Изучение влияния различных условий на синтез бактериальной

Секция 3 Теоретические и прикладные аспекты физической и аналитической химии
277
Изучение влияния различных условий
на синтез бактериальной целлюлозы,
продуцентом Мedusomyces gisevii
Е.К. Гладышева, Е.А. Скиба
Научный руководитель – к.т.н. Е.А. Скиба
Институт проблем химико-энергетических технологий
Сибирского отделения Российской академии наук
659322, Россия, г. Бийск, ул. Социалистическая, 1, evg-gladysheva@yandex.ru
Процесс получения БЦ длительный и сложный, при этом выход
целевого продукта низкий. Изучение влияния различных условий на
синтез БЦ проводится с целью повышения выхода БЦ. Солнечный свет,
аэрация, температура культивирования, концентрация источника углерода, состав питательной среды, биохимические и морфофизиологические особенности продуцентов влияют на синтез и выход БЦ.
Авторами [1] было изучено влияние температуры на синтез БЦ,
продуцентом Acetobacter sp.A9, в среде Хестрима-Шреммана. Оптимальная температура для синтеза БЦ – 30 °С. Снижение температуры
культивирования до 25 °С не существенно снижает выход БЦ по сравнению с 30 °С, однако увеличение температуры культивирования до 35 °С
значительно снижает выход БЦ. Также температура культивирования
влияет на физико-химические свойства БЦ, а именно морфологию и
кристаллическую структуру.
В данной работе было изучено влияние температуры культивирования на синтез БЦ продуцентом Мedusomyces gisevii. Для этого проводилось культивирование в статических условиях при температурах от
21 до 36 °С на синтетической питательной среде, приготовленной растворением глюкозы в экстракте черного чая (отношение 12 г чая на 1 л
воды). Начальная оптимальная концентрация для синтеза БЦ – 20 г/л –
была найдена ранее. В качестве инокулята использовалась семидневная
симбиотическая культура (температура инкубации инокулята – 25 °С),
доза внесения составила 10 % от объема питательной среды. Уровень
активной кислотности саморегулировалcя симбиозом. Прирост пленки
БЦ оценивался гравиметрически ежедневно, также контролировались
уровень активной кислотности и концентрация редуцирующих веществ.
На рисунке 1 представлена зависимость выхода БЦ от температуры культивирования. Температура от 24 до 27 °С наиболее благоприятна
для синтеза БЦ, так как обеспечивает наибольший выход – 9 %. Рост
гель-пленок БЦ происходит до 16 суток, далее наблюдается стационарная фаза и деградация БЦ. При температуре 30 °C и выше отмечается
значительное снижение выхода БЦ: например при 36 °С выход падает в
278
XVI Международная научно-практическая конференция имени профессора Л.П. Кулёва
Рис. 1. Зависимость выхода БЦ от Рис. 2. Убыль
редуцирующих
ветемпературы культивироваществ при культивировании
ния Мedusomyces gisevii
Мedusomyces gisevii
6 раз и составляет 1,2 %. Вероятно, при температуре выше 30 °C начинают происходить конформационные изменения ферментов, входящих
в целлюлососинтезирующий энзимный комплекс. Температура ниже
24 °С является недостаточной, так при 21 °С выход БЦ снижается и составляет 6 % (т.е. 67 % от максимально возможного), это явление может
быть объяснено правилом Вант-Гоффа.
Отметим, что температурные оптимумы для утилизации субстрата
и для синтеза целевого метаболита не совпадают. В исследованном диапазоне температур скорость убыли редуцирующих веществ при культивировании Мedusomyces gisevii тем больше, чем выше температура
(рисунок 2).
Таким образом установлено, что для продуцирования БЦ культурой
Мedusomyces gisevii оптимальным является температурный диапазон
24–27 °С, отклонения от оптимума вызывают снижение целлюлозосинтетической способности.
Список литературы
1. Koon-Yang Lee, Gizem Buldum, Anthanasios Mantalaris, Alexander Bismarck.
More than Meets the Eye in Bacterial Cellulose: Boisynthesis, Bioprocessing,
and Applications in Advanced Fiber Composites // Macromolecular Bioscience,
2014.– №6.– P.10–32.