Инновационный способ утилизации отработанного растительного масла

На протяжении многих лет микробные экзополисахариды (ЭПС) - высокомолекулярные экзогенные продукты метаболизма микроорганизмов углеводной природы - остаются объектами интенсивных исследований. Благодаря способности изменять реологические характеристики водных систем они используются в нефте- и горнодобывающей, пищевой, химической промышленности, сельском хозяйстве, [1].

Однако главным недостатком, замедляющим развитие биотехнологического производства ЭПС как в странах СНГ, так и в Европе, США, является высокая стоимость субстрата [2]. До настоящего времени основным источником углерода для синтеза полисахаридов являются углеводы (глюкоза, сахароза, патока, крахмал) [2]. При этом экономический эффект производства экзополисахаридов зачастую минимальный, а окупаемость технологии для предприятия может длиться годами.

Перспективными для использования в микробных технологиях являются маслосодержащие отходы, в частности, пережаренное, или отработанное масло [3]. Преимуществами таких субстратов является наличие в их составе питательных веществ, переходящих при жарке в масло из пищи, и которые могут служить факторами роста, а также возможность использования без стадии стерилизации.

На сегодняшний день в доступной литературе имеются лишь отдельные работы, касающиеся синтеза микробных полисахаридов на отработанном масле. Так, в работе [4] сообщается о возможности использования нефтесодержащих вод после мойки оборудования для буровых работ, а также жиросодержащих сточных вод предприятий по переработке рыбы для синтеза ЭПС Rhizobium leguminosarum ATCC 10004. При культивировании штамма в среде, содержащей смесь обеих сточных вод (50%, по объему) концентрация ЭПС достигала максимума (42,4 г/л) к 96 ч. Salvador с соавт. [5] исследовали способность гриба Pleurotus ostreatus FPO-1001 синтезировать ЭПС на отработанном подсолнечном масле. При концентрации субстрата 10 г/л штамм FPO-1001 количество полисахарида составляло 0,8 г/л.

Ранее [1] была установлена возможность синтеза микробного полисахарида этаполана (Acinetobacter sp. IMB B-7005) на различных типах отработанных масел (подсолнечное, кукурузное, оливковое и рапсовое).

Однако на предприятиях, перерабатывающих растительное сырье или в заведениях быстрого питания различные масла после жарки разных продуктов смешивают без разделения. В работе [1] мы подтвердили, что показатели синтеза ЭПС зависели от типа отработанных масел, в частности, от соотношения поли- и мононенасыщенных жирных кислот в их составе.

Цель данной работы - исследование влияния смеси различных масел на синтез полисахарида этаполана.

Культивирование Acinetobacter sp. IMB B-7005 осуществляли в жидкой среде, содержащей в качестве источника углерода смесь отработанного после жарки мяса подсолнечного и после жарки картофеля оливкового масел (в соотношении 4:1, 1:1, 1:4, по объему), а также смешанное подсолнечное масло (после жарки мяса, картофеля, лука, сыра), полученное из ресторанов быстрого питания «RockerPub» (Киев, Украина). Концентрация отработанного масла в среде оставляла 5 % (по объему).

В качестве инокулята использовали культуру из экспоненциальной фазы роста, выращенную в среде, содержащей 0,5% рафинированного подсолнечного или оливкового масла.

Эксперименты показали, что при культивировании Acinetobacter sp. IMB B-7005 на смеси отработанных подсолнечного и оливкового масел в любом соотношении наблюдали снижение количества синтезируемого этаполана на 15-37%, однако при этом на 14-41% повышалась ЭПС-синтезирующая способность (по сравнению с показателями синтеза на рафинированном подсолнечном масле, таблица). Интересными оказались данные по использованию смешанного подсолнечного масла в качестве субстрата для биосинтеза ЭПС: независимо от типа масла для получения инокулята (рафинированное подсолнечное или оливковое) концентрация этаполана была практически такой же, как и при выращивании продуцента на рафинированном масле (см. таблицу).

sp. IMB B-7005 на рафинированном масле (5 % по объему).

Таблица - Показатели синтеза этаполана на смеси отработанных растительных масел

Примечание: Контроль (100%) - показатели синтеза этаполана при культивировании Acinetobacter

Вывод: Полученные результаты свидетельствуют о возможности создания универсальной технологии получения микробного экзополисахарида этаполана на смешанном отработанном масле, независящей от типа и поставщика этого субстрата.

Литература

1. Pirog t.p., Ivakhniuk m.o., Voronenko a.a. Microbial synthesis of exopolysaccharide ethapolan on various types of waste vegetable oils // Proc. Natl. Acad. Sci. Belarus, Biol. Ser. - 2017. - № 2. - P. 87-93. (In Russian).
2. Roca C., Alves v.d., Freitas F., Reis m.a. Exopolysacchrides enriched in rare sugars: bacterial sources, production, and applications // Front. Microbiol. - 2015. - Vol 6. doi: 10.3389/fmicb.2015.00288.
3. Avni S., Ezove N., Hanani H., Yadid I., Karpovsky M., Hayby H., Gover O., Hadar Y., Schwartz B., Danay O. Olive mill waste enhances a-glucan content in the edible mushroom Pleurotus eryngii. // Int. J. Mol. Sci. - 2017. - Vol 18, №7. doi: 10.3390/ijms18071564.
4. Sellami M., Oszako T., Miled N., Ben Rebah F. Industrial wastewater as raw material for exopolysaccharide production by Rhizobium leguminosarum. // Braz. J. Microbiol. - 2015. - Vol 46, № 2, pp. 407-413. doi: 10.1590/S1517-838246220140153.
5. Salvador C., MartinsM. do R., CandeiasM. de F., Karmali A., Arteiro J.M., Caldeira A.T. Characterization and biological activities of protein-bound polysaccharides produced by cultures of Pleurotus ostreatus. // J. Agr. Sci. Tech. 2012. - Vol 2, pp. 1296-1306.