Search academic texts

Registration Number

0821U102422, PhD dissertation

Title

Influence of cultivation conditions of Rhodococcus erythropolis IMV Ac-5017 on the properties of synthesized surfactants

Author

Paliichuk Olesia I.,

popup.head Pirog Tatiana P.
popup.opponent Karpenko Olena V.
popup.opponent Avdeeva Liliia V.
popup.review Stabnikov Viktor Petrovych
popup.review Gregirchak Nataliya M.

Status

Доктор філософії, 162, Хімічна та біоінженерія. Біотехнології та біоінженерія

Date

08-10-2021

Description

Біодеградательні та нетоксичні мікробні поверхнево-активні речовини (ПАР) завдяки поверхнево-активним, емульгувальним властивостям, антимікробній та антиадгезивній активності є гідною альтернативою хімічним ПАР для використання у різних галузях промисловості, а також в охороні довкілля для деструкції ксенобіотиків. Проте на теперішній час промисловий випуск ПАР мікробного походження обмежений лише невеликою кількістю фірм-виробників, хоча виробництво синтетичних ПАР у світі перевищує 20 млн т/рік. Така ситуація зумовлена недостатньо високою ефективністю мікробних технологій одержання поверхнево-активних речовин, однією з причин якої є високі витрати на процес біосинтезу, а також невисока концентрація синтезованих ПАР. Одним з підходів до зниження собівартості мікробних поверхнево-активних речовин є використання як субстратів промислових відходів [8-10]. Ще однією проблемою технологій одержання мікробних ПАР є можливість змінення їх властивостей залежно від умов культивування продуцента, оскільки вони є вторинними метаболітами і синтезуються у вигляді комплексу подібних сполук. Крім того, наявність у складі промислових відходів токсичних домішок також може впливати на хімічний склад, а отже й на властивості синтезованих поверхнево-активних речовин. Дисертаційна робота присвячена встановленню умов культивування Rhodococcus erythropolis IMВ Ac-5017 на різних вуглецевих субстратах, що забезпечують синтез поверхнево-активних речовин з високою антимікробною та антиадгезивною активністю (у тому числі, й здатністю до руйнування біоплівок), а також високою ефективністю деструкції нафтових забруднень. У дисертаційній роботі встановлено можливість заміни традиційних субстратів на відпрацьовану соняшникову олію та відходи виробництва біодизелю, що дає змогу не тільки утилізувати токсичні промислові відходи і здешевити процес біосинтезу ПАР R. erythropolis IMВ Ac-5017, а й отримати цільовий продукт з високою біологічною активністю. Встановлено, що ПАР, синтезовані R. erythropolis IMВ Ac-5017 на усіх субстратах (етанол, очищений гліцерин, відходи виробництва біодизелю, рафінована та відпрацьована соняшникова олія різної якості) характеризувалися високою антимікробною активністю щодо бактерій і дріжджів роду Candida (мінімальні інгібуючі концентрації від 2 до 500 мкг/мл), здатністю у невисоких концентраціях (3-9 мкг/мл) знижувати на 25-60 % адгезію тест-культур на абіотичних поверхнях, а також за концентрації 12-30 мкг/мл руйнувати на 20-80 % бактеріальні біоплівки. 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 R. erythropolis IMВ Ac-5017 на невуглеводневих субстратах (етанол, гексадекан, відпрацьована соняшникова 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. Ступінь деструкції через 17-20 діб комплексних з важкими металами (0,1 М Cu2+, 0,01 М Cd2+ і 0,01 мМ Pb2+) нафтових забруднень у воді (2,6 г/л) і ґрунті (20,0 г/кг) за наявності 5 % культуральної рідини після вирощування R. erythropolis ІМВ Ac-5017 на етанолі, гексадекані і відпрацьованій олії з добавленням 0,1 М Cu2+ досягав 70-99 %. На відміну від відомих у світі поверхнево-активних речовин синтезованих актинобактеріями роду Rhodococcus, ПАР штаму ІМВ Ас-5017 є препаратами мультифункціонального призначення, оскільки крім високої ефективності деструкції нафтових забруднень, у тому числі й комплексних з важкими металами, ПАР характеризуються високою антимікробною та антиадгезивною активністю, у тому числі й здатністю до деструкції біоплівок. Ключові слова: Rhodococcus erythropolis IMВ Ac-5017, поверхнево-активні речовини, промислові відходи, біологічна активність, деструкція ксенобіотиків.