Регистрация / Вход
Прислать материал

Биосинтез бактериальной целлюлозы на ферментативных гидролизатах технической целлюлозы

Сведения об участнике
ФИО
Кучина Ирина Алексеевна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Биоматериалы
Тема
Биосинтез бактериальной целлюлозы на ферментативных гидролизатах технической целлюлозы
Резюме
В данной работе рассмотрены новые углеводные субстраты для бактерий-продуцентов целлюлозы в условиях стабильности микробиологического консорциума. Приводится сравнение продуктивности микроорганизмов по бактериальной целлюлозе на различных питательных средах.
Ключевые слова
бактериальная целлюлоза, экзополисахарид, ферментативный гидролизат, биосинтез, Acetobacter xylinum.
Цели и задачи
Цель: исследование динамики ассимиляции сахаров и синтеза целлюлозы уксуснокислыми бактериями р. Acetobacter в симбиотическом комплексе в средах на основе ферментативного гидролизата лигноуглеводного сырья.
Задачи:
-Получить накопительную культуру симбиоза бактерий рода Acetobacter и дрожжей (Medusomyces gisevii J. Lindau);
-Изучить морфологические и культуральные свойства симбиотических микроорганизмов в консорциуме;
-Изучить эффективность ассимиляции глюкозы и восстанавливающих сахаров в средах на основе ферментативного гидролизата небелёной сульфатной и беленой сульфитной хвойной целлюлозы;
-Оценить выход бактериальной целлюлозы, полученной при культивировании симбиотической культуры в средах на основе ферментативного гидролизата небелёной сульфатной и беленой сульфитной хвойной целлюлозы.
-Исследовать фракции белков, выделяемые клетками при биосинтезе бактериальной целлюлозы с использованием sds-Na-ПААГ
Введение

Целлюлоза в современном мире остается наиболее востребованным биополимером. Наибольший практический интерес в качестве альтернативного способа получения целлюлозы представляет микробиологический способ, реализуемый бактериальными продуцентами.

Актуальной задачей является поиск новых углеводных субстратов для культивирования бактерий-продуцентов целлюлозы. В качестве таких субстратов представляет интерес лигноуглеводное сырье и отходы растительного происхождения. Эффективность культивирования в этом случае обусловлена динамикой синтеза целлюлозы уксуснокислыми бактериями р. Acetobacter в симбиотическом комплексе в средах на основе ферментативного гидролизата лигноуглеводного сырья. 

Методы и материалы

Бактериальную целлюлозу получали, культивируя симбиоз бактерий рода Acetobacter и дрожжей на синтетической среде и ферментолизате в статических условиях при 25°С.

В качестве сырья для ферментолизата использовали образцы небелёной сульфатной и беленой сульфитной хвойной целлюлозы. Образцы суспендировали и обрабатывали комплексным ферментным препаратом на основе рекомбинантного штамма рода Penicillium, с расходом 13 мг/г в течение 48 ч при 50 °С. Фугованием  в течение 15 мин отделяли гидролизат.

Полученные среды стерилизовали перед внесением инокулята.

Ассимиляцию сахаров определяли по методу Нельсона-Шомоди. Для мониторинга ассимиляции клетками глюкозы в процессе культивирования ее концентрацию определяли на приборе ЭНЗИСКАН-ультра.

Морфологические особенности клеток и структуры бактериальной целлюлозы изучали при помощи электронного растрового микроскопа Zeiss SIGMA VP.

Для фракционирования белковых препаратов и исследования их состава использовали классическую методику денатурирующего гель-электрофореза. В ходе исследования использовали ячейку для электрофорезаMINI-PROTEAT и 12%-ный полиакриламидный гель (ПААГ).

Описание и обсуждение результатов

Проведен анализ влияния малоизученных технических (лигноуглеводных) субстратов на эффективность бактериального синтеза целлюлозы.

Установлено, что в ферментативном гидролизате небеленой сульфатной хвойной целлюлозы ассимиляция глюкозы протекает в 6 раз эффективнее, чем в ферментализате беленой сульфитной целлюлозы.

Выход бактериальной целлюлозы полученной при культивировании симбиоза на ферментализате беленой сульфитной целлюлозы в 5 раз больше, чем в ферментативном гидролизате на основе образцов небеленой сульфатной целлюлозы.

По результатам электрофореза установлено, что широкий спектр белков с молекулярной массой25-60 кДа характерен для симбиоза.

Для сравнения анализировали деструктированную биомассу чистой культуры Acetobacter xylinum, установили низкомолекулярные фракции белков 10-11 кДа, несущие главным образом рибосомальные функции, а также белки 15-25 кДа

Исследование микроморфологического строения экзополисахарида, формирующего матрицу бактериальной целлюлозы, показало наличие однородных фибрилл целлюлозы диаметром 50 нм, уложенных в беспорядочную матрицу, включающую клетки микроорганизмов

При изучении морфологических и культуральных свойств продуцента бактериальной целлюлозы показано, что при формировании пленки целлюлозы развивается симбиотический консорциум, причем синтез фибрилл целлюлозы обеспечивается бактериями р.Acetobacter, а дрожжи стабилизируют их популяцию.

 

Используемые источники
1. Гладышева Е.К., Скиба Е.А. Влияние углеродного состава питательных сред на продуктивность целлюлозосинтезирующих бактерий (обзор) // Ползуновский вестник. – 2014. - № 3
2. Чекушина А.В. Целлюлолитические ферментные препараты на основе грибов Trichoderma, Penicillium и Myceliophtora с увеличенной гидролитической активностью: автореферат дис. ... канд.хим.наук, М., 2013. –23 с
3. Nelson, N., J. Bid. Chem., 163, 375 (1944)
4. Somogyi, M., J. Biol. Chem, 160,61 (1945)
5.Стручкова И.В.; Кальясова Е.А. Теоретические и практические основы проведения электрофореза белков в полиакриламидном геле Нижний Новгород, 2012.-60с.
Information about the project
Surname Name
Kuchina Irina
Project title
Biosynthesis of bacterial cellulose on enzymatic cellulose hydrolysates technical
Summary of the project
In this paper, the new carbohydrate substrates for bacteria-producers of pulp in terms of stability of the microbial consortium. A comparison of the productivity of microorganisms on bacterial cellulose in different culture media.
Keywords
bacterial cellulose, an exopolysaccharide, enzymatic hydrolysate, biosynthesis, Acetobacter xylinum.