Динамика накопления липидов в клетках дрожжей в процессе культивирования
На следующем этапе работы определяли динамику накопления липидов в клетках дрожжей в процессе культивирования на средах Сабуро и пивном сусле таких видов дрожжей как Candida tropicalis и Lipomyces lipofer.
Для выделения липидов из биомассы дрожжей применяли два метода — ультразвуковую дезинтеграцию клеток и разрушение клеток методом Фолча с использованием органических растворителей метанола и хлороформа в соотношении 2: 1. Метод ультразвуковой дезинтеграции оказался недостаточно удобным, поскольку после разрушения клеток необходимо дополнительно проводить экстракцию липидов, что занимает много времени. Кроме того, в процессе ультразвуковой дезинтеграции происходит частичное разрушение липидов по образованию свободных жирных кислот. Более эффективным для получения липидов оказался метод Фолча, который способствует выделению липидов из клеток за счет разрыхления клеточной стенки дрожжей под действием органических растворителей при повышенной температуре — 450С. Поэтому в дальнейшем для выделения липидов мы использовали метод Фолча. Для определения липидов главным образом опирались на возможности их растворяться в смеси двух нейтральных растворителях метаноле и хлороформе.
Таблица 1 – Динамика накопления липидов дрожжами Candida tropicalis
| Время ферментации, сутки | Среда Сабуро | Пивное сусло | ||
| Масса липидов, г/л | % | Масса липидов, г/л | % | |
| начало ферментации | 0,08 | 1,2 | 0,28 | 2,0 |
| 1 | 0,48 | 2,0 | 1,01 | 2,4 |
| 2 | 0,81 | 2,6 | 2,15 | 3,1 |
| 3 | 1,30 | 3,2 | 3,35 | 3,9 |
| 4 | 2,15 | 3,8 | 5,20 | 4,7 |
| 5 | 2,65 | 4,2 | 5,35 | 4,9 |
| 6 | 2,40 | 4,0 | 4,40 | 4,5 |
Результаты экспериментов по определению содержания липидов в дрожжевых клетках представлены в табл. 1 и 2 и рис. 1 и 2.
В ходе выделения липидов из дрожжей Candida tropicalis было определено, что они накапливают малое количество этого продукта. Максимальные значения содержания жиров в дрожжах достигались при культивировании на среде Сабуро на 5 сутки и составил 4,2% от общей массы клеток в пробе, а при культивировании на пивном сусле на 5 сутки — 4,9% и (табл. 1).
Эти результаты показывают, что Candida tropicalis не является перспективным штаммом для получения липидов. Биотехнологическое получение дрожжевых жиров из этого продуцента не целесообразно из-за малого выхода липидов.
Рисунок 1 – Динамика накопления липидов в Candida tropicalis на протяжении культивирования
Анализируя данные можно сказать, что штамм Candida tropicalis лучше развивается на пивном сусле, чем на Сабуро. Поэтому можно рекомендовать пивное сусло для дальнейшего культивирования дрожжей (рис.1).
При выделении жиров из специализированного штамма липидоутворюючих дрожжей Lipomyces lipofer ВКПМ Y-1020 были получены результаты, которые выше, чем у предыдущего штамма (таблица 2, рис.2). Максимальное количество липидов обнаружили во время культивирования на среде Сабуро на 5 сутки и составляла 15,1% от сухой биомассы. А на пивном сусле максимальный выход липидов наблюдался на 6 сутки культивирования и составлял 23,1% общей массы клеток. То есть количество липидов образованных на пивном сусле преобладает в 1,5 раза количество образовавшихся липидов в среде Сабуро.
Таблица 2 – Динамика накопления липидов дрожжами Lipomyces lipofer
| Время ферментации, сутки | Среда Сабуро | Пивное сусло | ||
| Масса липидов, г/л | % | Масса липидов, г/л | % | |
| начало ферментации | 0,15 | 1,8 | 0,15 | 2,0 |
| 1 | 1,05 | 5,1 | 1,15 | 6,1 |
| 2 | 2,55 | 8,1 | 4,65 | 11,5 |
| 3 | 3,95 | 10,2 | 10,70 | 15,8 |
| 4 | 6,65 | 12,2 | 18,70 | 19,3 |
| 5 | 9,15 | 15,1 | 26,20 | 22,2 |
| 6 | 8,95 | 15,0 | 30,00 | 23,1 |
В результате исследований содержания жиров в клетках дрожжей Lipomyces lipofer ВКПМ Y-1020 была установлена способность к биосинтезу липидов качестве вторичных метаболитов. Максимальное значение получено на среде Сабуро 15,1%, а на пивном сусле и составляет 23,1% от сухой массы дрожжей. Анализируя данные эксперимента можно однозначно рекомендовать пивное сусло для культивирования дрожжей.
В зависимости от количества биомассы соответственно растет суммарное количество липидов в культивируемых дрожжей. Содержание жиров зависит от типа метаболизма микроорганизма. Lipomyces lipofer является липидоутворюючимы дрожжами, поэтому по сравнению с Candida tropicalis на единицу биомассы образует более липидов.
Рисунок 2 – Динамика накопления липидов у дрожжей Lipomyces lipofer
При сравнении биомассы дрожжей обоих видов при культивировании на одинаковых средах большой разницы не наблюдается. Но благодаря тому, что Candida tropicalis i Lipomyces lipofer имеют разную липидообразующую способность можно наблюдать большую разницу в выходе липидов при выделении из биомассы.
Так в ходе эксперимента по выделению липидов из дрожжей Candida tropicalis на среде Сабуро был получен максимально 2,65 г / л, что составляет 4,2% от сухой массы дрожжей, а на пивном сусле этот показатель достигал 5,35 г / л, что составляет соответственно 4,9%. Но при выделении липидов из дрожжей Lipomyces lipofer можно наблюдать большую разницу относительно предыдущего вида. Так во время роста на среде Сабуро было получено 9,15 г / л жира, что является 15,1% от сухой массы дрожжей, а на пивном сусле этот показатель составляет 30 г / л — 23,1%.
На фото колонии Candida tropicalis.
Автор статьи: Дохторук Андрей, ст. каф. Микробиология и вирусология, Днепропетровского национального университета им. Олеся Гончара