Культивирование штаммов Pleurotus на жидких питательных средах с добавлением мелкодисперсной твердой фазы Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Комплексная переработка возобновляемого сырья

УДК 561.284.579.61

КУЛЬТИВИРОВАНИЕ ШТАММОВ PLEUROTUS НА ЖИДКИХ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ С ДОБАВЛЕНИЕМ МЕЛКОДИСПЕРСНОЙ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ

В. В. Тарнопольская, Е. В. Алаудинова, П. В. Миронов, Р. Х. Эназаров

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Определены основные кинетические и продукционные характеристики штаммов Pleurotus ostreatus PO-4.1 и Pleurotus djamor PD-3.2 в условиях глубинного культивирования, необходимые для разработки производственных технологических режимов.

Ключевые слова: базидиомицеты, Pleurotus ostreatus, Pleurotus djamor, глубинное культивирование, глубинно-твердофазное культивирование, твердофазное культивирование, мицелий.

CULTIVATION OF PLEUROTUS STRAINS IN LIQUID MEDIA SUPPLEMENTED WITH FINE-

DISPERSED SOLID PHASE

V. V. Tarnopolskaya, E. V. Alaudinova, P. V. Mironov, R. H. Enazarov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The research determines major kinetic and production characteristics of Pleurotus ostreatus PO-4.1 and Pleurotus djamor PD-3.2 strains under submerged fermentation conditions required for further development of production process parameters.

Keywords: basidiomycetes Pleurotus ostreatus, Pleurotus djamor, submerged fermentation, submerged-solid phase fermentation, solid-state fermentation, mycelium.

Переработка растительного сырья неизбежно приводит к накоплению значительного количества отходов, из которых в дальнейшем полезное применение находят не более 12-15 %. Одним из наиболее перспективных направлений их утилизации является микробиологическая конверсия, позволяющая не только в значительной мере расширить сырьевую базу промышленной биотехнологии, существенно уменьшить загрязнение окружающей среды, но и ликвидировать дефицит высококачественных богатых белком кормовых продуктов, испытываемый сегодня сельским хозяйством.

Базидиомицеты рода Pleurotus рассматриваются как перспективные продуценты при переработке растительных отходов, имеющие относительно высокую скорость роста, развитую мультиферментную систему, позволяющую им использовать в своем питании как компоненты древесины углеводной природы, так и лигнин. Вместе с тем, кинетические, продукционные и метаболические характеристики базидиомице-тов имеют существенную штаммовую и видовую вариабельность, поэтому необходим поиск и изучение новых штаммов, перспективных для практического применения [1; 2].

Объектами исследования явились штаммы Pleuro-^ ostreatus РО-4.1 и Pleurotus djamor РБ-3.2, чистые культуры которых выделены из коммерческих плодовых тел и взяты для исследований из коллекции ка-

федры химической технологии древесины и биотехнологии СибГУ им. М. Ф. Решетнева. Глубинное культивирование мицелия проводили на комбинированной среде с крахмалом и добавлением мелкодисперсной твердой фазы [3] в биореакторе «СеСа-Сх650» (Великобритания) в течение 72 ч при температуре 26±1 оС, рН 5,0 и непрерывном барботирова-нии стерильным воздухом (расход воздуха 100 л/ч на л среды).

С целью получения посевного материала для микробиологической переработки растительного сырья проведено глубинно-твердофазное культивирование обоих штаммов на жидкой среде с добавлением мелкодисперсной твердой фазы, в качестве которой использовали добавки гидродинамически активированных (кавитационная предобработка) сосновых опилок или вегетативной части топинамбура при тех же режимах. В этих условиях происходила иммобилизация мицелия на частицах растительного субстрата, адаптация мицелия к растительному субстрату и частичная биоконверсия субстрата. Степень конверсии за период выращивания в течение 3 суток достигала 43-45 %, содержание белка - до 16 %. Полученную таким образом глубинную биомассу использовали в качестве инокулята для твердофазной биоконверсии механически измельченного растительного субстрата (сосновые опилки и топинамбур) с необходимыми добавками минеральных компонентов в соотношении

Решетневские чтения. 2017

1 объем культуральной жидкости к 5 объемам растительного субстрата плотностью ~100-110 кг/м3. Продолжительность ферментации составляла 20 дней. В этих условиях степень конверсии субстрата составляла до 65-70 %.

Установлено, что биомасса обоих штаммов содержит значительное количество биологически ценного белка, включающего около 40 % незаменимых аминокислот; содержание полиненасыщенных жирных кислот до 40 % в составе липидов; присутствуют витамины В - 40-50 мкг/г, Р - около 20 мкг/г, нуклеиновые кислоты - менее 1 %; в золе преобладают биологически ценные элементы - цинк, медь, железо, тяжелых металлов - следы. Биомасса нетоксична, непатогенна и имеет перевариваемость до 70 %. Готовый продукт после сушки представляет собой светло-коричневый порошок, содержащий до 17 % биологически ценного белка, другие БАВ и может быть рекомендован к использованию предприятиями агропромышленного комплекса в качестве полноценного кормового продукта.

Библиографические ссылки

1. Papspyridi L. V., Topakis I. E. Submerged fermentation of the edible mushroom Pleurotus ostreatus in a batch stirred tank bioreactor as a promising alternative for effective production of bioactive metabolites. Molecules. 2012. Vol. 17. P. 2714-2724.

2. Fatty acids of xylotrophic basidiomycetes of the genus Pleurotus in submerged culture / V. V. Tarnopol-skaya, O. V. Kiseleva, E. V. Alaudinova et al. Chemistry of Natural Compounds. 2015. Vol. 51, № 2. P. 328-329.

3. Химический состав глубинной культуры ксило-трофных базидиомицетов рода Pleurotus / В. В. Тарно-польская, Е. В. Алаудинова, А. С. Саволайнен [и др.] // Хвойные бореальной зоны. 2014. № 1-2. С. 78-80.

References

1. Papspyridi L. V., Topakis I. E. Submerged fermentation of the edible mushroom Pleurotus ostreatus in a batch stirred tank bioreactor as a promising alternative for effective production of bioactive metabolites. Molecules. 2012. Vol. 17. P. 2714-2724.

2. Fatty acids of xylotrophic basidiomycetes of the genus Pleurotus in submerged culture / V. V. Tarnopol-skaya, O. V. Kiseleva, E. V. Alaudinova, P. V. Mironov // Chemistry of Natural Compounds. 2015. Vol. 51, № 2. P. 328-329.

3. [Chemical composition of Pleurotus xylotroph basidiomycetes in submerged culture] / V. V. Tarnopols-kaya, E. V. Alaudinova, A. S. Savolainen, S. I. Roptopulo

// Khvoinye borealnoy zony. 2014. № 1-2. P. 78-80. (In Russ.)

© Тарнопольская В. В., Алаудинова Е. В., Миронов П. В., Эназаров Р. Х., 2017