ISSN 2227-2925 (print)
ISSN 2500-1558 (online)
12+
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ
Прикладная химия и биотехнология

Данный сайт является архивным. Актуальный сайт журнала находится по адресу vuzbiochemi.elpub.ru

Исследование биосинтеза бактериальной наноцеллюлозы продуцентом Medusomyces gisevii Sa-12 на ферментативном гидролизате продукта щелочной делигнификации мискантуса

Гладышева Е.К. , Голубев Д.С. , Скиба Е.А.

2019 / Том 9: номер 2 [ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ ]

Исследования, направленные на поиск способов, удешевляющих получение бактериальной наноцеллюлозы (БНЦ), связаны с большим спросом на нее во многих отраслях народного хозяйства. Для получения БНЦ в промышленных масштабах используют синтетические питательные среды, стоимость которых может составлять от 30 до 60% от общей стоимости процесса. Поэтому изучение биосинтеза БНЦ на питательных средах с низкой стоимостью (среды из пищевых, целлюлозосодержащих отходов и других альтернативных источников сырья) является актуальным. В качестве альтернативного источника сырья может выступать биомасса такого растения, как мискантус, которое характеризуется доступностью, низкой стоимостью и ежегодной возобновляемостью в промышленных масштабах. Целью настоящего исследования являлось изучение процесса биосинтеза БНЦ на ферментативном гидролизате продукта щелочной делигнификации мискантуса, полученного путем обработки растения разбавленным раствором гидроксида натрия при атмосферном давлении. Ферментативный гидролиз полученного субстрата проводился в ферментере объемом 11 л. Авторами настоящей статьи впервые БНЦ получена на питательной среде из ферментативного гидролизата продукта щелочной делигнификации мискантуса. В качестве продуцента использовалась симбиотическая культура Мedusomyces gisevii Sa-12, характеризующаяся высоким адаптивным потенциалом. Максимальная удельная скорость роста микроорганизмов составила: для дрожжей - 0,360 сут.-1,для уксуснокислых бактерий - 0,384 сут.-1. Потребление редуцирующих веществ протекало в два этапа: константа скорости утилизации субстрата на первом этапе составила 0,464 сут.-1, на втором - 0,034 сут.-1. Наибольший выход БНЦ составил 5,14% на 14 сутки культивирования, что в 1,8 раза меньше, чем выход на синтетической питательной среде. Питательная среда ферментативного гидролизата продукта щелочной делигнификации мискантуса не является биологически доброкачественной, однако, даже в неблагоприятных условиях Мedusomyces gisevii Sa-12 демонстрирует высокий технологический потенциал и синтезирует химически чистую БНЦ.

Ключевые слова:

бактериальная наноцеллюлоза,мискантус,продукт щелочной делигнификации,ферментативный гидролизат,питательная среда,Мedusomyces gisevii Sa-12,доброкачественность,bacterial nanocellulose,miscanthus,alkaline delignification product,enzymatic hydrolyzate,nutrient medium,Medusomyces gisevii Sa-12,purity

Библиографический список:

  1. 24 сентября 2018
  2. Lee K.-Y., Buldum G., Mantalaris A., Bismarck A. More than meets the eye in bacterial cellulose: boisynthesis, bioprocessing, and applications in advanced fiber composites // Macromolecular Bioscience. 2014. Vol. 14. N 1. P. 10-32. DOI: 10.1002/mabi.201300298
  3. Shi Z., Zhang Y., Phillips G.O., Yang G. Utilization of bacterial cellulose in food // Food Hydrocolloids. 2014. Vol. 35. P. 539-545. DOI: org/10.1016/j.foodhyd.2013.07.012
  4. Santos S.M., Carbajo J.M., Gómez N., Ladero, M., Villar J.C. Paper reinforcing by in situ growth of bacterial cellulose // Journal of Materials Science. 2017. Vol. 52. Issue 10. P. 5882-5893. DOI: 10.1007/s10853-017-0824-0
  5. Rajwade J.M., Paknikar K.M., Kumbhar J.V. Applications of bacterial cellulose and its composites in biomedicine // Applied Microbiology and Biotechnology. 2015. Vol. 99. Issue 6. P. 2491-2511. DOI: 10.1007/s00253-015-6426-3
  6. Molina-Ramírez C., Castro C., Zuluaga R., Gañán P. Physical сharacterization of bacterial cellulose produced by Komagataeibacter medellinensis using food supply chain waste and agricultural by-products as alternative low-cost feedstocks // Journal of Polymers and the Environment. 2018. Vol. 26. Issue 2. P. 830-837. DOI: 10.1007/s10924-017-0993-6
  7. Octave S., Thomas D. Biorefinery: toward an industrial metabolism // Biochimie. 2009. Vol. 91. No. 6. P. 659-664. DOI: 10.1016/j.biochi.2009.03.015
  8. Gismatulina Yu.А., Budaeva V.V., Veprev S.G., Sakovich G.V., Shumny V.K. Cellulose from various parts of Soranovskii Miscanthus // Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2015. Vol. 5. Issue 1. P. 60-68. DOI: 10.1134/S2079059715010049
  9. Скиба Е.А., Байбакова О.В. О влиянии условий сбраживания на выход биоэтанола из мискантуса через химическую стадию щелочной делигнификации // Ползуновский вестник. 2015. Т. 2. N 4. С. 112-116.
  10. Байбакова О.В., Скиба Е.А., Будаева В.В., Золотухин В.Н. Щелочная делигнификация недревесного целлюлозосодержащего сырья в условиях опытного производства // Ползуновский вестник. 2016. Т. 1. N 4. С. 147-151.
  11. Ross P., Mayer R., Benziman M. Cellulose Biosynthesis and Function in Bacteria // Microbiological Reviews. 1991. Vol. 55. No. 1. P. 35-58.
  12. Krystynowicz A., Czaja W., Wiktorowska-Jezierska A., Gonçalves-Miśkiewicz M., Turkiewicz M., Bielecki S. Factors affecting the yield and properties of bacterial cellulose // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2002. Vol. 29. Issue 4. P. 189-195. https://doi.org/10.1038/sj.jim.7000303
  13. Gama M., Dourado F., Bielecki S. Bacterial nanocellulose. From Biotechnology to Bio-Economy. Amsterdam: Elsevier, 2016. 240 p.
  14. Yurkevich D.I., Kutyshenko V.P. Medusomyces (Tea fungus): A scientific history, composition, features of physiology and metabolism // Biophysics. 2002. Vol. 47. No. 6. P. 1035-1048.
  15. Chakravorty S., Bhattacharya S., Chatzinotas A., Chakraborty W., Bhattacharya D., Gachhui R. Kombucha tea fermentation: Microbial and biochemical dynamics // International Journal of Food Microbiology. 2016. Vol. 220. P. 63-72. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2015.12.015
  16. Skiba E.A., Baibakova O.V., Budaeva V.V., Pavlov I.N., Vasilishin M.S., Makarova E.I., Sakovich G.V., Ovchinnikova E.V., Banzaraktsaeva S.P., Vernikovskaya N.V., Chumachenko V.A. Pilot technology of ethanol production from oat hulls for subsequent con-version to ethylene // Chemical Engineering Journal. 2017. Vol. 329. Р. 178-186. DOI: 10.1016/j.cej.2017.05.182
  17. Makarova E.I., Budaeva V.V., Kukhlenko A.A., Orlov S.E. Enzyme kinetics of cellulose hydrolysis of Miscanthus and oat hulls // 3 Biotech. 2017. Vol. 7. No. 5. P. 317. DOI: 10.1007/s13205-017-0964-6
  18. Gladysheva E.K., Skiba E.A., Zolotukhin V.N., Sakovich G.V. Study of the conditions for the biosynthesis of bacterial cellulose by the producer Medusomyces gisevii Sa-12 // Applied Biochemistry and Microbiology. 2018. Vol. 54. No. 2. P. 179-187. DOI: 10.1134/S0003683818020035
  19. Яровенко В.Л., Маринченко В.А., Смирнов В.А. Технология спирта. М.: Колос, 1999. 464 с. Варфоломеев С.Д, Гуревич К.Г. Биокинетика: практический курс. М.: ФАИР-Пресс, 1999. 720 с.
  20. Гладышева Е.К. Исследование процесса биосинтеза бактериальной целлюлозы на ферментативном гидролизате волокнистого продукта плодовых оболочек овса // Фундаментальные исследования. 2016. N 11-2. С. 260-265.
  21. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. В 2 ч. Ч. ΙΙ. СПб.: Профессионал, 2007. 1144 с. / Novyi spravochnik khimika i tekhnologa. Syr’e i produkty promyshlennosti organicheskikh i neorganicheskikh veshchestv [A New Handbook of Chemist and Engineer. Raw Materials and Organic and Inorganic Industry Products]. St. Petersburg: Professional Publ., 2006, 1142 p

Файлы:

Язык
RuEn
Отправить статью
Для отправки статьи перейдите на актуальный сайт журнала.
Количество скачиваний:1626