Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование синтеза арахидоновой кислоты грибами Mortierella alpina с использованием в качестве субстрата глицерин-содержащих отходов производства биодизеля

Сведения об участнике
ФИО
Балахонова Алина Ивановна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тульский государственный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Экология
Тема
Исследование синтеза арахидоновой кислоты грибами Mortierella alpina с использованием в качестве субстрата глицерин-содержащих отходов производства биодизеля
Резюме
Арахидоновая кислота (АК), являясь к омега-6 незаменимой полиненасыщенной жирной кислотой, синтезируется мицелиальными грибами-микромицетами Mortierella alpina. Она используется для стимуляции резистентности растений к фитопатогенам. Применение препаратов арахидоновой кислоты даст возможность уменьшить или совсем заменить использование фунгицидов, которые наносят вред окружающей среде, загрязняют экосистемы, подрывают здоровье людей и уменьшают биоразнообразие вследствие их аккумуляции в природных средах. В работе рассматривается возможность использования в качестве субстрата для синтеза АК отходов производства биодизеля, содержащего неочищенный глицерин.
Ключевые слова
Арахидоновая кислота, экобиотехнология, мицелиальныме грибы, Mortierella alpina
Цели и задачи
Целью данной работы является исследование синтеза арахидоновой кислоты грибами Mortierella alpina при использовании глицерин-содержащих отходов производства биодизеля в качестве единственного источника углерода и энергии. Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:
• периодическое культивирование штамма M. alpina LPM-301 на средах с различными концентрациями отходов производства биодизеля;
• анализ содержания и жирнокислотного состава липидов в лиофилизированной биомассе.
Введение

Арахидоновая кислота (АК, 5,8,11,14-цис-эйкозатетраеновая кислота) играет важную роль в метаболических процессах в качестве предшественника простагландинов, лейкотриенов и ряда эйкозаноидов. Большое значение имеет использование АК для стимуляции резистентности растений к фитопатогенам. Недостаточное содержание АК в продуктах питания диктует необходимость развития методов производства её микробиологическим способом. Перспективным субстратом для синтеза АК является глицерин, однако из-за высокой цены его применение не получило большого распространения в микробиологических процессах. Однако гораздо меньшей стоимостью характеризуется неочищенный глицерин, образующийся в качестве отходов производства биодизельного топлива.

Методы и материалы

В работе использовали штамм Mortierella alpina LPM-301, который был ранее селекционирован в лаборатории физиологии микроорганизмов ИБФМ РАН в качестве активного продуцента АК.

Рост штамма и синтез АК на различных глицерин-содержащих субстратах  исследовали в условиях периодического культивирования в 750-мл колбах, содержащих 100 мл среды следующего состава (г/л): KNO3 - 1,5; KH2PO4 - 2,0; MgSO4 7H2O - 0,15; CaCl2 6H2O - 0,12; дрожжевой экстракт (Difco) - 5,0; микроэлементы (мг/л): FeSO4 7H2O - 14,9; MnSO4 4H2O - 0,2; ZnSO4 7H2O - 8,1; CuSO4 5H2O - 3,9. Исследовали следующие концентрации отходов производства биодизеля (ОПБ): 5, 10, 15 г/л. В работе использовали 2 образца глицерин-содержащих отходов: ОПБ-1, предоставленные ООО «ГанцПром», г. Сызрань, в  составе образца обнаружено 83% глицерина, 9% липидов, 3% метанола и 5% солей. ОПБ-2,полученные из Греции (Pythia Institute of Biotechnology, Thessaloniki, Греция). В составе ОПБ-2 обнаружено 58% глицерина и 33.9% липидов.

Анализы. Биомассу определяли гравиметрически: культуральную жидкость фильтровали через бумажный фильтр; мицелий высушивали при 105оС до постоянного веса.

Глицерин анализировали методом ГЖХ на хроматографе Chrom-5 (Чехословакия).

Для определения жирнокислотного состава липидов образцы биомассы высушивали под вакуумом при 70оС до постоянного веса и подвергали кислотному метанолизу.

Описание и обсуждение результатов

В ходе данной работы была показана способность грибов M. alpina синтезировать АК при использовании в качестве единственного источника углерода и энергии глицерин-содержащие отходы производства биодизеля, имеющие очень низкую или даже отрицательную стоимость.

Обнаружена обратная корреляция между синтезом липидов и арахидоновой кислоты штаммами M. alpina при изменении концентрации углеродного субстрата в среде. Показано, что синтез липидов и арахидоновой кислоты зависят от состава ОПБ, который отличается для разных технологий получения биодизеля. Синтез арахидоновой кислоты на ОПБ близок к синтезу на чистом глицерине, что позволяет широко использовать ОПБ для микробиологического производства АК.

Были выполнены следующие задачи:

  • Проведено периодическое культивирование штамма M. alpina LPM-301 на средах с различными концентрациями отходов производства биодизеля. Показана возможность синтеза арахидоновой кислоты грибами M. alpina LPM-301 на среде с глицерин-содержащими отходами производства биодизеля
  • Проанализировано содержание и жирнокислотный состав липидов в лиофилизированной биомассе. Доля АК в липидах грибов имела максимальное значение 6,8 и 28.7 %  на ОПБ-1 и ОПБ-2 соответственно при их концентрации 5 г/л.

 

Используемые источники
1. Dedyukhina E.G., Chistyakova T.I., Kamzolova S.V., Vinter M.V., Vainshtein M.B. Arachidonic acid synthesis by glycerol-grown Mortierella alpina. // Eur. J. Lpid Sci. Technol. 2012. V. 114. P. 833-841.
2. Eroshin, V.K., Satroutdinov, A.D., Dedyukhina, E.G., Chistyakova, T.I., Arachidonic acid production by Mortierella alpina with growth-coupled lipid synthesis. Process Biochem. 2000, 35, 11711175.)
3. Балахонова А.И., Миронов А.А. Изучение синтеза арахидоновой кислоты грибами Mortierella alpina при использовании глицерин содержащих отходов производства биодизеля // Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Экотоксикология-2015»: материалы и доклады / под ред. канд. хим. наук В.А. Алфёрова. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. 75 с.
Information about the project
Surname Name
Balahonova Alina
Project title
Arachidonic acid synthesis study fungi Mortierella alpina using glycerol as a substrate-containing waste products of biodiesel
Summary of the project
Arachidonic acid (AA), as to the omega-6 essential fatty acid, is synthesized by filamentous fungi-mikromitcetami Mortierella alpina. It is used for stimulating plant resistance to phytopathogens. The use of arachidonic acid products will allow to reduce or replace the use of fungicides, which are harmful to the environment, pollute the ecosystem, undermining people's health and reduce biodiversity due to their accumulation in the environment. The paper considers the possibility of using as a substrate for the synthesis of AA biodiesel production waste containing crude glycerol.
Keywords
Arachidonic acid, ecobiotechnology, filamentous fungi, Mortierella alpina