АННОТАЦИЯ 3
Введение 3
1 Обзор литературы 5
1.1 Липолитические ферменты: свойства, разнообразие и применение 5
1.2 Источники липаз 7
1.3 Липазы: От производства до применения 9
1.4 Микробные липазы и их промышленное применение 12
1.5 Изучение способности молочнокислых бактерий продуцировать липолитические
ферменты 14
1.6 Промышленно-значимые продуценты липолитических ферментов 15
1.7 Влияние температуры и рН на активность ферментов 16
2 Материалы и методы 18
2.1 Объекты исследования 18
2.2 Методы исследования 18
2.2.1 Подготовка штаммов к посевам на диагностические среды 18
2.2.2 Определение способности штаммов к окислению нефтепродуктов 18
2.2.3 Определение липолитической активности с помощью посевов на
трибутириновый агар 18
2.2.4 Изучение способности штаммов утилизировать разные типы жиров 18
2.2.5 Микроскопирование штаммов 19
3 Результаты и обсуждение 23
3.1 Изучение способности штаммов-продуцентов утилизировать разные органические
субстраты 23
3.2 Влияние температурных условий на рост штаммов 25
3.3 Определение липолитической активности штаммов при разных условиях
культивирования 28
Выводы 32
Список использованных источников и литературы 33
В связи с быстрым развитием промышленности и сельского хозяйства в последние десятилетия в окружающую среду было выброшено большое количество органических загрязнителей, представляющих большую угрозу экологической безопасности и здоровью человека [Meftaul 2020; Bielen et al., 2017].
Подходы к микробиологической деградации для очистки этих загрязнителей предлагают преимущества, такие как более низкая стоимость и меньшее вторичное загрязнение, а также простота эксплуатации и технического обслуживания [Megharaj et al., 2011; Bellino et al., 2019; Onesios et al., 2009]. Однако микробная деградация зависит от роста и метаболической активности микроорганизмов, на которые в значительной степени влияют факторы окружающей среды, такие как температура, рН и доступность питательных веществ.
Способность микроорганизмов продуцировать ферменты, гидролизующие жиры - липазы и эстеразы - имеет большой потенциал для использования в биотехнологиях утилизации отходов пищевой промышленности и для очистки жиросодержащих сточных вод. Образующиеся в результате промышленного производства пищевой продукции жиросодержащие отходы попадают в стоки и в больших количествах накапливаются в очистных сооружениях, представляя серьезную экологическую проблему.
Микроорганизмы, разлагающие различные типы липидов, могут быть потенциальными кандидатами для создания биопрепаратов-деструкторов. Многие бактерии, дрожжи и грибы известны как потенциальные продуценты внеклеточных липаз [Hausmann et al. 2010]. К наиболее изученным и имеющим широкое применение
продуцентам бактериальных липаз относятся представители родов Bacillus и Pseudomonas [Gupta et al., 2004].
Такие свойства некоторых липаз, как стабильность, селективность, большая субстратная специфичность, устойчивость к органическим растворителям, высокая каталитическая активность при низких температурах и другие, а также способность гидролизовать жиры, представляют большой потенциал для использования данных ферментов в биотехнологиях, связанных с текстильной, фармацевтической, пищевой, косметической и другими видами промышленности, а также в биоремедиации загрязненных жирами почв и вод [Jaeger et al. 1999; Bell et al. 2002; Joseph et al. 2008; Veerabagu et al. 2013; Peixoto et al. 2008].
Цель работы: изучение физиологических характеристик штаммов из коллекции лаборатории промышленных микроорганизмов ТГУ для выявления перспективных продуцентов и разработки биопрепаратов.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить способности бактериальных штаммов утилизировать следующие органические субстраты: растительное масло, молочный жир, свиной жир, дизельное топливо, глицерол;
2. Определить липолитическую активность наиболее перспективных бактериальных штаммов с помощью диагностической питательной среды.
3. Изучить влияние температурных условий среды на рост штаммов липофильных бактерий;
Работа выполнена на базе ООО «Дарвин» под руководством директора профильной организации Дениса Александровича Ивасенко и зав. лабораторией промышленной микробиологии БИ ТГУ, к.б.н
1. Штамм Pseudomonas lini sp. KGS5K3 утилизировал весь спектр исследованных субстратов. ШтаммыMicrovirgula aerodenitrificans sp. LM1 и В37, а также Bacillus amyloliquefaciens sp. B34 показали способность к росту на большинстве субстратов. Минеральная среда со свиным жиром оказалась наиболее сложным субстратом, рост на котором продемонстрировали лишь три штамма (LM1, KGS5K3 и В34).
2. Липолитической активностью с образованием зон гидролиза на трибутириновом агаре обладали 13 из 20 проверенных штаммов. Остальные росли на среде с трибутирином, но не показали образования зон гидролиза спустя 48 часов культивирования. Все штаммы Bacillus не образовывали зон гидролиза. Штаммы Microvirgula за исключением LKol2 гидролизовали трибутирин.
3. Для представителей Pseudomonas (штаммы KGS3Ps1, KGS3Ps2, KGS5K3, KGS5K8, Mol4a) показан рост при температуре +4 °С на ГРМ-агаре, однако психротолерантные свойства не проявлялись при культивировании на свином жире. На ГРМ и трибутириновом агаре не было обнаружено значимых отличий в росте биомассы при +25 °С и +28 °С. Среди проверенных штаммов не обнаружено термотолерантных представителей, которые показали бы стабильный рост при температуре +50 °С.
