Часть 2. Культивирование дрожжей на жиросодержащих питательных средах

Цель работы:Ознакомление с процессом глубинного гетерофазного культивирования. Определение основных характеристик роста дрожжей при использовании в качестве субстрата жировых отходов мясокомбинатов.

Сложностью переработки отходов мясопереработки является неоднородность по своему составу образующейся смеси. Необходимо отметить очевидное преимущество микробиологического пути переработки жиросодержащих отходов перед фракционированием, которое заключается в способности микроорганизмов потреблять различные соединения в качестве субстрата в ходе роста, сам процесс протекает в мягких условиях, он менее трудоемок.

Биологические методы очистки, а в последнее время и биоремедиации природных и техногенных сред, принадлежат к числу наиболее крупных и универсальных технологий, широко используемых в различных отраслях промышленной и другой хозяйственной деятельности человека. Они доказали свою эффективность, сравнительную экономичность и экологичность при очистке сточных промышленных и бытовых загрязненных вод и других сред.

В основе микробиологического пути биодеградации жиров лежит способность ряда культур микроорганизмов экскретировать в окружающую среду фермента липазы, который осуществляет катализирование гидролиза липидов. Биодеградация жира и его ассимиляция микроорганизмами начинается с воздействия этого фермента, выделяемого клетками в среду. Липаза представляет собой эстеразу, гидролизующую эфирные связи между кислотой и спиртом, в частности для триглицеридов. Фермент производит гидролитическое расщепление тиацилгилцерола до диацилглицерола и остатка отщепляемой кислоты. Затем идет отщепление следующих остатков карбоновых кислот до образования глицерина. В дальнейшем происходит фосфорилирование глицерина с образованием 1-глицеролфосфата, после чего последний включается в обмен веществ микроорганизмов. В качестве основных путей превращения жирных кислот у микроорганизмов можно выделить β- и ω-окисление.

Ферментативный гидролиз липидов имеет важную особенность: это гетерогенный процесс, так как большинство липаз растворимы в воде, в то время как субстратные молекулы – нерастворимы и объединены в малоподвижные крупные ассоциации (мицеллы, эмульгированные жировые капли). Следовательно, фермент-субстратное взаимодействие должно протекать на границе раздела фаз. Показано, что конформация фермента изменяется при связывании с субстратом, и полипептидный участок, сдвигаясь в сторону, открывает доступ к активному центру. Также установлено, что чем выше степень диспергирования субстрата, тем быстрее идет липолиз. Вероятно, это связано с явлением сорбции фермента и является первым актом ферментативного липолиза.

Среди бактерий найдены активные продуценты липаз, относящиеся к родам Pseudomonas, Bacillus, Acinetobacter, Propionebacterium, Chromobacterium, Alcaligenes. Среди дрожжей лучшими продуцентами являются представители рода Candida (C. lipolytica, C. paralipolytica, C. cylinolraceae). Высокая липазная активность отмечается у грибов родов: Geotrichum, Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Penicillium, Oospora, Humicola.

В настоящий момент установлена способность термофильного штамма Candida tropicallis 928 и умеренно галофильного штамма Y. lipolytica использовать жир в качестве углеродного субстрата. Штамм Y. lipolytica рекомендован для очистки сточных вод от жиросодержащих загрязнений в случае предполагаемого использования целевого продукта в качестве кормовой добавки. Активность роста культуры Y. lipolytica существенно различается в зависимости от того, отходы какой технологической стадии используются в качестве субстрата. Наиболее активный рост культуры наблюдается при выращивании ее на смешанной фракции жира. Способность дрожжей использовать жиры нижней фракции гораздо ниже таковой в отношении жиров верхней фракции.