Ғылыми жетекшісі: б.ғ.к., профессор Есмағұл Қуаныш ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ШТАММОВ ДРОЖЖЕЙ SACCHAROMYCES CEREVISIAE К ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНЫМ ИНГИБИРУЮЩИМ СОЕДИНЕНИЯМ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА БИОЭТАНОЛА Смекенов И.Т., Бахтамбаева М.К., Аюпов Т.И., Тайпакова С.М.
ДГП научно-исследовательский институт проблем биологии и биотехнологии
Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби
smekenovizat@gmail.com
Биотопливо, произведенное из возобновляемых и богатых лигноцеллюлозных материалов,
становится все более важным из-за истощения источников энергии ископаемого топлива и проблем
окружающей среды. Одним из наиболее практичных решений является производство биоэтанола из
лигноцеллюлозы с помощью S.cerevisiae. Данные дрожжи часто используются в качестве
промышленных ферментативных организмов из-за их способности превращать сахара в этанол при
близких теоретических выходах. Однако они сталкивается с рядом новых проблем, когда субстрат
представляет собой лигноцеллюлозу. Не только высокая способность метаболизма глюкозы и выход
этанола, но и способность решать проблемы, связанные с ферментацией лигноцеллюлозы, являются
необходимыми свойствами для промышленных ферментативных штаммов.
Промежуточные продукты гидролиза лигноцеллюлозного материала, обычно делятся на
группы: слабые кислоты, производные фурана и фенольные соединения. Показано, что производные
фурана снижают удельную скорость роста, выход биомассы, объемную и удельную продуктивность
этанола. Фенольные соединения разрушают целостность клеточной мембраны, тем самым
препятствуя
её
функционированию. Недиссоциированные
слабые
кислоты
являются
жирорастворимыми и могут диффундировать через плазматическую мембрану, вызывая накопление
внутриклеточных анионов и ингибирование роста клеток. В дополнение к осмотическому стрессу,
вызванному ионами и сахарами в гидролизате, продукт этанола также оказывает отрицательное
воздействие на дрожжи.
В настоящей работе была проанализирована устойчивость промышленных штаммов
S.cerevisiae ATCC-24860, YB-2625, Y-1528 и Y-2034, которые были получены из «ATCC» и «ARS
CC» коллекций, к продуктам гидролиза лигноцеллюлозы для идентификация потенциального
штамма для получения этанола из лигноцеллюлозы.
Промышленные штаммы дрожжей показали хорошую устойчивость к промежуточным
продуктам гидролиза лигноцеллюлозы. Устойчивость к уксусной кислоте (5 г/л) и к этанолу (16%)
показали YB-2625 и Y-2034 штаммы, а к фурфуралу (1 г/л) ATCC-24860 и Y-2034. Менее
устойчивым оказался штамм Y-1528, который проявлял слабый рост по отношению к другим
дрожжевым клеткам. Кроме продуктов гидролиза, также рассматривался температурный фактор и
наиболее устойчивым к 42
o
С был штамм YB-2625. Разницы к осмотическому стрессу на среде с KCl
(1 моль/л) не наблюдалось, все штаммы были осмотически устойчивыми.
Основываясь на этих данных, штамм YB-2625 S.cerevisiae был выбран как претендент для
дальнейшего производства этанол из лигноцеллюлозного материала.
Научный руководитель: д.б.н., профессор, Академик НАН РК Бисенбаев А.К.