В ПНИПУ нашли эффективный метод извлечения произведенных дрожжами ферментов

Наиболее эффективный метод концентрации синтезированных дрожжами ферментов, широко используемых в промышленности, определили в ходе исследований ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 27 января сообщает пресс-служба вуза.

Липазные ферментные препараты, расщепляющие липиды (жиры и масла), применяют в различных областях промышленности, в том числе при изготовлении моющих средств, таких как стиральные порошки и таблетки для посудомоечных машин. Ферменты являются продуктом жизнедеятельности дрожжей, которые представляют собой одноклеточные грибы, обитающие в жидких или полужидких средах.

Однако при производстве таких биопрепаратов приходится решать ряд технологических проблем для концентрации и очистки конечного продукта, так как жидкость, в которой дрожжи выращивают (культуральная жидкость) часто имеет низкую ферментативную активность и содержит большое количество примесей.

В первом случае продукт будет недостаточно качественным, и моющие средства будут плохо смывать жир, примеси же могут значительно сокращать его сроки хранения.

Ученые ПНИПУ в своем исследовании рассмотрели основные методы, применяемые для концентрирования и очистки ферментных препаратов, и определили оптимальный метод для липазного ферментного препарата, получаемого с помощью дрожжей Yarrowia Lipolytica, культивированных в глицеринсодержащей среде.

В общем случае культуральная жидкость, питательная среда для выращивания дрожжей, производящих ферменты, содержит различные компоненты. В том числе питательные вещества и концентрирующие агенты, предназначенные для повышения концентрации ферментов.

В конце периода выращивания компоненты жидкости разделяют, выделяя дрожжевую биомассу и получая содержащую ферменты жидкую фазу. Ее требуется очищать для улучшения качества и безопасности продукта, а также повышения сроков его хранения.

В ходе исследования ученые Пермского Политеха определили, какой концентрирующий агент способен максимально увеличить ферментную активность дрожжей Y. Lipolytica, которые являются наиболее широко изученными «производителями» липазных ферментов.

Культуру Y. Lipolytica выращивали в течение трех суток в колбах с концентрацией глицерина 1,5 масс. % при постоянном перемешивании. После чего жидкость отфильтровали от клеток грибов и примесей. И чтобы определить лучший концентрирующий агент, взяли раствор сульфата аммония, этанол и изопропанол.

Доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат технических наук Ирина Пермякова рассказала о полученных результатах:

«На основе экспериментальных данных мы можем сделать вывод, что наименьшая эффективность наблюдалась при использовании изопропанола. Изначальные показатели липазной активности (0,1 мкмоля) увеличились только в 1,5 раза (0,15 мкмоля). Добавление этанола позволило достичь показателя 0,18 мкмоля. Наилучший результат показал метод высаливания с помощью насыщенного раствора сульфата аммония. Концентрирование раствора в два раза таким образом привело к росту липазной активности в 2,8, что позволяет рекомендовать этот способ, как наиболее подходящий для получения ферментных препаратов».

Результаты проведенного исследования ученые ПНИПУ представили в статье «Оценка эффективности методов концентрирования ферментных препаратов, полученных при культивировании дрожжей Yarrowia Lipolytica», опубликованной в журнале «Химия. Урбанистика» № 1 за 2024 год.

Их можно будет использовать для производства препаратов с более высокой ферментативной активностью на единицу массы и удовлетворительной стабильностью, что позволит изготавливать более качественные моющие средства, стиральные порошки и др.

Также результаты исследования политехников будут полезны в хлебопекарной промышленности, сыроварении, текстильной и кожевенной промышленности, производстве косметических средств, медицине и фармацевтике.