Βιοαποικοδόμηση χλωριωμένων αλκοολών

Κόντη, Αικατερίνη

dc.contributor.author	Κόντη, Αικατερίνη	el
dc.date.accessioned	2016-07-22T07:43:38Z
dc.date.available	2016-07-22T07:43:38Z
dc.date.issued	2016-07-22
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43221
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.2352
dc.rights	Default License
dc.subject	βιοαποικοδόμηση	el
dc.subject	χλωροπροπανόλες	el
dc.subject	βιοαντιδραστήρες	el
dc.subject	ακινητοποίηση	el
dc.subject	κινητική	el
dc.subject	biodegradation	en
dc.subject	chloropropanols	el
dc.subject	bioreactors	el
dc.subject	immobilization	el
dc.subject	kinetics	el
dc.title	Βιοαποικοδόμηση χλωριωμένων αλκοολών	el
dc.contributor.department	Εργαστήριο Βιοτεχνολογίας	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ	el
heal.classification	ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ	el
heal.classification	ΒΙΟΧΗΜΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΗ-ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ	el
heal.classification	ΓΕΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/17d26c7ad4b1baa3e1976533f499eef793ef5338
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/eb93c1c4545684339db201dcb520a28edd9f0225
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/7976b2f9d3bd98af08dc6a9a4f2e947144d26b5d
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/795cf17152e332839a3a351c07b6754f679f9321
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-06-30
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη μίας φιλικής προς το περιβάλλον διεργασίας για την αποτελεσματική αποικοδόμηση των αλοϋδρινών, 1,3-διχλωρο-2-προπανόλης (1,3-DCP) και 3-χλώρο-1,2-προπανεδιόλης (3-CPD). Οι συγκεκριμένες ενώσεις επιλέχθηκαν λόγω αφενός της επικινδυνότητας τους και αφετέρου λόγω της ευρείας παρουσίας τους σε βιομηχανικά απόβλητα. Μελετήθηκε η ικανότητα 75 βακτηριακών στελεχών να αποικοδομούν τις 1,3-DCP και 3-CPD. Από τα στελέχη αυτά επιλέχθηκε ως πιο αποτελεσματικό το βακτήριο Pseudomonas putida DSM 437. Ελέγχθηκε η ικανότητα καλλιεργειών του συγκεκριμένου μικροοργανισμού να αποικοδομούν διαφορετικές συγκεντρώσεις 1,3-DCP ή 3-CPD. Τα ποσοστά αποικοδόμησης για την 3-CPD ήταν χαμηλά (31,61% για αρχική συγκέντρωση 500 mg.L-1) ενώ για την 1,3-DCP δεν παρατηρήθηκε αποικοδόμηση σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες των 100 mg.L-1. Προσαρμοσμένα σε χλωροπροπανόλες κύτταρα συλλέχθηκαν στην ύστερη εκθετική φάση, επαναδιαλύθηκαν σε μικρότερο όγκο ρυθμιστικού διαλύματος (σε σχέση με την αρχική καλλιέργεια) και χρησιμοποιήθηκαν για την μελέτη των κινητικών παραμέτρων της αποικοδόμησης της 1,3-DCP, της 3-CPD και μίγματος αυτών. Στην περίπτωση αυτή, παρατηρήθηκε αποικοδόμηση της 1,3-DCP σε όλο το εύρος των συγκεντρώσεων που χρησιμοποιήθηκαν (50-500 mg.L-1) ενώ αυξήθηκαν τα ποσοστά αποικοδόμησης και για την 3-CPD. Ο μέγιστος ρυθμός αποικοδόμησης της 1,3-DCP υπολογίστηκε σε 2,78.10-6 mmoles.mg DCW-1 .h-1 ενώ ο αντίστοιχος για την 3-CPD ήταν 1,28.10-5 mmoles.mg DCW-1 .h-1. Στην περίπτωση του μίγματος παρατηρήθηκε μείωση του ρυθμού αποικοδόμησης της κάθε ένωσης χωριστά χωρίς να καταστεί δυνατή η εξαγωγή ενός κινητικού μοντέλου. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκε εσωκυτταρικό διάλυμα κυττάρων P. putida DSM 437 προσαρμοσμένων σε χλωροπροπανόλες για τον προσδιορισμό του μεταβολικού μονοπατιού που ακολουθεί η αποικοδόμηση καθώς και των κινητικών παραμέτρων. Σε δείγματα που προστέθηκε 1,3-DCP, μετά από 24h επώασης, ανιχνεύθηκαν 3-CPD και γλυκερόλη επιβεβαιώνοντας το προτεινόμενο από τη βιβλιογραφία μεταβολικό μονοπάτι. Η αποικοδόμηση της 3-CPD αποδείχτηκε ταχύτερη από αυτήν της 1,3-DCP με τις μέγιστες ταχύτητες να είναι 2,42.10-5 και 9,61.10-6 mmoles.mg πρωτεΐνης-1 .h-1, αντίστοιχα. Ο ρυθμός αποικοδόμησης της 1,3-DCP μειώθηκε παρουσία επιχλωρυδρίνης (του προϊόντος της αποχλωρίωσης της 1,3-DCP). Αντίστοιχα, παρατηρήθηκε μείωση του ρυθμού αποικοδόμησης της 3-CPD όταν προστέθηκαν επιχλωρυδρίνη ή γλυσιδόλη (ο προηγούμενος και ο επόμενος μεταβολίτης του μονοπατιού) στο διάλυμα της αντίδρασης. Μείωση του ρυθμού αποικοδόμησης της 3-CPD παρατηρήθηκε και όταν προστέθηκε 1,3-DCP στο μίγμα της αντίδρασης υποδηλώνοντας ενδεχομένως ανταγωνισμό των δύο υποστρώματα για το ίδιο ένζυμο. Τέλος, μελετήθηκε η αποικοδόμηση της 3-CPD από ακινητοποιημένα σε αλγινικό ασβέστιο κύτταρα P. putida DSM 437. Χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές διεργασίες: σύστημα διαλείποντος έργου με σφαιρίδια σε κωνικές φιάλες, συνεχής βιοαντιδραστήρας πλήρους ανάδευσης (CSTR) και βιοαντιδραστήρας σταθερής κλίνης (PBR). Το σύστημα διαλείποντος έργου παρουσίασε υψηλότερους ρυθμούς αποικοδόμησης από τα δύο συνεχή συστήματα. Στα συστήματα αυτά, παρατηρήθηκε ίδια αποικοδόμηση 3-CPD σε συνθήκες μόνιμης κατάστασης (συγκέντρωση 3-CPD στην είσοδο 200 mg.L-1). Οι περιορισμοί λόγω της εξωτερικής μεταφοράς μάζας ήταν αμελητέοι σε όλα τα συστήματα που εξετάστηκαν (Ω<<1 και Bi>1). Αντίθετα, η ενδοσωματιδιακή διάχυση είχε σημαντική επίδραση σε όλα τα συστήματα. Το μέτρο του Thiele κυμάνθηκε από 2,5 έως 11 στο σύστημα διαλείποντος έργου ανάλογα με το κυτταρικό φορτίο που χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία των σφαιριδίων. Συγκρίνοντας τα συστήματα στο ίδιο κυτταρικό φορτίο, ο PBR επηρεάζεται λιγότερο από τους περιορισμούς στην εσωτερική διάχυση σε σύγκριση με τον CSTR και το σύστημα διαλείποντος έργου παρουσιάζοντας τον υψηλότερο συνολικό παράγοντα αποτελεσματικότητας.	el
heal.sponsor	Η παρούσα διδακτορική διατριβή υποστηρίχθηκε οικονομικά από το Ίδρυμα Κρατικών Υποτροφιών	el
heal.advisorName	Κέκος, Δημήτρης	el
heal.committeeMemberName	Κέκος, Δημήτρης	el
heal.committeeMemberName	Χατζηνικολάου, Δημήτρης	el
heal.committeeMemberName	Χριστακόπουλος, Παύλος	el
heal.committeeMemberName	Κολίσης, Φραγκίσκος	el
heal.committeeMemberName	Κούκιος, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Λοϊζίδου, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	true