CC BY
26
УДК 579.66:547.94
Н. И. Петухова (к.биол.н., доц.), А. В. Митягина (асп.), О. В. Ландер (асп.), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.)
Исследование влияния кулинарного жира и животных жиров на рост и липидообразование продуцента арахидоновой кислоты
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 431935, е-mail: [email protected]
N. I. Petukhova, A. V. Mityagina, O. V. Lander, V. V. Zorin
Research of transformation of culinary fat and animal fats by fungi Mortierella alpina GR-1
Ufa State Petroleum Technical Univercity 1, Kosmonavtov Str., 450062, Ufa, Russia; рh. (347) 431935, e-mail: [email protected]
Исследовано влияние кулинарного жира и животных жиров (куриного и свиного) на рост и липидообразование гриба Mortierella alpina ГР-1 — продуцента арахидоновой кислоты. Показано, что при добавлении кулинарного жира в среду для культивирования гриба увеличивается выход липидов в мицелии, но снижается содержание арахидоновой кислоты в них. Животные жиры не оказывают существенного влияния на рост и синтез арахидоновой кислоты данным микроорганизмом.
Ключевые слова: Mortierella alpina; полиненасыщенные жирные кислоты; трансформация жиров.
The effect of culinary fat and animal fat (chicken and lard) on the growth and lipid production of fungus Mortierella alpina TP-1 - a producer of arachidonic acid was searched. It is shown that the addition of culinary fat in a medium for culturing of fungus increases the yield of lipids in mycelia, but reduces the content of arachidonic acid in them. Animal fats have no significant effect on growth and synthesis of arachidonic acid of this microorganism.
Key words: Mortierella alpina; polyunsaturated fatty acids; transformation of fats.
Биоконверсия экзогенных липидов с помощью микроорганизмов является перспективным подходом к получению полиненасыщенных жирных кислот 1-4. В этом аспекте особый интерес представляет переработка малоценных или отработанных растительных масел и жиров в грибной жир, обогащенный полиненасыщенными жирными кислотами.
В настоящей работе исследована возможность использования животных жиров (куриного и свиного) и кулинарного жира для получения полиненасыщенных жирных кислот с помощью фикомицетов.
Ранее нами было показано, что трансформацией льняного и кукурузного масла, добавленных в среду на 8—13 сутки в процессе твердофазного культивирования грибов Mortie-rella alpina 18-1 и его глицеринустойчивого
Дата поступления 15.10.10
мутанта ГР-1 на овсяной среде с глицерином (среда ОГЦ), могут быть получены арахидоно-вая и эйкозапентаеновая кислоты 1,2
Предварительные исследования по трансформации твердых жиров с помощью Mortie-rella alpina ГР-1 показали, что реализация этого процесса в условиях твердофазного культивирования гриба затруднена из-за сложности равномерного распределения экзогенных липидов в культуральной среде. В этом случае более рациональным подходом могло быть внесение этих субстратов на стадии приготовления питательной среды.
Изучение роста гриба на среде ОГЦ, содержащей различные концентрации кулинарного жира показало, что выход биомассы монотонно увеличивается во всех вариантах (рис. 1) и достигает наибольшего уровня к 21 суткам культивирования.
¥ 40
ч и
^ 35 Н— J2 30 —
U
Я 25
О
0
1 20 i-
о
К 1С__
О 15
!
5 0
m 5 -
-1% кулинарного жира
- 2 % кулинарного жира
- 3 % кулинарного жира
- контроль
* 50
+ 40 3
д е —а— липиды
ср
30
и —л— необезжиренная
Й биомасса
-- 20 с с —é— обезжиренная
о и биомасса
10 М
0
содержание арахидоновой кислоты в грибных липидах достигало 65,5 % (от суммы жирных кислот).
5 10 15 Время, ч
Рис. 1. Изменение выхода биомассы в процессе роста гриба Mortierella alpina ГР-1 на среде ОГЦ с различным содержанием кулинарного жира при температуре 22—25 °С
При этом выход биомассы и содержание в ней липидов возрастают при увеличении содержания кулинарного жира в среде (рис. 2). В то же время выход нелипидных компонентов гриба практически не зависит от количества добавленного жира.
50
40 -30 20 10 -0
0 12 3
Содержание кулинарного жира в среде, %
□ необезжиренная биомасса
□ обезжиренная биомасса
контроль куриныи жир свинои жир
Рис. 3. Выход биомассы и содержание липидов в мицелии при культивировании гриба Mortierella alpina ГР-1 при 22—25 оС в течение 21 сут на среде ОГЦ, содержащей животные жиры
^ 50 f 45 ! 40 ¿ 35 £ 30
Ё2 25'
о
3 20
s
и 15
и
10 5 0
и а S
— ]
\о \о 3
а с с
m ^ »п
о о о
2 2 2
Рис. 2. Зависимость выхода биомассы и уровня ли-пидов в мицелии, полученных при культивировании гриба Mortierella alpina ГР-1 при 22—25 оС в течение 21 сут, от содержания кулинарного жира в среде ОГЦ
При исследовании роста гриба на среде ОГЦ, содержащей другие животные жиры, было обнаружено, что выход биомассы через 21 сутки культивирования, а также содержание в ней липидов и нелипидных компонентов сопоставимы с контрольным вариантом (рис. 3).
Исследование жирнокислотного состава липидов, полученных при культивировании гриба Mortierella alpina ГР-1 на среде ОГЦ, содержащей 1% кулинарного жира, показало, что содержание арахидоновой кислоты в них не превышает 12.3 % (рис. 4). В то же время в контрольном варианте (без экзогенного жира)
Рис. 4. Жирнокислотный профиль липидов, полученных при культивировании гриба Mortierella alpina ГР-1 при 22—25 °С в течение 21 сут на среде ОГЦ, содержащей кулинарный жир (1%)
Такая разница в содержании арахидоновой кислоты в липидах гриба может быть обусловлена как простым разбавлением пула грибных жирных кислот (синтезированных de novo) экзогенными кислотами, так и подавлением активности десатураз и элонгаз, осуществляющими их модификацию.
Таким образом, полученные результаты показывают, что кулинарный жир в составе питательной среды для культивирования гриба Mortierella alpina ГР-1 стимулирует рост и накопление липидов в мицелии, но снижает содержание в них арахидоновой кислоты. Куриный, свиной и говяжий жиры не оказывают существенного влияния на рост и липидообра-зование микроорганизма.
Экспериментальная часть
Грибы выращивали при температуре 25 0С на плотной питательной среде ОГЦ (овсяные хлопья — 120 г/л, глицерин 10 г/л, сульфат цинка 0.01%), содержащей экзогенные липиды (кулинарный жир, животные жиры) в концентрации 1% (v/m), в течение 21 сут. Питательную среду стерилизовали в автоклаве в течение 30 мин при температуре 120 оС.
Для засева использовали суспензию спор и фрагментов мицелия (2—3-106 фрагментов мицелия и спор/см3), полученную смывом культуры стерильной водопроводной водой со скошенной в пробирках среды Чапека.
Биомассу в конце трансформации собирали, трижды промывали дистиллированной водой и высушивали в сушильном шкафу до постоянного веса при температуре 65 оС. Липиды выделяли из мицелия трехкратной экстракцией сухой биомассы гексаном (1:20).
Для определения жирнокислотного состава грибных липидов получали метиловые эфи-ры жирных кислот, как описано в работе 5.
Идентификацию метиловых эфиров жирных кислот проводили на хроматомасс-спектро-
метре «HP-5896» c масс-селективным детектором НР-5972А, стеклянной капиллярной колонкой длиной 50 м, 5% фенилметилсиликона на НР-5, температура ионного источника 120 °С, ускоряющее напряжение 3 кВ, энергия ионизации 70 еВ. Режим изменения температуры колонки программировали со скоростью 10 град/мин от 50 до 250 оС. Относительное количество жирных кислот в пробе определяли по отношению к внутреннему стандарту — бегеновой кислоте (0.1 мкг/мл в пробе).
Литература
1. Петухова Н. И., Хузина А. В., Ландер О. В., Зорин В. В. // Баш. хим. ж.- 2009.- Т. 16, №4.- С. 83.
2. Петухова Н. И., Калимуллина Л. Я., Сюндюко-ва Ю. Р., Зорин В. В. // Баш. хим. ж.— 2008.Т. 15, №1.- С.19.
3. Kendrick A., Ratledge C. // J. Am. Oil Chem. Soc.- 1996.- V. 73.- P. 431.
4. Shimizu S., Kawashima H., Akimoto K., Shinmen Y., Yamada H. // J. Am. Chem. Soc.- 1989.-V.66.- P. 342.
5. А. С. 968072. СССР / Султанович Ю. А., Нечаев А. П., Барсукова И. А. // Б.И.- 1982.-№39.- С. 223.
