Біологічні
науки/6.
Студент Івахнюк М.О., д.б.н. Пирог Т.П.
Національний університет харчових технологій, Київ, Україна
СОНЯШНИКОВА
ОЛІЯ ЯК СУБСТРАТ ДЛЯ СИНТЕЗУ МІКРОБНОГО ЕКЗОПОЛІСАХАРИДУ ЕТАПОЛАНУ
Мікробні
екзополісахариди (ЕПС) можуть використовуватися як емульгувальні,
суспендувальні, стабілізуючі агенти у нафтовидобувній, парфумерно-косметичній,
харчовій промисловості, сільському господарстві і медицині [1].
Зазвичай для одержання
мікробних полісахаридів використовують вуглеводні субстрати, а дані про синтез
цих метаболітів на промислових відходах є вкрай обмеженими. Заміна традиційних
субстратів для мікробного синтезу відходами промислових виробництв дасть змогу суттєво
здешевити собівартість технологій.
З літератури відомо
про використання технічного гліцерину як субстрату для синтезу ЕПС Pseudomonas oleovorans NRRLB-14682 [1]. У
роботі [2] повідомляється про синтез курдлану (28 г/л) штамом Xanthomonas campestris ATCC 13951 на
середовищі з частково гідролізованою мелясою. Acinetobacter sp. DR1 за умов росту на середовищі з моторною оливою
(2 %) синтезує близько 5 г ЕПС /г біомаси [3].
Перспективним є
застосування олієвмісних відходів як ростових субстратів для продуцентів
практично цінних мікробних метаболітів. Світове виробництво олій становить близько
2,5–3 млн тон, 75 % якої одержують переважно із рослинної сировини [4].
Наші попередні дослідження
[5] показали можливість використання соняшникової олії (1 %, об’ємна частка) як
джерела вуглецю та енергії для Acinetobacter sp.
ІМВ В-7005, який синтезував близько 5 г/л ЕПС етаполану. Оскільки
у подальшому для синтезу етаполану передбачається використання відпрацьованої
олії, то вміст її у середовищі культивування штаму ІМВ В-7005 повинен бути якомога вищим.
Мета даної роботи –
дослідження інтенсифікації синтезу мікробного полісахариду етаполану за умов
росту продуцента на середовищі з максимальною концентрацією соняшникової олії.
На першому етапі здійснювали культивування штаму ІМВ В-7005 на середовищі, що містило 1−5 % олії
(табл. 1).
Таблиця 1
Синтез етаполану залежно від концентрації соняшникової олії у середовищі культивування
Acinetobacter sp. ІМВ В-7005
|
Концентрація
соняшникової олії у середовищі, % |
ЕПС,
г/л |
ЕПС-синтезувальна
здатність, г ЕПС/г АСБ |
|
1 |
5,0±0,25 |
5,0±0,25 |
|
2 |
5,8±0,29 |
4,7±0,23 |
|
3 |
6,3±0,31 |
4,0±0,20 |
|
4 |
5,0±0,25 |
3,7±0,19 |
|
5 |
4,9±0,24 |
3,6±0,18 |
Примітка. Концентрація пантотенату у
середовищі 0,00085 %, нітрату амонію – 0,4 г/л.
Як видно з даних
наведених у табл. 1, збільшення концентрації олії у середовищі до 3 %
супроводжувалося синтезом 6,0–6,3 г/л етаполану. Проте подальше підвищення
концентрації джерела вуглецю у середовищі не призводило до збільшення синтезу полісахариду.
Для утворення ЕПС
суттєве значення має співвідношення концентрації вуглецю і азоту (C/N) [6],
тому на наступному етапі одночасно із
збільшенням вмісту олії підвищували і концентрацію NH4NO3 (табл. 2). Експерименти показали, що підвищення концентрації нітрату
амонію з 0,4 до 0,6 г/л у середовищі з 5 % соняшникової олії дало змогу
отримати 6,4–6,5 г/л ЕПС.
Таблиця
2
Вплив концентрації джерела азоту на синтез етаполану за
умов росту Acinetobacter sp. ІМВ В-7005 на
соняшниковій олії
|
Концентрація нітрату амонію, г/л |
Концентрація соняшникової олії у середовищі, % |
ЕПС, г/л |
ЕПС-синтезувальна здатність, г ЕПС/г АСБ |
|
0,6 |
3 |
4,6±0,23 |
4,1±0,21 |
|
4 |
5,6±0,28 |
4,2±0,21 |
|
|
5 |
6,4±0,32 |
3,9±0,19 |
|
|
0,8 |
3 |
3,2±0,16 |
3,0±0,15 |
|
4 |
3,4±0,17 |
2,9±0,14 |
|
|
5 |
3,6±0,18 |
2,7±0,13 |
Примітка. Концентрація пантотенату у
середовищі 0,00085 %.
Оскільки Acinetobacter sp. ІМВ В-7005 є ауксотрофом за понтотенатом [6], то його концентрація у середовищі може суттєво впливати на синтез ЕПС. Збільшення
вмісту пантотенату до 0,00095 % у середовищі з 0,4 г/л нітрату амонію і 5 %
соняшникової олії дало змогу підвищити концентрацію ЕПС до 6,7 г/л. Проте за
вищої концентрації NH4NO3 (0,6 г/л), збільшення
концентрації пантотенату у середовищі культивування Acinetobacter sp. ІМВ В-7005 не спричиняло позитивного ефекту на
синтез етаполану.
Отже, одержанні
результати свідчать про можливість синтезу достатньо високої концентрації
етаполану (6,4–6,7 г/л) за умов росту Acinetobacter
sp. ІМВ В-7005 на середовищі, що містило 4–5 % олії. Одержані
експериментальні дані є вихідними для розробки технології одержання цього
полісахариду з використанням відпрацьованої соняшникової олії.
Література:
1. Freitas F., Alves V., Pais J.,and other. Characterization of an extracellular polysaccharide produced by a Pseudomonas strain grown on glycerol // Bioresourse Technology. –
2009. – Vol. 100, N 10. – P. 859–865.
2. Savvides A. L., Katsifas
E. A., Hatzinikolaou D. G., Karagouni A. D.
Xanthan production by Xanthomonas
campestris using whey permeate medium // World J. Microbiol. Biotechnol. –
2012. – Vol. 28, № 8, P. 2759–2764.
3. Kang Y,
Park W. Protection against diesel oil toxicity
by sodium chloride-induced exopolysaccharides in Acinetobacter sp. strain DR1 // Journal of Bioscience and
Bioengineering. – 2009. – Vol. 109, N 2. – P. 118–123.
4. Dumont M.J., Narine S.S. Soapstock and deodorizer distillates from North American vegetable oils: Review on their characterization, extraction and utilization, Food Res. International. (2007)Vol. 40 № 8. рр. 957–974.
5. Івахнюк
М.О. «Комплевіт» як замінник пантотенату для культивування ауксотрофного
продуцента полісахариду етаполану // 80 Міжнародна наукова конференція молодих учених,
аспірантів і студентів «Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ
столітті» (Київ, Україна, 10-11 квітня 2014 р.). – С. 605–606.
6. Підгорський В.С., Іутинська
Г.О., Пирог Т.П. Інтенсифікація технологій мікробного
синтезу. – К.: Наукова думка, 2010. – 324 с.