Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optimality conditions and duality for generalized fractional minimax programming involving locally Lipschitz (b,Ψ,Φ,ρ) -univex functions

Antczak T., Mishra S. K., Upadhyay B. B.

Control and Cybernetics

|

2018

|

Vol. 47, no. 1

5--32

EN

In this paper, we are concerned with optimality conditions and duality results of generalized fractional minimax programming problems. Suﬃcient optimality conditions are established for a class of nondiﬀerentiable generalized fractional minimax programming problems, in which the involved functions are locally Lipschitz (b,Ψ,Φ,ρ)-univex. Subsequently, these optimality conditions are utilized as a basis for constructing various parametric and nonparametric duality models for this type of fractional programming problems and proving appropriate duality theorems.

2

Estryfikacja skrobi ziemniaczanej kwasem oleinowym w obecności lipazy z Candida antarctica w polu mikrofalowym oraz w warunkach ogrzewania konwencjonalnego

Ptak S., Żarski A., Antczak T., Kapuśniak J.

Polimery

|

2016

|

T. 61, nr 6

442--448

PL

Estryfikowano natywną skrobię ziemniaczaną długołańcuchowym nienasyconym kwasem oleinowym w obecności lipazy pochodzącej z Candida antarctica, immobilizowanej na nośniku polimerowym. Reakcję prowadzono w polu mikrofalowym oraz w warunkach ogrzewania konwencjonalnego. Przebieg estryfikacji potwierdzono za pomocą spektroskopii w podczerwieni FT-IR i magnetycznego rezonansu jądrowego 1H NMR, proszkowej dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Stwierdzono, że otrzymany produkt termoplastyczny wykazuje większą hydrofobowość niż natywna skrobia ziemniaczana.

EN

An attempt has been made to prepare hydrophobic, thermoplastic material through esterification of potato starch with long-chain unsaturated fatty acid. The esterification was conducted in the presence of fungal lipase from Candida antarctica immobilized on apolymer carrier. Reaction was conducted in amicrowave field and, for comparison, under conventional heating. The completion of the esterification reaction was confirmed by spectroscopic FT-IR and 1H NMR methods, X-ray powder diffraction and scanning electron microscopy (SEM). It was found that the obtained product exhibited higher hydrophobicity than native potato starch.

3

Model systemu doradczego wspomagającego ochronę roślin sadowniczych

Tartanus M., Sas D., Antczak T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2015

|

Vol. 56, nr 5

46-49

PL

W pracy przedstawiono przykład systemu eksperckiego (doradczego) „Agrofagi roślin sadowniczych” w ochronie roślin sadowniczych. Ze względu na to, że tego rodzaju systemy powinny być dostępne dla większej liczby użytkowników, zastosowano rozproszony system technologii klient-serwer. Interfejs systemu wykonano wykorzystując standardowy język opisu stron internetowych – HTML (HyperTekst Markup Language) wraz ze skryptami CSS (Cascade Style Sheets). Dynamiczne aspekty działania stron zrealizowano za pomocą języka PHP (PHP HypertextnPreprocessor), a podstawową bazę danych zaimplementowano w oparciu o system zarządzania bazą danych MySQL.

EN

The paper presents an example of the expert system (advisory) „Pests of fruit plants” in the protection of fruit plants. Due to the fact that such systems should be available to a larger number of users, the system uses a distributed client-server technology. The system interface is made using a standard description language websites – HTML (hypertext markup language), together with scripts CSS (Cascade Style Sheets). Dynamic aspects of the party were accomplished using PHP (PHP HypertextnPreprocessor), and the primary database is implemented based on database management system MySQL.

4

Sufficient optimality criteria and duality for multiobjective variational control problems with B-(p,r)-invex function

Antczak T., Jimenez M. A.

Opuscula Mathematica

|

2014

|

Vol. 34, no. 4

665--682

EN

In this paper, we generalize the notion of B-(p, r)-invexity introduced by Antczak in [A class of B-(p; r)-invex functions and mathematical programming, J. Math. Anal. Appl. 286 (2003), 187–206] for scalar optimization problems to the case of a multiobjective variational programming control problem. For such nonconvex vector optimization problems, we prove sufficient optimality conditions under the assumptions that the functions constituting them are B-(p, r)-invex. Further, for the considered multiobjective variational control problem, its dual multiobjective variational control problem in the sense of Mond-Weir is given and several duality results are established under B-(p, r)-invexity.

5

Relacyjna baza danych przechowująca dane z doświadczeń związanych z ochroną roślin : proces projektowania

Tartanus M., Antczak T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 6

65-68

PL

W artykule przedstawiono relacyjną bazę danych „Archiwum dokumentów”, w której przechowywane są dane uzyskane z badań i doświadczeń prowadzonych nad skutecznością środków ochrony roślin. W ramach prezentacji wspomnianej bazy danych został przedstawiony proces projektowania tego typu baz danych. Ponadto zostały przeanalizowane możliwości, jakie oferuje relacyjna baza danych „Archiwum dokumentów” w obszarze prowadzonych badań dotyczących środków ochrony roślin.

EN

In this article, the relational database “Documents Archive” is presented in which data are obtained from studies and experiments on efficacy of plant protection products are stored. Based on the mentioned above relational database, it is presented the design process of databases of such a type. Further, the possibilities are presented and analyzed that the relational database “Documents Archive” offers in the area of researches on plant protection products.

6

Nanowłókna celulozowe wytwarzane z biomasy roślinnej

Kazimierczak J., Wietecha J., Ciechańska D., Bloda A., Antczak T

Chemik

|

2014

|

Vol. 68, nr 9

755--760

PL

W artykule opisano metodę otrzymywania mikro- i nanowłókien celulozowych z biomasy roślinnej (głównie słoma rzepaku, pszenicy konopi, lnu) oraz odpadów włókienniczych – niedoprzędu lnianego. Technologia ta opracowana została w Instytucie Biopolimerów i Włókien Chemicznych w ramach realizacji projektu POIG pt. „Zastosowanie biomasy do wytwarzania polimerowych materiałów przyjaznych środowisku” akronim BIOMASA. Opracowana technologia stanowi kombinację metod obróbki mechanicznej, chemicznej, termicznej i enzymatycznej wspomnianych surowców.

EN

The article describes the method of producing micro and nano fibres of cellulose from vegetal biomass (mostly rapeseed straw, wheat, hemp, flax) as well as textile waste – flax roving. This technology was developed at the Institute of Biopolymers and Chemical Fibres under POIG project titled “Use of biomass in production of environmentally friendly polymer materials”, acronym BIOMASA. Developed technology is a combination of mechanical, chemical, thermal and enzymatic processing of aforementioned raw materials.

7

Relational database supporting experiments connected with plant protection

Tartanus M., Antczak T.

Agricultural Engineering

|

2014

|

Vol. 18, No. 3

203--212

EN

Carrying out studies connected with application of plants protection products for chemical methods of plants protection against pests and diseases requires to use databases in order to collect the obtained results. Databases, and more precisely information stored in them, may be used not only in the process of conducting further trials, but they may also be helpful for users of the bases, for example with their scientific work. This article presents a database application, “Documents archive”, based on the relational database designed and implemented by using SZBD Microsoft Access 2010. The software allows recording results of research and experiments related to efficacy of plant protection products at the Research Institute of Horticulture in Skierniewice, and effective usage of results obtained earlier in the research process of this unit. Uncom-plicated, user-friendly and fully automated interface of the presented database application was implemented based on diverse forms, with the usage of macro and VBA language procedures. Possibility of cooperation with diverse software significantly increases the possibilities that are offered by database application “Documents archive” in finding and processing the stored data, which makes it a very useful tool (IT tool) for research connected with plant protection. In this way, based on the research and experiments results stored in the base, the database application allows a quick evaluation of the applied plants protection products, as well as selection of the most effective scenario of their usage for a specific crop or pest.

PL

Prowadzenie badań związanych ze stosowaniem środków ochrony w chemicznych metodach ochrony roślin uprawnych przed szkodnikami i chorobami wymaga wykorzystania baz danych w celu gromadzenia uzyskanych wyników. Bazy danych, a ściślej informacje w nich przechowywane, można wykorzystać nie tylko w trakcie prowadzenia dalszych doświadczeń w tym obszarze badawczym, ale także mogą być pomocne dla użytkowników tych baz, choćby w ich pracy naukowej. W niniejszym artykule została zaprezentowana aplikacja bazodanowa “Archiwum dokumentów” oparta na relacyjnej bazie danych zaprojektowanej i zaimplementowanej przy wykorzystaniu SZBD Microsoft Access 2010. Program ten umożliwia zapisywanie wyników badań i doświadczeń prowadzonych nad skutecznością środków ochrony roślin w Oddziale Sadownictwa, Instytutu Ogrodnictwa w Skierniewicach oraz efektywne wykorzystanie wcześniej uzyskanych wyników w toku procesu badawczego w tej jednostce naukowej. Nieskomplikowany, przyjazny użytkownikowi i w pełni zautomatyzowany interfejs prezentowanej aplikacji bazodanowej został zaimplementowany w oparciu o rozmaite formularze, przy wykorzystaniu makr i procedur języka VBA. Natomiast możliwość współpracy z różnorakim oprogramowaniem znacznie zwiększa możliwości, jakie oferuje aplikacja bazodanowa „Archiwum dokumentów” w kwestii wyszukiwania i przetwarzania przechowywanych informacji, czyniąc z niej użyteczne narzędzie (informatyczne) wykorzystywane w prowadzeniu badań i doświadczeń naukowych związanych z ochroną roślin. W ten sposób, w oparciu o przechowywane w bazie danych wyniki badań i doświadczeń, aplikacja bazodanowa umożliwia szybką ocenę stosowanych środków ochrony roślin oraz wybór najbardziej optymalnego wariantu, jeśli chodzi o ich wykorzystanie dla konkretnej uprawy lub agrofaga.

8

Nondifferentiable (Phi,rho)-type I and generalized (Phi,rho)-type I functions in nonsmooth vector optimization

Antczak T.

Journal of Applied Analysis

|

2013

|

Vol. 19, nr 2

247--270

EN

In this paper, new classes of nondifferentiable generalized invex functions are introduced. Further, nonsmooth vector optimization problems with functions belonging to the introduced classes of (generalized) (Phi,rho)-type I functions are considered. Sufficient optimality conditions and duality results for such classes of nonsmooth vector optimization problems are established. It turns out that the presented results are proved also for such nonconvex vector optimization problems in which not all functions constituting them possess the fundamental property of invexity.

9

Enzymatyczna bioremediacja ksenobiotyków

Marchut-Mikołajczyk O, Kwapisz E, Antczak T

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2013

|

T. 16, nr 1

39--55

PL

Wciąż wzrastające zanieczyszczenie środowiska związane z częstym przedostawaniem się do środowiska toksycznych substancji jest jednym z największych problemów ekologicznych współczesnego świata. Wzrasta więc zainteresowanie nowymi, ekologicznymi technologiami remediacji, niewymagającymi dużych nakładów finansowych, pozwalającymi na całkowite lub częściowe oczyszczenie środowiska. Technologie bioremediacji, wykorzystujące potencjał mikroorganizmów, mogą być z powodzeniem wykorzystywane do usuwania ze środowiska zanieczyszczeń alifatycznymi bądź aromatycznymi związkami pochodzenia naftowego. Jednakże, w przypadku substancji o charakterze ksenobiotyków efektywność mikrobiologicznego rozkładu może ulec ograniczeniu. Wśród czynników biologicznych enzymy posiadają wysoki potencjał do efektywnego przekształcania i detoksykacji zanieczyszczeń i potencjalnie mogą one zostać wykorzystane do oczyszczania zanieczyszczonego środowiska. Celem pracy było przedstawienie, na podstawie literatury, niektórych grup enzymów zdolnych do przekształcania ksenobiotyków w nieszkodliwe związki. Znaczna uwaga została poświęcona enzymom pochodzącym z grzybów białej zgnilizny, charakteryzujących się wysokim potencjałem do efektywnego rozkładu ksenobiotyków. W artykule zestawiono zarówno zalety, jak i wady stosowania enzymów w bioremediacji zanieczyszczonego środowiska, a także perspektywy aplikacji in situ bioremediacji z wykorzystaniem enzymów.

EN

Environmental pollution is growing more and more due to the frequently deliberate release of hazardous, toxic substances into the environment and it has become one of the biggest ecological problems of the world. Therefore, a growing interest is being devoted to develop new, cost-effective and eco-friendly remediation technology capable of partial or total recovery of polluted environment. Bioremediation that uses naturally existing catabolic potential of microorganisms can be efficiently used to clean up certain pollutants such as aliphatic or aromatic hydrocarbons. However, for chemicals exhibiting high xenobiotic character, like polyaromatic hydrocarbons, chlorophenols, dioxines, PCBs, etc., microorganisms can turn out to be ineffective. Among biological agents, enzymes have a great potential to effectively transform and detoxify pollutants and are potentially suitable to restore polluted environments. Moreover, the use of enzymatic proteins may represent a good alternative for overcoming most disadvantages related to the use of microorganisms. They are active in the presence of microbial predators and antagonists, can be used under extreme conditions limiting microbial activity and are effective at low pollutant concentrations. This work will examine the possibility of using enzyme preparations as an element of bioremediation technology. The main terms which must be fulfilled while using this type of technology will be presented. This review will also examine some class of enzymes, mainly oxidoreductases and hydrolases, that are capable of transforming xenobiotics effectively into innocuous products. Particular attention will be devoted to enzymes from white-rot fungi, such as Mn-peroxidase, lignin proxidase and laccase, which have a great potential towards xenobiotic compounds transformation. Also the use of lipase in biodegradation of phtalanes and as an agent for monitoring of bioremediation progress will be discussed. The main advantages as well as disadvantages that are present in the application of enzymes in the bioremediation of polluted environments will be examined in details. The future perspective for the in situ application of enzymatic bioremediation of polluted with xenobiotics environments will be discussed.

10

Research into Isolation of Cellulose Microand Nanofibres from Hemp Straw Using Cellulolytic Complex from Aspergillus niger

Kazimierczak J., Bloda A., Wietecha J., Ciechańska D., Antczak T.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2012

|

Vol. 20, no. 6B (96)

40--43

EN

Cellulose micro- and nanofibers were produced on a base of pulp obtained as a result of thermal-mechanical and chemical pretreatment of hemp straw. Isolation of micro-and nanofibres was carried out using the enzymatic treatment with the use of a cellulolytic complex of Aspergillus niger and two-stage enzymatic and mechanical treatment. Nanofibres obtained by intense enzymatic treatment were characterized by a diameter of less than 100 nm. As a result of the two-stage enzymatic-mechanical treatment micro-and nanofibres were obtained with a diameter in the range of 25-400 nm and a length of several hundred nanometers to several micrometers.

PL

Mikro- i nanowłókna celulozowe zostały wytworzone na bazie masy celulozowej otrzymanej w wyniku wstępnej obróbki termo-mechanicznej i chemicznej słomy konopnej. Izolacja mikro- i nanowłókien była przeprowadzona przy wykorzystaniu obróbki enzymatycznej z zastosowaniem kompleksu celulolitycznego z Aspergillus niger oraz obróbki dwuetapowej – enzymatycznej i mechanicznej dezintegracji. Nanowłókna otrzymane w wyniku intensywnej obróbki enzymatycznej przypominały wyglądem nanokryształy celulozowe wytwarzane na drodze hydrolizy kwasowej i charakteryzowały się średnicą poniżej 100 nm. W wyniku dwuetapowej obróbki enzymatyczno-mechanicznej otrzymano mikro- i nanowłókna o średnicach w zakresie 25 - 400 nm i długości od kilkuset nanometrów do kilku mikrometrów. Dla porównania wyjściową masę celulozową poddano jedynie obróbce mechanicznej, jednak nie doprowadziła ona do powstania nanowłókien a jedynie do częściowej fibrylizacji włókien celulozowych.

11

Nanotechnology - Methods of Manufacturing Cellulose Nanofibres

Szczęsna-Antczak M., Kazimierczak J., Antczak T.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2012

|

Vol. 20, no. 2 (91)

8-12

PL

Nanotechnologia należy ciągle do nowych, chociaż już w pełni ukształtowanych i coraz bardziej wykorzystywanych w życiu codziennym dziedzin nauki. Celuloza jest polimerem tanim, hydrofilowym, chiralnym i łatwym do modyfikacji chemicznych. Jest materiałem biodegradowalnym i społecznie akceptowalnym. Wszystkie te cechy sprawiają, że celuloza staje się atrakcyjnym zamiennikiem sztucznych tworzyw stosowanych jako wypełniacze czy wzmacniacze kompozytów. Polimer złożony z nanowłókien celulozowych, którego właściwości funkcjonalne determinowane są przez strukturę nanofibryli, nazywany jest nanocelulozą. W artykule omówiono metody wytwarzania nanoproduktów oraz zaprezentowano różne koncepcje wytwarzania nanowłókien z biomasy roślinnej.

EN

Nanotechnology is still a new science, but already fully developed and increasingly used in everyday life. Cellulose is a polymer of low cost and is also hydrophilic, chiral and can be easily subject to chemical modifications. Moreover, cellulosic material is biodegradable and socially acceptable. All these features make cellulose an attractive replacement for plastics used as composite fillers or reinforcement. A polymer composed of cellulose nanofibres, whose functional properties are determined by the fibril structure, is called nanocellulose. The article discusses the methods of producing nanomaterials and presents different concepts of cellulose nanofibre production of plant biomass.

12

Otrzymywanie włókien nanocelulozy

Wąchała R., Ramięga T., Pyć R., Antczak T.

Biotechnology and Food Science

|

2011

|

Vol. 75, nr 2

87-100

PL

Nanotechnologia należy do nauk technologicznych, obejmujących otrzymywanie oraz wykorzystywanie nowych nanomateriałów, takich jak nanoceluloza. Nanowłókna celulozy można otrzymywać dwoma sposobami top-down oraz buttom-up. Obecnie stosuje się głównie pierwszą metodę, w której zawiera się obróbka mechaniczna, chemiczna oraz enzymatyczna. Najlepsze efekty daje kombinacja utleniania chemicznego połączona z rozdrobnieniem mechanicznym, która pozwala na otrzymanie włókien o średnicy kilku nanometrów. Najbardziej przyjazną środowisku oraz przyszłościową okazuje się hydroliza enzymatyczna, która nie wymaga dużych nakładów finansowych i nie powoduje powstawania substancji trudnych do utylizacji. Otrzymane nanowłókna posiadają wiele potencjalnych zastosowań ze względu na właściwości reologiczne, takie jak wysoki moduł Younga i odporność na rozciąganie przy niskiej rozszerzalności cieplnej.

EN

Nanotechnology is the science of technology, including the receiptand use new nanomaterials, such as nanocellulose. Cellulose nanofibers can be prepared in two different ways: top-down and bottomup. Currently researchers use the first method, which includes mechanical, chemical and enzymatic treatments. The best results are given by a combination of chemical oxidation and mechanical fragmentation, which allows to obtain nanofibers with a diameter of several nanometers. The most environmentally friendly and prospective is enzymatic hydrolysis, which does not require large money and does not cause production of substances which are difficult to dispose. Nanofibers have many potential applications due to rheological properties such as high Young's modulus and tensile strength.

13

Bioindicators for the Assessment of Microbiological Purity in Some Alimentary Products

Ciechańska D., Antczak T, Wawro D., Kazimierczak J., Krzyżanowska G., Wietecha J., Grzesiak E., Wyrębska Ł.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2008

|

Vol. 16, no. 6 (71)

122--126

EN

A method is presented for the preparation of fluorescence bioindicators in the form of a film. The base film is made of either cellulose acetate or cellulose acetate-covered paperboard prepared from a bio-modified cellulose. The film contains fluorescein acetate (FDA). It has been documented that the bioindicators reveal a colour change in UV light when in contact with esterases produced by microorganisms and accumulated in meat to an amount exceeding the permissible limits. The hue change toward yellow-green proceeds as a consequence of the liberation of free fluorescein by the action of enzymes from the esterase group. The released fluorescein remains in the bioindicator and does not migrate to the tested product. An intensity increase of the excited light (R+G) to the level ≥ 90 units indicates decay of the product.

PL

Opracowano sposób wytwarzania biowskaźników fluorescencyjnych w postaci folii z octanu celulozy oraz kartonu z enzymatycznie modyfikowanej celulozy pokrytych octanem celulozy, zawierających związany 3’,6’-dioctan fluoresceiny (FDA). Wykazano, że otrzymane biowskaźniki fluorescencyjne w zetknięciu z esterazami wytworzonymi przez drobnoustroje nagromadzone w mięsie w ilości przekraczającej dopuszczalne limity powodują zmianę barwy widoczną w świetle UV. Zmiany zabarwienia biowskaźników na kolor żółtozielony następuje na skutek uwolnienia, przez enzymy z grupy esteraz, wolnej fluoresceiny, która pozostaje w biowskaźniku i nie migruje do badanego produktu. Wzrost intensywności składowych światła wzbudzonego (R+G) do poziomu ≥ 90 jednostek wskazuje na nieświeżość testowanego produktu. Zmiany intensywności barwy biowskaźnika, charakterystyczne dla żywności nieświeżej, są także w sposób wyraźny rozróżnialne wizualnie i mogą być porównywane ze skalą barw wzorcowych umieszczonych na produkcie spożywczym obok sensora.

14

Second order convexity and a modified objective function method in mathematical programming

Antczak T.

Control and Cybernetics

|

2007

|

Vol. 36, no 1

161-182

EN

An approach to nonlinear constrained mathematical programming problems which makes use of a second order derivative is presented. By using a second order modified objective function method, a modified optimization problem associated with a primal mathematical programming problem is constructed. This auxiliary optimization problem involves a second order approximation of an objective function constituting the primal mathematical programming problem. The equivalence between the original mathematical programming problem and its associated modified optimization problem is established under second order convexity assumption. Several practical O.R. applications show that our method is efficient. Further, an iterative algorithm based on this approach for solving the considered nonlinear mathematical programming problem is given for the case when the functions constituting the problem are second order convex. The convergence theorems for the presented algorithm are established.

15

The notion of V-r-invexity in diferentiable multiobjective programing

Antczak T.

Journal of Applied Analysis

|

2005

|

Vol. 11, nr 1

63-79

EN

In this paper, a generalization of convexity, V-r-invexity, is considared in the case of nonlinear multiobective programming problems whwer the functions involved are differentiale. The assumptions on Pareto solutions are relaxed by means of V-r-invex functions. Also some duality results are obtained for such optimization problems.

16

Otrzymywanie, właściwości i zastosowanie wewnątrzkomórkowych lipaz Mucor Circinelloides i M. Racemosus

Antczak T., Szczęsna-Antczak M., Patura J., Kubiak A., Bielecki S.

Zeszyty Naukowe. Chemia Spożywcza i Biotechnologia / Politechnika Łódzka

|

2005

|

Z. 69

39-58

PL

Lipazy Mucor circinelloides i M. racemosus należą do unikatowych, wewnątrzkomórkowych enzymów grzybowych o szerokim potencjale aplikacyjnym. W pracy przedstawiono metodę otrzymywania, właściwości katalityczne oraz przykłady praktycznych zastosowań tych enzymów.

EN

Lipases of Mucor circinelloides and M. racemosus are unique intracellular enzymes with high potential for practical application. This work presents the method of production of their preparations in micro-technical scale and the properties of these preparations in reactions of hydrolysis and synthesis. Examples of practical use of Mucor lipases for hydrolysis of lipids in both aqueous and bi-phasic (water-petroleum ether) media and for synthesis of esters of higher fatty acids and saccharide esters are displayed.

17

Application of Mucor lipases for synthesis of saccharide esters

Antczak T., Szczęsna-Antczak M., Patura J., Hiler D., Bielecki S.

Zeszyty Naukowe. Chemia Spożywcza i Biotechnologia / Politechnika Łódzka

|

2005

|

Z. 69

23-37

EN

Produced in micro technical scale preparations of mycelium-bound Mucor circinelloides and M. racemosus lipases were used for synthesis of saccharide esters. The immobilized in situ Mucor lipases were additionally entrapped in a composite carrier composed of a mixture of poly(vinyl alcohol), gelatin, sodium alginate and chitozan, which was cross-linked with glutardialdehyde and polyphosphate. pH of lipase micro-environment was regulated in a range from 4 to 8 using buffer solutions. Synthesis of esters of glucose or sucrose and fatty acids was carried out at 50°C in a microreactor equipped with a stirrer and the water activity digital sensor. Either di-n-pentyl ether or its mixtures with petroleum ether were applied as reaction media. It was found that the natural antioxidant, carotene, activated these lipases in organic solvents what could be beneficial for the synthesis of esters of polyunsaturated fatty acids.

PL

Otrzymywane w skali mikrotechnicznej związane z mycelium lipazy Mucor circinelloides i Mucor racemosus zastosowano do syntezy estrów sacharydów. Immobilizowane in situ lipazy dodatkowo unieruchamiano w nośniku kompozytowym będącym mieszaniną PVA, żelatyny, alginianu sodu i chitozanu usieciowanego aldehydem glutarowym i polifosforanem. pH mikrootoczenia lipazy regulowano za pomocą buforu w zakresie pH 4-8. Syntezy estrów glukozy i sacharozy oraz kwasów tłuszczowych prowadzono w temp. 50°C w mikroreaktorze wyposażonym w mieszadło i czujnik aktywności wody. Jako środowisko reakcji stosowano eter di-n-pentylowy oraz jego mieszaniny z eterem naftowym. Stwierdzono, że naturalny antyoksydant karoten aktywuje stosowane lipazy w środowisku organicznym, co może być korzystne podczas syntezy estrów wielonienasyconych kwasów tłuszczowych.

18

Czy mikroorganizmy mogą modyfikować twarde warstwy węglowe?

Kaczorowska A., Szczęsna-Antczak M., Antczak T., Bielecki S., Mitura S., Niedzielski P., Kaczorowski W., Kozanecki M., Couvrat P.

Inżynieria Biomateriałów

|

2004

|

R. 7, nr 35-36

12-16

PL

Badano wpływ różnych drobnoustrojów na powierzchnie pokryte warstwami węglowymi. Powłoki diamentopodobne wytworzono na stali medycznej stosując metodę RF PCVD. Do badań zastosowano próbki z warstwami naniesionymi przy różnych parametrach. Próbki te poddano na działanie komórek mikroorganizmów w warunkach hodowli statycznej w podłożu stałym. Powłoki węglowe przed i po wzroście drobnoustrojów analizowano wykorzystując mikroskop optyczny i fluorescencyjny, skaningowy mikroskop elektronowy oraz spektroskop Ramana. Wyniki badań dowiodły, że niektóre z zastosowanych drobnoustrojów silnie oddziałują z twardą warstwą węglową i prawdopodobnie doprowadzają do zmian jej struktury.

EN

An effect of microorganisms of surfaces covered with carbon coatings has been studied. Carbon films on medical stainless steel have been made using RF PCVD method. The samples covered with carbon coatings under different conditions were used. All samples were inoculated with various microorganisms. The carbon layers before and after the growth of the microbes were examined by means of Raman spectroscopy, scanning electron microscopy and optical microscope. It was found that some of the microbes strongly attacked of the surface of carbon films and probably changed their structure.

19

Lipazy grzybowe Mucor Circinelloides i Mucor Racemosus:otrzymywanie i katalityczne właściwości

Antczak T.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2001

|

Z. 298

5-169

PL

Większość znanych lipaz to drobnoustrojowe enzymy pozakomórkowe. Wewnątrzkomórkowe lipazy grzybowe należą do grupy szczególnie interesujących enzymów, poznanych w niewielkim stopniu. Brak danych o tych enzymach związany jest zarówno z rzadkim występowaniem w środowisku mikroorganizmów wytwarzających z wysoką wydajnością wewnątrzkomórkowe lipazy, jak i z trudnościami związanymi z wydzielaniem tych enzymów z komórek. W pracy przedstawiono metodę otrzymywania unikatowych, dotychczas nie opisanych w literaturze, preparatów wewnątrzkomórkowych lipaz Mucor circinelloides i Mucor racenwsus, charakterystykę ich właściwości katalitycznych oraz możliwości aplikacyjne. Skład podłoży hodowlanych służących do otrzymywania lipaz optymalizowano metodą gradientową oraz stosowano w skali mikrotechnicznej w fermentorze o objętości roboczej 10 dm3. Opracowano metody otrzymywania rozpuszczalnych preparatów lipaz o różnym stopniu homogenności oraz immobilizowanych (in situ i na różnych nośnikach), przydatnych w reakcjach syntezy estrów i hydrolizy tłuszczów. Stwierdzono, że lipazy te zarówno w środowisku wodnym jak i rozpuszczalników organicznych wykazują specyficzność substratową sn-1,3 względem triacylogliceroli. Są aktywne w środowisku węglowodorów i eterów alifatycznych o współczynniku polamości log P mieszczącym się w zakresie 2,0-8,8. Najwyższą aktywnością charakteryzują się enzymy związane z mycelium (immobilizowane in situ). Badania nad specyficznością lipaz w reakcji syntezy estrów wykazały, że enzymy te katalizują tworzenie estrów kwasów monokarboksylowych C3-C18 i I rzędowych alkoholi alifatycznych C2-C18 z wydajnością 90-98%. Syntezują także estry alkoholi II i in rzędowych z wydajnością 20-30%, estry alkoholi aromatycznych, lakton kwasu 16-hydroksyheksadekanowego (heksadekanolid) z wydajnością 5% oraz poliestry kwasu kwasu 16-hydroksyheksadekanowego z wydajnością 42%. Katalizują również syntezę estrów sacharydów (mono-, di- i tri-) z wydajnością 50-90%. Ustalono, że produktywność procesu syntezy estrów zależy do szeregu czynników środowiska reakcji takich jak: rodzaj rozpuszczalnika organicznego (tzn. jego właściwości, szczególnie wartość logP rozpuszczalnika), stężenie rozpuszczalnika, stężenia molowego substratów, usytuowanie enzymu w środowisku reakcji, temperaturę, czas, pH warstwy wody niezbędnej oraz obecność w środowisku reakcji substancji regulujących aktywność lipaz (aktywatory i inhibitory lipaz w środowisku niewodnym). Wykryto, czego dotychczas nie opisano w literaturze, że pewne substancje chemiczne mogą wywierać dwojakie (ambiwalentne) działanie na katalityczne właściwości lipaz Mucor w środowisku rozpuszczalników organicznych tzn. w zależności od stężenia są one aktywatorami lub inhibitorami tych enzymów. W przypadku syntezy estrów alkoholi alifatycznych są to: dietanoloamina (DEtA), trietanoloamina (TEtA) i piperazyna. W syntezie heksadekanolidu -pirydyna, natomiast w syntezie estrów sacharydów są nimi: bromek cetylo-pirydyniowy i astaksantyna. Stwierdzono, że podobne dwojakie właściwości posiadają również substancje regulatorowe wydzielone z komórek Mucor, które in vitro aktywują lub inhibują, w zależności od ich stężenia, aktywność lipaz w środowisku niewodnym. Brak do tej pory jakichkolwiek wzmianek w literaturze o obecności takich rodzimych substancji w organizmach wytwarzających lipazy. Opracowano dwie bardzo efektywne metody oczyszczania lipaz do stanu, homogennego oraz zbadano katalityczne właściwości homogennych lipaz. Stwierdzono, że w środowisku wodnym z największą szybkością hydrolizują triacyloglicerole w postaci emulsji stabilizowanych alkoholem poliwinylowym. Homogenne lipazy stosowane w układzie dwufazowym rozpuszczalnik organiczny- woda syntezują estry wyższych kwasów tłuszczowych i pierwszorzędowych alkoholi alifatycznych oraz estry sacharydów a nie syntezują acylogliceroli oraz heksadekanolidu. Wyznaczono stałe katalityczne dla lipaz homogennych oraz immobilizowanych in situ i na nośnikach stałych (o charakterze hydrofilowym i hydrofobowym) w reakcjach hydrolizy różnych estrów. Homogenne lipazy, przy stałym stężeniu wody w środowisku, wykazują najwyższe powinowactwo do acylogliceroli wyższych kwasów tłuszczowych oraz skuteczność katalityczną (catalytical efficiency) kcat/KM rzędu 104 w hydrolizie badanych triacylogliceroli. Skuteczność katalityczna lipaz Mucor związanych z mycelium jest rzędu 107, co pozwala je zakwalifikować do enzymów „wysoko skutecznych". Stwierdzono, że powinowactwo lipaz Mucor związanych z mycelium w stosunku do wody (drugiego substratu w reakcji hydrolizy) jest większe aż około 104 razy niż do trioleinianu glicerolu. Fenomenologiczną właściwością homogennych białek lipaz Mucor, dotychczas również nie opisaną w literaturze, jest ich rozpuszczalność i aktywność w środowisku apolamym. Umożliwiła ona wykonanie badań zmiany struktury enzymu w środowisku niewodnym metodą spektrofotometrii różnicowej UV. Wykazały one, że w rozpuszczalnikach organicznych, podobnie jak w wodzie, lipazy mogą ulegać aktywacji. Jej mechanizm może być podobny do aktywacji tych enzymów zachodzącej na granicy faz (aktywacja między fazowa). Sformułowano hipotezę, że podczas regulacji aktywności lipaz w środowisku niewodnym za pomocą substancji dwojakiego działania następują zmiany przestrzennego położenia domeny polipeptydowej „wieczka" lipazy. Zmiany te są wynikiem perturbacji przez te substancje reszty indolowej tryptofanu znajdującej się na zewnątrz tej domeny. Jak wiadomo, przestrzenne położenie „wieczka", zasłaniającego lub odsłaniającego centrum katalityczne, decyduje o aktywności większości lipaz. Badania zmian konformacyjnych enzymów rozpuszczonych w rozpuszczalniku apolarnym są nowością na skalę światową. Wyprowadzono matematyczny model opisujący reakcję enzymatycznej syntezy estrów w środowisku dwufazowym rozpuszczalnik organiczny-woda. Model ten w chwili obecnej najlepiej opisuje powyższe zagadnienie spośród prac zamieszczonych w dostępnej literaturze. Uwzględnia on wzajemne oddziaływanie zarówno składników fizykochemicznych, zależnych od rodzaju rozpuszczalnika, substratów i produktów oraz temperatury jak i składników katalitycznych, wyrażających wzajemne relacje aktywności lipazy ze składnikami fizykochemicznymi modelu (opisane funkcją Ko=F(A)) oraz ilościowych, których wielkość w pewnych granicach można regulować podczas reakcji (stężenie substratów, współczynnik stosunku objętościowego faz (A) i stężenie wody). Zweryfikowano doświadczalnie przydatność tego modelu do przewidywania wydajności reakcji syntezy w stanie poststacjonarnym. Analizowano modelowe syntezy stearynianów: propylu, butylu i oleilu, oleinianów: propylu, butylu i oleilu jak również estrów sacharydów: kaprylanu sacharozy i oleinianu sacharozy. Wysoka zgodność danych doświadczalnych z wartościami wyliczonymi pozwoliła na przeprowadzenie badań symulacyjnych wpływu poszczególnych składników modelu na przewidywaną wydajność reakcji syntezy estrów. Lipazy Mucor w postaci związanej z mycelium zastosowano do hydrolizy różnych surowców tłuszczowych, takich jak: spożywcze i odpadowe tłuszcze roślinne i zwierzęce, uzyskując wolne kwasy tłuszczowe i glicerol z wydajnością do 95%. Enzymy te skutecznie wykorzystano do częściowej hydrolizy odpadowych osadów tłuszczowych (gromadzonych na różnych etapach procesu technologicznego oczyszczalni ścieków), co umożliwia ich przeprowadzenie w emulsję, która może być zawrócona do ponownej utylizacji. Przeprowadzono optymalizację syntezy estrów wyższych kwasów tłuszczowych metodą gradientową. W jej efekcie sumaryczne wyjściowe stężenie kwasu i alkoholu w mieszaninie reakcyjnej zwiększono o ok. 70%, a wydajność estru, dla tej samej masy lipazy, - o 64%. Dla stężeń substratów 2,3 mol/dm3 (70-80%), w skali 0,1 mola, uzyskano stopień konwersji kwasów 85-98%. Opracowano metodę syntezy estrów w skali preparatywnej 0,1-1 mola. Stosując związaną z mycelium lipazę M. circinelloides i substraty o stężeniach wyjściowych 50-80%, uzyskano wydajności od 90 do 95%, co rokuje praktyczne wykorzystanie tej metody do syntezy estrów wyższych kwasów tłuszczowych i I rzędowych alkoholi alifatycznych.

EN

The majority of known lipases are microbial extracellular enzymes. Intracellular fungal lipases belong to a group of particularly interesting and poorly recognized enzymes. The lack of information on these enzymes results both from limited number of their effective natural producers and difficulties with extraction of these enzymes from cells. The thesis presents the method of obtaining of unique, not reported to date, preparations of intracellular lipases from Mucor circinelloides and Mucor racemosus, characteristics of their catalytic properties, and applications. Composition of the growth media utilized for synthesis of the lipases was optimized using the gradient method. The media were applied in the microtechnical scale in 101 fermentors. Methods of production of soluble preparations of lipases having various degree of homogeneity as well as the immobilized ones (in situ and on various carriers), useful for reactions of esters synthesis and fats hydrolysis, were elaborated. It was found out that these lipases display the substrate sn-1,3 specificity towards triacylglycerols, both in aqueous milieu and in organic solvents. They are active in the milieu of hydrocarbons and aliphatic ethers, which polarity coefficient (log P) ranges from 2.0 to 8.8. Most active were mycelium-bound enzymes (immobilized in situ). Studies on the lipases specificity in esters synthesis revealed that the enzymes catalyze synthesis of esters of monocarboxylic C3-C18 acids and primary aliphatic C2-C18 alcohols with 90-98% yield. They also synthesize esters of secondary and tertiary alcohols with 20-30% yield, aromatic alcohols esters, 16-hydroxydecanoic acid lactone (16-hydroxydecanolide) with 5% yield, and polyesters of the latter acid with 42% yield. The enzymes also catalyze synthesis of esters of saccharides (mono-, di- and tri-) with 50-90% yield and sorbitol esters. The yield of esters synthesis appeared to be dependent on conditions such as the type of organic solvent (namely its properties, particularly the value of log P), its concentration, molar concentration of the substrates, enzyme localization in the reaction milieu, temperature, time, pH of the essential water layer, and the presence of substances influencing the lipases activity (activators and inhibitors of lipases in nonaqueous milieu). It was revealed for the first time (a phenomenon not reported before) that some chemical compounds may ambivalently affect catalytic properties of Mucor lipases in organic solvents, namely they activate or inhibit these enzymes, dependency on concentration. Diethanolamine (DEtA), triethanolamine (TEtA) and piperazine play such a role in synthesis of aliphatic alcohols, pyridine in synthesis of hexandecanolide, cethylpyridine bromide and astaxanthin in synthesis of saccharide esters. The similar properties display some ambivalent substances, isolated from Mucor cells, which in vitro, dependently on their concentration,either activate or inhibit the lipases in nonaqueous milieu. Such native substances from lipase-producing microorganisms have not been reported to date. Two very effective methods of the lipases purification to homogeneity were established in this work, and catalytic properties of the homogeneous lipases were determined. It was found out that in water they are most active against triacylglycerols in the form of emulsions stabilized with polyvinyl alcohol. The homogeneous lipases, dissolved in water phase of the biphasic system, synthesize esters of higher fatty acids and primary aliphatic alcohols, and esters of saccharides, whereas they synthesize neither acylglycerols nor hexadecanolide. Catalytic constants for both the homogeneous lipases and the lipases immobilized in situ and on solid carriers (having hydrophilic or hydrophobic character) in hydrolysis of various esters, were estimated. When the water concentration is kept constant, the homogeneous lipases exhibit the highest affinity towards acylglycerols of higher fatty acids, and the catalytic efficiency (kcat/Km) is equal to about 104, in the hydrolysis of these acylglycerols. The catalytic efficiency of the mycelium-bound Mucor lipases amounts to about 107, that enables their classification as highly effective enzymes. The mycelium-bound Mucor lipases affinity towards water, which is the second substrate in hydrolysis, is approximately 104 higher than towards the glycerol trioleate. The unique feature of the homogeneous Mucor lipases, also not reported to date, is their solubility and activity in apolar environment. This property enabled studies on changes in the enzyme structure in nonaqueous milieu, using UV differential spectrophotometry. The investigations indicate that in organic solvents, the lipases are activated like in water. The activation mechanism may be similar to these enzymes activation occurring at the interface of both phases (interfacjal activation). Based on the observations, the hypothesis was postulated. According to the hypothesis, when the lipases are activated with ambivalent substances in nonaqueous milieu, the spatial rearrangement of the lipase "lid" domain occurs. These changes result from the perturbation of the indole group from the tryptophan residue localized in the exterior of this domain, by these substances. As it is well known, the spatial localization of the lipase "lid", which either closes or opens the catalytic center, determines the activity of the majority of lipases. The studies on conformational changes of enzymes soluble in organic solvents have never been carried out before. The mathematic model describing enzymatic synthesis of esters in biphasic system, composed of organic solvent and water, was invented. The model precisely describes the process, and is superior to other reported ones. It takes into consideration mutual relationships of physicochemical components, dependent on the solvent type, substrates, products, and temperature, catalytic components, expressing mutual relations of the lipase activity with the physicochemical model components (described by the function Ko=F(A)), and the quantitative ones, which values can be regulated in a certain range during the reaction (substrates concentrations, the coefficient of phase volume ratio (A) and water concentration). The usefulness of this model for anticipation of the synthesis yield in post-stationary state, was verified experimentally. The analyzed models of synthesis were as follows: stearates and oleates of propyl, butyl and oleyl, and saccharide esters, such as saccharose caprylate and oleate. High compatibility of experimental data and calculated results, enabled simulation studies on the effect of individual model components on the anticipated yield of esters synthesis. The mycelium-bound Mucor lipases were applied for hydrolysis of various fats, such as food and waste, plant and animal fats, giving fatty acids and glycerol with the yield close to 95%. The enzymes were successfully applied for partial hydrolysis of lipids, deposited in various stages of waste water purification, that enables forming of the lipids emulsion, which can be utilized again. The synthesis of esters of higher fatty acids was optimized using the gradient method. As a result, the total initial concentration of acid and alcohol in the reaction mixture was increased by about 70%, and the yield of ester synthesis for the same enzyme - by about 64%. For the substrates concentration equal to 2.3 mol per liter (70-80%), in the 0.1 mole scale, the degree of acids conversion amounted to 85-98%. The method of esters synthesis in the preparative scale of 0.1-1 mole, was elaborated. Using the mycelium-bound M. circinelloides lipase and the initial substrates concentrations of 50-80%, the yields of 90-95% were achieved, that points to the possibility of practical application of this method for synthesis of esters of higher fatty acids and primary aliphatic alcohols.

20

Multiobjective programming with (p, r)-invexity

Antczak T.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Matematyka

|

2001

|

z. 25 [190]

31-46

EN

A nonlinear multiobjective programming problem is considered where the functions involved are differentiable. In this work, we generalize some scalar optimization theory results making them applicable to vectorial optimization. By using the concept of (p, r)-invexity we give a new characterization of solutions of multiobjective programming problems. To do this, we introduce the definitions of stationary points and Kuhn-Tucker points for multiobjective programming problems. We prove, for unconstrained multiobjective programming problems with (p,r)-invex functions, that the equivalence between optimal solutions and stationary points remains true when several objective functions are optimized instead of one objective function. Moreover, we give two types of Kuhn-Tucker optimality conditions for constrained multiobjective programming problems. For this purpose, we generalize Martin's [16] definition of KT-invex problems to vectorial optimization problems with (p,r)-invex functions.