Wstęp. Grzyb Rhodosporidium diobovatum z klasy Basidiomycetes jest zaliczany do drożdży olejogennych, zdolnych również do syntezy karotenoidów. Nieliczne publikacje naukowe na jego temat wskazują, że jest on obiecującym producentem tych barwników na skalę przemysłową. Jest on zdolny do asymilacji licznych substratów węglowych oraz do wzrostu w różnych, często ekstremalnych, warunkach środowiskowych. Szczepy dzikie są izolowane z gleby, głębin mórz, a także z powierzchni roślin. Mogą zatem rosnąć w ciemności, a także w obecności światła. Celem niniejszej pracy było zbadanie zdolności szczepu Rh. diobovatum IMB Y-5023 do wzrostu i kumulacji karotenoidów podczas hodowli na podłożach o różnej zawartości i różnym składzie węglowodanów oraz o małej zawartości monosacharydów. Hodowle prowadzono przy różnym natężeniu oświetlenia. Badania te mają duże znaczenie teoretyczne i praktyczne, ponieważ mogą umożliwić wykorzystanie różnych organicznych odpadów przemysłu rolno-spożywczego jako podłoży do hodowli Rh. diobovatum i mikrobiologicznej produkcji karotenoidów. Stwarzają również możliwość redukcji kosztów procesu mikrobiologicznego poprzez dobór optymalnego poziomu oświetlenia hodowli.
Materiał i metody. Hodowle drożdży Rh. diobovatum IMB Y-5023 prowadzono na trzech podłożach testowych: na podłożu CM (podłoże marchwiowe), na podłożu BYP (wyciąg z otrąb owsianych) oraz na zmodyfikowanym podłożu YM o zwiększonej zawartości ekstraktu słodowego jako źródła oligosacharydów i z dodatkiem maltotriozy, przy natężeniu oświetlenia w zakresie 0–5000 lx, przez 5 dni. Skład węglowodanów określano w podłożach testowych przed zakończeniem i po zakończeniu hodowli Rh. diobovatum IMB Y-5023 z wykorzystaniem chromatografii UHPLC sprzężonej ze spektrometrią mas (MS). Po zakończeniu hodowli kontrolowano również: wydajność biomasy (DCW, g/l), koncentrację barwników w biomasie drożdży (mg/g DCW) oraz współczynnik wydajności biomasy z substratu – YX/S i wydajności karotenoidów z substratu – YC/S. W celu porównania próbek zastosowano analizę skupień (CA) i analizę składowych głównych (PCA), które wykorzystano do zobrazowania zależności pomiędzy badanymi zmiennymi
a analizowanymi próbkami.
Wyniki. Drożdże Rh. diobovatum IMB Y-5023 rosły i produkowały karotenoidy na wszystkich podłożach testowych i były zdolne do asymilacji oligosacharydów DP3 i DP4 obecnych w tych podłożach. Bez względu na natężenie oświetlenia hodowli zużycie cukrów w podłożach testowych pozostawało na poziomie 90% i wyższym. Jednak stężenie węglowodanów w podłożu testowym i prawdopodobnie ich rodzaj wyraźnie wpływały na kierunek ich przemian. Niezależnie od poziomu naświetlenia największą koncentrację barwników w komórkach, a jednocześnie najmniejszy plon biomasy uzyskano w hodowlach na podłożu YM. W podłożu tym początkowe stężenie cukrów było trzy–czterokrotnie większe niż w pozostałych podłożach testowych, a ich rodzaj był bardzo zróżnicowany. Analizy skupień (CA) oraz składowych głównych (PCA) wykazały, że podłoża BYP i CM (o zbliżonej początkowej zawartości cukrów: 11–15 g/l) wywarły podobny wpływ na metabolizm drożdży, podczas gdy w hodowlach prowadzonych w podłożu YM badane zmienne różniły się.
Wnioski. Drożdże Rh. diobovatum IMB Y-5023 są obiecującym producentem karotenoidów na skalę przemysłową. Są zdolne do efektywnej asymilacji zarówno monosacharydów, jaki i oligosacharydów DP3 i DP4, a obecność światła nie jest wymagana do wzrostu i efektywnej produkcji przez nie barwników, szczególnie podczas wzrostu na podłożach o znacznej koncentracji cukrów, bogatych w oligosacharydy. Te fakty stwarzają możliwość obniżenia kosztów przemysłowej produkcji karotenoidów z udziałem Rh. diobovatum IMB Y-5023 poprzez wykorzystanie niedrogich odpadów/produktów ubocznych z branży rolno-spożywczej jako podłoży hodowlanych oraz wyeliminowanie kosztów związanych z oświetleniem hodowli.
Pełen tekst dostępny w języku angielskim w formacie Adobe Acrobat: https://www.npt.up-poznan.net/pub/art_11_27.pdf
00210
| MLA | Ielchishcheva, Iuliia, et al. "Carbohydrate components of culture media as determinants of the Rhodosporidium diobovatum IMB Y-5023 yeast metabolism." Nauka Przyr. Technol. 11.3 (2017): #27. https://doi.org/10.17306/J.NPT.2017.3.27 |
| APA | Iuliia Ielchishcheva1, Barbara Stachowiak2, Artur Szwengiel2, Anatoliy Bozhkov1 (2017). Carbohydrate components of culture media as determinants of the Rhodosporidium diobovatum IMB Y-5023 yeast metabolism. Nauka Przyr. Technol. 11 (3), #27 https://doi.org/10.17306/J.NPT.2017.3.27 |
| ISO 690 | IELCHISHCHEVA, Iuliia, et al. Carbohydrate components of culture media as determinants of the Rhodosporidium diobovatum IMB Y-5023 yeast metabolism. Nauka Przyr. Technol., 2017, 11.3: #27. https://doi.org/10.17306/J.NPT.2017.3.27 |
Iuliia Ielchishcheva
???? ?????????
??? ????????
??????????? ???????????? ??????????? ????? ?????? ?????????? ????????
?????? ???????
4
?????? 61022
Ukraine
e-mail: yul18424060@yandex.ru