Intensification of surfactants’ synthesis by Rhodococcus erythropolis IMV Ac-5017, Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 and Nocardia vaccinii K-8 on fried oil and glycerol containing medium

Abstract

Актуальною проблемою сьогодення є пошук шляхів для переробки відходів. Біотехнологія є одним з найбільш екологічно привабливих методів, що дають змогу вирішити проблему утилізації відходів і одержання цінних мікробних продуктів, наприклад, поверхнево-активних речовин (ПАР). Встановлено, пересмажена (відпрацьована) соняшникова олія, олієвмісні відходи (фузи) і гліцерин можуть бути використані для синтезу ПАР Rhodococcus erythropolis IMВ Ac-5017, Acinetobacter calcoaceticus ІМВ В-7241 і Nocardia vaccinii К-8. Внесення глюкози (0,1%) у середовище з відпрацьованою олією (2% об.) супроводжувалося збільшенням у 4 рази кінцевої концентрації поверхнево-активних речовин (6,8 г/л). У разі одночасного добавлення фумарату і цитрату (0,01-0,2%) у середовище культивування штамів IMВ B-7241 і К-8 спостерігали підвищення кількості позаклітинних ПАР у 2-2,5 рази порівняно з вирощуванням без органічних кислот. Збільшення концентрації ПАР штаму IMВ B-7241 зумовлене одночасним функціонуванням двох анаплеротичних шляхів, а також підвищенням у 3-5 разів активності ферментів біосинтезу поверхнево-активних речовин. Культивування на суміші гліцерину і н-гексадекану (0,5-1,0 об.%) супроводжувалося підвищенням у 1,5-3 рази синтезу ПАР. Препарати ПАР штамів IMВ B-7241 (0,15-0,22 мг/мл) і IMВ Ac-5017 (0.61-2.1 мг/мл) проявляли антимікробну активність щодо Escherichia coli IEM-1 (загибель 67% клітин), а також вегетативних клітин (загибель 45-100%) і спор (загибель 75%) Bacillus subtilis БТ-2. Searching for the ways to process waste has become very topical today. Biotechnology is one of the most environmentally attractive methods, which has the ability to solve the problem of waste utilization and to produce the valuable microbial products, for example biosurfactants. We concluded that fried sunflower oil, oil-containing wastes (soapstock) and glycerol can be used for biosurfactant production by Rhodococcus erythropolis IMV Ac-5017, Acinetobacter calcoaceticus IMV B-7241 and Nocardia vaccinii K-8. Glucose addition (0.1%) into the medium with fried oil (2 vol.%) led to a 4-fold increase of final surfactant concentration (6.8 g/L). The simultaneous addition of fumarate and citrate (0.01–0.2%) into the IMV B-7241 and K-8 strains’ cultivating medium was accompanied by an increase of the exocellular biosurfactant quantity by 2–2.5-fold compared to the cultivation without organic acids. An increase in surfactant concentration of IMV B-7241 strain was the result of the simultaneous functioning of two anaplerotic pathways, also resulting in a 3–5-fold increase in activity of biosynthesis enzymes. Cultivating on a mixture of glycerol and n-hexadecane (0.5–1.0 vol.%) led to a 1.5–3-fold increasing surfactant synthesis. Biosurfactant preparations of IMV B-7241 (0.15–0.22 mg/mL) and IMV Ac-5017 (0.61–2.1 mg/mL) strains were effective against Escherichia coli IEM-1 (67% of cell loss), and vegetative (45–100% of cell loss) and spore (75% of spore loss) cells of Bacillus subtilis BT-2.