Библиотека ДИССЕРТАЦИЙ

Главная страница Каталог

Новые диссертации Авторефераты
Книги
Статьи
О сайте
Авторские права
О защите
Для авторов
Бюллетень ВАК
Аспирантам
Новости
Поиск
Объявления
Конференции
Полезные ссылки

Введите слово для поиска

Иванкин Андрей Николаевич.
Биологически активные вещества из животной ткани и микроорганизмов. Методы получения и структурно-функциональные взаимосвязи

Специальность 02.00.10 - Биоорганическая химия, химия природных и физиологически активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ
на соискание ученой степени доктора химических наук

Москва
1998

Работа выполнена на кафедре химии и биотехнологии Московского государственного университета леса, во Всероссийском научно-исследовательском институте мясной промышленности и в Государственном научном центре по антибиотикам

Научный консультант: доктор химических наук, профессор Неклюдов А.Д.

Официальные оппоненты:
доктор химических наук, профессор Катруха Г.С.
доктор химических наук, профессор Розанцев Э.Г.
доктор химических наук, профессор Ямсков И.А.

Ведущая организация: Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Общая характеристика работа

Актуальность работы. Одной из основных задач социально-экономического развития страны является обеспечение населения высококачественными веществами лекарственного и пищевого назначения.

Учитывая тенденцию роста численности населения , увеличения потребления лекарственных препаратов и необходимость расширения сырьевых источников для производства пищевых добавок, а также реальную ограниченность имеющихся природных ресурсов, задача разработки усовершенствованных методов получения сложных биологически активных веществ пищевого и медицинского назначения является актуальной.

В настоящее время в промышленном и опытно-промышленном масштабе выпускаются многие вещества, выделяемые из природного сырья животного происхождения, однако достижения биотехнологии последнего десятилетия, связанные прежде всего с созданием высокоэффективных процессов получения веществ сложного химического строения на базе селективных хроматографических методов и их сочетания с возможностями мембранной технологии, а также использование достижений генной инженерии, позволяют исследователям разрабатывать технологические процессы получения высокоочищенных веществ пищевого , медицинского и микробиологического назначения с достаточно высоким выходом из мало используемых видов сырья.

Учитывая тот факт, что увеличивающаяся потребность в биотехнологической продукции определяет постоянно возрастающие объемы производства и , следовательно, растет количество образующихся отходов, возникает настоятельная потребность в разработке не только эффективных способов получения необходимых веществ, но и в обеспечении использования образующихся отходов, то есть комплексное решение организации производства по максимально замкнутому циклу.

Выбор объектов исследований определялся важностью получения сложных белковых и полисахаридных веществ природного происхождения для практических нужд. Так, гепарин является важнейшим антикоагулянтом крови, производство которого традиционно осуществлялось в нашей стране только из животного сырья пищевого назначения (легких крупного рогатого скота). Использование электрохимических свойств гепарина в условиях ионного обмена на синтетических ионитах предопределяет возможность разработки высокоэффективной ионообменной технологии получения гепарина и других ценных мукополисахаридов. Способность генетически модифицированных клеток интенсивно продуцировать некоторые вещества обуславливает выбор в качестве источника получения БАВ генно-инженерных клеточных продуцентов.

Использование промышленного штамма-продуцента рекомбинантного белка, включающего аминокислотную последовательность инсулина человека, предопределило возможность разработки процесса получения важнейшего антидиабетического препарата - инсулина человека, который необходим для сохранения жизни значительной доли населения, страдающей от заболевания диабетом. Изучение современных биотехнологических процессов с точки зрения уменьшения опасности для окружающей среды требует решения экологических проблем, в том числе утилизации образующихся белковых отходов. В качестве объектов для изучения процессов гидролитической деградации выбраны мало используемые отходы, в том числе боенская кровь, а также остатки животной и микробной клеточной биомассы, остающихся после осуществления процессов выделения целевых БАВ.

Цель и задачи работы. Основной целью данной работы было исследование факторов, определяющих взаимосвязь физико-химических и биохимических свойств белков, полисахаридов и продуктов их трансформации, разработка способов их получения из природного и генетически модифицированного сырья для получения БАВ медицинского , микробиологического и пищевого назначения.

В соответствии с целью было необходимо решить следующие задачи:
- изучить основные физико-химические процессы, обеспечивающие выделение БАВ белковой и полисахаридной природы из животной ткани и микробиологического сырья,
- исследовать зависимость основных показателей качества получаемых продуктов от операционных условий технологического процесса,
- изучить и обосновать оптимальные операционные параметры получения веществ с заданными физико-химическими свойствами,
- разработать технологические схемы получения БАВ медицинского, микробиологического и пищевого назначения,
- разработать способы переработки белковых отходов животной ткани и клеточной биомассы.

Экспериментальные исследования проводились на кафедре химии и биотехнологии Московского государственного университета леса, во Всесоюзном научно-исследовательском институте антибиотиков и во Всероссийском научно-исследовательском институте мясной промышленности, отдельные разделы работы выполнялись в сотрудничестве с лабораторией технологии органопрепаратов ВНИИТКГП и кафедрой технологии полимеров МХТИ им. Д.И. Менделеева. Работы по теме диссертации проводились в соответствии с комплексной научно-технической программой Минвуза РФ "Продовольствие" (1986-90 гг.), комплексными планами ГКНТ СССР и Российской научно-технической программой 02.06 “Комплексные безотходные технологии переработки мяса. п. 05 “Разработать безотходные технологии переработки вторичных нетрадиционных продуктов” на 1992-1999 гг.

Научная новизна. Проведены исследования физико-химических и биохимических свойств белковых и полисахаридных продуктов и показана взаимосвязь операционных технологических параметров получения и структурно-функциональных свойств БАВ.

Разработаны новые технологические процессы получения гепарина (А.с. СССР NN 1108629, 1202106), рекомбинантного белка с фрагментом проинсулина человека (А.с. СССР N 1828133), а также гидролизатов пищевого и микробиологического назначения ( Положительное решение о выдаче патентов по заявкам NN 97115280 , 971152793).

Предложен способ иммобилизации панкреатина на карбоксиметилцеллюлозе, сохраняющий протеазную и эстеразную активности фермента. Совместной иммобилизацией в полиакриламидный гельтрипсина и карбоксипептидазы В получен иммобилизованный катализатор для гидролитического расщепления проинсулина человека.

Из микробной биомассы выделен укороченный 150-звенный рекомбинантный белок и определены условия его дальнейшей химико-ферментативной трансформации в инсулин.

Для осуществления очистки рекомбинантного белка синтезированы высокоустойчивые фторалкиловые ионитовые мембраны и определены условия эффективного обессоливания белка при длительном сохранении работоспособности мембран в электродиализаторе (А.с. СССР NN 689238, 770114, 909959, 969013).

Разработаны методики аналитического контроля процессов получения БАВ сложного химического строения из животного и микробного сырья.

Изучен процесс гидролиза белков крови комплексным химико-энзиматическим методом. Получены белковые гидролизаты, перспективные для пищевых и микробиологических целей ( Положительное решение о выдаче патента по заявке N 97110591).

Основные положения, выносимые на защиту:
-способы получения гепарина из животного сырья различных видов ионообменным методом,
-способ получения рекомбинантного белка и его трансформация в генно-инженерный инсулин человека,
-результаты изучения химико-ферментативной трансформации полипептидной структуры гибридного белка, включающего аминокислотную последовательность проинсулина человека.
-результаты изучения свойств полученных полисахаридов и полипептидов,
-способы иммобилизации протеаз и пептидаз на органических носителях методом ковалентного связывания,
- результаты исследований гидролиза белков крови комплексным химико-энзиматическим методом и способы получения обогащенных аминокислотами гидролизатов крови.

Практическая значимость работы. На основе проведенных исследований разработан технологический процесс получения гепарина, создана и испытана технология получения генно-инженерного инсулина человека, разработана технология получения белковых гидролизатов, которая может служить основой переработки отходов мясной, пищевой и микробиологической промышленности.

Разработаны методики аналитического контроля процессов выделения и очистки из ткани убойных животных и микробной биомассы, сложных веществ белковой и полисахаридной природы. Апробированные методики использованы в практических пособиях для обучения студентов.

Реализация результатов исследований. Разработаны и предложены для практического использования технологические схемы и технологии производства ряда важных биотехнологических продуктов.

Разработанная технология производства гепарина внедрена на Московском, Каунасском, Минском заводах эндокринных препаратов. Проведена опытно-промышленная проверка процессов получения рекомбинантного белка и сухих гидролизатов крови.

Материалы работы использованы в учебных пособиях для вузов, справочных пособиях и научных статьях , посвященных физико-химическим и технологическим аспектам производства биотехнологических продуктов.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-техничеких конференциях: II Всесоюзной конференции "Актуальные проблемы производства кровезаменителей, консервантов крови, гормональных и органопрепаратов"(Москва, 1982), Всесоюзной конференции "Разработка и производство препаратов медицинской биотехнологии" (Махачкала, 1990), Международной научно-технической конференции "Пища. Экология. Человек" Москва,1995), Международной конференции "Лечебно-профилактическое и детское питание" (С.-Петербург, 1996 ), 2-й Всероссийской конференции "Прогрессивные экологически безопасные технологии хранения и переработки с/х продуктов повышенной пищевой и биологической ценности" (Углич, 1996).

Результаты работы опубликованы в трудах Международных конгрессов: 17th Int. Symposium on column liquid chromatography. (Hamburg, 1993), 44-th Simposium "Achievements and development of meat hygiene and technology"( Beograd, 1995), The 41-th Annual Int. Congress of meat science and tecnology (San Antonio, 1995), "Meat for the consumer" 42 JCMS&T (Norvegian, 1996), The 43-nd Congress ICOMST (New Zeland, 1997).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 51 публикации, в том числе получено 7 авторских свидетельств и 3 положительных решения о выдаче патента на изобретение.

В диссертации обобщены результаты, выполненные как самим автором, так и при его непосредственном участии и руководстве.

Структура работы. Диссертация написана на 383 стр. машинописного текста и состоит из введения 7 стр., обзора литературы 20 стр., экспериментальной части 297 стр., выводов 2 стр., списка литературы 40 стр. и приложения 10 стр. Библиография включает 462 литературных источников, из них 211 на русском языке. Работа содержит 68 рисунков и 60 таблиц.

Запрос на полный текст автореферата диссертации присылайте на адрес kulseg@mail.ru

Биология
Ветеринария
География
Искусствоведение
История
Культурология
Медицина
Педагогика
Политика
Психология
Сельхоз
Социология
Техника
Физ-мат
Филология
Философия
Химия
Экономика
Юриспруденция

Подписаться на новости библиотеки

Пишите нам
X