А.Р. Фатыхова и др., с. 5–13Рис. 2. Влияние рН среды (а), аэрации (б) и содержания глицерина (в) на биосинтез ЛК у Y. lipolytica 704:1 – концентрация ЛК,2 – продуктивность биомассы (Р)
Вестник биотехнологии, 2007, 3, № 4оптимальное значение рН среды составляет 5,5 [16].При культивировании на рапсовом масле при рН=6происходит преимущественное накопление ЛК, в товремя как при рН=4,5 накапливаются примерно равныеколичества ЛК и ИЛК [8].Следует отметить, что образование ЛК у дрожжейидет при более высоких значениях рН=4,5–6,0,чем у грибов (рН=2). Полагают, что рН, скореевсего, не оказывает непосредственного влияния намеханизм образования ЛК, но от его значения зависитпроницаемость клеточной мембраны для субстрата ипродукта [17].Для изучения влияния аэрации среды культивированиедрожжей проводили при оптимальном значенииpH=5,0. Различные уровни интенсивности аэрациисоздавали изменением объема среды в колбах – 50, 100,200 и 500 мл.Биосинтез ЛК осуществлялся при всех исследованныхобъемах среды в колбах. При культивированиив колбах с 50 и 100 мл среды клетки синтезировали7,02–7,17 г/л ЛК. В среде с низким содержаниемкислорода (200 мл среды) количество ЛК было сниженов 1,5 раза, а при еще более низком обеспечении клетоккислородом (500 мл среды) накопление ЛК практическиотсутствовало.Таким образом, максимальный синтез ЛК дрожжамиY. lipolytica в среде с глицерином происходилтолько в условиях интенсивной аэрации среды.Аналогичная картина наблюдалась и на другихсубстратах. Экспериментальным путем доказано, что вэкспоненциальной фазе роста для C. lipolytica, растущихна н-алканах, в ферментационной среде должно поддерживатьсянасыщение кислородом на уровне 60%, а впериод интенсивного биосинтеза – на уровне 40–60%[18].Для мутанта C. lipolytica Y 1095, растущего наглюкозе, было показано [19], что повышение содержаниякислорода с 20 до 80% от насыщения приводило кувеличению удельной скорости синтеза (q ЛК) в два разаи продуктивности процесса – в 1,6 раз. У дрожжей,растущих на этаноле, было обнаружено, что оптимальнаяконцентрация растворенного кислорода в условияхсверхсинтеза ЛК лежит в пределах 20–60% от насыщения[7].Влияние концентрации глицерина в диапазоне от 20до 150 г/л на синтез ЛК у Y. lipolytica 704 исследовалипри pH=5,0 и объеме среды в колбе 50 мл. Все исследуемыеконцентрации глицерина обеспечивали высокое накоплениеЛК (более 6,16 г/л). Максимальное накопление10ЛК (14,6 г/л) наблюдалось при концентрации глицерина40 г/л. Повышение концентрации глицерина свыше 100г/л снижало накопление ЛК в 2 раза в сравнении с кислотообразованиемпри 40 г/л глицерина.При выращивании C. lipolytica – продуцентовпировиноградной кислоты – также обнаружено ингибирующеедействие глицерина в концентрации 100 г/лна синтез кислоты [20]; продуцент с наибольшей эффективностьюусваивал питательную среду, содержащую20–40 г/л глицерина [11].Однако для специально селекционированногомутантного штамма Y. lipolytica 1,31 – продуцента ЛК[16] – показано, что глицерин в концентрации 200 г/лне тормозит рост дрожжей и синтез ЛК.Таким образом, для отобранного нами штамма Y.lipolytica 704 – продуцента ЛК из глицерина – оптимальнымиусловиями культивирования являются: pHсреды 5,0, высокая аэрация, концентрация глицерина всреде на уровне 20–70 г/л.Биосинтез ЛК Y. lipolytica 704 в ферментере.Дальнейшие эксперименты были связаны с изучениемкислотообразующей активности штамма Y. lipolytica704 в условиях лимитирования роста клеток азотом в10-литровом ферментере с исходным объемом среды 5 лпри pH=5,0 и концентрации растворенного кислорода60% насыщения. В начале культивирования в средувносили 40 г/л глицерина и далее при снижении концентрацииглицерина ниже 5 г/л дробно вносили глицерин(по 40 г/л).На рисунке 3 представлены динамика роста культуры,потребления азота, накопления ЛК и ИЛК, динамикаудельной скорости роста (µ) и удельная скоростьсинтеза ЛК (q ЛК).Через 6 ч после засева наблюдалось активноеразмножение клеток. Наряду с увеличением биомассыклеток уменьшалось содержание азота и глицерина всреде. Максимальная удельная скорость роста (µ max)отмечалась на 6 ч культивирования и составляла0,649 ч -1 , что выше значений, полученных другими авторамидля дрожжей Y. lipolytica, растущих на глицерине(0,2 ч -1 ) [10, 16].В экспоненциальной фазе роста выделения ЛК иИЛК не происходило. Их экскреция начиналась одновременносо снижением μ до 0,171 ч -1 и продолжаласьнепрерывно в фазе замедления и в стационарной фазепосле прекращения роста культуры. Интенсивностькислотообразования увеличивалась очень быстро и достигаламаксимальной величины, когда μ снижается до0,04–0,06 ч -1 .
Change language