Registration Number
0823U101836, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
02-02-2023
popup.evolution
o
Title
Bioconversion of waste oil and C2-C6–substrates mixture into microbial exopolysaccharide ethapolan
Author
Andrii Voronenko,
popup.head Tetyana Pirog
popup.opponent Tetiana S. Todosiichuk
popup.opponent Ganna Andriіash
popup.review Nataliya Gregirchak
popup.review Viktoriia Krasinko
popup.rada
National university of food technologies
Description
Мікробні екзополісахариди (ЕПС) завдяки своїм фізико-хімічним властивостям та функціональним характеристикам впродовж десятиліть успішно використовуються в різноманітних галузях промисловості. При цьому справжнього комерційного успіху досягнули лише деякі з них (ксантан, декстран, пулулан та інші), а переважна більшість даних біополімерів продовжують перебувати на початкових стадіях фундаментальних досліджень та становлять виключно науковий інтерес. Головним чином це пов’язано з їхньою високою собівартістю та низькою концентрацією цільового продукту.
Очевидно, що для вирішення даних проблем необхідно проводити пошук дешевої сировини для отримання полісахаридів та загалом здійснювати комплексну оптимізацію умов культивування. З літератури відомо, що одним з перспективних способів підвищення показників синтезу мікробних метаболітів являється використання суміші ростових субстратів.
Дисертаційна робота присвячена встановленню особливостей інтенсифікації синтезу полісахариду етаполану при рості штаму Acinetobacter sp. ІМВ В-7005 на суміші рафінованої соняшникової олії та С2-С6–субстратів (ацетат, етанол, меляса), а також дослідженню можливості заміни рафінованої олії у змішаному субстраті на відпрацьовану.
У дисертаційній роботі вперше продемонстровано можливість підвищення показників синтезу етаполану на суміші енергетично надлишкових субстратів. За молярного співвідношення концентрацій етанолу та рафінованої олії у суміші 1:0,056, максимально наближеного до теоретично розрахованого (1:0,076), концентрація полісахариду була у 2,6-2,8 разів вищою порівняно з такою на відповідних моносубстратах. У той же час на основі теоретичних розрахунків енергетичних потреб синтезу ЕПС і біомаси Acinetobacter sp. ІМВ В-7005 на енергетично дефіцитному субстраті (ацетат) визначено, що молярне співвідношення концентрацій ацетату натрію та олії у суміші, за якого досягається максимальний синтез ЕПС, становить 1:0,13.
Встановлено, що незалежно від типу С2-субстрату у суміші з олією під час культивування продуцента спостерігалося відхилення рН культуральної рідини від оптимального для синтезу етаполану рівня (7,0-8,0). Для стабілізації рН проведено заміну у середовищі амонійного джерела азоту, транспорт якого у клітини бактерій відбувається антипортом з протоном і супроводжується підкисленням культуральної рідини, на нітратне, що транспортується симпортом з протоном. Додаткове зниження початкової концентрації олії та С2-субстратів у середовищі культивування з наступним дробним внесенням у процесі вирощування продуцента на їх суміші супроводжувалося підвищенням синтезу полісахариду у 1,5-6 разів.
Завдяки нейтралізації попередньо гідролізованої меляси у суміші з олією досягнуто додаткового підвищення показників синтезу етаполану на 20-25 %.
Встановлено можливість заміни рафінованої соняшникової олії у суміші з ацетатом, етанолом або мелясою на різні типи відпрацьованої (після смаження картоплі, м’яса, овочів та змішаної після смаження різних продуктів). При цьому продемонстровано, що підвищення з 1,6 до 5,0 мМ вмісту катіонів магнію, які є активатором ацетил-КоА-синтетази − ключового ферменту С2-метаболізму у Acinetobacter sp. IMВ B-7005, у середовищі з відпрацьованою олією та С2-субстратами супроводжувалося підвищенням синтезу етаполану на 11-58 %.
Розроблено технології одержання етаполану на суміші відпрацьованої соняшникової олії та С2-С6−субстратів (ацетат, етанол, меляса), що включають: 1) вирощування інокуляту на моносубстраті відпрацьованій олії; 2) використання як джерела азоту нітрату калію; 3) підвищення у середовищі культивування вмісту Mg2+ до 5 мМ; 4) дробне внесення субстратів. Реалізація таких підходів дала змогу підвищити синтез етаполану до 16-18 г/л, що вище за показники, отримані на відповідних олієвмісних моносубстратах (12-14 г/л), або суміші глюкози (меляси) та С2-С4−субстратів (ацетат, етанол, фумарат) (10-14 г/л).
Одержані результати засвідчують можливість розробки універсальної технології одержання етаполану на суміші відпрацьованої олії та С2-С6−субстратів, незалежної від типу та постачальника пересмаженої олії.
Registration Date
2023-12-15
popup.nrat_date
2023-12-15 / 2026-07-01
