аспирант Казанского национального исследовательского технологического Университета (пищевая биотехнология)
д.т.н., профессор
Институт пищевых производств и биотехнологии
к.т.н., доцент
Институт пищевых производств и биотехнологии
к.т.н., доцент
Введение. В настоящее время области применения галофилов рода Halobacteriaceae ограничены в основном применением β-каротином и гидролазами в пищевой и косметической промышленностях. Расширение областей применения галофилов в биотехнологии основано на синтезе эффективных и высокоспецифичных биокатализаторов, которые могут удовлетворить промышленные потребности. Галофилы являются отличными источниками ферментов, которые не только устойчивы к соли, но также могут быть эффективными и других экстремальных условиях. Устойчивость галофилов к внешним факторам вызывает к ним все больший интерес со стороны биотехнологов, т. к. они являются источником многих БАВ, а среда их обитания позволяет проводить культивирование в нестерильных условиях. В этой связи представляет научный и практический интерес определение возможности применения бактерий D. salina в промышленности, которые рекомендуется использовать для очистки сточных вод, экспрессии рекомбинантных белков, производство биотоплива, получения природных полимерных материалов.
Цель. Для изучения эффективности культивирования микроводорослей Dunaliella salina (D. salina) на питательной среде из мелассы данной работе проводили эксперименты с дополнительным внесением хлорида натрия.
Материалы и методы. В обзор включены зарубежные статьи, опубликованные на английском языке за период 2010-2023 год. Поиск научных статей на подходящие темы в библиографических базах Google Scholar, Scopus, Web of Science. При отборе публикаций для обзора приоритет отдавали высокоцитируемым источникам
Результаты. Установлено, что увеличение температуры культивирования микроводорослей от 5 до 25℃ благоприятно влияет на ростовые характеристики культуры D. Salina: повышается удельная скорость роста, а время генерации клеток снижается. При содержании хлорида натрия в питательной среде до 5% микроводоросли D. salina проявляют галотолерантные свойства. С увеличением содержания NaCl в питательной среде до 30% культура D. salina проявляет галофильные свойства. Наилучшие кинетические характеристики роста культуры D. salina проявляются при галофильной физиологической активности. Выход биомассы микроводорослей D. salina при культивировании на питательной среде без внесения и при внесении в питательную среду из мелассы 5% хлорида натрия выше в сравнении с внесением в питательную среду 15 и 30% хлорида натрия. По полученным результатам можно сказать, что повышение содержания хлорида натрия приводит к увеличению скорости роста культуры и времени генерации, также в значениях 30% NaCl проявляется большее содержание белка и β-фруктозидазной. С увеличением продолжительности культивирования до 240 ч наблюдается снижение pH питательной среды c 7,04 до 4,70, что обусловлено усвоением микроводорослями минерального и связанного с органическими веществами азота. При увеличении продолжительности культивирования микроводорослей наблюдается рост числа клеток в культуральной жидкости до 4∙107 кл/мл, которые при этом синтезируют внеклеточный фермент β-фруктозидазу, гидролизующий сахарозу.
Выводы. Ввиду полученных результатов исследования можно указать на возможность использования мелассы свекловичной в качестве источника углерода и веществ, стимулирующих рост D.salina, для получения биомассы, белковых веществ и фермента β-фруктозидаза
Introduction. Currently, the applications of halophiles of the genus Halobacteriaceae are mainly limited to the use of β-carotene and hydrolases in the food and cosmetic industries. The expansion of halophile applications in biotechnology is based on the synthesis of effective and highly specific biocatalysts that can meet industrial needs. Halophiles are excellent sources of enzymes that are not only resistant to salt, but can also be effective in other extreme conditions. The resistance of halophiles to external factors is of increasing interest to them from biotechnologists, because they are the source of many BAS, and their habitat allows cultivation in non-sterile conditions. In this regard, it is of scientific and practical interest to determine the possibility of using D. salina bacteria in industry, which are recommended for wastewater treatment, expression of recombinant proteins, production of biofuels, production of natural polymer materials.
Purpose. To study the effectiveness of cultivation of microalgae Dunaliella salina (D. salina) on a nutrient medium from molasses, experiments with additional addition of sodium chloride were carried out in this work.
Materials and Methods. The review includes foreign articles published in English for the period 2010-2023. Search for scientific articles on suitable topics in the bibliographic databases Google Scholar, Scopus, Web of Science. When selecting publications for review, priority was given to highly cited sources
Results. It was found that an increase in the cultivation temperature of microalgae from 5 to 25℃ favorably affects the growth characteristics of D. Salina culture: the specific growth rate increases, and the cell generation time decreases. When the content of sodium chloride in the nutrient medium is up to 5%, D. salina microalgae exhibit halotolerant properties. With an increase in the NaCl content in the nutrient medium up to 30%, D. salina culture exhibits halophilic properties. The best kinetic characteristics of the growth of D. salina culture are manifested with halophilic physiological activity. The yield of biomass of D. salina microalgae during cultivation on a nutrient medium without application and when introducing 5% sodium chloride into the nutrient medium from molasses is higher compared to the introduction of 15 and 30% sodium chloride into the nutrient medium. According to the results obtained, it can be said that an increase in the content of sodium chloride leads to an increase in the growth rate of the culture and the generation time, also in the values of 30% NaCl, a higher content of protein and β-fructosidase is manifested. With an increase in the duration of cultivation up to 240 h, a decrease in the pH of the nutrient medium from 7.04 to 4.70 is observed, which is due to the assimilation of mineral and organic nitrogen by microalgae. With an increase in the duration of cultivation of microalgae, there is an increase in the number of cells in the culture fluid up to 4 × 107 cl /ml, which at the same time synthesize the extracellular enzyme β-fructosidase, hydrolyzing sucrose.
Conclusions. In view of the studies obtained, it is possible to indicate the possibility of using beet molasses as a source of carbon and substances that stimulate the growth of D.salina to produce biomass, protein substances and the enzyme β-fructosidase.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.