Вплив умов культивування Rhodococcus erythropolis ІМВ Ас-5017 на властивості синтезованих поверхнево-активних речовин

Abstract

Мета. Визначити умови культивування Rhodococcus erythropolis IMВ Ac-5017, що забезпечують синтез поверхнево-активних речовин (ПАР) з високою антимікробною та антиадгезивною активностями, а також високою ефективністю деструкції нафтових забруднень. Методи. Поверхнево-активні речовини екстрагували з супернатанту культуральної рідини сумішшю хлороформу і метанолу (2:1). Кількість адгезованих клітин і ступінь руйнування біоплівки визначали спектрофотометричним методом, антимікробні властивості − за показником мінімальної інгібуючої концентрації. Ступінь деструкції нафти аналізували за залишковою її концентрацією, яку визначали ваговим методом після екстракції гексаном. Результати. Встановлено, що активатором НАДФ+-залежної глутаматдегірогенази (ключовий фермент біосинтезу поверхнево-активних аміноліпідів у R. erythropolis IMВ Ac-5017) є катіони кальцію. Додаткове внесення СaCl2 (0,1 г/л) у середовище культивування штаму ІМВ Ас-5017 супроводжувалося підвищенням НАДФ+-залежної глутаматдегірогеназної активності у два рази і синтезом ПАР, мінімальні інгібуючі концентрації яких щодо тест-культур були в 1,2−5 раз нижчими, їх адгезія на абіотичних матеріалах, оброблених такими ПАР, на 12−50 % нижчою, а ступінь руйнування біоплівок в середньому на 9−10 % вищою порівняно з показниками, встановленими для ПАР, одержаних на базовому середовищі без Са2+. Внесення 0,1 мМ Сu2+ (активатор алкангідроксилази – першого ферменту катаболізму н-алканів) в експоненційній фазі росту штаму ІМВ Ас-5017 на невуглеводневих субстратах (етанол, відпрацьована олія) супроводжувалося утворенням ПАР, за наявності яких ступінь розкладання нафти підвищувався на 8−13 % порівняно з використанням препаратів ПАР, синтезованих у середовищі без катіонів міді. Висновки. Наведені дані засвідчують можливість регуляції властивостей ПАР в процесі культивування продуцента. Визначення механізмів, що лежать в основі такої регуляції, дають змогу розробити технології одержання мікробних ПАР, що забезпечують синтез цільового продукту з необхідними, наперед заданими властивостями залежно від сфери практичного застосування. Aim. To establish cultivation conditions of Rhodococcus erythropolis IMV Ac-5017, which provide the synthesis of surfactants with high antimicrobial and antiadhesive activity, as well as high efficiency of oil pollution destruction. Methods. Surfactants were extracted from supernatant of cultural liquid by mixture of chloroform and methanol (2:1). The number of attached cells and the degree of biofilm destruction were analyzed spectrophotometrically. Antimicrobial properties of the surfactants were determined by index of the minimum inhibitory concentration. The degree of oil destruction was analyzed by its residual concentration, which was determined by the weight method after extraction with hexane. Results. It has been established that cations of calcium are the activator of NADP+-dependent glutamate dehydrogenase (key enzyme of biosynthesis of surfaceactive aminolipids in R. erythropolis IMV Ac-5017). The addition of CaCl2 (0.1 g/l) into cultivation medium of IMV Ac-5017 strain was accompanied by increasing NADP+- dependent glutamate dehydrogenase activity in 2 time and by synthesis of surfactants, the minimum inhibitory concentrations of which with respect to the test cultures were 1,2−5 times lower, their adhesion on abiotic materials treated with such surfactants was 12−50% lower, and the degree of biofilms destruction was on average 9−10% higher as compared to indicators for the surfactant produced in the base medium. The introduction of 0.1 mM Cu2+ (activator of alkane hydroxylase - first enzyme of n-alkanes catabolism) in exponential growth phase of IMV Ac-5017 strain on non-hydrocarbon substrates (ethanol, waste oil) was accompanied by formation of surfactants, in the presence of which degree ISSN 1028-0987. Мікробіол. журн., 2018, Т. 80, № 4 25 of oil decomposition increased by 8−13% compared with using preparations synthesized in a medium without copper cations. Conclusions. The data presented indicate the possibility of regulating properties of surfactants under producer cultivation. The determining mechanisms underlying this regulation allows development of technologies for production of microbial surfactants, providing synthesis of final product with the necessary predetermined properties, depending on sphere of practical application.