ИСТИНА

На четвертом этапе работы в рамках разработки двухстадийного способа последовательного гетерофазного культивирования дрожжей и ассоциативных культур молочнокислых бактерий разработаны режимы размельчения субстрата – зерновой дробины как отхода пивоваренного производства, исследован ферментативный гидролиз этих отходов под действием мультиэнзимных композиций (МЭК), включающих целлюлолитические и протеолитические ферменты с последующим культивированием микроорганизмов на полученных ферментолизатах. Показана возможность получения белково-углеводной БАД, обогащенной микроэле-ментами (селеном и йодом) при культивировании дрожжей Y. lipolytica на ферментолизатах зерновой дробины, полученных как при использовании в качестве ферментного препарата культуральной жидкости гриба Tr. viride, так и мультиэнзимной композиции Ф-ПД-3. Подобраны культуры молочнокислых микроорганизмов, из которых наиболее эффективными оказались L. casei и ассоциативная культура кефирного грибка G, способные развиваться на ферментативных гидролизатах зерновой дробины. Показано, что продукт, получаемый при их культивировании на ферментолизатах, обладает всеми свойствами, определяющими его пробиотическую активность, что и исходные молочнокислые культуры при культивировании их на молоке. Проведенные исследования дают основание рекомендовать полученные белково-углеводные добавки на основе дробины для испытания на животных. На основании полученных данных разработана схема аэробно-анаэробного способа по-лучения белково-углеводной кормовой добавки с пробиотическими свойствами на основе зерновой дробины. Разработанная технология переработки зерновой дробины и получения на ее основе белково-углеводных БАД, обладающих пробиотическими свойствами, может быть реализована как у производителей пива, так и потребителей БАД – в животноводческих хозяйствах. Подобраны микроорганизмы-деструкторы, грибные культуры, перспективные для биоконверсии кофейного шлама, и изучен процесс твердофазного и глубинного культивирования на отходах производства растворимого кофе. Из изученных вариантов – ферментативный гидролиз, кислотный гидролиз кофейного шлама, твердофазное, глубинное культивирование – наиболее эффективным вариантом оказалось глубинное культивирование дрожжей Saccharomyces cerevisiae II на кислотных гидролизатах кофейного шлама. Проведены исследования влияния режимов культивирования на эффективность процесса биодеструкции кофейного шлама и качество биомассы. Предварительное извлечение липидов из кофейного шлама ацетоном или другими органическими растворителями позволяет получать коммерчески ценную фракцию липидов и повысить эффективность последующей переработки обезжиренного кофейного шлама в кормовую добавку с использованием адаптированной к компонентам обезжиренного кофейного шлама культуры Saccharomyces сerevisiae II. Проведены экспериментальные исследования по микробиологической конверсии отходов переработки сои: твердого остатка, образующегося в ходе экстракционного извлечения белка из соевого шрота, основным компонентом которого является целлюлоза; соевой мелассы, образующейся в ходе упаривания углеводного экстракта из соевого шрота при производстве соевого концентрата, и соевой сыворотки, образующейся на стадии осаждения белка из раствора при производстве соевого изолята и содержащих низкомолекулярные углеводы (моносахариды и олигосахариды). Наиболее перспективным микроорганизмом-деструктором отхода производства концентрата белка сои (соевой мелассы) оказался дрожжеподобный гриб Endomycopsis fibuligera. Показано, что адаптация гриба Endomycopsis fibuligera в отношении устойчивости к агентам окислительного стресса позволяет повысить эффективность биоконверсии углеводного экстракта сои за счет повышения удельной скорости роста микроорганизма, выхода биомассы, а также удельного содержания белковых веществ в продукте. При использовании соевой сыворотки в качестве питательной среды для культивирова-ния микроорганизмов наилучшими ростовыми характеристиками обладали дрожжи Rhodotorula rubra и S. cerevisiae SL-100, для которых максимальное накопление биомассы со-ставило 12,3 г/л, степень потребления субстрата – 76,8 и 80,0% соответственно, а содержание белка в биомассе данных микроорганизмов – 58,0%. Культивирование на комбинированной питательной среде, содержащей соевую мелассу и соевую сыворотку, показало, что использование дрожжевого экстракта для приготовления такой питательной среды является необязательным условием, поскольку белковые компоненты в составе соевой сыворотки играют роль факторов роста при культивировании микроорганизмов. Полученные результаты позволяют говорить о возможности использования соевой сыворотки в качестве ингредиента комплексных сред как источника минеральных компонентов и витаминов. Усовершенствован процесс получения биомассы галобактерий ферментацией с адсорбентом. Подобран катионообменный адсорбент Purolite MN500, а также условия его регенерации, что позволяет заменить инкапсулированный активный уголь в культуре с адсорбентом и повысить эффективность ферментации в целом. Ферментация с адсорбентом MN500 позволяет за один цикл накопить в среде культивирования около 17 г/л биомассы с содержанием бактериородопсина около 400 мг/л при минимальном содержании каротиноидов. Из результатов хроматографического анализа образцов питательных сред для культивирования галобактерий, культуральной жидкости галобактерий, элюатов с адсорбентов следует, что причиной стимулирования роста галобактерий и биосинтеза бактериородопсина при добавлении сорбента является поглощение им вещества/веществ, обусловливающих пики в области 3,3-3,9 мин, 13,3-14 мин, и/или 15,8-16,7 мин (при использованных условиях анализа и элюировании хроматографической колонки фосфорной кислотой). Поглощаемые вещества наиболее вероятно имеют гидрофобную природу и положительно заряжены в области нейтрального pH. Появляющийся пик в области 4,5-4,8 мин обусловлен веществом, которое, возможно, накапливается в процессе химического/фотохимического окисления непосредственно из компонентов исходной питательной среды, не поглощается сорбентом и в то же время не оказывает прямого негативного действия на рост и биосинтез. Предложен вариант математической модели динамики адсорбции веществ в неподвижном слое адсорбента при рециркуляции жидкой фазы (культуральной жидкости при культивировании галобактерий). Модель учитывает нелинейность изотермы адсорбции, непостоянство коэффициента массопроводности и ряд параметров сорбента. Построен вариант аппроксимации модели для реализации с помощью одной из систем программирования. Реализуемое в дальнейшем программное решение на основе разработанной модели должно послужить дополнительным управляющим элементом при переключении отработанных ад-сорбционных элементов на новые в непрерывном процессе культивирования галобактерий. Исследования по выявлению генетического ответа на выявленные химические стресс-факторы были продолжены с использованием тест-системы с регуляцией экспрессии рибо-флавинового оперона (rib-оперона) B. subtilis. С данной тест-системой исследовано воздействие пероксида водорода, антиоксидантов и гербицида параквата, генерирующего АФК, на экспрессию генов ribA, ribG rib-оперона B. subtilis. Подтверждено небольшое увеличение экспрессии ribA гена и снижение экспрессии гена ribG при внесении пероксида водорода. Показано, что такой антиоксидант как аскорбиновая кислота в аэробных условиях существенно снижает экспрессию гена ribA. Токоферол, напротив, существенно повышает экспрессию гена ribG в аэробных и анаэробных (микроаэрофильных) условиях, что говорит о его возможной прооксидантной активности. Цистеин же, антиоксидантные функции которого наиболее ярко выражены в анаэробных условиях, существенно уменьшает экспрессию гена ribG. Внесение параквата, генерирующего активные формы кислорода, в среду культивирования приводило к почти двухкратному увеличению экспрессии как ribA, так и ribG генов рибофлавинового оперона B. subtilis. Таким образом, использованная система на основе рекомбинантных штаммов B. subtilis с регуляцией экспрессии rib-оперона, в принципе, может служить для исследования генетического ответа на действие веществ с ярко выраженными оксидантными/прооксидантными и антиоксидантными функциями, включая действие компонентов, присутствующих в культуральной жидкости галобактерий и продуцента рибофлавина. Разработана и испытана конструкция лабораторного мембранного реактора для исследования процесса биологической очистки сточных вод в режиме с внесением пероксида водорода и освещением среды видимым светом (система очистки «Искусственная пероксисома»). Испытания показали, что основным лимитирующим фактором при проведении биологической очистки предлагаемым методом являются характер стока, качество активного ила, его морфологическое и агрегатное состояние. В этой связи возникает задача разработки приемов управления свойствами активного ила в мембранном биореакторе.