На синтез липидов у дрожжей влияют различные факторы, но, опираясь на опыт ученых в области исследования липидосодержащих дрожжей, особо можно отметить следующие. Синтез жиров в клетке снижается при недостатке кислорода, сбраживании высокоплотного сусла, большом количестве азота в среде.
Факторами, стимулирующими синтез липидов в клетке: большое количество глюкозы, добавление этанола до 1%, наличие органических кислот, которые способствуют синтезу липидов. Так, способность стимулировать выход липидов увеличивается в ряду: яблочная <уксусная <молочная <янтарная <пировиноградная кислота.
Кроме этих факторов, впервые были установлены особенности прямого синтеза липидов и фосфолипидов у дрожжей Rhodotorula, доказано, что гамма-излучения вызывает у дрожжей изменения в биосинтезе фосфолипидов и жирных кислот, которые проявляются в усилении биосинтеза фосфатидилхолина, фосфатидилглицерина и линолевой кислоты. С помощью гамма облучения штамма Rhodotorula gracilis-СNMN-02, получены 2 варианта дрожжей с повышенной биосинтеза липидов и фосфолипидов.
Изучение координационные соединения переходных металлов (Zn (II), Mo (IY), Cr (III), Co (III), V (Y), Fe (II)) показало, что аминокислотным комплексам цинка и соединениям на базе железа из карбоксильной кислотой собственно регулирующий эффект на биосинтез липидов и фосфолипидов вариантов дрожжей рода Rhodotorulа.
Сравнительный анализ влияния нетрадиционных источников питания (экстракты томатных, виноградных, яблочных выжимок), предшественников липогенеза (подсолнечное, соевое, кукурузное, оливковое масла), индукторов (соли фосфора — дифосфат натрия, кислый фосфорноксислый калий, а также уксуснокислый натрий) позволил предложить новый способ направленного синтеза липидов и фосфолипидов, что обеспечивает повышение содержания липидов на 46,5% (до 35,9 ± 2,43 г липидов на 100 г сухой биомассы) и фосфолипидов на 42% по сравнению с контролем .
Разработан новый способ экстракции липидов из биомассы дрожжей. Предлагаемая технология получения из дрожжей фосфолипидов со специфическими свойствами, необходимыми для образования липосом.
Впервые установлена возможность получения липосом из фосфолипидов синтезируемых дрожжами рода Rhodotorulа. Установлено, что липосомы, приготовленные на базе микробных фосфолипидов, чувствительные к температуре, концентрации биоматериала, длительности обработки ультразвуком. Последние могут быть рассмотрены как значимые факторы, способные модифицировать структуру липосом.
Недавно альтернативные и возобновляемые источники энергии, например биодизельное топливо от липидообразующих микроорганизмов, получили значительное исследовательский интерес. Он связан с низким использованием окаменелого топлива, которое должно помочь исключить большой риск относительно выживания общества. Ведь возможно в будущем геополитическая борьба на базе уменьшения ресурсов и глобального изменения климата из-за массового роста в атмосфере CO2.
Дрожжи рода Lipomyces долго были известны как жиросодержащих дрожжи, которые запасают большое количество липидов в своих клетках. Главный липид этих дрожжей — триглицерид, содержащий олеиновую кислоту (18:1) как основной жирнокислотный компонент. Итак, эти масла подобные коммерческих масел и жиров, и они доступны как пища и ресурсы энергии. Но продуцирование достаточно чувствительное и зависит от концентрации углеводородов и ионов металлов, рН, температуры среды и т.д.
Рисунок – Липидные включения в клетках Lipomyces lipofer при наблюдении в световом микроскопе (увеличение х 900 раз). Слева изображены клетки, выращивались в темноте, справа — под действием интенсивного УФ-излучения.
Таким образом было установлено, что действие УФ-лучей на дрожжи положительно влияет на увеличение липидных включений по отношению к объему всей клетки микроорганизма. При длине лучей 315-400 нм через три дня величина включений сравнению с величиной клетки увеличилась в 4 раза. Таким образом можно сделать вывод, что УФ-лучи усиливают выработку триглицеридов дрожжей Lipomyces lipofer.
В результате исследований было показано, что действительно УФ-лучи стимулируют липидообразование сравнению с дрожжами культивировавшиеся в темноте. Жирнокислотный состав соответственно тоже вырос, особенно увеличилось количество олеиновой и пальмитиновой кислот.
Таким образом, в процессе культивирования можно использовать ультрафиолетовые лампы как индуктор накопление жиров в клетках дрожжей. Вместе УФ-лучи действуют губительно на постороннюю микрофлору. В случае промышленного культивирования данных дрожжей является экономически выгодным использование ультрафиолетовых ламп. Но чрезмерное применение этого ионизирующего излучения может навредить генетическом аппарате дрожжей и привести к нежелательным мутациям.
Автор статьи: Дохторук Андрей, ст. каф. Микробиология и вирусология, Днепропетровского национального университета им. Олеся Гончара