Разное

Как развести янтарную кислоту чтобы полить рассаду: Для чего и как поливать рассаду янтарной кислотой

Содержание

Применение янтарной кислоты для рассады томатов, перцев и баклажанов

Янтарная кислота широко применяется в садоводстве и цветоводстве. Дачники используют ее в качестве биологического стимулятора для растений. Препарат продается в любой аптеке и стоит совсем недорого.

Дозировка янтарной кислоты в таблетках для растений

Для приготовления рабочего раствора 1 таблетку янтарной кислоты следует растворить в 0,5 л отстоянной воды. Для этого ее предварительно нужно растолочь при помощи столовой ложки.

Дозировка полива янтарной кислотой точно такая же, как и при очередном поливе обычной водой.

Первую подобную подкормку желательно сделать через несколько дней после пикировки, чтобы растения легче выходили из стрессовой ситуации и активнее переходили к последующему развитию.

↑ к содержанию ↑

Какой эффект от применения янтарной кислоты

Помимо стимулирующего воздействия на рассаду теплолюбивых овощных культур, янтарная кислота несколько подавляет развитие в почве целого ряда патогенов. Конечно, она не сравнится в этом плане со специализированными дорогими препаратами или даже той же просеянной древесной золой, но свою положительную лепту тоже вносит.

Первые улучшения невооруженным глазом Вы заметите уже через 1 – 1,5 недели после первого полива. Стебель у единожды политой раствором янтарной кислоты рассады перцев, томатов и баклажанов будет чуть-чуть толще, чем у растений, которые поливались обычной отстоянной водой.

Еще большее улучшение Вы заметите при сравнении размеров будущих саженцев (политая раствором янтарной кислоты рассада будут заметно крупнее).

↑ к содержанию ↑

Вторая подкормка

Вторую обязательную подкормку янтарной кислотой следует выполнить за 2 недели до высадки подросшей рассады на постоянное место в открытый грунт или теплицу.

Также в янтарную кислоту можно использовать и для замачивания семян томатов, перцев и баклажанов перед посадкой. В слабом растворе, рецепт которого описан выше, семена выдерживают на протяжении 30 минут. Средняя всхожесть после такого мероприятия возрастает до 95-98%.

Всем тем, кто категорически не использует химию при выращивании овощей, опасаться янтарной кислоты не стоит. В ходе экспериментов было выяснено, что она не накапливается ни в почве, ни в растениях, а потому в полной мере отвечает строгим экологическим требованиям.

Некоторые дачники, которые продолжали использовать препарат и в ОГ, писали, что поливы янтарной кислотой привлекают к овощным растениям большее количество земляных червей. Таким образом, попутно реализуется вторичный полезный эффект.

А Вы уже использовали янтарную кислоту для своей рассады или пока боитесь подобных экспериментов? Поделитесь мнением и опытом в комментариях.

 © Илья Владимирович | 

Как вырастить качественную рассаду на подоконнике

На подоконниках садоводов-огородников нет свободного места. Радует глаз рассада томатов, перца, баклажанов, земляники и различных однолетников. Однако так бывает не всегда. Молодые растения начинают желтеть или заметно отставать в росте и развитии. Как «выправить» рассаду? Предлагаем рассмотреть самые популярные и доступные способы, позволяющие вырастить качественную рассаду на подоконнике.

Прежде чем сетовать на некачественную рассаду, вспомните, какой сорт у вас растет. Запомните, детерминантные сорта томата всегда низкорослые, индетерминантные – высокорослые, у них стебель тонкий и уже в рассаде образует пасынки, а полудетерминантные – всегда низкорослые и крепкие.


Досветка

Пока растения маленькие, между ними много свободного места, а значит, они не страдают от нехватки света. Как только листья одного растения соприкоснутся с другим, начинается конкуренция за свет. Растения вытягиваются, листья мелкие, стебель тонкий. Если нет возможности расставить их, в идеале 20 растений на 1 кв. метр, то переходите на обычный режим досветки – 14-16 часов в сутки (общая длительность светового дня).


Подкормка

Приостановить перерастание рассады, особенно этим страдают томаты, отлично помогает подкормка. Она переключит «внимание» растения с наращивания зеленой массы на рост и развитие корневой системы. А поможет в этом кальцевая селитра — 10 граммов на 10 литров воды или комплексное удобрение, где содержание азота, фосфора и калия находится в пропорции 13 — 40 — 14, плюс янтарная кислота. Рабочий раствор прост в приготовлении: на 10 литров воды 15-20 граммов минерального удобрения и 2-4 грамма янтарной кислоты (продается в любой аптеке). Можно использовать и монофосфат калия – 10-15 граммов (это чайная ложка с горкой) на 10 литров воды.

Садоводам-огородникам полюбился препарат Атлет. Его рабочий раствор готовят следующим образом – 1,5 мл препарата разводят в 1 литре воды и поливают растение. Как показывает практика, обычно достаточно одной обработки.


Фото автора


Народные средства

При выращивании рассады бывает так, что растения туго растут. В этом случае необходим

легкий азот

. Где его взять? На собственной… кухне. Это – пекарские дрожжи (30 граммов на 1 литр воды, затем рабочий раствор разбавить 5 литрами воды) и нашатырный спирт (на 10 литров воды 1-3 чайные ложки нашатыря, хорошо перемешайте и аккуратно полейте сеянцы под корень).

В качестве подкормки для рассады можно использовать и остатки с вашего обеденного стола. К примеру,

настой яичной скорлупы

. Возьмите скорлупу 3-4 куриных яиц, залейте 3 литрами теплой воды и поставьте настаиваться в темное место. Чтобы запах настоя не распространился по дому, накройте емкость плотной крышкой. Через 3 дня, когда он станет мутным и «ароматным», разведите его в пропорции 1:3 и полейте рассаду.


Кофейная гуща

также насыщает грунт азотом. Его немного, но он легкодоступный и способствует усвоению из почвы других питательных веществ. Прежде чем подкормить растения кофейной гущей, промойте спитый кофе чистой водой, подсушите, а затем аккуратно заделайте в почву.

Подкармливать рассаду – раз в две недели, можно и другими питательными растворами.


Древесная зола

– источник калия и фосфора, которые особенно необходимы в рассадном периоде растениям. Вносить их можно как в сухом виде (0,2 чайных ложки золы на одно растение), так и в форме настоя (на 10 литров горячей воды полстакана золы, дайте настояться в течение суток и поливайте растения).


Банановые корочки

. Чтобы приготовить питательное удобрение, залейте кожуру 2-3 бананов (можно предварительно измельчить) 3 литрами теплой воды. Через 3 дня процедите и полейте растения под корень.


Луковая шелуха

. Особенно полезно поливать луковым настоем ослабленные растения или перед посадкой на постоянное место. Поскольку в луковой шелухе много антиоксидантов, укрепляющих иммунитет. Да и по количеству питательных веществ, таких как витамин А, С, РР, группы В, макро- и микроэлементов – калий, фосфор, железо и других, настой не уступает комплексным удобрениям. Рабочий раствор: 2 стакана луковой шелухи залейте 2 литрами кипятка и оставьте настаиваться 2-3 суток. Затем процедите и разбавьте водой в соотношении 1:3.


Полив

На качество рассады влияет и полив. Обильный полив способствует активному росту и развитию наземной части молодого растения и… инфекционного начала в почве. Поэтому полив рассады следует проводить только после того, как почва в емкости подсохнет. При этом не забывайте и о сухом поливе – рыхлении почвы. Оно убирает излишнюю поверхностную влагу, насыщает почву кислородом и спасает от болезней рассады, особенно черной ножки.

Читайте также:

Посуточная аренда квартир в Тюмени выросла в цене

Тюменцев приглашают на большой фестиваль здоровья

дозировка и применение в таблетках

Огородники пробуют различные средства для подкормок овощных культур при выращивании. В ход идут продающиеся в магазинах готовые смеси и недорогие народные средства. Среди таких народных средств затерялась янтарная кислота — это не подкормка, а стимулятор роста. Заменить привычные микро- и макроэлементы она не сможет, но помочь семенам взойти, а рассаде вырасти — вполне способна. Какие свойства у этого средства и как применять в овощеводстве, рассмотрим ниже.

Состав и свойства Янтарной кислоты

Янтарная кислота — это продукт переработки янтаря.

Порошок белого или бесцветного цвета без запаха, состоящий из кристаллов янтаря имеет кислый вкус, похожий на вкус лимонной кислоты. Также этот элемент содержится во всех растениях и живых микроорганизмах. Тело человека также вырабатывает янтарную кислоту.

  • Применение средства в качестве стимулятора роста будет легче, если приобрести порошок. Он легко растворяется в воде, поэтому получить вкусный для огурцов напиток не составит труда.
  • Кристаллы при обработке впитываются в корни, семена, почву и зеленую массу, улучшая качество и помогая им быстрее вырасти.
  • При обработке водным раствором семян, всхожесть увеличивается в разы.
  • При опрыскивании раствором рассады, она становится более стойкой к похолоданиям и засухам, агрессивнее борется с заболеваниями. При двукратной обработке плоды быстрее созревают. Повышает уровень хлорофилла в зеленой массе.
  • При обработке корней они лучше формируются и быстрее растут.
  • При внесении раствора в почву кислота нормализует баланс микроорганизмов. Разрушает токсические вещества, устраняет скопления вредных нитратов в почве.

При проведении опытов на растениях, установили наиболее эффективную дозировку янтарной кислоты для роста огурцов. Она составляет 25 миллиграмм порошка на литр воды.

Формы выпуска

Производится препарат в таблетках, порошке и пилюлях (капсулы с гранулами). Но могут предложить и другие средства под названием «Янтарная кислота» — это биологически активные добавки к пище. В таких таблетках содержатся и другие компоненты, которые опасны для растений. Поэтому нужно внимательно выбирать препарат, в котором содержится только одно активное вещество.

Подготовка и хранение раствора

Так как препарат является сильнодействующим стимулятором для роста, то применять его следует с осторожностью. При попадании дозы концентрированного раствора на кожу или слизистые оболочки, кислота вызовет ожог. Готовят смесь для опрыскивания или полива растений в перчатках. Если смесь все же попала на тело, нужно этот участок немедленно обработать раствором соды пищевой и промыть водой.

Раствор готовится в зависимости от назначения: при поливе корневой системы готовят более концентрированную смесь, для опрыскивания растений концентрацию делают меньше. После приготовления нужно использовать всю смесь. Она хранению не подлежит. Поэтому нужно рассчитать перед обработкой необходимое количество.

Использование на растениях

Так как вещество содержится во всех микроорганизмах, применение возможно для улучшения роста всех растений. Но при этом концентрация кристаллов отличается.

Подготовка семян

Чтобы подготовить семена к посадке, используют 0,2% раствор с водой. Чтобы приготовить раствор для замачивания семян, нужно 2 грамма вещества развести в 100 граммах воды, затем литр воды подогревают до комнатной температуры и добавляют в смесь. Должен получиться 1 литр смеси для пропитки семенного материала.

Предпосевную подготовку можно провести и с клубнями картофеля. Раствором опрыскивают картошку и оставляют на несколько часов, чтобы кислота впиталась.

Подготовка рассады

Чтобы укрепить рассаду перед пересадкой на постоянное место роста, гранулы разбавляют следующим образом: 2,5 грамма разводят в 1 литре воды комнатной температуры. Этим раствором перед посадкой поливают рассаду, через час нужно рассаду высадить в грунт на постоянное место роста. Другой способ помощи рассаде — опрыскивание смесью с помощью пульверизатора.

Подготовка корневой системы

Чтобы помочь маленьким огурчикам прижиться на новом месте и сформировать мощную корневую систему, растения проливают 0,2% раствором янтаря на глубину в 15–30 сантиметров. Это зависит от возраста растений и глубины посадки. Процедуру проводят один раз в неделю.

Восстановление огурцов после переохлаждения

Если зеленая масса заболела и поникла после перенесенного переохлаждения или засухи, ее можно оживить с помощью янтаря. Для этого опрыскивают 0,2% раствором все поврежденные части растений, повторять процедуру нужно с периодичностью один раз в две или три недели до получения положительного результата.

Применение янтарной кислоты для других плодовых растений

Янтарная кислота помогает развиваться не только огурцам, но и другим культурам:

  • Помидоры поливают смесью во время цветения. Тогда урожай быстрей завяжется и поспеет. Кусты поливают раствором из расчета 2 грамма препарата на два ведра теплой воды. Полив проводят два раза через неделю.
  • Клубни картофеля спрыскивают раствором перед посадкой. Тогда картофель быстрее укореняется и формирует больший урожай.
  • Клубнику поливают раствором 0,75 грамм кислоты на ведро воды. Эта мера помогает развиваться корневой системе, формирует устойчивость к перепадам температур и увеличивает урожайность ягод.
  • Перцы во время цветения опрыскивают раствором янтаря для формирования завязей. Процедуру проводят 3 раза, первый — перед началом цветения, второй и третий — после.

Способов применения раствора несколько:

  • полив почвы;
  • замачивание корней рассады;
  • замачивание семян;
  • опрыскивание растений.

Опрыскивают зелень в случае заболевания, появившегося на листве, при цветении и завязывании плодов. Обработка янтарной кислотой не ограничивается только плодово-овощными культурами. Эти удобрения используют и для стимуляции роста домашних и уличных цветов.

Другое применение янтарной кислоты

Она используется для изготовления лекарственных средств и биологически активных добавок. Людям помогает справиться с заболеваниями, омолаживает организм, способствует улучшению работы кровеносной системы, помогает человеку приспособиться к стрессовым ситуациям и улучшает настроение. Но применять этот препарат нужно только по назначению врача, неверная дозировка приведет к противоположному результату.

При использовании препаратов для растений нужно учитывать допустимые нормы разведения, иначе кислота нанесет вред растениям. Хороших урожаев!

инструкция по применение, отзывы, свойства

Автор:

Елена Н.

Категория: Биорегуляторы Опубликовано: Последние правки:

Комнатные, садовые и огородные растения страдают от болезней, вредителей, попадают под действие неблагоприятных погодных и климатических условий, и наша задача постараться их от этих неприятностей уберечь. Для этой цели существуют так называемые иммуномодуляторы, которые применяются как стрессовые адаптогены, активаторы роста и развития, усиливающие корневую систему растений, нормализующие состав почвы и улучшающие усвояемость из неё культурами питательных веществ. Янтарная кислота – именно такой препарат, а как именно он действует и чем отличается от других стимуляторов роста, вы узнаете из нашей статьи.

Действие

Янтарная кислота наибольший эффект дает при применении в указанных дозах и в правильное время. Обработку можно проводить несколько раз, начиная с замачивания посадочного материала в растворе янтарной кислоты, с последующим опрыскиванием растений и/или поливом таким же раствором.

Обработка семян и саженцев благоприятно скажется на всем времени роста культуры, повысит устойчивость растения негативным факторам среды и укрепит растения. Янтарная кислота помогает микроорганизмам в почве быстрее разрушать органические вещества с повышенной токсичностью, а также не позволяет токсинам накапливаться в растении.

Янтарная кислота укрепляет растения, увеличивает сопротивляемость болезням. Повышение уровня урожайности происходит благодаря свойствам янтарной кислоты к увеличению количества хлорофилла, что ускоряет развитие растения. Важно понимать, что янтарная кислота не является удобрением, как таковым, а скорее помогает удобрениям быстрее усваиваться, а также снижает количество удобрений, которые обычно вносятся.

Инструкция по применению янтарной кислоты

Янтарная кислота используется несколькими способами. Растения можно опрыскивать, поливать или же замачивать посадочный материал в растворе Янтарной кислоты.

Опрыскивание:

Для опрыскивания достаточно развести одну таблетку янтарной кислоты в одном литре воды (сначала разводят в небольшом количестве теплой воды, после чего объем доводят до одного литра водой комнатной температуры). Опрыскивают листья, стебли и корни. Опрыскивание стимулирует рост новых побегов и листьев.

Обработка янтарной кислотой комнатных растений должна проводиться не чаще одного раза в 20-30 дней.

Замачивание корней растений:

Время, на которое замачиваются корни, зависит от ситуации: от получаса до четырех часов. Оптимальное время – час-два. Если замочить корни возможности нет, но есть возможность их опрыскать, то это тоже подойдет. После обработки корням нужно дать подсохнуть на протяжении получаса, после чего растения можно высаживать.

Обработка перед посевом:

Янтарная кислота применяется для замачивания семян. Замачивают семена в растворе, составленном из расчета 1 таблетка на 1 литр воды. Посадочный материал замачивают на протяжении от 12 часов до суток, после чего семенам дают подсохнуть и высеивают в приготовленный субстрат.

Янтарной кислотой клубни картофеля рекомендуется опрыскивать, после чего их на пару часов накрывают полиэтиленовой пленкой, что способствует лучшему проникновению раствора в клубень.

Реанимация растений:

Если растения перенесли стресс, то опрыскивание корней и листьев раствором янтарной кислоты поспособствует более быстрому восстановлению рослини.

Меры безопасности

Янтарная кислота неопасна для человека, флоры и фауны. Не загрязняет окружающую среду.

  • Все же работать с препаратом лучше в перчатках и марлевой повязке.
  • Пить и принимать пищу, а также курить во время обработки растений и приготовления раствора нельзя.
  • Обработку проводить в отсутствие детей и животных.

Хранение янтарной кислоты

Янтарную кислоту хранить в темном сухом месте с температурой не выше 25 градусов. Не хранить вместе с продуктами питания и лекарствами, хранить вдали от детей и животных. Срок годности янтарной кислоты – 3 года. Готовый раствор хранению не подлежит, использовать его нужно в день приготовления.

Отзывы

Галина: познакомилась я с этим препаратом из-за беспокойства за две свои орхидеи: они замерли и больше года не цвели и не формировали новых листьев. Я развели таблетку янтарной кислоты в воде и замочила в этом растворе корни орхидей на полчаса, а потом протёрла составом листья. Через пару дней повторила процедуру, особо не надеясь на успех, но через время один из фаленопсисов выпустил стрелку, а второй – новый лист.

Олег: наши комнатные цветы тяжело переживали возвращение на подоконники после проведённого в саду лета. Некоторые даже листья сбросили, хотя раньше за ними осенью такого поведения не наблюдалось. Я стал поливать цветы один раз в 2 недели раствором 1 таблетки янтарной кислоты в литре воды, и на голых побегах начали быстро отрастать листья, причём очень яркие и более крупные, чем опавшие. А потом растение вдруг зацвело. Вот такое осеннее чудо!

Ольга: применяла раствор янтарной кислоты для ускорения роста земляники в домашних условиях. Причём особенно-то на результат не рассчитывала. Купила таблетки в аптеке, растворила в воде и полила. Очень скоро появились и новые побеги, и новые листья. Однако тем, кто использует янтарную кислоту на комнатных растениях, следует знать, что сенполиям она противопоказана.

Нора: янтарная кислота – прекрасный препарат, который я использовала для придания жизненных сил толстянке, пеларгонии и хлорофитуму. Действие биостимулятора вы заметите очень скоро: на растениях появятся новые листья и побеги, а цветение наступит раньше, чем обычно. Однако часто применять это средство нежелательно. Говорят, что можно укрепить препаратом рассаду перед высадкой на грядки. Пока не пробовала, но собираюсь это сделать.

Нефёдов: янтарная кислота – качественный и надёжный биостимулятор как для людей, так и для растений. Главное достоинство этого средства в том, что с ним невозможно переборщить: растения возьмут его в таком количестве, в котором смогут усвоить. Я использую янтарную кислоту для обработки черенков, для стимулирования растений к цветению и для ускорения созревания плодов. Средство эффективное, недорогое и безвредное.

Официальный сайт и рекомендации производителя: http://biomaster.pro/catalog/24391

Литература

  1. Информация про Фитогормоны

Разделы: Препараты Биорегуляторы

После этой статьи обычно читают

Добавить комментарий

дозировка и применение для подкормки

В качестве стимуляторов роста овощеводы используют различные средства. Среди них находится янтарная кислота для огурцов, дозировка которой зависит от типа грунта, стадии развития культуры. По своему действию препарат не заменяет микроэлементы, но стимулирует появление всходов, помогает вырасти саженцам.

Преимущества естественного биостимулятора

Янтарная кислота вырабатывается всеми организмами, которые дышат воздухом. Она действует одновременно на все звенья растения, пробуждая аппетит. Препарат полностью естественного происхождения.

В крупных масштабах его синтезируют из бурого угля и малеинового ангидрида, который образуется в результате переработки отходов химической промышленности.

Применение янтарной кислоты в качестве биостимулятора можно посоветовать начинающим овощеводам. Ее используют перед внесением препаратов направленного действия.

Чистое средство по внешнему виду напоминает лимонную кислоту. Белый порошок без характерного запаха в виде мелких кристалликов, которые легко растворяются в воде. Препарат производят в разных формах: таблеток, пилюль (капсул с гранулами) и порошка.

Выбор формы выпуска проводится с учетом состава. Это связано с тем, что в таблетках могут содержаться вспомогательные компоненты, опасные для развития растения. При использовании в агротехнических целях предпочтение отдают препарату, выпущенному в пилюлях. В них содержится меньше наполнителей.

Слабо выраженные стимулирующие свойства препарата позволяют использование для обработки всех частей растений. Янтарная кислота не склонна к аккумулированию в почве.

Систематическая обработка растений препаратом повышает кислотность грунта, которую нейтрализуют с помощью извести, доломитовой муки. При обработке семян янтарной кислотой увеличивается всхожесть.

При опрыскивании саженцев водным раствором они становятся более устойчивыми к понижению температуры, засухе, поражению грибковыми и вирусными заболеваниями. После двукратной обработки наблюдается быстрое созревание плодов, в вегетативной массе увеличивается количество хлорофилла.

Подкормка корней водным раствором стимулирует их рост и формирование. При внесении в грунт нейтрализуются скопления нитратов, разрушаются токсические соединения.

В результате проведенных исследований были установлены для внесения нормы янтарной кислоты, обеспечивающие соответствующее развитие огурцов. Эффективная дозировка составляет 25 мг в расчете на 1 л воды.

Подготовка и применение

Подготовительный этап работы требует соблюдения правил техники безопасности. Попадание дозы концентрированного раствора на кожу или слизистые оболочки может вызвать ожог.

Поэтому готовить удобрение нужно в перчатках. В случае попадания смеси на открытый участок тела, нужно нейтрализовать водным раствором пищевой соды, промыть водой.

Огуречные растения обрабатываются смесью, концентрация которой зависит от назначения. Для полива корней готовят насыщенный раствор, а опрыскивания – небольшое количество кислоты на единицу объема воды.

Перед приготовлением смеси рассчитывают необходимую дозу препарата для обработки растений. Готовый состав не подлежит длительному хранению.

Обработка семян и саженцев

Подготовительные работы перед закладкой семян огурцов в грунт предусматривают их замачивание в 0,2% водном растворе. Для его приготовления используют 2 г янтарной кислоты, которую растворяют в 100 г воды.

Смесь заливается в емкость, которую дополняют водой, подогретой до температуры +18°C. В результате должен получиться 1 л раствора.

Для укрепления саженцев огурцов при посадке на постоянное место 2,5 г гранул препарата растворяют в 1 л воды комнатной температуры. Чтобы помочь рассаде укрепиться, проводят опрыскивание растений с помощью пульверизатора.

Укрепиться саженцам на новом месте и сформировать мощную корневую систему помогает полив 0,2% раствором янтарной кислоты. Глубина полива зависит от возраста растений, посадки, составляет 15-30 см. Это мероприятие проводят 1 раз в неделю.

В случае переохлаждения, засухи, поражения вегетативной массы грибковыми заболеваниями саженцы огурцов можно восстановить с помощью янтарной кислоты. Для этой цели применяют 0,2% водный раствор, которым опрыскивают поврежденные участки. Процедуру повторяют с интервалом 14-20 дней.

Влияние препарата на тепличные огурцы

Выращивание культуры в условиях защищенного грунта в холодный период является распространенным методом получения продукции. Для успешного возделывания огурцов важно соблюдать агротехнические мероприятия, связанные с организацией рационального питания культуры.

Одним из лучших препаратов, используемых для этой цели, является янтарная кислота. В результате проведения опытов на гибриде огурцов Герман установлен эффект применения смеси различной концентрации, ее влияние на качество и отдачу урожая.

Первое добавление препарата в питательный раствор делали после посева через 3 дня, а затем вносили 1 раз с интервалом 14 дней. Смесь применяли на всех стадиях развития культуры в летнем, осеннем, зимне-весеннем оборотах.

Результаты исследований оценивали по общему состоянию огурцов. Наивысший показатель по этому критерию получила группа растений, обработанных смесью с концентрацией 25 мг на 1 л.

При внесении раствора 10 мг/л огурцы не отличаются от контрольного образца. Высокие дозы препарата не оказывают существенного влияния.

После пересаживания культуры на постоянное место наблюдается ускоренное развитие корневой системы. Применение препарата стимулирует процесс цветения, существенно увеличивает количество завязей и массу урожая больше чем в 1,5 раза.

Применение янтарной кислоты повышает засухоустойчивость растений, обеспечивает экологическую чистоту продукции. Препарат используют при культивировании огурцов на площадках с открытым грунтом.

Янтарная кислота для растений – уникальное средство по доступной цене

Янтарная кислота для растений уже много лет применяется садоводами и огородниками в качестве антистрессового средства, регулятора для роста растений и естественного состава почвы, однако перед применением необходимо узнать, что сообщает инструкция по применению в сельском хозяйстве, какова дозировка препарата для овощей – огурцов, томатов, картофеля, перца, для клубники, фиалок, фикуса и других растений…

Янтарная кислота для растений – много достоинств и минимум недостатков

С помощью янтарной кислоты лучше усваиваются полезные питательные вещества, – растения успешно противостоят неблагоприятным факторам и быстро восстанавливаются после болезней. Янтарная кислота способствует интенсивной выработке хлорофилла, хорошему росту и урожаю. Среди основных достоинств кислоты выделяют:

  • Обработку всех частей растений без опасения нанести вред;
  • Отсутствие способности накапливаться в почве или растениях;
  • Стимуляцию развития корневой системы;
  • Доступную стоимость;
  • Помощь растениям в повышении устойчивости к вредителям и болезням.

Среди минимального количества недостатков выделяют достаточно слабое общее воздействие на растения, – обычно кислоту используют для 2 видов обработки –предпосевной и текущей. Она помогает быстро спасти растения (не плодоносящих и погибающих). Янтарная кислота в огородничестве не поможет в оперативном управлении процессами развития растений и их росте, кроме того, ее применение способствует закисанию почвы, что потребует систематического известкования.

Форма выпуска и инструкция по применению янтарной кислоты

В промышленности янтарную кислоту производят из ангидрида (малеинового) или используют для этого бурый уголь. Внешне кислота очень схожа с лимонной кислотой, – это кристаллический порошок белого цвета, не имеющий запаха, прекрасно растворяющийся спиртом и водой. Для помощи комнатным растениям можно смело покупать кислоту в любой из аптек, где ее продают в форме пилюль и таблеток, производителями изготавливается янтарная кислота для растений в форме порошка, который используется в качестве биологического стимулятора роста.

Янтарную кислоту используют при различных способах обработки в порошке или таблетированной форме, но для непосредственного приготовления рабочего раствора нужной концентрации следует использовать только порошок, поэтому кислоту в таблетках нужно предварительно измельчать. В процессе приготовления рабочих растворов нужной концентрации существуют определенные нюансы, – для начала следует полностью растворить необходимое количество порошка в небольшом объеме теплой воды, и только после этого следует доводить раствор до его полного рабочего объема.

Готовый раствор кислоты рекомендуется использовать за первые 3 суток, поскольку после этого он будет переработан микроорганизмами окружающей среды. Несмотря на то, что янтарную кислоту считают безопасным продуктом, любую обработку с ее помощью лучше всего проводить в перчатках и защитных очках, а при случайном попадании янтарной кислоты в глаза или желудок следует выполнить промывание обильным количеством питьевой воды.

Способы обработки растений янтарной кислотой

Существует несколько основных способов обработки, в которых применяется янтарная кислота для растений:

  1. Обработка перед посевом – применение кислоты может эффективно помочь всхожим семенам, которые пролежали около года или двух. Будет она эффективна и при обрабатывании семян, обладающих хорошими качествами всхожести, но требующих соблюдения определенных условий, – примером могут послужить семена орхидных, где для приготовления рабочей концентрации потребуется развести кислоту в таблетированной форме (на 1 л воды 2 шт.) или порошке (на 1 л воды 2 г), затем следует взять семена и поместить в раствор на 50 или 60 минут, а перед непосредственным посевом при комнатной температуре просушить. Делать это нужно в течение получаса, положив семена на чистую ткань и убрав в тень;
  2. Стимуляция процессов укоренения – в этом качестве янтарная кислота используется, если фитогормоны будут чрезмерно сильными, к примеру, если необходимо сохранить погибающие растения путем черенкования. В данном случае следует замачивать черенки в кислотном растворе (0,5-1%) на время от 10 до 12 часов. Для приготовления раствора будет достаточно 2 таблеток кислоты, растворенных в 2 литрах воды, далее нужно на 3 см заполнить раствором плоскую и широкую ванночку. Затем следует изготовить специальную картонную покрышку, проделав отверстия с прорезями до самых краев (для черенков), – через них следует вставлять черенки, чтобы нижние концы и срезы совпали. Покрышку нужно положить на ванночку таким образом, чтобы срезы погрузились на 2 см в раствор, но при этом было расстояние до дна в 1см. После окончания выдерживания в растворе следует выполнить процедуру укоренения привычным для того или иного растения способом;
  3. Антистрессовая обработка – обычно в ней нуждаются орхидеи и сходные с ними монстеры, ротанг и антуриум. Всегда следует выполнять обработку в зимнее время и летнее, – зимой потребуется янтарная кислота в таблетках для цветов. Следует развести 1 таблетку в 2 литрах воды и опрыскать орхидеи с помощью очень мелкого распылителя. За 3 недели следует провести обработку не менее 1 раза, а при печном отоплении будет достаточно 1 раза за весь месяц. Летняя обработка необходима, если становятся заметны признаки угнетения в виде плохого цветения, отсутствия цветоносов и появления поникших листьев, – на 1 литр воды следует развести пару таблеток кислоты и опрыскивать орхидеи утром и вечером дважды в месяц. Через месяц можно подкормки прекратить, предварительно полив готовым растром орхидеи на ночь. Для орхидей эпитафных полив следует заменить обильным опрыскиванием, обрабатывая свисающие корни с субстратом.

Полезно использование кислоты и при пересадке растений переболевших или еще болеющих,– для этого нужно поместить вымытые и подрезанные корни в заранее приготовленный кислотный раствор (на 2 л воды 2 г) на 30 минут.

Янтарная кислота для растений выступает в качестве естественного биостимулятора с мягким и одновременно очень широким действием, благодаря уникальному составу она позволяет значительно улучшать процессы роста и развития, обеспечивая здоровую жизнедеятельность растений. Применять кислоту можно без опаски как опытным садоводам и огородникам, так и новичкам, делающим первые шаги в таком непростом, но удивительно захватывающем деле выращивания растений.

Янтарная кислота для томатов: применение. ТОП правила подкормки

Янтарная кислота для томатов: применение, польза, правила использования, рецепты растворов.

Янтарная кислота для томатов: краткая информация

Янтарная кислота для томатов: фото

Томат — это однолетняя или многолетняя травянистая овощная культура из пасленового семейства. На данный момент существует более тысячи сортов.На огородах и участках очень часто встречаются томаты. Сейчас очень сложно представить огород, на котором не будет томатных кустов. Часто, садоводы и огородники устраивают соревнования. В этих состязаниях сравниваются качество плодов и их вкус. Вы можете считать себя самым настоящим огородникам, если каждый год вы получаете хороший урожай и качественные плоды.

Янтарная кислота для томатов: применение, главные сведения о препарате

Янтарная кислота для томатов: фото

Официально янтарная кислота не является удобрением для различных выращиваемых на огородах культур. Это скорее народное средство, им достаточно часто пользуются, и огородники его очень любят. Чтобы приготовить раствор янтарной кислоты, нужно разбавить действующее вещество водой. Применяется она для замачивания семян и обработок побегов.

Янтарная кислота для томатов — это хорошо растворимый порошок, не имеющий ни цвета, ни запаха. Название происходит из — за того, что действующее вещество находится в янтаре и в угле.Нельзя применять порошок как порошок, нужно обязательно разбавлять его водой.Янтарную кислоту можно найти в аптеках и садоводческих магазинах.

Чаще всего она встречается янтарная кислота для томатов либо в таблетках, либо в форме порошка. Иногда попадаются кристаллы, боятся, этого не нужно. Также производит и вни корневые подкормки, в состав которых входит янтарная кислота. Купить любые разновидности данного препарата можно в садоводкиских магазинах, иногда можно встретить на рынках.

Чем полезна подкормка томатов янтарной кислотой

Янтарная кислота для томатов: фото

Растения, которые вырастают из семян, замоченных в янтарной кислоте, обладает большему иммунитетом и способным побороть болезни сами. Также, они меньше подвергаются действием вирусов и реагируют на дефицит каких-либо полезных веществ.

Янтарная кислота используется для улучшения качества плодов.

Для того чтобы улучшить их качество, нужно нанести вещество на молодые растения, а затем несколько раз обработать каким удобрением Корневым способом. Можно использовать для ускорения роста растения, а также увеличение показателей всхожести семян. Для этого до высадки семена надо замочить в раствор янтарной кислоты.

Янтарная кислота для томатов действует не только на растения, но и на грунт. Несомненно, действие положительное, она дезинфицирует грунт и помогает растениям лучше жить.

Необходимо помнить, что янтарная кислота — это кислота, и при чрезмерном я употребление для удобрения растений, растения могут повредиться.

Внимание! Существует несколько способов употребления данного удобрения, это замачивание семян и удобрения под корень и внекорневым способом. Если вы решили удобрять растения янтарной кислотой, опрыскивая их, то дозировка должна быть в два раза меньше, чем при внесении под корень.

Янтарная кислота для томатов: как правильно удобрять

При удобрение янтарной кислотой увеличивается иммунитет растения, а также ускоряется их рост, что важно для молодых томатов. Это биологическая добавка, поэтому никакого вреда домашним животным или человеку она не принесет.

  • Чтобы раствор янтарной кислоты не потерял свою эффективность, его нужно использовать течении первой недели после приготовления.
  • Несмотря на то, что растения не могут в питать больше янтарный кислоты, чем нужно за дозировкой, нужно внимательно следить, чтобы не отравить почву. Растения сами определяют дозировку необходимого вещества. А грунт может свою очередь стать слишком кислым.
  • Правильное приготовление и употребление раствор янтарной кислоты поможет вам получить качественный и вкусный урожай томатов.
  • Если вы перестарались с удобрениями, содержащими азот — это не беда, вы можете полить почву раствором янтарной кислоты. Это средство нивелирует результат действия азота.
  • Несмотря на то, что раствор кислотный в любой дозировки растению передал, не принесет, но может принести вред человеку.
  • Во время работы с раствором любой кислоты нужно обязательно помнить о мерах безопасности.
  • Лучше всего будет надеть костюм, защитные очки и специальную маску, чтобы раствор не попадал на кожу.
  • Лучше не допускать попадания раствора не только на кожу, но ин различные слизистые части тела, то есть глаза или рот.

Есть ли меры предосторожности не помогли, и раствор все — таки попал ванной тела или в глаза, надо срочно промыть место куда попало, капли раствора и обратиться к врачу.

Как развести янтарную кислоту для томатов: изготовление раствора для стратификации семян

Чтобы замочить семена, нужно использовать раствор с концентрацией в две десятых процента. Приготовить раствор довольно просто. Вам понадобится развести два грамма настоящего вещества в пяти десятках миллилитрах теплой воды. Дали необходимо тщательно перемешать кислоту, после ее полного растворения в воде нужно добавить смесь еще литр. Обработка семян не должна превышать двадцать четыре часа, потом семена надо высушить и можно сеять.

Янтарная кислота для томатов: изготовление раствора для корневой подкормки

Чтобы приготовить раствор янтарной кислоты для томатов, которым можно поливать томаты, вам потребуется два грамма действующего вещества и вода. Как в случае с предыдущем раствором сначала два грамма янтарной кислоты нужно размешать в небольшом количестве воды, затем добавить воду для того, чтобы раствора стало два ведра. Когда вы будете поливать растения данным раствором, важно помнить, что на побеги растений раствор попадать не должен, полив происходит под корень. Раствор должен выходить из лейки маленькой струйкой.

Чем еще можно удобрять томатные рассады

Конечно, янтарная кислота — это лучший способ удобрения томатной рассады, но существует множество других, том числе и домашних методов. В любом случае они помогут вам получить качественный хороший урожай.
Рекомендуется высаживать семена в грунт с большим содержанием питательных веществ. Тогда семена смогут получать необходимые для правильного роста вещества из грунта. Конечно, емкость, в которой вырастает будущее рассада, не велика, поэтому питательные вещества из земли быстро перейдут к растению, поэтому важно подкармливать растения с момента прорастания ростков и до непосредственной высадки в грунт. Удобрять рекомендуется не меньше двух раз.

Янтарная кислота для томатов: рекомендации от опытных садоводов

Вносимые микроэлементы помогут укрепить иммунитет растений и улучшить их рост.

По сути, всем растениям для правильного роста необходимо всего три элемента, это натрий, фосфор и калий вся не содержится в нитрофоске. Нитрофоска используется как для растений в открытом грунте, так, для тепличных растений. Для лучшего роста и развития растений можно добавить по одной столовой ложке нитрофоски в каждую ямку, в момент пересаживание сеянцев в грунт.

Удобрения необходимо разводить так, как сказано в инструкции. Пользоваться огородников популярностью, удобрение Агрикола. Агриколу содержит все вещества, необходимые для роста и развития растений. Важно соблюдать инструкцию, указанную на упаковке, купленного препарата.

С момента, с момента высадки семян до момента обработки должно пройти около десяти-пятнадцати дней. Именно спустя десять-пятнадцать дней начинает прорываться ростки. Вторая подкормка вносятся, когда завязи начинают активно формироваться. Дальше удобрять томаты этим препаратом следует каждые четырнадцать дней.

Чтобы корневая система не обожгласс, полив томатов янтарной кислотой нужно производить спустя сто двадцать-сто тридцать минут после полива.

Строго запрещено превышать указанную в инструкции, дозировку, это может нанести вред растениям и привести к их гибели.

Интересно! В качестве органического удобрения для томатов можно применять препарат эффектон. По сути, он стоит, состоит из торфа, сланцевой золы, фосфора и хлористого кальция. Удобрения можно вносить как в рассаду, так и к саженцам, которые уже находятся в открытом грунте или в теплице.

Чтобы улучшить качество семян и не применять дополнительных подкормок, можно высадить семена непосредственно в торфяные специальные коробочки. Все необходимые полезные элементы, семена и ростки получат оттуда. При дальнейшем пересаживать в грунт, так называемые торфяные таблетки не высаживаются и отправляются в грунт вместе с ростком.

Янтарная кислота для томатов: видео

Сукцинат и дыхание растений по JSTOR

Информация о журнале

New Phytologist — ведущий мировой журнал, публикующий оригинальные исследования.
статьи по всем аспектам науки о растениях. Он также издает престижный
серия приглашенных обзоров, Tansley Reviews, названная в честь сэра Артура
Тэнсли, основавший журнал в 1902 году. Кроме того, представленные обзоры
опубликован, а также раздел на форуме, содержащий короткие статьи по актуальным вопросам
в науках о растениях.Журнал некоммерческий. Попечители
зарегистрированная благотворительная организация гарантирует, что доход будет использоваться исключительно для поддержки науки о растениях.

JSTOR предоставляет цифровой архив печатной версии New Phytologist.
Электронная версия «Нового фитолога» доступна на http://www. interscience.wiley.com.
Авторизованные пользователи могут иметь доступ к полному тексту статей на этом сайте.

Информация для издателя

Wiley — глобальный поставщик решений для рабочих процессов с поддержкой контента в областях научных, технических, медицинских и научных исследований; профессиональное развитие; и образование.Наши основные направления деятельности выпускают научные, технические, медицинские и научные журналы, справочники, книги, услуги баз данных и рекламу; профессиональные книги, продукты по подписке, услуги по сертификации и обучению и онлайн-приложения; образовательный контент и услуги, включая интегрированные онлайн-ресурсы для преподавания и обучения для студентов и аспирантов, а также для учащихся на протяжении всей жизни. Основанная в 1807 году компания John Wiley & Sons, Inc. уже более 200 лет является ценным источником информации и понимания, помогая людям во всем мире удовлетворять их потребности и реализовывать их чаяния.Wiley опубликовал работы более 450 лауреатов Нобелевской премии во всех категориях: литература, экономика, физиология и медицина, физика, химия и мир.

Wiley поддерживает партнерские отношения со многими ведущими мировыми обществами и ежегодно издает более 1500 рецензируемых журналов и более 1500 новых книг в печатном виде и в Интернете, а также базы данных, основные справочные материалы и лабораторные протоколы по предметам STMS. Благодаря растущему предложению открытого доступа, Wiley стремится к максимально широкому распространению и доступу к публикуемому контенту, а также поддерживает все устойчивые модели доступа.Наша онлайн-платформа, Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com), является одной из самых обширных в мире междисциплинарных коллекций онлайн-ресурсов, охватывающих жизнь, здоровье, социальные и физические науки и гуманитарные науки.

Регуляторы роста — Протокол культуры тканей растений

Важность регуляторов роста растений в культуре тканей растений хорошо известна. Мы предлагаем широкий спектр регуляторов роста растений, специально протестированных для культур растительных клеток. Каждый продукт проверяется на физические и химические характеристики, затем подвергается биологическому тестированию в соответствии с критериями, установленными для порошковых сред. Каждый ауксин тестируется на усиление роста каллуса и / или инициацию корня in vitro . Каждый цитокинин тестируется на стимуляцию производства побегов.

Растворы регуляторов роста растений стерильно фильтруются через двойной фильтр 0,2 мкм в стерильные флаконы. Каждая партия раствора регулятора роста растений проверяется на стерильность в соответствии со спецификациями, установленными U.S. Pharmacopeia Vol. XXI, а также биологические испытания в культуре растительных клеток с использованием критериев, идентичных критериям, установленным для наших сред для культивирования тканей растений.

ТОЛЬКО ДЛЯ ЛАБОРАТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ПОДГОТОВКИ СРЕДСТВ ДЛЯ КУЛЬТУРЫ РАСТЕНИЙ И ИССЛЕДОВАНИЯ РАСТЕНИЙ. НЕ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КАЧЕСТВЕ РЕГУЛЯТОРА РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ НА РАЗВИТЫХ РАСТЕНИЯХ. НЕ ДЛЯ НАРКОТИКОВ ИЛИ БЫТОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

Подготовка и использование

Чтобы приготовить основной раствор с концентрацией 1 мг / мл: добавьте 100 мг регулятора роста растений в мерную колбу на 100 мл или другой стеклянный контейнер.Добавьте 2-5 мл растворителя для растворения порошка. После полного растворения довести до объема дважды обработанной водой (продукт № W3500). Перемешивание раствора при добавлении воды может потребоваться, чтобы материал оставался в растворе. Храните исходный раствор в соответствии с рекомендациями в таблицах. Добавьте 1,0 мл исходного раствора к 1 литру среды, чтобы получить конечную концентрацию регулятора роста растений в культуральной среде (Таблицы 1-3) , равную 1,0 мг / л.

Объем исходного раствора = (Желаемая концентрация гормона.X средний объем) / Концентрация основного раствора.

Проверенные культуры клеток растений Ауксины обычно используются в культуре клеток растений в диапазоне концентраций 0,01–10,0 мг / л. При добавлении в соответствующих концентрациях они могут регулировать удлинение клеток, набухание ткани, деление клеток, образование придаточных корней, ингибирование образования придаточных и подмышечных побегов, инициирование и рост каллуса и индукцию эмбриогенеза.

Протестированные культуры клеток растений Цитокинины обычно используются в культуре клеток растений в диапазоне концентраций 0.1-10,0 мг / л. При добавлении в соответствующих концентрациях они могут регулировать деление клеток, стимулировать пролиферацию подмышечных и придаточных побегов, регулировать дифференциацию, ингибировать образование корней, активировать синтез РНК и стимулировать активность белков и ферментов.

Завод биопереработки мириантной янтарной кислоты BER (Технический отчет)


Шморгун, Марк. Завод биопереработки мириантной янтарной кислоты BER . США: Н. П., 2015.
Интернет.DOI: 10,2172 / 1333678.


Шморгун, Марк. Завод биопереработки мириантной янтарной кислоты BER . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1333678


Шморгун, Марк. Чт.
"Биопереработка мириантной янтарной кислоты BER". Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1333678. https://www.osti.gov/servlets/purl/1333678.

@article {osti_1333678,
title = {BER-Myriant Succinic Acid Biorefinery},
author = {Шморгун, Марк},
abstractNote = {Myriant Corporation (Myriant) успешно произвела биопродукт янтарную кислоту путем ферментации глюкозы в промышленных масштабах на озере Провиденс, штат Луизиана.Завод MySAB (завод Myriant Succinic Acid Biorefinery) был введен в эксплуатацию в мае 2013 года и с тех пор производит продукцию. Установка MySAB - это демонстрационная установка, способная использовать крупу сорго и коммерчески доступную декстрозу для ферментации глюкозы в янтарную кислоту. Технологическая линия для последующей обработки продемонстрировала способность производить промышленный, стандартный и полимерный продукт. Он состоит из разделения клеток, мембранной фильтрации, непрерывной хроматографии, полировки для удаления примесей ионных и цветных тел, а также окончательного выпаривания и кристаллизации. Побочным продуктом процесса является сульфат аммония, который продается как жидкое удобрение. С 2007 года, когда в научно-исследовательских лабораториях Уобурна, штат Массачусетс, начались разработки, биопроцесс янтарной кислоты развивался за счет: разработки процессов (микробиология, ферментация и последующая переработка) - научно-исследовательских лабораторий; Опытно-промышленные работы на Fermic S.A. de C.V., Мехико, Мексика - процессы добычи и переработки; Проектирование, строительство, ввод в эксплуатацию и коммерческое производство на объекте MySAB. Кроме того, Myriant стала 100-процентной дочерней компанией PTT Global Chemical Plc., Таиланд, в конце 2015 года, их инвестиции и поддержка Myriant восходят к 2011 году. Поддержка PTT Global Chemical Plc. помог улучшить процессы добычи и переработки и произвести значительные объемы в метрические тонны высококачественной янтарной кислоты на биологической основе. Продукт вышел на ряд коммерческих рынков по всему миру для клиентских приложений, разработки и производства. База опыта, полученная в результате работы на предприятии MySAB с мая 2013 года, наряду с продолжающимися усилиями по развитию исследований и разработок, включая микробиологию, ферментацию и последующие процессы, как в Woburn, штат Массачусетс, так и в PTT Global Chemical Plc.Лаборатории Таиланда позволяют компании хорошо позиционировать себя для будущего производства на заводе и коммерциализации новых биопродуктов. Это будет особенно важно и ценно, поскольку бизнес-климат «зеленой химии» продолжает укореняться и процветать.},
doi = {10.2172 / 1333678},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1333678},
журнал = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {2015},
месяц = ​​{12}
}

Полимеры | Бесплатный полнотекстовый | Модификация поверхности нанокристаллов целлюлозы янтарным ангидридом

1.Введение

Нанокристаллы целлюлозы, или ЧПУ, недавно возникли как новый класс универсальных строительных блоков, получаемых из возобновляемого сырья [1]. Благодаря их высокой механической прочности, низкой плотности, функциональности, экологической устойчивости и низкой стоимости, они широко исследовались в качестве усиления в полимерных нанокомпозитах [2,3]. Однако ограниченная термическая стабильность наночастиц целлюлозы является серьезной проблемой при производстве нанокомпозитов. Таким образом, уже проделана большая работа по получению термостойких нанокристаллов целлюлозы [4].Наиболее часто используемый метод подготовки ЧПУ — это гидролиз целлюлозных материалов в минеральных кислотах. Согласно литературным данным, серная кислота имеет самое широкое применение при гидролизе целлюлозы [5,6,7,8,9]. Например, Beck-Candanedo et al. исследовали влияние времени реакции и отношения серной кислоты к пульпе на свойства нанокристаллов и показали, что более длительное время гидролиза дает более короткие и менее полидисперсные нанокристаллы целлюлозы, и, кроме того, увеличение отношения кислоты к пульпе приводит к уменьшению размеров ЧПУ [ 10]. Поскольку нанокристаллы целлюлозы, полученные из серной кислоты, характеризуются относительно низкой термической стабильностью, для производства ЧПУ использовались другие минеральные и органические кислоты. Среди минеральных кислот применение фосфорной кислоты позволило получить нанокристаллическую целлюлозу с более высокой термической стабильностью по сравнению с гидролизом серной кислоты [4,11]. Другие подходы, используемые при гидролизе целлюлозы, включали, например, применение соляной кислоты [12,13], смеси уксусной и азотной кислот [14] и муравьиной или бромистоводородной кислоты [15,16,17].Одним из основных предполагаемых приложений ЧПУ является производство полимерных нанокомпозитов. ЧПУ часто требуют предварительной модификации поверхности для достижения хорошей совместимости с полимерной матрицей и лучшей индивидуализации наночастиц. Наряду с такими методами, как силилирование или ацилирование, карбоксилирование нанокристаллов целлюлозы приводит к их лучшей совместимости с гидрофобными термопластическими матрицами, и, кроме того, было показано, что выход наночастиц увеличивается с увеличением содержания карбоксильных групп для серии образцов, окисленных TEMPO [18, 19]. Широко сообщалось о введении заряженных групп и снижении гидрофильности CNC за счет украшения их поверхности менее полярными органическими частицами. Например, Hu et al. получили нанокристаллы карбоксилированной целлюлозы с отрицательно заряженными карбоксильными группами из бурового порошка бамбука путем прямой окислительной деструкции персульфатом аммония [20]. Поверхностные нанокристаллы карбоксилированной целлюлозы с отталкивающими силами между отдельными нанокристаллами были также получены посредством 2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксил (TEMPO) -опосредованного окисления хлопкового линта Montanari et al.[21]. Другой подход к получению карбоксицеллюлозы был описан Sharma et al. которые использовали для этой цели азотную кислоту или смеси азотной кислоты и нитрита натрия, и было показано, что этот метод менее энерго- и водоемок по сравнению с окислением целлюлозы ТЕМПО [22]. Наиболее распространенными химическими методами функционализации поверхности CNC органическими заместителями являются этерификация, этерификация и прививка [1]. Химическая дериватизация наноматериала целлюлозы, вероятно, снизит его термическую стабильность, что является еще одним критическим фактором для обработки полимерных нанокомпозитов.Однако об улучшенной термической стабильности наноцеллюлозы сообщили, например, Yin et al. в результате прививки производного триазина на поверхность целлюлозы для замены гидроксильных групп [23,24]. Кроме того, декорирование наноцеллюлозы функциональными органическими фрагментами обеспечивает получение наночастиц желаемой реакционной способности на дальнейших этапах обработки. ЧПУ, функционализированные амином, были получены Yue et al. с использованием аминотриметоксисилана. Функционализация наполнителя позволила провести дальнейшую реакцию с эпоксидной смолой на биологической основе, полученной из дифеноловой кислоты, для производства эпоксидных гибридных нанокомпозитов на биологической основе [25].Помимо использования ЧПУ в качестве усиления в полимерных нанокомпозитах, в литературе продемонстрированы другие применения модифицированных нанокристаллов целлюлозы. Гидрофобизация нанокристаллов целлюлозы позволяет использовать их в качестве покрытий для морских транспортных средств, биомедицинских устройств, окон, тканей или красок [26]. Другая возможность — использовать ЧПУ в качестве противомикробных агентов, что представляет большой интерес для индустрии упаковки пищевых продуктов. Например, об антимикробной активности против E. coli сообщили Tang et al.и Дрогат и др. для наночастиц целлюлозы с полироданином или композитов наночастиц серебра и ЧПУ соответственно [19,26,27,28]. Также Шарма и Варма показали, что полученные из сельскохозяйственных остатков целлюлозу и хлопковую целлюлозу можно использовать для получения наночастиц квазисферической формы с улучшенными антимикробными свойствами для E. coli [29]. Нанокристаллы целлюлозы также недавно были исследованы на предмет их использования в технологиях очистки воды, например, фосфорилированный CNC способствовал адсорбции тяжелых металлов, таких как Ag + , Cu 2+ и Fe 3+ , из промышленных сточных вод [30,31 , 32]. Другие применения нанокристаллической целлюлозы включают носитель для катализаторов, стабилизаторы эмульсии и флокулянты [19]. Янтарный ангидрид можно считать многообещающим модифицирующим агентом для наноцеллюлозы, поскольку он позволяет вводить алифатические цепи вместе с карбоксильными концевыми группами. Таким образом, его химическая структура полезна при разработке физических и химических свойств поверхности целлюлозного наноматериала. Карбоновые функциональные группы обеспечивают поверхностные заряды и реакционную способность при дальнейшей дериватизации наночастиц.Кроме того, сообщалось о значительном прогрессе в производстве янтарной кислоты из возобновляемых ресурсов как важнейшего промежуточного продукта [33]. В эпоху биоэкономики использование возобновляемого химического сырья с хорошей доступностью имеет решающее значение для успешного применения бионаноматериалов. В этом отношении янтарный ангидрид более предпочтителен в конкретных применениях, чем, например, хлорангидриды или обычные силилирующие агенты, несмотря на высокую реакционную способность последних. Сообщалось о применении янтарного ангидрида в химической дериватизации углеводов для крахмала, хитозана и целлюлозы. [34].Однако имеется мало сообщений о функционализации наночастиц целлюлозы янтарной кислотой или ангидридом и их производными, и они скорее сосредоточены на изучении функциональных свойств модифицированных наночастиц и композиционных материалов. Этерификация сырой целлюлозы янтарным ангидридом была продемонстрирована как очень эффективный метод зарядки поверхности, который облегчил дефибрилляцию в микрофлюидизаторе [35]. Янтарную кислоту применяли Castro et al. в качестве связующего агента для прикрепления β-циклодекстрина к поверхности нанокристаллов целлюлозы.В результате были получены новые материалы, обладающие способностью высвобождать антибактериальные молекулы в течение длительного периода времени [36]. Нанокристаллы целлюлозы, украшенные сукцинатными группами, также работают как эффективный наноадсорбент для катионов тяжелых металлов Pb 2+ и Cd 2+ [37]. Более того, наночастицы карбоксицеллюлозы или покрытые нанокристаллами оксида цинка микрофибриллированные целлюлозные каркасы использовались для обработки воды, например, для удаления свинца, мышьяка или кадмия (II) [38,39,40,41].В другом месте нанокристаллы целлюлозы были модифицированы алкенилянтарным ангидридом (ASA) и изучались изменения поверхностной энергии, а также его влияние на диспергируемость ЧПУ в полипропиленовых и полилактидных матрицах [42]. Miao et al. обнаружили значительное увеличение накопительного модуля (увеличение в 487 раз), когда нанокристаллы целлюлозы, модифицированные ASA, применялись в качестве усиления полиуретановой системы [43].

Модификация поверхности нанокристаллов целлюлозы интенсивно исследуется для достижения лучшей совместимости ЧПУ с полимерной матрицей и, как следствие, для достижения лучших свойств композитных материалов.Хотя есть сообщения о модификации ЧПУ янтарным ангидридом, мы стремились разработать оптимальные условия реакции для получения термостойкого сукцинилированного ЧПУ, что жизненно важно для его дальнейшего применения в качестве модификатора для полимеров, обрабатываемых при более высоких температурах, например, путем экструзии.

В предыдущей работе мы обнаружили, что при более низких концентрациях фосфорной кислоты (в диапазоне 60–74 мас.%) И при более низкой температуре (90 ° C) основным продуктом гидролиза целлюлозы UFC 100 была мелкодисперсная микрокристаллическая целлюлоза. который в дальнейшем был использован в качестве субстрата для производства ЧПУ в присутствии янтарного ангидрида без использования катализатора этерификации [4].В таких условиях одновременно происходили дальнейший гидролиз аморфных областей целлюлозы как доминирующий процесс и незначительная этерификация поверхности. В текущей работе мы оптимизировали концентрацию фосфорной кислоты и температуру гидролиза при более высоких значениях для производства термостойких нанокристаллов целлюлозы из различного сырья, а затем произведенные CNC подвергали поверхностной модификации янтарным ангидридом (SA) в присутствии пиридина. катализатор. Мы сообщаем о систематическом исследовании влияния различных параметров реакции при гетерогенной этерификации ЧПУ, в частности, влияние времени реакции, температуры и молярного отношения СК к гидроксильным группам целлюлозы, на структуру, морфологию и термические свойства модифицированных нанокристаллы целлюлозы. Влияние концентрации фосфорной кислоты на свойства ЧПУ обсуждалось в отношении изменений кристалличности, а также ее термической и термоокислительной стабильности.

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

Порошок микрокристаллической целлюлозы Avicel PH-101 от Sigma Aldrich (Дармштадт, Германия) использовали в качестве исходного материала для дальнейшего гидролиза и модификации. Средний размер частиц этого материала составляет 50 мкм. Реагентные марки раствора фосфорной кислоты (85 мас.%), диметилформамид, пиридин и янтарный ангидрид также были приобретены у Sigma Aldrich и использованы в том виде, в каком они были получены. Гидроксид натрия аналитической чистоты, поставляемый Chempur (Piekary ląskie, Польша), использовали для приготовления раствора для щелочной обработки исходного материала.

2.2. Получение нанокристаллов целлюлозы

Всего 10 г микрокристаллической целлюлозы добавляли в круглодонную колбу, содержащую 200 мл раствора гидроксида натрия с концентрацией 4 мас.% и суспензию перемешивали в течение 2 ч при 80 ° C. Этот процесс повторяли дважды с последующей промывкой остатка дистиллированной водой до pH 7. Была проведена щелочная обработка целлюлозы для удаления нецеллюлозных компонентов, присутствующих в исходном материале [44]. Условия гидролиза были выбраны на основании работы Espinosa et al. [45]. После обработки щелочью 1 г высушенной микрокристаллической целлюлозы добавляли в круглодонную колбу и смешивали с дистиллированной водой. Смесь охлаждали на ледяной бане и фосфорную кислоту (85 мас.%) медленно добавляли через капельную воронку, поддерживая температуру ниже 30 ° C. Концентрации кислоты, использованные при гидролизе, составляли 70, 74, 76 и 78 мас.%. Гидролиз проводили при 100 ° C в течение 90 мин при перемешивании на магнитной мешалке. Затем суспензии разбавляли в один раз дистиллированной водой, чтобы остановить гидролиз, и охлаждали до комнатной температуры на ледяной бане. Остаток полученных нанокристаллов целлюлозы (серия CNC_P) отделяли от раствора кислоты трехкратным центрифугированием (при 5200 об / мин в течение 15 мин), супернатант заменяли равным объемом дистиллированной воды перед проведением ультразвуковой гомогенизации (с использованием Sonic Ruptor 250 (Omni International, Кеннесо, Джорджия, США) ультразвуковой гомогенизатор, работающий при 50% максимальной амплитуды, в импульсном режиме) после каждого шага центрифугирования.После третьего цикла центрифугирования и обработки ультразвуком суспензию помещали в диализную мембрану (MWCO 14 000) и подвергали диализу против дистиллированной воды в течение пяти дней. Когда значение pH суспензии достигло 7, ее обрабатывали ультразвуком в течение 15 минут и добавляли пять капель этанола для уменьшения кристаллизации воды и агломерации CNC во время сушки. Затем дисперсию замораживали жидким азотом и лиофилизировали с использованием сублимационной сушилки FreeZone Plus 2.5 (Labconoco, Канзас-Сити, Миссури, США).Нанокристаллы целлюлозы, полученные гидролизом в фосфорной кислоте при концентрации 76 мас.% (CNC_P76), затем были модифицированы янтарным ангидридом (SA) в различных условиях реакции. Влияние времени реакции (60, 120, 180 и 240 мин), температуры (70, 80, 90, 100 и 110 ° C), а также молярного отношения янтарного ангидрида к общему количеству гидроксильных групп целлюлозы (SA: OH 2: 1, 3: 1, 5: 1 и 10: 1) на свойства модифицированных ЧПУ. В каждой реакции 0,5 г CNC_P76 было диспергировано в 16 мл диметилформамида (ДМФ), и после достижения температуры реакции раствор СК в 10 мл ДМФ и 0 мкл.В дисперсию CNC добавляли 026 мл пиридинового катализатора. Тип и количество катализатора определяли согласно работе Sehaqui et al. [35]. Реакции проводили в токе азота. После реакции смесь охлаждали на ледяной бане, дважды центрифугировали (5200 об / мин, 15 мин) и обрабатывали ультразвуком (15 мин) с дистиллированной водой. Чтобы очистить суспензию CNC от оставшихся реагентов, ее диализовали против дистиллированной воды в течение трех дней. Чтобы уменьшить кристаллизацию воды и агрегацию CNC во время сублимационной сушки, к водной дисперсии CNC добавляли трет-бутанол для достижения концентрации t-but: H 2 O 5:25 (об. / Об.) [46 ].Наконец, дисперсию CNC замораживали в жидком азоте и сушили вымораживанием. Маршрут подготовки модифицированных ЧПУ представлен на Рисунке 1, а обозначения всех образцов показаны в Таблице 1. Если в названии образца не указано как изменяющийся параметр, применялись следующие стандартные параметры: 110 ° C, 120 мин и 5: 1, соответственно, для температуры реакции, времени и молярного отношения янтарного ангидрида к гидроксильным группам целлюлозы (SA: OH).

2.3. Динамическое лазерное рассеяние (DLS)

Измерения динамического лазерного рассеяния (DLS) были предприняты для определения распределения частиц по размерам по интенсивности и количеству.Использовали Malvern Zeta Sizer Nano ZS (Malvern, UK), и анализы проводили в одноразовых калибровочных кюветах при угле рассеяния 173 ° и комнатной температуре. Концентрация каждой дисперсии составляла 0,1 мг · мл -1 . Гидродинамический радиус r h , полученный из уравнения Стокса-Эйнштейна для сферических частиц, был определен методом DLS и рассматривался только как ориентировочная мера «кажущегося» размера динамических гидратированных / сольватированных ЧПУ. Распределения интенсивности по размеру были получены из анализа корреляционной функции с использованием алгоритма CONTIN в программном обеспечении прибора.

2.4. Инфракрасный спектр с преобразованием Фурье (FTIR)

Инфракрасный спектр с преобразованием Фурье (FTIR) собирали на спектрофотометре Spectrum 65 (Perkin-Elmer, Waltham, MA, USA) в режиме НПВО с кристаллом C / ZnSe. Диапазон каждого измерения составлял 4000–450 см –1 с интервалами 4 см –1 . Было усреднено восемь сканирований.

2.5. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS).

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) проводилась с использованием системы K-Alpha XPS (Thermo Scientific, Уолтем, Массачусетс, США), оснащенной микросфокусированным монохроматическим рентгеновским аппаратом Al Kα. источник (1486.6 эВ). Рентгеновский луч размером 400 мкм использовался при 6 мА × 12 кВ. Спектры регистрировались в режиме постоянной энергии анализатора, энергия прохода составляла 200 эВ для обзора. Долевую концентрацию соответствующего элемента A (в атомных%) рассчитывали согласно уравнению (1):

% A = IA / sA∑ (In / sn) · 100%

(1)

где I n — интегральная площадь пика обнаруженных атомов, а S n — коэффициент чувствительности Скоуфилда с поправкой на пропускание анализатора.Определенный состав поверхности был использован для расчета степени замещения поверхности (SSD) целлюлозы. Метод, предложенный Родионовой и соавт. адаптирован для проведения расчетов [47]. Считалось, что на каждую целлюлозную единицу приходится пять атомов углерода в молекулярном окружении (C – O). Следовательно, ⅕ процентного пика (C – O) (C % C – O ) соответствует вкладу одного атома углерода в (C – O) окружении. Поскольку целлюлоза этерифицирована ангидридом дикарбоновой кислоты, 1/2 процентной концентрации атомов углерода в среде (O – C = O) (C % O – C = O ) пропорциональна количеству сложноэфирных связей.Степень замещения поверхности (SSD) рассчитывалась с использованием уравнения (2) как концентрация сложноэфирных связей, относящаяся к концентрации одной (C – O) группы:

SSD = 12C% O – C = O / 15C% C – O

(2)

2,6. Широкоугольная дифракция рентгеновских лучей (WAXD)

Измерения дифракции рентгеновских лучей были выполнены с использованием дифрактометра D2 Phaser (Bruker, Billerica, MA, USA) при комнатной температуре в режиме отражения (k Cu = 1,54 Å). Паттерны собирались в диапазоне 5–40 ° с шагом 0.02 °. Степень кристалличности — χ c , определялась как отношение общей площади кристаллических пиков (Σ Acrystal ) к сумме площадей кристаллических пиков и аморфного профиля (Σ Aamorphous ). Процедура деконволюции проводилась с использованием MagicPlot Student 2.7.1. Пять кристаллических пиков были обнаружены при 14,3 °, 16,4 °, 20,0 °, 22,5 ° и 34,5 °, которые соответствуют индексам Миллера 101, 10ī, 021, 002 и 040 для кристаллов целлюлозы соответственно [48,49,50].

2,7. Сканирующая электронная микроскопия (SEM)

Морфологию образцов исследовали с использованием сканирующего электронного микроскопа JSM-6010LA Jeol (Jeol, Tokyo, Japan). Образцы металлизировали золото-палладием с использованием системы распыления Hummer 6.2 (Anatech USA, Хейворд, Калифорния, США) с толщиной слоя около 3 нм.

2.8. Атомно-силовая микроскопия (АСМ)

АСМ-визуализация ЧПУ, высушенных на воздухе, выполнялась в режиме постукивания на AFM INNOVA (Veeco, New York, NY, USA).Модель FESPA-V2 на Si, легированном сурьмой (n), от Bruker со значением k 22,8 Н / м и резонансной частотой (f 0 ) 75 кГц использовалась при скорости сканирования 0,300 мкм / с. Были получены типичные топографические и фазовые изображения. Диаметры ЧПУ оценивали в программе Bruker NanoScope Analysis 1.40 путем определения горизонтальных расстояний между впадинами на профилях поперечного сечения, взятых перпендикулярно кристаллам целлюлозы. Тридцать значений диаметров ЧПУ были усреднены для каждого анализируемого образца.

2.9. Термогравиметрические анализы (ТГА)

Термогравиметрические анализы (ТГА) проводили с использованием анализатора TG F1 Libra (Netzsch, Зельб, Германия) и собирали в диапазоне температур 30–600 ° C при скорости нагрева 10 °. C · мин −1 , в атмосфере синтетического воздуха и аргона.

Непрерывные и периодические культуры Escherichia coli KJ134 для ферментации янтарной кислоты: распределение метаболических потоков и характеристики продукции

Соображения выхода янтарной кислоты

Для интерпретации измеренных распределений и выходов продуктов требуется надлежащий анализ возможных путей метаболизма.С общей точки зрения оптимальная стехиометрия определяется следующей сбалансированной реакцией, в которой глюкоза (Glu) реагирует с диоксидом углерода с образованием янтарной кислоты (SA):

Glu + 67CO2 → 127SA + 67h3O

(1)

Приведенное выше уравнение игнорирует образование биомассы и дает максимально возможный выход СК на один моль глюкозы. При выражении в единицах массы приведенное выше уравнение дает выход SA 1,12 г г -1 .

Чтобы понять метаболические пути продукции высокоурожайной СК, полезно рассмотреть пути естественных продуцирующих организмов, таких как Actinobacillus succinogenes , Mannheimia succiniciproducens и Anaerobiospirillum succiniciproducens .Все эти организмы продуцируют СК анаэробно посредством обратного цикла TCA (трикарбоновой кислоты), начиная со стадии карбоксилирования PEP (фосфоенолпирувата). Чистая стехиометрия от глюкозы до SA требует НАДН (см. Красные стрелки на рисунке 4), и поэтому этот путь называется восстановительным. Чтобы сбалансировать окислительно-восстановительный потенциал, требуется окислительный путь (также начиная с глюкозы, как показано синими стрелками на рисунке 4). Все производители диких SA используют AcA в качестве продукта для выработки необходимого NADH.Пируват может окисляться через путь пируватдегидрогеназы (PDH) или путь формиатлиазы (FL). В пути PDH высвобождается НАДН, и, соответственно, окислительный путь на Фигуре 4 (B) обеспечивает большую мощность восстановления. Уравновешивая NADH двух путей, можно определить чистый окислительный и восстановительный потоки. Объединенный общий путь затем можно использовать для определения максимально возможной урожайности. Для маршрута FL на Рисунке 4 (A) происходит равное количество окислительного и восстановительного потоков, что подразумевает разделение углерода 1: 1 в узле PEP.Максимальный массовый выход для этого сценария составляет 0,66 г г -1 . Для пути PFL (Рисунок 4 (B)) образующийся дополнительный НАДН вызывает соотношение 2: 1 между восстановительным и окислительным путями, что обеспечивает больший приток в SA, где максимальный массовый выход увеличивается до 0,87 г г -1. . Для этого сценария каждый моль образовавшегося AcA приведет к образованию 2 моль SA.

Рисунок 4

Метаболические пути нативных продуцентов СК. A) Окисление пирувата через пируватформиатлиазу, B) Окисление пирувата через пируватдегидрогеназу.Glu — глюкоза; ПЭП — фосфоенолпируват; ОХА — оксалоацетат; Мал — малат; Фум — фумарат; СА — сукцинат; Пир — пируват; AcCoA — ацетилкофермент А; AcA — ацетат.

Можно улучшить метаболические пути естественных организмов для дальнейшего повышения урожайности СК, используя окислительный путь с СК в качестве конечного продукта. Самым простым из них является окислительная ветвь цикла TCA, где восстанавливающая сила или NADH генерируется на пути к SA (см. Рисунок 5 (A)). Цикл TCA может функционировать в отсутствие кислорода, хотя NADH не может быть преобразован в ATP посредством окислительного фосфорилирования.Основное образование NADH на окислительной стороне цикла TCA (см. Рисунок 5 (A)) заставляет большую часть потока проходить через восстановительную часть цикла (доля 5/7 от общего потока). Важно отметить, что комбинированная стехиометрия точно такая же, как в уравнении 1. Представление на рисунке 5 (A) не указывает на прекращение окислительной секции TCA в SA. Также возможно использовать полный цикл TCA как окислительный путь. В этом случае поток восстановительного пути будет увеличиваться, в то время как общая стехиометрия останется такой же, как у уравнения 1.Глиоксилатный шунт можно использовать аналогичным образом для достижения точно такого же результата. Общий окислительный путь будет разделять участки восстановительного пути. Меньшее количество НАДН, образующегося на пути окислительного глиоксилата, вызывает больший окислительный поток (доля 3/7 от общего потока), как показано на Рисунке 5 (B).

Рисунок 5

Метаболический путь с СК в качестве единственного продукта экскреции. A) Восстановительная и окислительная секции TCA, B) Глиоксилатный шунт.Glu — глюкоза; ПЭП — фосфоенолпируват; ОХА — оксалоацетат; Мал — малат; Фум — фумарат; СА — сукцинат; Пир — пируват; AcCoA — ацетилкофермент А; Cit — лимонная кислота; AcA — ацетат.

Анализ производственных возможностей и ограничений

Очевидно, что высокопродуктивная продукция SA с помощью E. coli KJ134 происходит в условиях отсутствия роста, когда производство AcA невелико. Количество AcA, продуцируемого в условиях роста, особенно для непрерывных культур, напоминает количество нативного продуцента SA, использующего пируватдегидрогеназу для окисления пирувата.Это очевидно для соотношений SA: AcA, представленных в таблице 2. Все значения близки к теоретическому значению двух (см. Рисунок 4 (B)), в то время как производство муравьиной кислоты ограничено. Все значения выхода хемостата лежат ниже теоретического максимального выхода 0,87 г г -1 из-за образования биомассы. Механизм, с помощью которого продуцируется AcA, неизвестен, но маловероятно, что это связано с генетической регрессией. Это связано с тем, что ферментация хемостата показала хорошую повторяемость между начальным и конечным установившимися состояниями после продолжительной работы.Для развития E. coli KJ134 были удалены многочисленные второстепенные пути образования ацетата [14], с минимальным образованием AcA, о котором сообщалось в тестовых ферментациях.

Распределение продукта в условиях отсутствия роста или поддержания существенно отличается от условий выращивания, наблюдаемых в результатах партий. Похоже, что метаболические модификации действуют только после прекращения роста клеток, хотя отношения SA: AcA несколько выше, чем два, были получены в фазе роста в реакторе периодического действия.Наивысшее соотношение SA: AcA, равное пяти, было получено на этапе технического обслуживания реактора периодического действия, как видно из мгновенных соотношений продукции в таблице 3. Таким образом, очевидно, что «идеальный» метаболический путь, представленный на рисунке 5, частично используется при техническом обслуживании. условия, при которых восстанавливающая сила генерируется через окислительный путь TCA (или глиоксилатный шунт).

При сравнении серий этого исследования и оригинала [1], основное различие заключается в источнике неорганического углерода.Jantama et al. [14] использовали смесь K 2 CO 3 и КОН для нейтрализации и подачи карбоната, в то время как в этом исследовании использовалась непрерывная барботировка CO 2 (г). Несмотря на значительную разницу в исходной DCW (0,07 г L -1 для этого исследования по сравнению с 0,003 г L -1 , о которых сообщалось ранее), концентрация SA через 96 часов была намного выше (71,5 г L -1 ). чем в этой работе (примерно 43 г L -1 ). Отношение SA к AcA также было значительно выше (16), чем в этом исследовании (4).

Характеристики ингибирования роста хемостата и периодической ферментации совпадают, где концентрация SA 18 г л -1 (с ассоциированным AcA) может использоваться в качестве маркера. Следовательно, производство СК с высоким титром возможно только с нерастущими клетками. Таким образом, для этого процесса подходит классическая система периодического действия с подпиткой. Непрерывное производство с высоким титром будет жизнеспособным только с системой рециркуляции клеток, в которой отдельный ферментер для роста поставляет клетки в ферментер для рециркуляции клеток.Для предложенной схемы производство AcA в условиях роста можно обойти, используя ферментер для выращивания в аэробных условиях. Высокий титр СК в нерастущих клетках будет связан с высокими выходами СК.

Уровни поддерживающей продукции определяли количественно как для хемостатного, так и для периодического брожения. Анализ непрерывной ферментации представлен на Фигуре 6, где скорость продукции SA (r SA ) нанесена на график зависимости скорости разбавления. Пересечение оси Y на этом графике показывает производительность обслуживания, которая была определена как 0.3 г SA g -1 ячеек h -1 . Поддерживающая производительность для периодической ферментации может быть получена путем деления наклона профиля SA (Рисунок 3) на DCW (если дальнейшее увеличение DCW не происходит). Очевидно, что наклон профиля SA уменьшается к концу ферментации. Максимальный наклон (и максимальная поддерживающая скорость продукции) был получен сразу после прекращения роста и был определен как 0,6 г SA g -1 клеток h -1 .Это вдвое превышает оценку хемостата. Последующее снижение продукции SA не может быть связано с уменьшением DCW, подразумевая, что r SA уменьшается к концу ферментации. Смерть клетки может быть возможным объяснением этого наблюдения.

Рисунок 6

r SA
vs. D для определения скорости производства обслуживания SA. Указаны исходные концентрации глюкозы 20 и 50 г л -1 .Glu — глюкоза; СА — янтарная кислота.

Показывает метабокарту янтарной кислоты (HMDB0000254)

Справочные материалы по заболеваниям
Ранняя преэклампсия
  1. Бахадо-Сингх РО, Аколекар Р. , Nicolaides K: Метаболомика и прогнозирование преэклампсии в первом триместре. J Matern Fetal Neonatal Med. 2012 Октябрь; 25 (10): 1840-7. DOI: 10.3109 / 14767058.2012.680254. Epub 2012 28 апреля.[PubMed: 22494326]
Беременность
  1. Bahado-Singh RO, Akolekar R, Mandal R, Dong E, Xia J, Kruger M, Wishart DS, Nicolaides K: Metabolomics and Metabolomics and преэклампсии с ранним началом. J Matern Fetal Neonatal Med. 2012 Октябрь; 25 (10): 1840-7. DOI: 10.3109 / 14767058.2012.680254. Epub 2012, 28 апреля. [PubMed: 22494326]
  2. Bahado-Singh RO, Akolekar R, Mandal R, Dong E, Xia J, Kruger M, Wishart DS, Nicolaides K: Метаболомический анализ для прогнозирования синдрома Дауна в первом триместре.Am J Obstet Gynecol. 2013 Май; 208 (5): 371.e1-8. DOI: 10.1016 / j.ajog.2012.12.035. Epub 2013, 8 января. [PubMed: 23313728]
  3. Бахадо-Сингх Р.О., Аколекар Р., Челлия А., Мандал Р., Донг Э., Крюгер М., Вишарт Д.С., Николаидес К.: Метаболический анализ для выявления трисомии 18 в первом триместре. Am J Obstet Gynecol. 2013 июл; 209 (1): 65.e1-9. DOI: 10.1016 / j.ajog.2013.03.028. Epub 2013, 25 марта. [PubMed: 23535240]
  4. Бахадо-Сингх Р.О., Эртл Р., Мандал Р., Бьорндал Т.К., Сингелаки А., Хан Б., Донг Э., Лю ПБ, Алпай-Савасан З., Вишарт Д.С., Николаидес К.Х .: Метаболомик. прогнозирование врожденного порока сердца плода в первом триместре.Am J Obstet Gynecol. 2014 сентябрь; 211 (3): 240.e1-240.e14. DOI: 10.1016 / j.ajog.2014.03.056. Epub 2014, 1 апреля [PubMed: 24704061]
Болезнь Канавана
  1. Wevers RA, Engelke U, Wendel U, de Jong JG, Gabreels FJ, Heerschap A: Стандартизированный метод для 1H высокого разрешения -ЯМР спинномозговой жидкости. Clin Chem. 1995 Май; 41 (5): 744-51. [PubMed: 7729054]
Болезнь Альцгеймера
  1. Redjems-Bennani N, Jeandel C, Lefebvre E, Blain H, Vidailhet M, Gueant JL: аномальные уровни церебрально-спинномозговой функции от пациентов с болезнью Альцгеймера.Геронтология. 1998; 44 (5): 300-4. [PubMed: 9693263]
Синдром раздраженного кишечника
  1. Ле Галл Дж., Нур С.О., Риджуэй К., Сковелл Л., Джеймисон К., Джонсон ИТ, Колкхун И. Дж., Нарбомикс А.К., Кемсли Э. фекальные экстракты обнаруживают измененную метаболическую активность кишечной микробиоты при язвенном колите и синдроме раздраженного кишечника. J Proteome Res. 2011 Сентябрь 2; 10 (9): 4208-18. DOI: 10.1021 / pr2003598. Epub, 8 августа 2011 г. [PubMed: 21761941]
Язвенный колит
  1. Ле Галл Г., Нур С.О., Риджуэй К., Сковелл Л., Джеймисон К., Джонсон ИТ, Колкухун И.Дж., Кемсли A: Метаболомика фекальных экстрактов выявляет измененную метаболическую активность кишечной микробиоты при язвенном колите и синдроме раздраженного кишечника.J Proteome Res. 2011 Сентябрь 2; 10 (9): 4208-18. DOI: 10.1021 / pr2003598. Epub 2011, 8 августа. [PubMed: 21761941]
  2. Колхо К.Л., Пессия А., Яаккола Т., де Вос В.М., Велагапуди В.: Метаболомика фекалий и сыворотки при воспалительном заболевании кишечника у детей. Колит Дж. Крона. 2017 1 марта; 11 (3): 321-334. DOI: 10,1093 / ecco-jcc / jjw158. [PubMed: 27609529]
Болезнь Крона
  1. Marchesi JR, Holmes E, Khan F, Kochhar S, Scanlan P, Shanahan F, Wilson ID, Wang Y: Быстрая и неинвазивная характеристика воспалительного метаболизма заболевание кишечника.J Proteome Res. 2007 февраль; 6 (2): 546-51. [PubMed: 17269711]
  2. Kolho KL, Pessia A, Jaakkola T., de Vos WM, Velagapudi V: Метаболомика фекалий и сыворотки при воспалительном заболевании кишечника у детей. Колит Дж. Крона. 2017 1 марта; 11 (3): 321-334. DOI: 10,1093 / ecco-jcc / jjw158. [PubMed: 27609529]
Подагра
  1. Шао Т., Шао Л., Ли Х, Се З, Хе З, Вэнь С. Комбинированная подпись фекального микробиома и метаболома у пациентов с подагрой.Front Microbiol. 2017 21 февраля; 8: 268. DOI: 10.3389 / fmicb.2017.00268. eCollection 2017. [PubMed: 28270806]
Потеря прикрепления
  1. Liebsch C, Pitchika V, Pink C, Samietz S, Kastenmuller G, Artati A, Suhre Kau, Adamski J, Vol. H, Фридрих Н., Кохер Т., Хольтфретер Б., Пицнер М.: Метаболом слюны в связи с состоянием здоровья полости рта. J Dent Res. 2019 июн; 98 (6): 642-651. DOI: 10.1177 / 0022034519842853. Epub 2019 26 апреля.[PubMed: 31026179]
Отсутствующие зубы
  1. Liebsch C, Pitchika V, Pink C, Samietz S, Kastenmuller G, Artati A, Suhre K, Adamski J, Nauck M, Volzke Н., Кохер Т., Хольтфретер Б., Пицнер М.: Метаболом слюны в связи с состоянием здоровья полости рта. J Dent Res. 2019 июн; 98 (6): 642-651. DOI: 10.1177 / 0022034519842853. Epub 2019 26 апреля. [PubMed: 31026179]
Глубина пародонтального зондирования
  1. Liebsch C, Pitchika V, Pink C, Samietz S, Kastenmuller G, Artati A, Suhre K, Nau Adamski M, Volzke H, Friedrich N, Kocher T., Holtfreter B, Pietzner M: Метаболом слюны в связи с состоянием здоровья полости рта.J Dent Res. 2019 июн; 98 (6): 642-651. DOI: 10.1177 / 0022034519842853. Epub 2019, 26 апреля. [PubMed: 31026179]
Рак легких
  1. Wishart DS, Knox C, Guo AC, Eisner R, Young N, Gautam B, Hau DD, Psychogios N, Dong , Bouatra S, Mandal R, Sinelnikov I, Xia J, Jia L, Cruz JA, Lim E, Sobsey CA, Shrivastava S, Huang P, Liu P, Fang L, Peng J, Fradette R, Cheng D, Tzur D, Clements М., Льюис А., Де Соуза А., Зунига А., Доу М., Ксион Й., Клайв Д., Грейнер Р., Назырова А., Шайхутдинов Р., Ли Л., Фогель Х. Дж., Форсайт I: HMDB: база знаний о метаболоме человека.Nucleic Acids Res. 2009 Янв; 37 (выпуск базы данных): D603-10. DOI: 10,1093 / нар / gkn810. Epub, 25 октября 2008 г. [PubMed: 18953024]
Эозинофильный эзофагит
  1. (). Мордехай, Хиен и Дэвид С. Уишарт. .
Колоректальный рак
  1. Ni Y, Xie G, Jia W: Метабономика колоректального рака человека: новые подходы к ранней диагностике и открытию биомаркеров. J Proteome Res.2014 5 сентября; 13 (9): 3857-70. DOI: 10.1021 / pr500443c. Epub 2014, 14 августа [PubMed: 25105552]
  2. Lin Y, Ma C, Liu C, Wang Z, Yang J, Liu X, Shen Z, Wu R: дактилоскопия фекальной метаболомики на основе ЯМР как предикторы более раннего диагноза у пациентов с колоректальный рак. Oncotarget. 2016 17 мая; 7 (20): 29454-64. DOI: 10.18632 / oncotarget.8762. [PubMed: 27107423]
  3. Браун Д.Г., Рао С., Вейр Т.Л., О’Малия Дж., Базан М., Браун Р.Дж., Райан Е.П.: Метаболомика и сети метаболических путей от рака толстой кишки человека, прилегающих слизистых оболочек и стула.Cancer Metab. 2016 6 июня; 4:11. DOI: 10.1186 / s40170-016-0151-у. eCollection 2016. [PubMed: 27275383]
  4. Sinha R, Ahn J, Sampson JN, Shi J, Yu G, Xiong X, Hayes RB, Goedert JJ: Fecal Microbiota, Fecal Metabolome, and Colorectal Cancer Interrelations. PLoS One. 2016 25 марта; 11 (3): e0152126. DOI: 10.1371 / journal.pone.0152126. eCollection 2016. [PubMed: 27015276]
  5. Goedert JJ, Sampson JN, Moore SC, Xiao Q, Xiong X, Hayes RB, Ahn J, Shi J, Sinha R: Метаболомика кала: эффективность анализа и связь с колоректальным раком.Канцерогенез. 2014 сентябрь; 35 (9): 2089-96. DOI: 10,1093 / carcin / bgu131. Epub 2014, 18 июля. [PubMed: 25037050]
D-2-гидроксиглутаровая ацидурия
  1. Чалмерс Р.А., Лоусон А.М., Уоттс Р.В., Тавилл А.С., Камерлинг Дж. П., Хейви Д., Огил -2-гидроксиглутаровая ацидурия: клинический случай и биохимические исследования. J Inherit Metab Dis. 1980; 3 (1): 11-5. [PubMed: 6774165]
  2. Wajne M, Vargas CR, Funayama C, Fernandez A, Elias ML, Goodman SI, Jakobs C., van der Knaap MS: D-2-гидроксиглутаровая ацидурия у пациента с тяжелым клиническим фенотипом и необычным МРТ Выводы.J Inherit Metab Dis. 2002 Февраль; 25 (1): 28-34. [PubMed: 11999977]
Дефицит декарбоксилазы малонил-Коа
  1. Haan EA, Scholem RD, Croll HB, Brown GK: Дефицит декарбоксилазы малонил-коэнзима A. Клинические и биохимические данные у второго ребенка с более тяжелым ферментным дефектом. Eur J Pediatr. 1986 апр; 144 (6): 567-70. [PubMed: 3709568]
Дефицит фумаразы
  1. Бастуг О., Кардас Ф, Озтюрк М.А., Халис Х., Мемур С., Коркмаз Л., Таг З, Гунес Т: редкая причина опистора; фумаровая ацидурия: первый случай заболевания в Турции.Turk Pediatri Ars. 2014 1 марта; 49 (1): 74-6. DOI: 10.5152 / tpa.2014.442. eCollection, март 2014 г. [PubMed: 26078636]
Дефицит комплекса 2-кетоглутаратдегидрогеназы
  1. Bonnefont JP, Chretien D, Rustin P, Robinsier B. , Saudubray JM, Munnich A: Дефицит альфа-кетоглутаратдегидрогеназы, проявляющийся в виде врожденного лактоацидоза. J Pediatr. 1992 август; 121 (2): 255-8. [PubMed: 1640293]
Дефицит липоилтрансферазы 1
  1. Сорез Ю. C, Nitschke P, Correia I, Sardet C, Boddaert N, Hamel Y, Delahodde A, Ottolenghi C, de Lonlay P: Мутации в гене липоилтрансферазы человека LIPT1 вызывают болезнь Ли с вторичным дефицитом пирувата и альфа-кетоглутаратдегидрогеназы.Orphanet J Rare Dis. 2013 17 декабря; 8: 192. DOI: 10.1186 / 1750-1172-8-192. [PubMed: 24341803]
Общие ссылки
  1. Magera MJ, Helgeson JK, Matern D, Rinaldo P: Метилмалоновая кислота, измеренная в плазме и моче с помощью разбавления стабильных изотопов и тандемной масс-спектрометрии. Clin Chem. 2000 ноя; 46 (11): 1804-10. [PubMed: 11067816]
  2. Guneral F, Bachmann C: Возрастные справочные значения для органических кислот в моче у здорового турецкого педиатра.Clin Chem. 1994 июн; 40 (6): 862-6. [PubMed: 8087979]
  3. Redjems-Bennani N, Jeandel C, Lefebvre E, Blain H, Vidailhet M, Gueant JL: аномальные уровни субстрата, которые зависят от функции митохондрий в спинномозговой жидкости у пациентов с болезнью Альцгеймера. Геронтология. 1998; 44 (5): 300-4. [PubMed: 9693263]
  4. Zhang TM, Sener A, Malaisse WJ: Гидролиз диметилового эфира янтарной кислоты в островках поджелудочной железы крыс. Biochem Mol Med. 1995 август; 55 (2): 131-7. [PubMed: 7582870]
  5. Wevers RA, Engelke U, Wendel U, de Jong JG, Gabreels FJ, Heerschap A: Стандартизованный метод 1H-ЯМР высокого разрешения спинномозговой жидкости.Clin Chem. 1995 Май; 41 (5): 744-51. [PubMed: 7729054]
  6. Groenen PM, Engelke UF, Wevers RA, Hendriks JC, Eskes TK, Merkus HM, Steegers-Theunissen RP: 1H ЯМР-спектроскопия высокого разрешения околоплодных вод плодов расщелины позвоночника и контрольной группы. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2004 15 января; 112 (1): 16-23. [PubMed: 14687733]
  7. Meijer-Severs GJ, van Santen E: Короткоцепочечные жирные кислоты и сукцинат в кале здоровых добровольцев и их корреляция с культурным подсчетом анаэробов.Сканд Дж Гастроэнтерол. 1987 августа; 22 (6): 672-6. [PubMed: 3659829]
  8. Silwood CJ, Lynch E, Claxson AW, Grootveld MC: 1H и (13) C ЯМР-спектроскопический анализ слюны человека. J Dent Res. 2002 июн; 81 (6): 422-7. [PubMed: 12097436]
  9. Ren LC, Huang XY, Long JH: [Влияние янтарной кислоты на функцию человеческих фибробластов, культивируемых in vitro]. Чжунхуа Шао Шан За Чжи. 2004 Февраль; 20 (1): 34-6. [PubMed: 15059451]
  10. Hoffmann GF, Meier-Augenstein W, Stockler S, Surtees R, Rating D, Nyhan WL: Физиология и патофизиология органических кислот в спинномозговой жидкости.J Inherit Metab Dis. 1993; 16 (4): 648-69. [PubMed: 8412012]
  11. Wevers RA, Engelke U, Heerschap A: 1H-ЯМР-спектроскопия с высоким разрешением плазмы крови для метаболических исследований. Clin Chem. Июль 1994; 40 (7, часть 1): 1245-50. [PubMed: 8013094]
  12. Borenstein DG, Gibbs CA, Jacobs RP: Газожидкостный хроматографический анализ синовиальной жидкости: летучие короткоцепочечные жирные кислоты при септическом артрите. Ann Rheum Dis. 1983 август; 42 (4): 362-7. [PubMed: 6882030]
  13. Frenkel G, Peterson RN, Freund M: Окислительный и гликолитический метаболизм компонентов спермы промытыми сперматозоидами морской свинки.Fertil Steril. 1975 Февраль; 26 (2): 144-7. [PubMed: 1126459]
  14. Sreekumar A, Poisson LM, Rajendiran TM, Khan AP, Cao Q, Yu J, Laxman B, Mehra R, Lonigro RJ, Li Y, Nyati MK, Ahsan A, Kalyana-Sundaram S, Han B , Cao X, Byun J, Omenn GS, Ghosh D, Pennathur S, Alexander DC, Berger A, Shuster JR, Wei JT, Varambally S, Beecher C, Chinnaiyan AM: Метаболические профили определяют потенциальную роль саркозина в прогрессировании рака простаты. Природа. 2009 12 февраля; 457 (7231): 910-4. DOI: 10,1038 / природа07762.[PubMed: 19212411]
  15. Briere JJ, Favier J, El Ghouzzi V, Djouadi F, Benit P, Gimenez AP, Rustin P: Дефицит сукцинатдегидрогеназы у человека. Cell Mol Life Sci. 2005 октябрь; 62 (19-20): 2317-24. [PubMed: 16143825]
  16. Растин П., Ротиг А: Врожденные ошибки комплекса II — необычные митохондриальные заболевания человека. Biochim Biophys Acta. 2002 17 января; 1553 (1-2): 117-22. [PubMed: 11803021]
  17. Гупта А., Двиведи М., Махди А.А., Хетрапал К.Л., Бхандари М.: Широкая идентификация бактериального типа при инфекции мочевыводящих путей с использованием (1) ч ЯМР-спектроскопии.J Proteome Res. 2012 2 марта; 11 (3): 1844-54. DOI: 10.1021 / pr2010692. Epub 2012, 31 января. [PubMed: 22292465]
  18. Зауэр М., Порро Д., Маттанович Д., Брандуарди П. Микробное производство органических кислот: расширение рынков. Trends Biotechnol. 2008 Февраль; 26 (2): 100-8. DOI: 10.1016 / j.tibtech.2007.11.006. Epub, 2008, 11 января [PubMed: 18191255]
  19. Беккер Дж., Ланге А., Фабариус Дж., Виттманн К.: химические вещества на платформе высшей ценовой категории: производство органических кислот на биологической основе. Curr Opin Biotechnol. 2015 декабрь; 36: 168-75.DOI: 10.1016 / j.copbio.2015.08.022. Epub, 2015, 8 сентября. [PubMed: 26360870]
  20. Эльшенави С., Пинни С.Е., Стюарт Т., Дулиас П.Т., Зура Дж., Парри С., Эловиц М.А., Беннетт М.Дж., Бансал А, Штраус Дж.Ф. Метаболомическая сигнатура плаценты при спонтанных преждевременных родах. Int J Mol Sci. 2020 4 февраля; 21 (3). pii: ijms21031043. DOI: 10.3390 / ijms21031043. [PubMed: 32033212]

Стремление к коммерциализации янтарной кислоты на биологической основе

Дорогая нефть воплощает ограниченность этого ресурса в поразительную реальность.Из-за необходимости проводятся исследования альтернативных видов топлива и множества материалов, изготовленных из нефти. С середины 1990-х годов янтарная кислота вызвала интерес как альтернатива нефти для производства всего, от антиобледенителей до пестицидов.

В 2004 году Министерство энергетики США опубликовало отчет, в котором указаны 12 химических веществ, которые могут быть произведены из сахаров, в основном путем микробной ферментации. Эти строительные блоки представляли интерес, потому что их можно было преобразовать в различные ценные химические вещества и материалы на биологической основе.Во главе списка стояла янтарная кислота, четырехуглеродная молекула с химической структурой, похожей на малеиновый ангидрид. Малеиновый ангидрид — это вещество, полученное из нефти, которое обеспечивает химическое сырье для пищевых и фармацевтических продуктов, поверхностно-активные и детергенты, пластмассы, волокна одежды и биоразлагаемые растворители. Поскольку эти два химических вещества очень похожи, а янтарная кислота производится всеми живыми существами путем естественного брожения сахаров, янтарная кислота, полученная из биомассы, может служить привлекательной заменой малеинового ангидрида и химическим веществом-платформой для синтеза множества соединений. .«В этом прелесть янтарной кислоты», — объясняет Сюзанна Клефф, старший научный сотрудник MBI International, бывшего Мичиганского биотехнологического института. «Сначала вам нужна четырехуглеродная платформа», — говорит она. «Во-вторых, любое химическое вещество, которое вы можете произвести и которое является частью центрального метаболизма организма, всегда подразумевает, что вы можете производить его в большом количестве и что вы можете сделать это легко». Несмотря на то, что в настоящее время трудно найти способ «зеленого» производства янтарной кислоты по конкурентоспособной цене, он может открыть для этого химического вещества целый ряд новых рынков.

Большая часть исследований янтарной кислоты на биологической основе проводилась правительственными учреждениями, в частности Министерством энергетики, однако внимание этих учреждений в настоящее время сосредоточено на соблюдении топливных стандартов. «Особое внимание некоторых правительственных агентств к продуктам на биологической основе стало меньше из-за более жестких требований в отношении энергии и топлива», — объясняет Джин Петерсен, руководитель проекта Министерства энергетики и химик. «Вопрос в том, подойдет ли частный сектор к своей тарелке?»

Ответ — да, говорят представители двух компаний, которые согласились поговорить с журналом Biomass Magazine о стремлении каждой компании сделать реальностью доступную по конкурентоспособной цене янтарную кислоту на биологической основе.

Приз

По мере прохождения квестов этот может быть не таким драматичным, как разрушение кольца и избавление раздираемого войной Средиземья от сверхъестественного зла, как в эпопее «Властелин колец». Тем не менее, конечная награда, которую получают потенциальные герои — рынок, оцениваемый более чем в 1,3 миллиарда долларов в год — является неплохим призом за преодоление трудностей, связанных с коммерциализацией средств производства зеленой янтарной кислоты. Хотя доступная в настоящее время янтарная кислота, которая производится из бутана, четырехуглеродного нефтехимического продукта, обслуживает относительно небольшой мировой рынок с объемом около 15000 метрических тонн в год, потенциальный рынок для биоразлагаемой формы химического вещества может быть более чем в 100 раз больше. .«Степень проникновения на рынок в основном зависит от ценовой конкурентоспособности янтарной кислоты на биологической основе по сравнению с нефтехимическими альтернативами», — говорит Клефф. «Также существует больший интерес к производству полимеров из мономеров, полученных экологически чистым способом».

Награда от этого потенциального золотого рудника заключается в полезности янтарной кислоты в качестве строительного блока для множества вторичных химикатов. Клефф выделяет три основных потенциальных рынка зеленой янтарной кислоты. Самый большой из них — это замена малеинового ангидрида на биологической основе, который в настоящее время обслуживает около 1 мирового рынка.65 млн тонн в год. Во-вторых, мировой рынок полимеров, получаемых из бутана, составляет более 1,6 миллиона фунтов в год. Самый маленький рынок — около 100 миллионов фунтов в год — это пирролидиноны, которые используются для производства экологически чистых растворителей и экологически чистых химикатов для очистки воды.

«Существуют всевозможные рынки производных продуктов, на которых в настоящее время янтарная кислота не используется, потому что она слишком дорога по сравнению с нефтехимией», — объясняет Дилум Данувила, вице-президент по развитию бизнеса в Diversified Natural Products Inc.(DNP) промышленная биотехнологическая компания. «Как бизнес, мы должны достичь точки, в которой мы будем экономически конкурентоспособными с ценообразованием в нефтехимии», — говорит он. «Мы приближаемся».

Окончательный приз и стимулы к действию четко определены, но как они будут достигнуты?

Путешествие

Компания
MBI, основанная в 1981 г. Целевой группой по высоким технологиям штата Мичиган, имеет большой опыт разработки химикатов на биологической основе и сельскохозяйственного сырья в химикаты, полученные в процессе ферментации.В 1996 году компания запатентовала уникальную бактерию, которую она изолировала для производства янтарной кислоты из сахаров. Ученые MBI, зная, что рубец, один из четырех отделов желудка крупного рогатого скота, представляет собой теплый объемный резервуар, лишенный кислорода и наполненный микробами, которые переваривают и ферментируют бесконечный запас хорошо пережеванных кормов, — собранные образцы рубца и изолированные новый производитель янтарной кислоты. «Рубец — это среда, в которой можно ожидать найти организм, вырабатывающий янтарную кислоту», — объясняет Клефф.Помимо благоприятных условий для ферментации, «окружающая среда богата углекислым газом, который мы добавляем в наш продукт», — добавляет она. «Таким образом, в отличие от почти всего остального, кроме фотосинтеза, мы делаем продукт, в котором мы включаем СО2 (углекислый газ)». Поскольку диоксид углерода является побочным продуктом производства этанола, синтез янтарной кислоты на биологической основе может быть связан с заводами по производству этанола.

На данный момент самой большой проблемой для команды MBI, помимо работы с неизвестным в то время микробом, было определение того, как извлечь янтарную кислоту из ферментационного бульона, объясняет Клефф.«В отличие от спиртов, которые можно просто отгонять от других компонентов, с янтарной кислотой это невозможно», — говорит она. За последние 10 лет исследователи MBI охарактеризовали бактерию, получившую название Actinobacillus succinogenes , определили оптимальные условия роста и продукты ферментации микроба, а также оптимизировали методы улучшения штамма, минимизировали побочные продукты, увеличили выход и чистоту янтарной кислоты и извлекли молекула. «Наши исследования были сосредоточены на улучшении процессов штамма и ферментации, методах восстановления и интеграции технологического пакета для надежного и экономичного производства», — говорит Клефф.

На данный момент MBI расширила масштабы настольного процесса ферментации для производства янтарной кислоты до процесса ферментации объемом 1000 галлонов на своем пилотном заводе в Лансинге, штат Мичиган. «Когда вы дойдете до этого этапа, вы преодолела множество препятствий », — говорит Клефф. Однако это не тот размер, который мог бы обеспечить рынок значительным количеством янтарной кислоты на биологической основе, — говорит она. С этой целью MBI заключила партнерское соглашение с другой компанией по коммерциализации технологии. Никаких дополнительных подробностей об этом партнерстве на момент печати не было.

Вторая компания, которая движется к крупномасштабному производству янтарной кислоты из биомассы, — это DNP, ранее называвшаяся Applied CarboChemicals. «Благодаря лицензиям компания приобрела интеллектуальную собственность для преобразования сахаров из сельскохозяйственных культур в янтарную кислоту», — поясняет Данувила. Как и MBI, процесс производства янтарной кислоты в DNP начинается с микробной ферментации. Однако DNP использует штамм Escherichia coli , разработанный Министерством энергетики в середине 1990-х годов в рамках программы агентства по альтернативному сырью.В нормальных условиях « E. coli ферментирует сахара с образованием смеси кислот», — объясняет Данувила. «Однако усилия Министерства энергетики привели к ошибке, которая оптимизирована для производства янтарной кислоты и минимального количества побочных продуктов».

DNP также разработала методы отделения и очистки янтарной кислоты. Данувила объясняет, что одна из самых больших проблем, с которыми столкнулась его команда при разделении, заключается в том, что по сравнению с нефтехимическим сырьем, которое является концентрированным, продукты ферментации от процессов на биологической основе очень разбавлены.«Экономичная переработка этого разбавленного потока для получения янтарной кислоты может быть проблемой из-за энергии, необходимой для избавления от всей этой воды», — говорит Данувила.

В настоящее время DNP вместе со своим французским партнером Agro Industrie Recherches et Dveloppements (ARD) имеет исследовательский и пилотный центр в Помакле, Франция. Здесь технологии компании оптимизируются, чтобы сделать их более экономически жизнеспособными за счет минимизации побочных продуктов и отходов и максимального увеличения производительности. К концу 2008 — началу 2009 года две компании планируют запустить демонстрационный завод мощностью 5 000 метрических тонн.Хотя эта мощность и близко не соответствует возможному рынку, «Отчасти наша цель для демонстрационного завода — показать, что мы можем экономично производить янтарную кислоту», — говорит Данувила. Кроме того, «демонстрационный завод даст нам возможность предоставить образцы для испытаний и установить деловые отношения, которые помогут нам двигаться вперед к строительству крупных заводов по всему миру», — говорит он.

«Есть несколько компаний и организаций, занимающихся янтарной кислотой на биологической основе [исследования и разработки]», — говорит Данувила.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.