Интенсификация синтеза поверхностно-активных веществ Acinetobacter calcoaceticus ІМВ В-7241 на отработанном масле

Abstract

Цель. Установить условия культивирования Acinetobacter calcoaceticus ИМВ B-7241 на отработанном (пережаренном) подсолнечном масле различного качества, обеспечивающие максимальные показатели синтеза поверхностно-активных веществ (ПАВ). Методика. А. calcoaceticus ИМВ В-7241 выращивали в жидкой среде, содержащей 2−6 % масла после жарки картофеля и мяса, в том числе в присутствии предшественников биосинтеза (глюкозы, органических кислот). Количество синтезированных поверхностно-активных веществ определяли весовым методом после экстракции из супернатанта культуральной жидкости смесью хлороформа и метанола (2:1), эмульгирующие свойства − по индексу эмульгирования культуральной жидкости с использованием подсолнечного масла в качестве субстрата. Результаты. Наиболее высокие показатели синтеза поверхностно-активных веществ на всех субстратах наблюдались при использовании инокулята, выращенного на соответствующем пережаренном масле. Максимальная концентрация поверхностно-активных веществ (8,5±0,42 и 7,9±0,39 г/л) достигалась при выращивании штамма ИМВ В-7241 на масле после жарки мяса (4 %) и картофеля селянского (6 %) соответственно. При добавлении предшественников биосинтеза (глюкоза, 0,1 %, фумарат калия, 0,01 − 0,1 % и цитрат калия, 0,01 − 0,1 %) в среду с 2 % пережаренного масла концентрация поверхностно-активных веществ увеличивалась в 2,3−3,4 раза по сравнению с показателями на среде без глюкозы и органических кислот. Добавление в среду культивирования штамма IMB B-7241 фумарата и цитрата в виде натриевых солей не сопровождалось увеличением синтеза ПАВ, что обусловлено ингибирующим влиянием катионов натрия на активность ферментов анаплеротической реакции (фосфоенолпируват-(ФЕП)-карбоксилаза) и биосинтеза ПАВ (ФЕП-карбоксикиназа, НАДФ+-зависимая глутаматдегидрогеназа). Выводы. Повышение в два раза концентрации отработанного масла и мочевины в среде культивирования штамма ИМВ В-7241 (до 4% и 0,7 г/л соответственно), а также замена рафинированного масла в среде для получения инокулята на отработанное сопровождалось увеличением количества синтезированных ПАВ более, чем в 4−5 раз по сравнению с показателями на базовой среде. Использование пережаренных масел для биосинтеза ПАВ позволит не только снизить себестоимость конечного продукта, но и утилизировать токсичные отходы, выбросы которых в окружающую среду в Украине не регламентируются. Aim. To establish cultivation conditions of Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 on waste (refried) sunflower oil of various quality, which provide the maximal indicators of surfactants synthesis. Methods. A. calcoaceticus IMV B-7241 was grown in liquid medium containing 2 − 6 % oil after frying the potato and meat including in the presence of biosynthesis precursors (glucose, organic acids). The amount of synthesized surfactants was determined by the weight method after extraction from the supernatant of culture liquid with a mixture of chloroform and methanol (2:1), emulsifying properties according to emulsification index of culture liquid using sunflower oil as a substrate. Results. The highest indices of surfactant synthesis on all substrates were observed with using the inoculum grown on the corresponding fried oil. The maximum concentration of surfactants (8.5±0.42 and 7.9±0.39 g/l) was achieved under cultivation of IMV B-7241 strain on oil after frying meat (4%) and potato selyanski (6%) respectively. When the biosynthesis precursors (glucose, 0.1%, potassium fumarate, 0.01−0.1% and potassium citrate, 0.01−0.1%) were added into medium with 2% of the fried oil, the surfactants concentration was increased by 2.3−3.4 times in comparison with the indices on medium without glucose and organic acids. Addition of fumarate and citrate in form of sodium salts into the medium of IMB B-7241 strain cultivation was not accompanied by increasing surfactants synthesis due to inhibitory effect of sodium cations on activity of enzymes of anaplerotic reaction (phosphoenolpyruvate-(PEP)-carboxylase) and surfactants biosynthesis (PEP-carboxykinase, NADP+-dependent glutamate dehydrogenase). Conclusions. A doubling of waste oil and urea concentration in cultivation medium of IMV B-7241 strain (up to 4% and 0.7 g/l, respectively) and replacing refined oil in medium for inoculum obtaining by waste was accompanied by increasing amount of synthesized surfactants in 4−5 folds in comparison with those on the base medium.The using fried oils for surfactants biosynthesis will allow not only to reduce the cost of final product, but also to utilize toxic waste, emissions of which into the environment in Ukraine are not regulated.