Влияние температуры культивирования изолятов грибов на выход биомассы, липидов и общее содержание жирных кислот

*e-mail: yanatsurkan@mail.ru

This study was carried out to determine the influence of cultivation temperature of filamentous fungi Fusarium sp., P. raistrickii, P. anatolicum on the biomass, lipids yield and total fatty acids content. It is shown that more intensive accumulation of biomass and lipids was observed at temperature 18°C. The temperature decreasing from 28 to 18°C tended to increasing FA unsaturation.

Жұмыста Fusarium sp., P. raistrickii, P. anatolicum мицелиалды саңырауқұлақтарының биомасса, липид шығымына және май қышқылдарының жалпы мөлшеріне өсіру температураларының әсері зерттелді. Биомасса және липидтерді қарқынды жинақтауы 18^оС температурада өсірген кезде байқалды. Температураны 28ден 18^оСқа дейiн төмендету барысында қанықпаған май қышқылдары мөлшерінің жоғарылайтындығы белгілі болды.

Микроорганизмы, особенно мицелиальные грибы, являются весьма перспективными продуцентами липидов и их компонентов в связи с их высокой скоростью роста на простых средах, возможностью накопления большого количества липидов и отдельных представителей ПНЖК, а также возможностью манипулировать их метаболизмом. [1, 2]. Варьирование условий культивирования приводит к улучшению ростовых характеристик микроорганизмов, а также к стимуляции биосинтетических процессов и накоплению вторичных метаболитов [3].

Зависимость жирно-кислотного состава микробных липидов от условий культивирования продуцентов (фаза роста, состав среды, рН и температура) обсуждается в ряде обзоров [4, 5]. Из физических факторов наибольшее влияние на жирнокислотный состав липидов оказывает температура. Считается, что адаптивные реакции микроорганизмов на действие температуры включают изменение уровня ненасыщенных жирных кислот в липидах мембран [6]. Как правило, снижение температуры культивирования стимулирует синтез ненасыщенных жирных кислот у микроорганизмов [7-8]. Подобные изменения жирно-кислотного состава являются одним из способов регуляции текучести липидного бислоя и обычно осуществляются десатуразами.

Нами исследовано влияние температуры культивирования на выход биомассы, липидов и общее содержание жирных кислот у трех отобранных культур грибов Fusarium sp., P. raistrickii и P. anatolicum.

Объектом исследования являлись грибы, выделенные из водоемов и почв Казахстана: Penicillium raistrickii, Penicillium anatolicum, Fusarium sp.

Влияние температуры на выход биомассы и липидов исследовали инкубируя культуральную среду при температурах 18^оС и 28^оС в течение 4 суток. Перед проведением эксперимента биомассу грибов наращивали в чашках Петри (ЧП) на среде Сабуро в течении 3-4 суток. Начальную биомассу вносили в количестве 0,001 г / чашка Петри. Прирост биомассы оценивали весовым методом.

Экстракцию липидов проводили, согласно [9]. Общее количество липидов определяли весовым методом.

Метиловые эфиры жирных кислот получали по методу Christie W.W. [10], далее подвергали газовой хроматографии. Хроматографическое разделение эфиров жирных кислот проводили на газовом хроматографе Clarus 500 (PerkinElmer 8500, США) с пламенно-ионизационным детектором, оснащенным капиллярной колонкой 30 м * 0,25 мм (Elite 225, Perkin Elmer). Программирование нагревания: до 170^оС – 3 мин, нагрев до 220^оС со скоростью 4^оС/мин, удерживание в течение 15 мин. МЭЖК были определены путем сравнения времен удерживания пиков с таковыми у стандарта G411 FA (Nu-Chek Prep. Inc., Elysian, MN, США). Программа обработки хроматограмм - Perkin-Elmer Total Chrom Navigator.

Результаты и их обсуждение

При изучении действия температуры на рост грибных культур было показано, что наибольший прирост биомассы происходил при температуре культивирования 18^оС. Так биомасса P. raistrikii, Fusarium sp., P. anatolicum увеличивалась в среднем в 1,5 раза по сравнению с культивированием при 28^оС. Результаты представлены на рисунке 1.

Полученные результаты позволяют, заключить, что для выбранных культур грибов снижение температурного режима культивирования до 18^оС влияет на общее содержание липидов, которое возрастает в данном температурном режиме. Понижение температуры изменяет соотношение насыщенные : ненасыщенные ЖК в сторону увеличения последних. Данная тенденция в большей степени проявляется у грибов Fusarium sp.

1. 
   Рахматуллина Ю.Р. Разработка метода получения полиненасыщенных жирных кислот // автореф. канд. тех. Наук. – Уфа, 2007. – 189 с.
   
2. 
   Дедюхина Э.Г., Чистякова Т.И., Вайнштейн М.Б. Биосинтез арахидоновой кислоты микромицетами (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. - 2011.- Т. 47. -№2. - С. 125-134.
   
3. 
   Работнова И.Л., Позмогова И.Н. Хемостатное культивирование и ингибирование роста микроорганизмов. - М.: Наука, 1979.- 207 с.
   
4. 
   Aki T., Matsumoto Y., Morinaga T. Lipid composition of a newly isolated polyunsaturated fatty acid-producing fungus, Achiya sp. ma28-01// J. ferment. Bioeng. - 1998. - № 86. - P. 504–507.
   
5. 
   Pedersen T.A. Lipid formation in Cryptococcus terricolus. 1 Nitrogen nutrition and lipid formation // Acta Chem. Scand. - 1961. - Vol. 15. - P. 651–662.
   
6. 
   Erwin J.H. Lipids and biomembranes of eukaryotic microorganisms / Ed. J.A. Erwin. - N.Y.: Acad. Press, 1973. - P. 41–143.
   
7. 
   Dyal S.D., Narine S.S. Implication for the use of Mortierella fungi in the industrial production of essential fatty acids // Food Res. Intern. - 2005. - Vol. 38. -№ 4. - P. 445–467.
   
8. 
   Kendrick A., Ratledge C. Lipid formation in ther oleaginous mould Entomophthora exitalis grown in continuous culture: effects of growth rate, temperature and dissolved oxygen tension on polyunsaturated fatty acids // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 1992. - Vol. 37. - P. 18–22.
   
9. 
   Garbus J., Deluca H.F., Loomans M.E., Strong F.M. 1963. Rapid incorporation of phosphate into mitochondrial lipids // J.Biol.Chem. – 1963. - Vol. 238. – P. 59-63.
   
10. 
    Christie W.W. Lipid analysis. Isolation, separation, identification and structural analysis of lipids. Third edition. – Bridgwater: The Oily Press, 2003. – 345 p.