Dirijarea procesului de acumulare a manoproteinelor la tulpina de levuri Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18
Închide
Articolul precedent
Articolul urmator
521 11
Ultima descărcare din IBN:
2022-04-29 10:57
SM ISO690:2012
BEJENARU (FULGA), Ludmila, USATÎI, Agafia, MOLODOI, Elena. Dirijarea procesului de acumulare a manoproteinelor la tulpina de levuri Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18. In: Integrare prin cercetare şi inovare.: Ştiinţe ale naturii. Ştiinţe exacte , 10-11 noiembrie 2014, Chișinău. Chisinau, Republica Moldova: Universitatea de Stat din Moldova, 2014, R, SNE, pp. 34-37.
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Integrare prin cercetare şi inovare.
R, SNE, 2014
Conferința "Integrare prin cercetare şi inovare"
Chișinău, Moldova, 10-11 noiembrie 2014

Dirijarea procesului de acumulare a manoproteinelor la tulpina de levuri Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18


Pag. 34-37

Bejenaru (Fulga) Ludmila, Usatîi Agafia, Molodoi Elena
 
Institutul de Microbiologie şi Biotehnologie al AŞM
 
 
Disponibil în IBN: 7 aprilie 2020


Rezumat

Este cunoscut că structura peretelui celular al levurilor depinde de statutul fiziologic al celulei, exprimat prin reacţia la factorii externi. Arhitectura peretelui celular este controlată, în mare măsură, de compoziţia mediului de cultură și a factorilor fizico-chimici de cultivare a microorganismului. În acest context, actuale sunt cercetările de evidenţiere a factorilor cu semnificaţie deosebită pentru biosinteza orientată a manoproteinelor peretelui celular. În experienţele efectuate de noi pentru elaborarea procedeelor de dirijare a proceselor metabolice la tulpina de levuri Saccharomyces cerevisiae CNMNY-18, brevetată ca producător de manani [4], a fost studiată influenţa a 6 surse de carbon, 2 surse de azot în diferite concentraţii, iar din factorii de cultivare s-a cercetat influenţa temperaturii, aeraţiei, pH-ului, duratei de cultivare. Mediul de referinţă utilizat a fost YPD: 1% extract de drojdie, 2% peptonă, 2% glucoză [2]. În experiențele de evidențiere a efectelor surselor de carbon asupra biosintezei manoproteinelor, glucoza din mediul de control, a fost substituită cu una din sursele de carbon cercetate – zaharoza, fructoza, manoza, melasa, etanolul. Rezultatele au demonstrate că din sursele de carbon, efect superior au manifestat glucoza şi manoza, prezenţa cărora în mediul de cultivare permite obţinerea a 8,25-9,24% manoproteine în biomasa uscată. Conţinut maximal de manoproteine în biomasa levurii se obţine la concentraţia glucozei în mediul de cultură de 3...5%.  La procedeele biotehnologice de sporire a randamentului de biosinteză a metaboliţilor celulari se aliniază şi cele de suplimentare a mediului de cultură cu substanţe nutritive, care conţin azot, fosfor, magneziu. În scopul selectării compuşilor esenţiali pentru nutriţia levurii Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18 şi stimularea procesului de biosinteză a mananilor, cultura a fost inoculată în mediul YPD completat cu sulfatul de amoniu sau hidrogenofosfatul de amoniu. Sursele de azot au fost adăugate la mediul de cultivare în concentraţii de 1, 2, 3, 4, 5 g/L. Cercetările au evidențiat că efectul surselor de azot asupra acumulării mananilor la tulpina de levuri în studiu este condiţionat de tipul şi concentraţia compusului. Din sursele de azot, eficient s-a dovedit a fi hidrogenofosfatul de amoniu, care sporeşte substanţial (cu 67,5% faţă de martor) randamentul mediului YPD de a produce manani. Compusul, adăugat în mediul de cultură în concentraţie de 0,1…0,4%, asigură obţinerea până la 0,696 g L-1 manoproteine. Rezultatele investigaţiilor efectelor surselor de carbon și azot au stat la baza optimizării matematice a mediului de cultură în vederea obţinerii conţinutului maximal de manoproteine la tulpina producent. În acest scop, s-a utilizat mediul YPD cu conținutul de glucoză în concentraţii de 3...5% şi a hidrogenofosfatului de amoniu în concentraţie de 0,1...0,4 %. Evidenţierea factorilor optimali cu efecte esenţiale în procesul de acumulare a manoproteinelor a fost efectuată în câteva trepte, utilizând metoda balanţei aleatoare.  Ca rezultat s-a stabilit că nivelul maximal de sinteză a manoproteinelor este determinat de următoarea componenţă cantitativă a mediului nutritiv, g L-1: extract de drojdie – 10,0; peptonă – 20,0; glucoză – 46,0; hidrogenofosfat de amoniu – 2,32; apă potabilă – 1 L, care a fost numit convenţional YP(GA). Mediul optimizat prin metoda planificării matematice a experienţelor – YP(GA) şi utilizat pentru cultivarea tulpinii Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18 se caracterizează prin obţinerea a 0,947...1,05 g L-1 manoproteine [5]. Printre factorii esenţiali ce influenţează viteza de creştere a levurilor şi intensitatea proceselor de biosinteză a manoproteinelor sunt nominalizați temperatura, aeraţia, pH-ul mediului de cultivare. În literatura de specialitate se indică faptul că efectul condiţiilor de cultivare asupra biosintezei mananilor diferă în dependenţă de tulpină, compoziţia mediului de fermentare, condiţiile de cultivare [1, 3]. Prin urmare, pentru biosinteza mananilor parametrii factorilor se stabilesc în raport cu cerinţele specifice de cultivare a tulpinii producătoare.În continuare, sunt prezentate rezultatele experimentale de influență a diferiţilor factori fizico-chimici de cultivare a levurii Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18. În experiențe s-a utilizat mediul de cultură optimizat YP(GA).  Pentru determinarea modului de influență a temperaturii, a fost efectuată analiza comparativă a valorilor – 15, 20, 25 şi 300 C. Conform rezultatelor obţinute, se observă că maximul de manoproteine acumulate (13,71% din biomasa uscată a drojdiei sau 0,848 g/L mediu) are loc la temperatura de 250 C.  Un alt factor important în procesul de biosinteză a mananilor este aeraţia. Cercetările au demonstrat că optimă pentru biosinteza manoproteinelor este cultivarea tulpinii de levuri la concentraţia O2 în mediul de cultură de 80 mg L -1 . Anterior a fost menţionat că sinteza unui anumit produs la levuri este asociată cu fazele de dezvoltare. Din aceste considerente este important de a stabili pentru tulpina selectată dinamica conținutul de manoproteine în biomasă și a evidenția durata la care produce maximul de manoproteine. Cercetările au fost efectuate la cultivarea tulpinii timp de 7 zile, pe mediul nutritiv optimizat YP(GA), la temperatura de 250 C, pe agitator rotativ (200 r.p.m.), concentraţia O2 în medie – 80...81 mg/L. La fiecare 24 ore de cultivare au fost prelevate probe pentru a cerceta acumularea de manoproteine. Datele ce reflectă dinamica acumulării manoproteinelor de către tulpina Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18 confirmă o acumulare semnificativă a acestora în pereţii celulari ai levurii începând cu 120 ore de cultivare submersă.  În timpul procesului de creştere a levurii, a fost controlat în dinamică pHul mediului de cultură. S-a constatat că tulpina posedă un mecanism echilibrat de reglare a pH-ului mediului de cultură cu pH-ul iniţial de 5,5, valori care după 168 ore de cultivare se află la nivelul de 3,72. În general, pentru biosinteza mananilor la tulpina cercetată pH-ul optim iniţial al mediului rămâne a fi 5,5. Din cele expuse mai sus, este evident că cultura poate creşte la temperaturi care variază de la 15 la 300 C şi valori ale aeraţiei de la 5,58 la 81,0 mg L-1 . Însă temperatura favorabilă pentru producerea mananilor este 250 C, valoarea optimă a concentraţiei O2 în mediul de cultură este 81,0 mg L -1 , durata optimă de cultivare a tulpinii Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18 constituie 120 ore. Cercetările de optimizare a compoziţiei mediului nutritiv şi a condiţiilor de cultivare au permis elaborarea procedeului de sporire a conţinutului de manoproteine la tulpina dată, care prevede prepararea mediului nutritiv cu următoarea componenţă (g L-1 ): extract de drojdie – 10,0; peptonă – 20,0; glucoză – 46,0; (NH4 )2 PO4 – 2,32; apă potabilă – 1 L, pH – 5,5. În mediul preparat se introduce inocul (levura cu vârsta de 24-48 ore cultivate pe must de malţ). Precultura (2x106 celule/ ml) se introduce în volum de 5% din volumul mediului de fermentație. Cultivarea în profunzime se efectuează pe agitator (concentraţia O2 în mediul de cultură 81,0 mg L -1), la temperatura de 250 C, pe parcursul a 120 ore. Biomasa se colectează prin centrifugare, se supune autolizei, urmată de extragerea din pereţii celulari a manoproteinelor. Procedeul asigură obţinerea a 1,02±0,03 g L-1manoproteine, faţă de 0,564±0,02 g L-1 conform procedeului standard, sau cu 80,7% mai mult.