Протатраны – биомодуляторы роста дрожжей Candida ethanolica

Целью работы являлось исследование соединений из ряда протатранов в качестве биостимуляторов роста дрожжей Candida ethanolica, что обусловлено необходимостью определения условий, способствующих ускорению роста микроорганизмов в присутствии высокоэффективных, физиологически активных, нетоксичных соединений – протатранов. В качестве объекта исследований использовали дрожжи Candida ethanolica. Дрожжи культивировали на синтетической питательной среде, содержащей в качестве источника углерода 1,5%-й раствор этанола. Протатраны использовали в концентрациях 1·10^-6 – 1·10^-8 % масс. Количество клеток дрожжей контролировали путем определения оптической плотности дрожжевых суспензий на фотоэлектроколориметре КФК-3 марки Zomax при длине волны 540 нм, при длине оптического пути 10 мм. Определение биомассы дрожжей осуществляли гравиметрическим методом. На первом этапе работы было изучено накопление клеток и биомассы при различной исходной концентрации клеток дрожжей. Выявлено, что при незначительном увеличении исходной концентрации клеток дрожжей происходит заметный сдвиг влево всей S-кривой. На втором этапе было изучено влияние протатранов на накопление клеток и биомассы при различной исходной концентрации клеток дрожжей. Сравнение полученных данных между собой показало, что исследованные протатраны существенно увеличивали удельную скорость роста и сокращали время генерации в период лог-фазы в том случае, если на данную фазу приходилась значительная часть процесса культивирования. Однако наличие протатранов значительно замедляло удельную скорость роста и увеличивало период генерации в лог-фазе в том случае, если культура значительную часть времени культивирования находилась в стационарной фазе. Возможно, это вызвано положительным влиянием протатранов на синтез белка, который наиболее интенсивен во время лог-фазы. Применение протатранов позволяет модулировать количество клеток, количество биомассы, удельную скорость роста и время генерации дрожжей Candida ethanolica в зависимости от исходной концентрации клеток и, соответственно, от фазы роста культуры.

1. Jones S.W., Karpol A., Friedman S., Maru B.T., Tracy B.P. Recent advances in single cell protein use as a feed ingredient in aquaculture // Current Opinion in Biotechnology. 2020. Vol. 61. P. 189–197. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2019.12.026

2. Reihani S.F.S., Khosravi-Darani K. Influencing factors on single cell protein production by submerged fermentation: A review // Electron Journal. Biotechnology. 2019. Vol. 37. P. 34–40. https://doi.org/10.1016/j.ejbt.2018.11.005

3. Paalme T., Kevvai K., Vilbaste A., Hälvin K., Nisamedtinov I. Uptake and accumulation of B-group vitamers in Saccharomyces cerevisiae in ethanol-stat fed-batch culture // World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2014. Vol. 30. P. 2351–2359. https://doi.org/10.1007/s11274-014-1660-x

4. Пермякова Л.В. Классификация стимуляторов жизненной активности дрожжей // Техника и технология пищевых производств. 2016. N 3 (42). С. 46–55.

5. Mirskova A.N., Adamovich S.N., Mirskov R.G., Voronkov M.G. Pharmacologically active salts and ionic liquids based on 2-hydroxyethylamines, arylchalcogenylacetic acids, and essential metals // Russian Chemical Bulletin. 2014. N 9. С. 1869–1883. https://doi.org/10.1007/s11172-014-0679-3

6. Mirskova A.N., Adamovich S.N., Mirskov R.G., Kolesnikova O.P., Schilde U. Immunoactive ionic liquids based on 2-hydroxyethylamines and 1-R-indol-3-ylsulfanylacetic acids. Crystal and molecular structure of immunodepressant tris-(2-hydroxyethyl)ammonium indol-3-ylsulfanylacetate // Open Chemistry. 2015. Vol. 13. P. 149–155. https://doi.org/10.1515/chem-2015-0018

7. Kunaszewska M. Complexogenic properties of ethanolamines. III. Kinetics of some reactions of f chromium(III) complexes with triethanolamine in aqueous solutions // Scientific Bulletin of Lodz Technic University. 1976. Vol. 31. Issue 267. 65 p.

8. Adamovich S.N. New atranes and similar ionic complexes. Synthesis, structure, properties // Applied Organometallic Chemistry. 2019. Vol. 33. Issue 7. P. e4940. https://doi.org/10.1002/aoc.4940

9. Mirskova A.N., Levkovskaya G.G., Mirskov R.G., Voronkov M.G. Hydroxyalkylammonium salts of organylsulfanyl(sulfonyl)acetic acids – new stimulators of biological processes // Russian Journal of Organic Chemistry. 2008. Vol. 44. Issue 10. P. 1478–1485. https://doi.org/10.1134/S1070428008100126

10. Молокова К.В., Привалова Е.А., Адамович С.Н., Мирскова А.Н., Мирсков Р.Г. Влияние протонных ионных жидкостей на бродильную активность спиртовых дрожжей // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2014. N 1 (6). С. 70-73.

11. Khaliullin F.A., Alekhin E.K., Klen E.E., Ryabchinskaya L.A., Kataev V.A., Bogdanova A.Sh. Synthesis and immunotropic activity of (benzimidazolyl-2-thio)acetic acid derivatives containing thietane cycles // Pharmaceutical Chemistry Journal. 2001. Vol. 35. Issue 1. P. 11–14. https://doi.org/10.1002/chin.200137131

12. Privalova EA, Tiguntseva N.P., Adamovich SN, Mirskov RG, Mirskova AN. Tris(2-hydroxyethyl)ammonium arylchalcogenylacetates, growth stimulants of alcohol yeast Saccharomyces cerevisiae // Russian Chemical Bulletin. 2017. Vol. 66. Issue 7. P. 1320–1324. https://doi.org/10.1007/s11172-017-1893-6

13. Мирскова А.Н., Адамович С.Н., Мирсков Р.Г. Протатраны – эффективные биостимуляторы для сельского хозяйства, биотехнологии и микробиологии // Химия в интересах устойчивого развития. 2016. Т. 24. N 6. С. 713–729. https://doi.org/10.15372/KhUR20160601

14. Ugalde U.O., Castrillo J.I. Single cell proteins from fungi and yeasts // Applied Mycology and Biotechnology. 2002. Vol. 2. P. 123–149. https://doi.org/10.1016/S1874-5334(02)80008-9

15. Пат. № 2061751, Российская Федерация. Штамм дрожжей Candida еthanolica – продуцент биомассы / Р.Н. Бравичева, А.Д. Сатрутдинов, В.М. Благодатская, Н.Б. Градова, В.К. Ерошин, Н.А. Салихова [и др.]; заявл. 13.04.1992; опубл. 10.06.1996.

16. Song J.-J., Yuan Y.-H., Liu B., Wang H.-X., Cen T. Isolation and identification of ethanol-utilizing strains and application in low-alcohol cider // Modern Food Science and Technology. 2015. Vоl. 31. P. 254–258. https://doi.org/10.13982/j.mfst.1673-9078.2015.6.040

17. Бурьян Н.И. Практическая микробиология виноделия. Симферополь: Таврида, 2003. 560 с.

18. Sonnleitner B., Locher G., Fiechter A. Biomass determination // Journal of Biotechnology. 1992. Vol. 25. Issue 1-2. P. 5–22. https://doi.org/10.1016/0168-1656(92)90107-K

19. Maier R.M. Bacterial Growth. In: Maier R.M., Pepper I.L., Gerba C.P. Environmental Microbiology, second edition. Elsevier. 2009. P. 38–54. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-370519-8.00003-1

20. Ginovart M., Prats C., Portell X., Silbert M. Analysis of the effect of inoculum characteristics on the first stages of a growing yeast population in beer fermentations by means of an individual-based model // Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology. 2011. Vol. 38. P. 153–165. https://doi.org/10.1007/s10295-010-0840-4

21. Kusch H., Engelmann S., Bode R., Albrecht D., Morschhäuser J., Hecker M. A proteomic view of Candida albicans yeast cell metabolism in exponential and stationary growth phases // International Journal of Medical Microbiology. 2008.Vol. 298. Issue 3-4. P. 291–318. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2007.03.020