechnology andBioengineering, – 1991. – Vol. 38, Iss. 2. – P. 557-560.Kim K. H. Cosmeceutical properties of levan produced by Zymomonasmobilis / K. H. Kim, C. B. Chung, Y. H. Kim [et al.] // International Journal of Cosmetic Science. – 2006. – Vol. 28, Iss. 3. – P. 231-231.Muller G. FTIR-ATR spectroscopic analyses of changes in wood properties during particle- and fibreboard production of hard- and softwood trees / G. Muller, C. Schopper, H. Vos [et al.] // BioResources. – 2009. – Vol. 4, Iss. 1. – P. 49-71.Nelson W. M. Agricultural applications of green chemistry / W. M. Nelson // American Chemical Society. Washington DC, 2004. – 62 p.Sivonen H. Magnetic resonance studies of thermally modified wood / H. Sivonen, S. Maunu, F. Sundholm [et al.] // Holzforschung. – 2002. – Vol. 56, Iss. 6. – P. 648-654.Smith A. M. Biological Adhesives / A. M. Smith, J. A. Callow. – New York, Berlin, Springer-Verlag, 2006. – 279 p.Sutherland I. W. Surface carbohydrates of the prokaryolic cell / I. W. Sutherland. – Science, New York: Academic Press, 1977. – 472 p.Vina I. Bacterial polysaccharide levan: chemical modification and structure investigations / I. Vina, A. Karsakevich, M. Bekers [et al.] // Book of Abstracts of XVth EFMC International Symposium on Medicinal Chemistry. – Edinburgh, Scotland, 1998. – 170 p.Yanase H. Identification of functionally important amino acid residues in Zymomonasmobilislevansucrase / H. Yanase, M. Maeda, E. Hagiwara [et al.] // The Journal of Biochemistry. – 2002. – Vol. 132, Iss. 4. – P. 565-572.Ye X.P. Properties of medium density fiberboards made from renewable biomass / X.P. Ye, J. Julson, M. Kuo [et al.] // Bioresource Technology. – 2007. – Vol. 98, Iss. 5. – P. 1077-1084.