Нетрадиційні продуценти поверхнево-активних речовин

Abstract

Нині поверхнево-активні речовини (ПАР) мікробного походження через ряд переваг (низька токсичність, біодеградабельність, стабільність у широкому діапазоні рН і температури) є конкурентоспроможними на ринку хімічних сполук. Такі переваги, а також унікальні біологічні властивості (антимікробна та антиадгезивна активність, здатність до руйнування біоплівок) роблять їх потенційними для використання у харчовій, фармацевтичній промисловості, сільському господарстві та медицині. Дотепер більшість продуцентів мікробних ПАР (зокрема трегалозо- і рамноліпідів) була ізольована із забруднених ксенобіотиками (здебільшого нафта чи інші вуглеводні) екосистем. Проте останніми роками істотно підвищився інтерес до нетрадиційних продуцентів біологічно активних речовин, які під час виживання в специфічних, часто наближених до екстремальних, місцях існування синтезують метаболіти з унікальними властивостями. Так, ізольовані із засолених грунтів чи морських екосистем мікроорганізми синтезують ПАР, фізикохімічні властивості яких (поверхневий і міжфазний натяг, індекс емульгування) є стабільними у широкому діапазоні концентрацій натрій хлориду (до 10—30%), температури (4—100°С) і рН (2—12). Сукупність цих властивостей дає змогу розглядати такі поверхнево-активні речовини як перспективні для біоремедації морських акваторій та засолених грунтів від ксенобіотиків. Крім здатності до емульгування та солюбілізаціїрізних вуглеводнів, поверхнево-активним речовинам, синтезованим нетрадиційними продуцентами, які виділені з незабруднених ксенобіотиками грунтів, рослин і рослинних залишків, морських екосистем, притаманна також антимікробна, антиадгезивна й антиоксидантна активність, а також здатність до руйнування біоплівок патогенних мікроорганізмів. Більшість нетрадиційних продуцентів ПАР потребують високовартісних поживних середовищ з вуглеводними джерелами вуглецю і синтезують цільовий продукт у значно нижчих концентраціях порівняно з традиційними. Тому актуальною проблемою сьогодення є розробка високоефективних технологій їх біосинтезу, одним з шляхів вирішення якої може бути використання промислових відходів як субстратів для одержання цих продуктів мікробного синтезу. Now surfactants of microbial origin through a number of advantages (low toxicity, biodegradability, stability in a wide range of pH and temperature) are competitive at the market for chemical compounds. Such advantages, as well as unique biological properties (antimicrobial and anti-adhesive activity, ability to destroy biofilms) make them potential for use in food, pharmaceutical industry, agriculture and medicine. Until recent time, most producers of microbial surfactants (in particular, trehalose- and rhamnolipids) were isolated from ecosystems contaminated with xenobiotics (mainly oil and other hydrocarbons). However, in recent years, interest in non-traditional producers of biologically active substances has significantly increased, which surviving in specific, often close to extreme, habitats, synthesize metabolites with unique properties. So, microorganisms isolated from saline soils or marine ecosystems synthesize surfactants, which physicochemical properties (surface and interfacial tension, emulsification index) are stable over a wide range of sodium chloride concentrations (up to 10— 30%), temperature (4— 100°С) and pH (2— 12). The combination of these properties allows to consider such surfactants as promising for the bioremediation of marine areas and saline soil from xenobiotics. In addition to the ability to emulsify and solubilize various hydrocarbons, surfactants, synthesized by non-traditional producers, isolated from soil not contaminated by xenobiotics, plants and plant residues, marine ecosystems, also characterized by antimicrobial, anti-adhesive and antioxidant activity, as well as the ability to destroy biofilms of pathogenic microorganisms. However, nowadays most of non-traditional producers of surfactants require expensive nutrient media with carbohydrates as carbon sources and synthesize the final product in much lower concentrations than traditional ones. Therefore, an urgent problem is the development of highly efficient technologies for their biosynthesis, one of the ways to solve which could be the use of industrial waste as substrates for the production of these microbial synthesis products.