Біологічні науки/6.Мікробіологія

Аспірант Берегова Х.А., д.б.н., проф. Пирог Т.П.

Національний університет харчових технологій, Україна

ВИКОРИСТАННЯ СУМІШІ МЕЛЯСИ З ЕТАНОЛОМ I ГЛІЦЕРИНОМ ДЛЯ СИНТЕЗУ ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНИХ РЕЧОВИН NOCARDIA VACCINII ІМВ В-7405

Мікробні поверхнево-активні речовини (ПАР) використовуються у багатьох галузях народного господарства, зокрема для підвищення нафтовидобутку, надання специфічних смакових і структурних властивостей продуктам харчування, створення нових високоефективних форм фармацевтичних препаратів, а також у процесах біоремедіації екосистем [1−4]. Такого широкого застосування мікробні ПАР набули завдяки біодеградабельності, низькій токсичності, стабільності фізико-хімічних властивостей у широкому діапазоні рН і температури тощо [1,2].

Незважаючи на комерційно привабливі властивості мікробних ПАР та їх значні переваги порівняно з синтетичними аналогами, факторами, що стримують впровадження технологій мікробних ПАР у світі, є великі витрати на біосинтез (сировина, енергетика), виділення та очищення цільового продукту, а також недостатньо висока концентрація синтезованих ПАР [3].

Одним із шляхів інтенсифікації технологій мікробного синтезу практично важливих метаболітів є використання для їх одержання суміші ростових субстратів [3].

Попередні дослідження показали можливість використання суміші ростових субстратів (гексадекан, гліцерин, етанол, глюкоза) для інтенсифікації синтезу поверхнево-активних речовин Rhodococcus erythropolis ІМВ Ас-5017 і Acinetobacter calcoaceticus ІМВ В-7241, Nocardia vaccinii ІМВ В-7405 [4−6]. Показано, що за умов росту досліджуваних штамів на суміші енергетично надлишкового (гексадекан) і енергетично дефіцитних (етанол, гліцерин, глюкоза) субстратів показники синтезу ПАР були у 1,5−3,5 рази вищими, ніж на відповідних моносубстратах. Встановлено залежність синтезу ПАР від способу підготовки інокуляту і концентрації моносубстратів у суміші.

У праці [6] встановлено, що максимальні значення умовної концентрації ПАР (4,4 та 4,8, відповідно) спостерігалися за умов росту N. vaccinii ІМВ В-7405 на суміші глюкози з етанолом або гліцерином.

Оскільки у біотехнології перевага віддається дешевим ростовим субстратам, що зазвичай є відходами інших виробництв, мета даної роботи – дослідження можливості заміни глюкози у змішаних субстратах для біосинтезу ПАР N. vaccinii ІМВ В-7405 на дешевшу мелясу.

Основний об’єкт досліджень ізольований нами із забрудненого нафтою зразка ґрунту та ідентифікований як Nocardia vaccinii K-8. Штам К-8 депоновано у Депозитарії мікроорганізмів Інституту мікробіології і вірусології НАН України за номером ІМВ В-7405.

Наші результати показали, що так само, як і за умов росту N. vaccinii ІМВ В-7405 на суміші етанолу і глюкози [6], у процесі вирощування штаму на суміші етанолу і меляси максимальна концентрація позаклітинних синтезованих ПАР (3,5−3,8 г/л) спостерігалася за використання інокуляту, вирощеного на змішаному субстраті. Зазначимо, що за таких умов культивування концентрація ПАР була у 2−2,7 разів вищою, ніж на відповідних моносубстратах. У той же час максимальне значення індексу емульгування культуральної рідини (61 %) досягалося за умов росту N. vaccinii ІМВ В-7405 на суміші етанолу і меляси з використанням інокуляту, вирощеного на мелясі. Підвищення концентрації моносубстратів у суміші з 0,5 до 1,0 % не супроводжувалося суттєвим підвищенням показників синтезу ПАР.

На наступному етапі досліджували синтез поверхнево-активних речовин під час культивування N. vaccinii ІМВ В-7405 на суміші гліцерину і меляси. Концентрація ПАР за використання посівного матеріалу, вирощеного на суміщі субстратів, була максимальною (3,8−3,9 г/л) і перевищувала таку на моносубстратах в 1,3−2,3 рази. Так само як і за умов росту штаму ІМВ В-7405 на суміші етанолу і меляси, у процесі культивування бактерій на суміші гліцерину і меляси індекс емульгування був найвищим (59−61 %) за використання інокуляту, вирощеного на мелясі.

Висновки. Отже, у результаті проведеної роботи встановлено можливість заміни глюкози у суміші з гліцерином і етанолом на дешевий субстрат мелясу – відхід цукрової промисловості. За умов росту N. vaccinii ІМВ В-7405 на суміші етанолу і меляси, гліцерину і меляси концентрація позаклітинних ПАР підвищувалась у 1,3–2,7 разів порівняно з показниками на відповідних моносубстратах.

Література:

1. Ławniczak Ł., Marecik R., Chrzanowski Ł. Contributions of biosurfactants to natural or induced bioremediation // Appl. Microbiol. Biotechnol. − 2013. − Vol. 97, № 6. − P. 2327–2339.

2. Sachdev D.P., Cameotra S.S. Biosurfactants in agriculture // Appl. Microbiol. Biotechnol. − 2013. − Vol. 97, № 3. – Р. 1005−1016. doi:10.1007/s00253-012-4641-8.

3. Syldatk C., Hausmann R. Microbial biosurfactants // Eur. J. Lipid Sci. Technol. – 2010. – Vol. 112, № 6. – P. 615–616.

4. Пирог Т.П., Шевчук Т.А., Конон А.Д., Шулякова М.А., Иутинская Г.А. Синтез поверхностно-активных веществ Аcinetobacter calcoaceticus ИМВ В-7241 и Rhodococcus erythropolis ИМВ Ас-5017 в среде с глицерином // Микробиол. журнал. – 2012. – Т. 74, № 1. – С. 20–27.

5. Пирог Т.П., Конон А.Д., Шевчук Т.А., Билец И.В. Интенсификация синтеза поверхностно-активных веществ Аcinetobacter calcoaceticus ИМВ В-7241 на смеси гексадекана и глицерина // Микробиология. – 2012. – Т. 81, № 5. – С. 611–618.

6. Кудря Н., Пирог Т. Особливості синтезу поверхнево-активних речовин Nocardia vaccinii ІМВ В-7405 на суміші ростових субстратів // Ukrainian food journal. – 2013. – Vol. 2, Iss. 2. – С. 203−209.