vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"vestib-297Research ArticleСтатьиМИКРОБНЫЙ СИНТЕЗ ЭКЗОПОЛИСАХАРИДА ЭТАПОЛАНА НА РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ОТРАБОТАННЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛMICROBIAL SYNTHESIS OF EXOPOLYSACCHARIDE ETHAPOLAN ON VARIOUS TYPES OF WASTE VEGETABLE OILSПироТ. П.PirogT. P.

д-р биол. наук, вед. науч. сотрудник, профессор, заведующий кафедрой

D. Sc. (Biol.), Leading researcher, Professor, Head of the Department

tapirog@nuft.edu.uaИвахнюкН. А.IvakhniukN. A.

аспирант

Ph. D. student

Ivahniuk@mail.ruВороненкоА. А.VoronenkoA. A.

студент

student

Voronenko67@mail.ruНациональный университет пищевых технологийNational University of Food Technologies201705082017028793Copyright © Пиро Т.П., Ивахнюк Н.А., Вороненко А.А., 20172017Пиро Т.П., Ивахнюк Н.А., Вороненко А.А.Pirog T.P., Ivakhniuk N.A., Voronenko A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/297

С целью повышения экономической эффективности технологий продуктов микробного синтеза в качестве субстратов используются промышленные отходы. Отработанные (пережаренные) растительные масла являются дешевыми и доступными в необходимых для применения в микробных технологиях количествах. Однако при жарке в маслах образуются токсические вещества (ингибиторы синтеза целевого продукта), количество которых зависит от состава масла, в частности от соотношения в нем моно- и полиненасыщенных жирных кислот. Изучен синтез микробного экзополисахарида (ЭПС) этаполана на отработанных маслах с различным соотношением моно- и полиненасыщенных жирных кислот. Культивирование Acinetobacter sp. IМВ B-7005 (продуцент этаполана) осуществляли в жидкой среде, содержащей в качестве источника углерода отработанные масла (5 %), характеризующиеся высоким содержанием как полиненасыщенных (подсолнечное, кукурузное), так и мононенасыщенных (оливковое, рапсовое) жирных кислот. Количество ЭПС определяли весовым методом после осаждения изопропанолом, ЭПС-синтезирующую способность – как отношение концентрации ЭПС к концентрации биомассы. Максимальная концентрация ЭПС (11–14 г/л) наблюдалась при выращивании продуцента на отработанных после жарки мяса подсолнечном и кукурузном маслах с использованием инокулята, выращенного на соответствующем рафинированном масле. Количество этаполана, синтезированного в аналогичных условиях культивирования Acinetobacter sp. ИМВ В-7005 на отработанных рапсовом и оливковом маслах, было ниже (9–10 г/л), однако его ЭПС- синтезирующая способность (10–15 г ЭПС/г биомассы) превышала в 1,6–2,4 раза таковую при применении подсолнечного и кукурузного масел. Возможность синтеза этаполана на отработанном масле любого качества (подсолнечное, кукурузное, рапсовое, оливковое) позволяет не только утилизировать накапливающиеся в больших количествах токсичные отходы, но и разработать универсальную технологию получения этого полисахарида, не зависящую от типа, качества и поставщика отработанного масла. 

The research on the use of industrial waste to obtain practically valuable microbial metabolites was intensified. Oilcontaining waste are cheap and available in necessary for use in microbial technologies quantities. Nevertheless in the literature there are only a few reports about the possibility of their application as substrates for the biosynthesis of microbial polysaccharides. To investigate the synthesis of exopolysaccharide eрtapolan (produser – Acinetobacter sp. IMV B-7005) on waste (fried) oil of various qualities (with different ratios of mono- and polyunsaturated fatty acids). It was established that the highest ethapolan concentration (11–14 g/l) was observed under Acinetobacter sp. IMV B-7005 cultivation on waste after frying meat sunflower and corn oils at concentration 5 %, with using inoculum grown on refined oils. Replacing these oils in the cultivation medium on olive and rapeseed accompanied by some decrease in EPS concentrations (to 9‒10 g/l), the EPS-synthesizing ability was higher in several times (6.3–7.6 g EPS/ g biomass). The possibility of exopolysaccharide ethapolan biosynthesis on waste vegetable oils, characterized by a high content of polyunsaturated (sunflower, corn) and monounsaturated (olive, rapeseed) fatty acids was shown.

Acinetobacter sp. ИМВ В-7005экзополисахаридыотработанное подсолнечноекукурузноеоливковое и рапсовое маслаAcinetobacter sp. IMV B-7005exopolysaccharidewaste sunflowercornolive and rapeseed oilsReferencesFry, J. The importance of the global oils and fats supply and the role that palm oil plays in meeting the demand for oils and fats worldwide / J. Fry, C. Fitton // J. Am. Coll. Nutr. – 2010. – Vol. 29, N 3. – P. 245–252.Fry J., Fitton C. The importance of the global oils and fats supply and the role that palm oil plays in meeting the demand for oils and fats worldwide. The Journal of the American College of Nutrition, 2010, vol. 29, no. 3, pp. 245–252.Patrick, C. Rapeseed market, worldwide and in Europe / C. Patrick, A. Pouzet // OCL. – 2014. – Vol. 21, N 1. doi: 10.1051/ocl/2013054.Patrick C., Pouzet A. Rapeseed market, worldwide and in Europe. Oil seeds and fats, Crops and Lipids, 2014, vol. 21, no. 1. doi: 10.1051/ocl/2013054.Концеба, С. М. Тенденции развития мирового производства и переработки рапса / С. М. Концеба, П. Т. Саблук // Экономика АПК. – 2010. – № 7. – С. 57–63.Kontseba S. M., Savluk P. T. Development tendencies of the world’s rapeseed production and processing. Ekonomika APK [AIC economy], 2010, no. 7, pp. 57–63. (in Russian).Panadare, D. C. Applications of waste cooking oil other than biodiesel: a review / D. C. Panadare, V. K. Rathod // IJChE. – 2015. – Vol. 12, N 3. – P. 55–76.Panadare D. C., Rathod V. K. Applications of waste cooking oil other than biodiesel: a review. IJChE, 2015, vol. 12, no. 3, pp. 55–76.Hossain, A. B. M. S. Biodiesel fuel production from palm, sunflower waste cooking oil and fish byproduct waste as renewable energy and environmental recycling process / A. B. M. S. Hossain, M. S. AlEissa // Br. Biotechnol. J. – 2016. – Vol. 10, N 4. doi: 10.9734/BBJ/2016/22338.Hossain A. B. M. S., AlEissa M. S. Biodiesel fuel production from palm, sunflower waste cooking oil and fish byproduct waste as renewable energy and environmental recycling process. British Biotechnology Journal, 2016, vol. 10, no 4. doi: 10.9734/BBJ/2016/22338.Подгорский, В. С. Интенсификация технологий микробного синтеза / В. С. Подгорский, Г. О. Иутинская, Т. П. Пирог. – Киев: Наук. думка, 2010. – 327 с.Podgorskiy V. S., Iutinskaya G. О., Pirog Т. P. Intensification of microbial synthesis technologies. Kyiv, Scientific Thought, 2010. 327 p. (in Russian).Ivahniuk, M. O. Intensification of microbial exopolysaccharide ethapolan synthesis under Acinetobacter sp. IМV B-7005 cultivation on sunflower oil / M. O. Ivahniuk, T. P. Pirog // Ukr. Food J. – 2014. – Vol. 3, N 2. – P. 257–262.Ivahniuk M. O., Pirog T. P. Intensification of microbial exopolysaccharide ethapolan synthesis under Acinetobacter sp. IМV B-7005 cultivation on sunflower oil. Ukrainian Food Journal, 2014, vol. 3, no. 2, pp. 257–262.Ивахнюк, Н. А. Влияние способа подготовки посевного материала на синтез полисахарида этаполана на маслосодержащих субстратах / Н. А. Ивахнюк, Т. П. Пирог // Науч. тр. Нац. ун-та пищевых технологий. – 2015. – Т. 21, № 5. – С. 17–21.Ivahniuk M. O., Pirog T. P. Influence of the way of inoculum preparation on synthesis of polysaccharides ethapolan on oil-containing substrates. Nauchnye trudy Natsinalnogo universiteta pishchevukh tekhnologiy [Scientific works of National University of Food Technologies], 2015, vol. 21, no. 5, pp. 17–21. (in Russian).Биотрансформация бактериями рода Acinetobacter отработанного подсолнечного масла в поверхностно-активные вещества и экзополисахариды / Т. П. Пирог [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. – 2015. – № 4. – С. 124–129.Pirog T. P., Pavlyukovets I. V., Ivakhniuk N. A., Savenko I. V. Biotransformation of waste sunflower oil into surfactants and exopolysaccharides by bacteria genus of Acinetobacter]. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya biyalagichnych navuk [Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, biological series], 2015, no. 4, pp. 124– 129. (in Russian).Choe, E. Chemistry of deep-fat frying oils / E. Choe, D. B. Min // J. Food Sci. – 2007. – Vol. 72, N 5. – P. 77–86. doi: 10.1111/j.1750-3841.2007.00352.x.Choe E., Min D. B. Chemistry of deep-fat frying oils. Journal of Food Science, 2007, vol. 72, no. 5, pp. 77–86. doi: 10.1111/j.1750-3841.2007.00352.x.Changes in food caused by deep fat frying: a review / K. Bordin [et al.] // Arch. Latinoam. Nutr. – 2013. – Vol. 63, N 1. – P. 5–13.Bordin K., Kunitake M. T., Aracava K. K., Trindade C. S. Changes in food caused by deep fat frying: a review. Archivos Latinoamericanos de Nutrición, 2013, vol. 63, no. 1, pp. 5–13.Chemical alterations taken place during deep-fat frying based on certain reaction products: a review / Q. Zhang [et al.] // Chem. Phys. Lipids. – 2012. – Vol. 165, N 6. – P. 662–681. doi: 10.1016/j.chemphyslip.2012.07.002.Zhang Q., Saleh A. S., Chen J., Shen Q. Chemical alterations taken place during deep-fat frying based on certain reaction products: a review. Chemistry and Physics of Lipids, 2012, vol. 165, no. 6, pp. 662–681. doi: 10.1016/j.chemphys-lip.2012.07.002.Лакин, Г. Ф. Биометрия: [учеб. пособие для биол. спец. вузов] / Г. Ф. Лакин. – М.: Высш. шк., 1990. – 352 с.Lakin G. F. Biometrics: Textbook for special biological institutions. Мoscow, High school, 1990. 352 p. (in Russian).Houhoula, D. P. A kinetic study of oil deterioration during frying and a comparison with heating / D. P. Houhoula, V. Oreopoulou, C. Tzia // JAOCS. – 2002. – Vol. 79, N 2. – P. 133–137.Houhoula D. P., Oreopoulou V., Tzia C. A kinetic study of oil deterioration during frying and a comparison with heating. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 2002, vol. 79, no. 2, pp. 133–137.Fatty acid and phenolic compound concentrations in eight different monovarietal virgin olive oils from extremadura and the relationship with oxidative stability / A. Montaño [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2016. – Vol. 17. doi:10.3390/ijms17111960.Montaño A., Hernández M., Garrido I., Llerena J. L., Espinosa F. Fatty acid and phenolic compound concentrations in eight different monovarietal virgin olive oils from extremadura and the relationship with oxidative stability. International Journal of Molecular Sciences, 2016, vol. 17, no. 11. doi:10.3390/ijms17111960.Pirog, T. P. Exopolysaccharides synthesis on industrial waste / T. P. Pirog, M. O. Ivakhniuk, A. A. Voronenko // Biotechnol. Acta. – 2016. – Vol. 9, N 2. – Р. 7–18. doi: 10.15407/biotech9.02.007.Pirog T. P., Ivakhniuk M. O., Voronenko A. A. Exopolysaccharides synthesis on industrial waste. Biotechnologia ac-ta, 2016, vol. 9, no. 2, pp. 7–18. doi: 10.15407/biotech9.02.007.Bacterial cellulose production from industrial waste and by-product streams / E. Tsouko [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2015. – Vol. 16, N 7. – P. 14832–14849. doi: 10.3390/ijms160714832.Tsouko E., Kourmentza C., Ladakis D., Kopsahelis N., Mandala I., Papanikolaou S., Paloukis F., Alves V., Koutinas A. Bacterial cellulose production from industrial waste and by-product streams. International Journal of Molecular Sciences, 2015, vol. 16, no. 7, pp. 14832–14849. doi: 10.3390/ijms160714832.Industrial wastewater as raw material for exopolysaccharide production by Rhizobium leguminosarum / M. Sellami [et al.] // Braz. J. Microbiol. – 2015. – Vol. 46, N 2. – P. 407–413.Sellami M., Oszako T., Miled N., Ben Rebah F. Industrial wastewater as raw material for exopolysaccharide production by Rhizobium leguminosarum. Brazilian Journal of Microbiology, 2015, vol. 46, no. 2, pp. 407–413. doi: 10.1590/S1517-838246220140153.Биосинтез поверхностно-активных веществ на промышленных отходах / Т. П. Пирог [и др.] // Biotechnol. Acta. – 2014. – Т. 7, № 5. – С. 9–26.Pirog T. P., Sofilkanich A. P., Konon A. D., Grytsenko N. A. Biosynthesis of surfactants on industrial waste. Biotechnologia acta, 2014, vol. 7, no. 5, pp. 9–26. (in Russian).Elazzazy, A. M. Isolation and characterization of biosurfactant production under extreme environmental conditions by alkali-halo-thermophilic bacteria from Saudi Arabia / A. M. Elazzazy, T. S. Abdelmoneim, O. A. Almaghrabi // Saudi J. Biol. Sci. – 2015. – Vol. 22, N 4. – P. 466–475. doi: 10.1016/j.sjbs.2014.11.018.Elazzazy A. M., Abdelmoneim T. S., Almaghrabi O. A. Isolation and characterization of biosurfactant production under extreme environmental conditions by alkali-halo-thermophilic bacteria from Saudi Arabia. Saudi Journal of Biological Sciences, 2015, vol. 22, no. 4, pp. 466–475. doi: 10.1016/j.sjbs.2014.11.018.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.