ВВЕДЕНИЕ 6
Глава 1. Астаксантин 9
1.1 Астаксантин и его физико-химические свойства 9
1.2 Источники астаксантина и его получение 12
1.3 Биосинтез астаксантина у Phaffia rhodozyma 16
1.4 Применение астаксантина 24
Глава 2. Методы исследования продуцентов штамма Phaffia rhodozyma Y2238 28
2.1 Штамм 28
2.2 Методы исследования 28
2.2.1 Определение плотности и количества клеток в клеточных
культурах 28
.2.2 Определение количественного учета микроорганизмов, образующих
колонии на питательном агаре 29
2.2.3 Эктракция астаксантина 30
2.2.4 Методика регистрации УФ-спектров 30
2.2.5 Методика регистрации ИК-спектров 31
2.3 Общие положения техники безопасности 31
2.3.1 Правила работы в микробиологической лаборатории 32
2.3.2 Требования к проведению работ в микробиологической
лаборатории 32
2.3.3 Правила техники безопасности в лаборатории при работе с
реактивами 33...
Обеспечение полнорационного питания животных и поддержания в норме пищеварительных процессов является одной из главных проблем сельскохозяйственных предприятий. Это связано с тем, что корма теряют часть своих питательных свойств в процессе заготовки, а также современные промышленные технологии животноводства ограничивают контакт животных с естественными донорами нормальной микрофлоры кишечника (почвой, водой, растениями).
Одним из основных показателей качества рациона животного является содержание витамина А (ретинол) или его предшественников - каротиноидов. Витамин А принимает активное участие в важнейших процессах обмена веществ, происходящих в клетках и тканях животных. Дефицит витамина А порождает многочисленные симптомы, такие как резкое снижение резистентности организма, дистрофические изменения эпителиальной ткани, нарушением зрения, задержкой роста и развития, особенно в период эмбрионального развития животных.
Травоядные животные способны синтезировать ретинол из провитаминов - каротиноидов, содержащихся в растительном сырье, но это весьма неустойчивые вещества. При различных способах заготовки кормов содержание в них каротиноидов снижается под воздействием тепла, света, ферментов и т.п.
Альтернативой получения каротиноидов является микробиологический синтез. Дрожжи Phaffia rhodozyma синтезируют высший каротиноид астаксантин.
На сегодняшний день экономически наиболее значимой областью применения астаксантина является его использование в качестве кормовой добавки в аквакультуре для соответствующей пигментации, роста и размножения преимущественно лосося и форели. Поскольку эти рыбы не имеют доступа к своей естественной добыче, им не хватает каротиноидов и они теряют естественную пигментацию плоти. Чтобы удовлетворить стремление потребителя к однородному продукту со знакомой окраской, рыбоводческие хозяйства вынуждены инвестировать до 15% от общей стоимости производства продукта в добавки на основе астаксантина. Астаксантин также используется в качестве кормовой добавки в рационе птиц для стандартизации цвета мяса и яичных желтков [4]. Были выявлены антиоксидантные свойства астаксантина благоприятно воздействующие на здоровье, которые открывают новые возможности для потенциального применения в качестве биологически активных добавок и в качестве конституционного ингредиента для косметики. Положительные эффекты на здоровье обусловлены удивительно высокой антиоксидантной активностью астаксантина, которая оказалась в десять раз сильнее, чем у 0-каротина и в 100 раз выше, чем а-токоферола [5]. Выяснено, что астаксантин проявляет противовоспалительные, антибактериальные, иммуномодулирующие, нейропротективные, противораковые и антиатерогенные свойства и, следовательно, обладает большим потенциалом для применения в медицинских целях [2,6,7].
Цель исследования:
Получение суперпродуцента астаксантина.
Задачи исследования:
1. Оптимизировать условия культивирования Phaphia rhodozyma.
2. Проведение УФ-мутагенеза и мутагенеза с использование гамма- излучения.
3. Отбор клонов-продуцентов и их характеризация.
4. Провести экстракцию астаксантина.
Апробация работы и публикации:
Основные результаты работы обсуждались на Пятой региональной конференции «Мой выбор наука!». (научная конференция студентов, магистрантов, аспирантов и учащихся лицейских, Барнаул, 2018). По теме работы была издана публикация Старожилова К.В., Колосова Е.А., научный руководитель Щербаков Д.Н. Получение высокоэффективного продуцента астаксантина на основе дрожжей Phaffia rhodozyma (Xanthophyllomyces dendrorhous). Материалы IV Международной конференции молодых ученых: биотехнологов, молекулярных биологов и вирусологов. Новосибирск 2017. С. 110-113.
Выражаем благодарность директору ООО «СИБАФ» Березину Сергею Семеновичу, к.т.н., зав. лабораторией Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО PAH Фадееву Сергею Николаевичу.
1. Оптимизированы условия культивирования Phaffia rhodozyma (T=17- 18оС; pH=6; 180-200 об/мин).
2. Проведены УФ- и у- мутагенез исходной культуры Phaffia rhodozyma. Полученные культуры приобрели и сохраняют яркую окраску более 10 пассажей. Предпочитаемые условия мутагенеза: УФ-облучение - 9 часов; у- облучение 10-15 сек, при облучаемой дозе 20 кГр.
3. Произведено исследование относительной скорости роста исходной и мутагенных культур Phaffia rhodozyma. Показано, что культура после гамма-обработки имеет иную относительную скорость роста по сравнению с исходной культурой и культурой после УФ-мутагенеза.
4. Зарегистрированы и проанализированы ИК- и УФ-спектры биомасс
исходных и мутагенных культур Phaffia rhodozyma. Показано
изменение состава мутагенных культур после у- облучения, по сравнению с исходными.
5. Получены спиртовые экстракты астаксантина. Выход астаксантина составил 2% (от биомассы дрожжей).
