Нетрадиционные дрожжи Meyerozyma guilliermondii Y-780 в качестве продуцента белка при глубинной ферментации гидролизата отходов лесопиления

В настоящее время суммарная оценка объема отходов древесины в России составляет 75–113 млн м³ в год, а их конверсия в разнообразные целевые продукты (источники биоэнергии, кормовые добавки, органические кислоты и др.) считается приоритетным направлением государственной экологической политики Российской Федерации. В работе представлены результаты получения белкового продукта на основе биомассы нетрадиционных дрожжей Meyerozyma guilliermondii Y-780, культивируемой на гидролизате отходов лесопиления. В первые двое суток культивирования отмечалась утилизация основного количества редуцирующих веществ дрожжами наряду с активным накоплением биомассы. При варьировании водородного показателя питательной среды интенсивный рост дрожжей Meyerozyma guilliermondii Y-780 на гидролизате отмечался при pH 4,6. Обогащение минеральной среды на основе гидролизата кукурузным экстрактом увеличивало выход биомассы дрожжей почти в 3 раза по сравнению со средами с неорганическими источниками азота. На основании проведенных исследований была выявлена динамика потребления редуцирующих веществ дрожжами в зависимости от состава питательной среды. Повышение питательной ценности гидролизата за счет введения в среду дополнительного источника азота, витаминов и биогенных элементов позволило увеличить выход сырого протеина до 47%. Полученные данные свидетельствуют о биологической доброкачественности гидролизата древесных опилок, а также о высоком биотехнологическом потенциале Meyerozyma guilliermondii Y-780 для получения кормового белка.

1. Knob A., Izidoro S.C., Lacerda L.T., Rodrigues A., de Lima V.A. A novel lipolytic yeast Meyerozyma guilliermondii: efficient and low-cost production of acid and promising feed lipase using cheese whey // Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2020. Vol. 24. P. 101565. DOI: 10.1016/j.bcab.2020.101565.

2. Yan W., Gao H., Qian X., Jiang Y., Zhou J., Dong W., et al. Biotechnological applications of the non-conventional yeast Meyerozyma guilliermondii // Biotechnology Advances. 2021. Vol. 46. P. 107674. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2020.107674.

3. Hamidoghli A., Yun H., Won S., Kim S., Farris N.W., Bai S.C. Evaluation of a single-cell protein as a dietary fish meal substitute for whiteleg shrimp Litopenaeus vannamei // Fisheries Science. 2019. Vol. 85. P. 147–155. DOI: 10.1007/s12562-018-1275-5.

4. Sidana A., Kaur S., Yadav S.K. Assessment of the ability of Meyerozyma guilliermondii P14 to produce second-generation bioethanol from giant reed (Arundo donax) biomass // Biomass Conversion and Biorefinery. 2023. Vol. 13. P. 16723–16735. DOI: 10.1007/s13399-021-02211-4.

5. Беловежец Л.А., Волчатова И.В., Медведева С.А. Перспективные способы переработки вторичного лигноцеллюлозного сырья // Химия растительного сырья. 2010. N 2. С. 5–16. EDN: LLZVJV.

6. Костылева С.В. Экономические и экологические аспекты комплексного использования отходов лесопереработки (на примере Иркутской области) // Вестник Омского университета. Серия «Экономика». 2016. N 3. С. 184–193. EDN: WXTGGN.

7. Марченко О.В., Соломин С.В., Козлов А.Н. Возможности использования древесных отходов в энергетике России // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. N 6. С. 17–21. DOI: 10.18412/1816-0395-2019-06-17-21. EDN: TVOTJB.

8. Jayamma P., Shirnalli G.G., Goudar D.G., Olekar S.N. Isolation and identification of thermotolerant yeast isolates from different fruit wastes // The Pharma Innovation Journal. 2022. Vol. 11, no. 1. P. 855–859.

9. Dubois M., Gilles K.A., Hamilton J., Robers P.A., Smith F. Colorimetric method for determination of sugars and related substances // Analytical Chemistry. 1956. Vol. 28, no. 3. P. 350–356. DOI: 10.1021/ac60111a017.

10. Yue F., Zhang J., Xu J., Niu T., Lü X., Liu M. Effects of monosaccharide composition on quantitative analysis of total sugar content by phenol-sulfuric acid method // Frontiers in Nutrition. 2022. Vol. 9. P. 963318. DOI: 10.3389/fnut.2022.963318.

11. Скиба Е.А. Биосинтез кормовых дрожжей на средах, полученных из плодовых оболочек овса // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2016. Т. 6. N 3. С. 140–142. DOI: 10.21285/2227-2925-2016-6-3-140-142. EDN: WZQKFV.

12. Almeida J.R., Wiman M., Heer D., Brink D.P., Sauer U., Hahn-Hägerdal B., et al. Physiological and molecular characterization of yeast cultures pre-adapted for fermentation of lignocellulosic hydrolysate // Fermentation. 2023. Vol. 9, no. 1. P. 72. DOI: 10.3390/fermentation9010072.

13. Джанаев К.И., Цугкиев Б.Г. Культивирование дрожжей на питательной среде из биомассы топинамбура // Известия Горского государственного аграрного университета. 2012. Т. 49. N 1–2. C. 398–400. EDN: OYYRLJ.

14. Raita S., Kusnere Z., Spalvins K., Blumberga D. Optimization of yeast cultivation factors for improved SCP production // Environmental and Climate Technologies. 2022. Vol. 26, no. 1. P. 848–861. DOI: 10.2478/rtuect-2022-0064.

15. Жуковская С.В. Изучение влияния физико-химических факторов на образование биомассы хлебопекарных дрожжей // Научный журнал «Евразийский Союз Ученых». 2015. N 4–5. C. 85–88. EDN: XDDZNH.

16. Шавел Я. Факторы стресса для дрожжевых клеток // Пиво и напитки. 2001. N 1. С. 24–27.

17. Hahn-Hägerdal B., Karhumaa K., Larsson C.U., Gorwa-Grauslund M., Görgens J., van Zyl W.H. Role of cultivation media in the development of yeast strains for large scale industrial use // Microbial Cell Factories. 2005. Vol. 4. P. 31. DOI: 10.1186/1475-2859-4-31.

18. Patelski P., Berlowska J., Dziugan P., Pielech-Przybylska K., Balcerek M., Dziekonska U., et al. Utilisation of sugar beet bagasse for the biosynthesis of yeast SCP // Journal of Food Engineering. 2015. Vol. 167. P. 32–37. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2015.03.031.

19. Lapeña D., Kosa G., Hansen L.D., Mydland L.T., Passoth V., Horn S.J., et al. Production and characterization of yeasts grown on media composed of spruce-derived sugars and protein hydrolysates from chicken by-products // Microbial Cell Factories. 2020. Vol. 19. P. 19. DOI: 10.1186/s12934-020-1287-6.

20. Фаткудинова Ю.В., Либерман А.А., Любомирова В.Н., Шленкина Т.М. Биологическая ценность белка в составе кормов для рыб // Профессиональное обучение: теория и практика: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. (г. Ульяновск, 25 июня 2020 г.). Ульяновск: Изд-во УлГПУ им. И. Н. Ульянова, 2020. С. 663–667. EDN: NDAKCL.

21. Волошин Г.А., Акимов Е.Б., Артемов Р.В., Гершунская В.В. Состояние и перспективы развития рынка комбикормов для индустриальной аквакультуры в Российской Федерации // Труды ВНИРО. 2022. Т. 190. С. 163–169. DOI: 10.36038/2307-3497-2022-190-163-169. EDN: ZDVXMI.

22. Ritala A., Häkkinen S.T., Toivari M., Wiebe M.G. Single cell protein – state-of-the-art, industrial landscape and patents 2001–2016 // Frontiers in Microbiology. 2017. Vol. 8. P. 2009. DOI: 10.3389/fmicb.2017.02009.

23. Øverland M., Skrede A. Yeast derived from lignocellulosic biomass as a sustainable feed resource for use in aquaculture // Journal of the Science of Food and Agriculture. 2017. Vol. 97, no. 3. P. 733–742. DOI: 10.1002/jsfa.8007.

24. Agboola J.O., Øverland M., Skrede A., Hansen J.Ø. Yeast as major protein-rich ingredient in aquafeeds: a review of the implications for aquaculture production // Reviews in Aquaculture. 2021. Vol. 13, no. 2. P. 949–970. DOI: 10.1111/raq.12507.