ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДИКИ АНАЛІЗУ ІММОБІЛІЗОВАНИХ ДРІЖДЖІВ SACCHAROMYCES CEREVISIAE В БІОТЕХНОЛОГІЧНІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

Автор(и)

  • I. Bielykh
  • S. Samoilenko
  • A. Belinska
  • O. Varankina
  • O. Blyzniuk
  • N. Masalitina
  • L. Myronenko
  • A. Kukushkin

DOI:

https://doi.org/10.20998/2078-5364.2021.4.10

Ключові слова:

іммобілізація клітин, включення в структуру гелю, альгінатні мікросфери, кріоконсервування, життєздатність клітин, дріжджі Saccharomyces cerevisiae

Анотація

Робота присвячена сучасному стану та проблемам іммобілізації клітин мікроорганізмів, а також довгостроковому зберіганню систем іммобілізованих клітин для потреб біотехнологічних виробництв.

В експериментальній частині розроблені умови іммобілізації дріжджових клітин S. cerevisiae в альгінатному гелі та визначення їх життєздатності, що давало високу повторюваність результатів дослідів.

Результати експериментів показали, що життєздатність іммобілізованих клітин була вище, чим вільних клітин дріжджів. Так, при заморожуванні дріжджів в 1 % розчині альгінату натрію зі швидкостями 1, 5, 10, 15°С/хв. і при зануренні в рідкий азот кількість життєздатних клітин становила: 90,8; 74,5; 38,1; 16,0; 1,8 %. На основі аналізу літературних джерел, можна зробити висновок що, гелева матриця проявляє кріопротективну дію на клітини дріжджів у процесі заморожування.

Вивчено комплексний вплив режимів охолодження та консервуючих захисних середовищ, що містять альгінат натрію, на життєздатність дріжджів. Експериментально показано перевагу зберігання клітин в іммобілізованому стані. Встановлено, що на життєздатність клітин S. cerevisiae в процесі кріоконсервування впливають швидкість охолодження і склад середовища консервування. У всіх середовищах заморожування, як без захисних компонентів, так і з додаванням кріопротектора, найбільш високі результати отримані при охолодженні зі швидкістю 1 °С/хв. Показники життєздатності в зразках становили: 73,1 % – у дистильованій воді; 90,8 % – в 1 % розчині альгінату натрію; 87,1 % – в 5 % розчині ДМСО і 86,1 % – в 1 % розчині альгінату натрію з додаванням 5 % ДМСО. При заморожуванні клітин в 5 % розчині ДМСО і в 1 % розчині альгінату натрію з додаванням 5 % ДМСО, кількість життєздатних клітин також зменшувалася в міру підвищення швидкості охолодження, але вірогідно не відрізнялася від показника життєздатності клітин у зразках заморожених в 1 % розчині альгінату натрію. Для клітин S. cerevisiae найкращі результати за життєздатністю отримані при повільному охолодженні для всіх кріозахисних середовищ.

Одержані результати дозволяють рекомендувати альгінат натрію як носій кріоконсервованих іммобілізованих клітин при використанні в біотехнологічних виробництвах для одержання біологічно активних речовин.

Посилання

Bielykh I.A., Grek A.M., Sakun A.V., Maruschenko V.V., Gatash S.V. Analityi v biosensorah // Biofizichniy visnik. 2010. T. 2. N 25. P. 144–158.

Mitropoulou G., Nedovic V., Goyal A., Kourkoutas Y. Immobilization Technolo-gies in Probiotic Food Production. Int J Nutr Metab. Oct 28; 2013: 716861.

Immobilizovannyie kletki i fermentyi. Metodyi. / Pod red. Dzh. Vudvorda. – M.: Mir., 1988. – 215 p.

Sinitsyin A.P., Raynina E.I., Lozinskiy V.I., Spasov S.D. Immobilizovannyie kletki mikroorganizmov. – M.: Izd-vo MGU, 1994. 288 p.

Samoni V.V., Elikova E.E. Izuchenie zakonomernostey adsorbtsii bakterialnyih kle-tok na poristyih nositelyah // Mikrobiologiya. 2004. T. 73, N 6. P. 810–816.

Slabova O.I., Nikitin D.I. Immobilizatsiya oligotrofnyih bakteriy na poristyih nos-itelyah metodom sorbtsii // Mikrobiologiya. 2005. T. 74, N 3. P. 430–432.

Doronina N.V., Ezhov V.A., Trotsenko Yu.A. Aerobnaya biodegradatsiya formal-degida, metanola i metilamina immobilizovannyimi kletkami Methylobacterium extorquens // Prikladnaya biohimiya i mikrobiologiya. 1997. N 2. P. 162–165.

Nakajima N., Ishihara K., Matsuura Y. Dietary-fiber-degrading enzymes from a human intestinal Clostridium and their application to oligosaccharide production from non-starchy polysaccharides using immobilized cells // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2002. V. 59. P. 182–189.

Olontsev V.F., Bezrukov R.A. Rossiyskie aktivnyie ugli. M.: Izd-vo GU VShE, 1999. 90 s.

Feng Y., Racke K.D., Bollag J.-M. Use of immobilized bacteria to treat industrial wastewater containing a chlorinated pyridinol. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1997. V.47.

P. 73–77.

Shan, H., Obbard, J. P. Ammonia removal from prawn aquaculture water using immobilized nitrifying bacteria. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2001. Vol. 57. Р. 791–798.

Elsgaard, L. Ethylene removal by a biofilter with immobilized bacteria. Applied Environmental Microbiology. 1998. Vol. 8. Р. 4168–4173.

Kovalenko, G.A., Kuznetsova, E.V., Mogilnykh, I.S.Catalytic filamentous carbons for immobilization of biologically active substances and non-growing bacterial cells // Car-bon. 2001. V. 39. P. 1033–1043.

Kovalenko G.A., Perminova L.V., Homov V.V., Komova O.V., Chuenko N.V., Simakov A.V., Rudina N.A. Uglerodsoderzhaschie makrostrukturirovannyie keramicheskie nositeli dlya adsorbtsionnoy immobilizatsii fermentov i mikroorganizmov. IV. Bio-kataliticheskie, svoystva adsorbirovannyih drozhzhevyih membran // Biotehnologiya 2004. N 6. P. 34–43.

Kovalenko G.A., Perminova L.V., Chuenko T.V., Ivshina I.B., Kuyukina M.S., Ryichkova M.I. Uglerodsoderzhaschie makrostrukturirovannyie kerami cheskie nositeli dlya adsorbtsionnoy immobilizatsii fermentov i mikroor ganizmov. V. Immobilizatsiya neras-tuschih kletok drozhzhey i rastuschih kletok alkanotrofnyih rodokokkov // Biotehnologiya. 2006. N 1. P. 76–83.

Shriver-Lake L.C., Gammeter W.B., Bang S.S., Pazirandeh M. Covalent binding of genetically engineered microorganisms to porous glass beads. // Analytica Chimica Acta. 2002. V.470. P. 71–78.

Jirku, V., Turkova, J., Colowick S.P., Kaplan N.O. Cell immobilization by cova-lent linkage: Methods in enzymology. Orlando: Academic Press, 1987. V. 135. P. 341–357.

Cabral, J.M.S., Kennedy, J.F., Colowick S.P., Kaplan N.O. Immobilization of microbial cells on transition metal-activated supports: Methods in enzymology. Orlando: Aca-demic Press, 1987. V. 135. P. 357–372.

Sapunova L.I., Lobanok A.G., Parahnya E.V., Kazakevich I.O. Svoystva preparata immobilizovannyih kletok Arthrobacter sp. produtsenta ksilozo(glyukozo)izomerazyi // Mik-robiologiya. 2003. T. 72, N. 3. P. 395–399.

Domingo J.S., Radway J.C., Wilde E. W., Hermann P., Hazen T.C. Immobilization of Burkholderia cepacia in polyurethanebased foams: embedding efficiency and effect on bac-terial activity. // J. Industrial Microbiol. Biotechnol. 1997. V.18. P. 389–395.

Park, J.K., Chang, H.N. Microencapsulation of microbial cells // Biotechnol. Ad-vances. 2000. V. 18. P. 303–319.

Ponomareva V.L., Vysekantsev I.P., Huryna T.M., Onasenko E.S., Pyshko O.V. Yzuchenye vlyianyia uslovyi kryokonservyrovanyia na zhyznesposobnost kletok drozhei

Saccharomyces cerevisiae, ymmobylyzovannыkh v alhynatnom hele // Visnyk problem bi-olohii i medytsyny. 2012. № T.1, № 2. P. 14–17.

Ponomarieva B.L., Vysekantsev I.P., Huryna T.M., E.S. Onasienko E.S. Izuchenye vlyianyia rezhymov okhlazhdenyia y zashchytnykh sred, soderzhashchykh alhynat natryia, na zhyznesposobnost kletok drozhzhei Saccharomyces cerevisiae // Visnyk problem biolohii i medytsyny. 2011. N 3 (1). P 35–37.

Podporina M.S., Bielykh I.A., Babinets O.M., Vysekantsev I.P. Vyznachennia umov immobilizatsii probiotykiv Saccharomyces boulardii ta Vifidobacterium bifidum na en-terosorbentakh // Mater. V Vseukr. nauk.-praktych. konf. Kamianets-Podilskyi, 2011.

Pravdiuk A.Y., Petrenko Yu.A., Kholodnyi V.S., Hryshchuk V.P., Petrenko A.Iu. Izuchenye kryochuvstvytelnosty mezenkhymalnykh stromalnyikh kletok v sostave

alhynatnykh mykrosfer // Probl. kryobyolohyy. 2010. T. 20, № 3. P. 235–245.

Eremenko E.N., Tatarynova N.Iu. Vlyianye dlytelnoho khranenyia kletok mykro-orhanyzmov, immobylyzovannykh v kryohel polyvynylovoho spyrta, na ykh vyzhyvaemost і byosyntez tselevykh metabolytov // Mykrobyolohyia. 2007. T. 76. N 3. P. 383–389.

Vysekantsev I.P., Petrov I.V., Buriak I.A., Martseniuk V.P. Zhyttiezdatnist ta ad-heziia do erytrotsytiv liudyny probiotychnykh shtamiv mikroorhanizmiv pislia immobilizatsii v alhinatnomu heli i zberihannia za riznykh nyzkykh temperatur // Visnyk Ukrainska medy-chna stomatolohichna akademiia. 2020. T. 2, Vyp. 4 (72). P. 115–124.

Spravochnyk po mykrobyolohycheskym y vyrusolohycheskym metodam yssledo-vanyia. Pod red. M.O. Byhera Yzd-vo «Medytsyna» Moskva, 1967. P. 85–86.

Tsutsaeva A.A., Ahranenko V.A., Fedorova L.Y. Kryokonservyrovanye kletoch-nykh suspenzyi. – K.: Nauk. dumka, 1983. 240 p.

Опубліковано

2021-12-30