Биомасса растений на Земле достигает 1,8*1012т, около 1*1011т ежегодно возобновляется. От 15% до 35% растительной биомассы составляет гемицеллюлоза, которая легко может быть гидролизованна кислотным способом до смеси сахаров. Основной пентозный компонент этого гидролизата - D-ксилоза.
Некоторые микроорганизмы, например нитчатые грибы, дрожжи, бактерии, способны использовать D-ксилозу как источник углерода, и с их помощью можно утилизировать растительный гидролизат. В ходе этой переработки образуется биомасса и ряд побочных продуктов, таких как ксилит или этанол.
Этанол широко применяется в промышленности, в основном как антифриз и эстрагент. А в последнее время все больший интерес он представляет и как жидкое горючее. Ксилит используют в качестве заменителя сахара, который можно употреблять диабетикам. Кроме того, он способен предотвращать развитие кариеса на зубах.
Дрожжи, традиционно используемые в ферментационных процессах, в основном Saccharomyces и Schizosaccharomyces, не способны утилизировать D-ксилозу. А природные штаммы ксилозоассимилирующих дрожжей характеризуются низкой продуктивностью ксилита и этанола, и производят в основном биомассу. Кроме того, их рост в значительной степени подавляется токсическими компонентами кислотного гидролизата (фурфурол, летучие органические кислоты и т.д.)
Биологические особенности ксилозоассимилирующих видов изучены недостаточно. Это вызывает сложности в создании новых, высокопродуктивных, линий. Так, не смотря на то, что различными исследователями выделено большее количество разнообразных мутантов по катаболизму D-ксилозы, до сих пор ни один штамм не был предложен для промышленного использования.
Для селекции продуцентов необходимо изучение биохимических особенностей ксилозоассимилирующих дрожжей. Биохимический анализ удобно проводить с использованием мутантных штаммов, отличных по активности ферментов катаболизма D-ксилозы. Для этого определяют скорость утилизации D-ксилозы мутантными штаммами, их прирост биомассы, выход ксилита и этанола. Определяется активность ферментов катаболизма D-ксилозы.
На основании данных биохимического анализа делают выводы о ключевых этапах метаболизма, влияя на которые можно повысить продуктивность ксилита или этанола у дрожжевых культур.
В данной работе использовался гаплоидный штамм дрожжей Pachysolen tannophilus Y-1532. Этот вид, по сравнению с другими ксилозоассимилирующими дрожжами, относительно хорошо изучен. Кроме того, он производит ксилит и этанол в сопоставимых количествах, что дает возможность на одном объекте получать мутации затрагивающие синтез обоих этих спиртов.
Целью нашей работы являлось получение мутантов дрожжей Pa. tannophilus с измененным катаболизмом D-ксилозы и изучение их способности к утилизации этого сахара.
Для получения мутантных клонов дрожжевую суспензию обрабатывали раствором 1-метил-3-нитро-1-нитрозогуанидина (НГ). Отбор и идентификацию мутантных клонов проводили методом отпечатков колоний, выросших после обработки НГ на серию чашек Петри с селективными средами (D-ксилоза или этанол в качестве единственного источника углерода).
Было получено 8 мутантных штаммов со следующими фенотипами: 4-, 9-, 11-, 12-, 13-22-Y-1532 etOH-xyl- (слабый рост на средах с этанолом и D-ксилозой в качестве источника углеводов) и 6-, 14-22-Y-1532 - etOH-xyl+ (слабый рост на среде с этанолом).
Для изучения способности мутантов к утилизации D-ксилозы планируется проведение аэробной и микроаэробной ферментаций с последующим определением прироста биомассы, выхода ксилита и этанола, а также активности и кофакторной специфичности ферментов ксилозоредуктаза и ксилитдегидрогеназа.
Библиографическая ссылка
Трушникова Е.П., Болотникова О.И., Яблочкова Е.Н. УТИЛИЗАЦИЯ D-КСИЛОЗЫ МУТАНТАМИ ДРОЖЖЕЙ PACHYSOLEN TANNOPHILUS Y-1532 // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 5. – С. 60-61;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=22939 (дата обращения: 19.04.2024).