Энергетические и биохимические аспекты интенсификации синтеза экзополисахаридов Acinetobacter sp. на смеси этанола и глюкозы

Abstract

Показана возможность интенсификации синтеза микробных экзополисахаридов (ЭПС) при выращивании штамма Acinetobacter sp. на смеси двух энергетически-неравноценных субстратов (этанол + глюкоза). На основе теоретических расчетов энергетических потребностей синтеза биомассы и ЭПС на энергетически-дефицитном субстрате (глюкоза) определена “дополняющая” концентрация энергетически-избыточного субстрата (этанол), позволяющая восполнить потери углерода глюкозы при окислении ее до СО2 с целью получения энергии для процессов конструктивного метаболизма, и повысить эффективность конверсии углерода используемых субстратов в ЭПС. Введение этанола в среду с глюкозой в молярном соотношении 3,1:1 позволило увеличить количество синтезированных ЭПС в 1,8-1,9 раза, их выход по отношению к биомассе - в 1,4 - 1,7 раза, выход ЭПС от субстрата – в 1,5 – 2 раза по сравнению с выращиванием продуцента на моносубстратах. Полученные результаты являются основой для создания новых технологий получения практически ценных вторичных метаболитов при использовании смешанных энергетически-неравноценных ростовых субстратов.

The possibility of intensifying the synthesis of microbial exopolysaccharides (EPS) by a strain of Acinetobacter sp. grown on a mixture of two substrates nonequivalent in terms of bioenergetics (ethanol + glucose) was shown. Based on theoretical calculations of the energy requirements for biomass and EPS synthesis from the energy-deficient substrate (glucose), the supplementary concentration of the energy-excessive substrate (ethanol) was determined that prevents the loss of glucose carbon that occurs when glucose is oxidized to CO2 to obtain energy for the processes of constructive metabolism. This made it possible to increase the efficiency of conversion of the substrate carbon to EPS. The introduction of ethanol into glucose-containing medium at a molar ratio of 3.1 : 1 allowed the amount of the EPS synthesized to be increased 1.8- to 1.9-fold; their yield relative to biomass increased 1.4- to 1.7-fold, and the yield of EPS relative to the substrate consumed increased 1.5- to 2-fold as compared to growth of the producer on single substrates. These results form the basis for the development of new technologies for obtaining secondary metabolites of practical value with the use of mixed growth substrates.