Введение. По состоянию на апрель 2017 года, объём производства растительных масел в мире в 2016-2017 гг. составил около 185,78 млн т, причем начиная с 2013 объём продукции данной отрасли увеличивается на 5 % ежегодно[www.statista.com]. На предприятиях, перерабатывающих растительное сырье, образуется значительное количество отходов. Однако наиболее дешевым маслосодержащим отходом является отработанное (пережаренное) масло, накапливающееся как на пищевых предприятиях, так и в учреждениях общественного питания. Отметим, что только в Европе ежедневно образуется 1,852,65 млн л отработанного растительного масла [1].
Микробные поверхностно-активные вещества (ПАВ) представляют собой смесь нейтральных, фосфо-, глико- и аминолипидов, поэтому различные растительные масла являются подходящими субстратами для их синтеза [2,3]. Ранее было установлено, что ПАВАcinetobacterc.alcoaceticus ИМВ В- 7241, синтезированнве на традиционных субстратах (этанол, глицерин, н-гексадекан) обладают антимикробными и антиадгезивными свойствами [2]. Отметим, что на сегодняшний в мире сведения о свойствах микробных ПАВ, синтезированных на промышленных отходах, весьма немногочисленны.В связи с вышеизложенным, цель данной работы -исследовать антимикробную и антиадгезивную активность ПАВ А. calcoaceticus ИМВ В-7241, полученных на отработанном подсолнечном масле.
Материалы и методы исследования.Объект исследования - штамм A. calcoaceticusК-4, зарегистрированный в Депозитарии микроорганизмов Института микробиологии и вирусологии Национальной академии наук Украины под номером ИМВ В-7241.Продуцент ПАВ культивировалив жидкой минеральной среде следующего состава (г/л): (NH2)2CO - 0,35; MgSOrTHO - 0,1; NaCl - 1,0; Na2HPO4 - 0,6; KH2PO4 - 0,14; вода дистилированная- до 1 л, рН 6,8-7,0. В среду дополнительно вносили дрожжевой автолизат - 0,5 % (по объему) и раствор микроэлементов - 0,1 % (по объёму), (г/100 мл): ZnSOrTH2O - 1,1; MnSOrHO - 0,6; FeSOrTHO - 0,1; COSOrSH2O - 0,004; CoSOrTH2O - 0,03; H3BO3 - 0,006; KI - 0,0001; ЭДТА (Трилон Б) - 0,5.
В качестве источника углерода и энергии использовали рафинированное подсолнечное масло «Олейна» (Днепропетровский масло-экстракционный завод, Украина), а также отработанное после жарки картофеля масло (сеть ресторанов быстрого питания Mcdonald's, Киев). Концентрация субстратов в среде - 2 % (по объему).
Таблица 1
Антимикробная активность ПАВ А. calcoaceticus ИМВ В-7241 по отношению к некоторым микроорганизмам
Тест-культура |
МИК ПАВ(мкг/мл), синтезированных на масле |
|
рафинированном |
отработанном |
|
E. coli ІЕМ-1 |
0,08 |
0,9 |
B. subtilis БТ-2 (споровая) |
58 |
27 |
У aureusБМС-1 |
0,6 |
0,05 |
Pseudomonassp MI-2 |
0,15 |
0,05 |
C. albicans Д-6 |
15 |
28 |
F. culmorumT-T |
1,2 |
0,43 |
В исследованиях использовали ПАВ в виде супернатантакультуральной жидкости и раствора ПАВ, экстрагированных из супернатанта смесью Фолча (хлороформ и метанол, 2:1). В качестве тест- культур использовали бактерииEscherichiacoli ІЕМ-1, Bacillussubtilis БТ-2 (споровая),
Staphylococcusaureus БМС-1, Pseudomonassp MI-2, дрожжи Candidaalbicans Д-6, микромицет Fusariumculmorum Т-7из коллекции живых культур кафедры биотехнологии и микробиологии Национального университета пищевых технологий.Антиадгезивную активность определяли спектрофотометрическим методом, антимикробную - по показателю минимальной ингибирующей концентрации (МИК) [2, 4].
Результаты исследования. На первом этапе исследовали антимикробные свойства ПАВ Acalcoaceticus ИМВ В-7241. Установлено, что препараты ПАВ, синтезированные как на рафинированном, так и на отработанном масле, проявляли высокую антимикробную активность по отношению ко всем исследуемым тест-культурам: минимальные ингибирующие концентрации составляли 0,05-58 мкг/мл (табл. 1).
Дальнейшие исследования показали, что независимо от качества подсолнечного масла (рафинированное, отработанное) в среде культивирования A.calcoaceticus ИМВ В-7241 все синтезированные ПАВ разрушали биопленку 5. aureusБМС-1, причем разрушение биопленки было одинаковым как при использовании супернатанта, так и раствора ПАВ. В частности, при обработкепрепаратами ПАВ в концентрации 15-465 мкг/мл степень деструкции биопленки тест-культуры составляла в среднем 50-60% (табл 2).
Таблица 2
Влияние ПАВ А. calcoaceticus ИМВ В-7241 на биопленку S. aureusБМС-1
Масло в среде культивирования |
Препараты |
Деструкция (%) биопленки после обработки препаратами ПАВ соответствующей концентрации, мкг/мл |
|||||
15 |
29 |
58 |
116 |
233 |
465 |
||
Рафинированное |
Раствор ПАВ |
27 |
52 |
73 |
48 |
55 |
64 |
Супернатант |
43 |
71 |
82 |
82 |
71 |
87 |
|
Отработанное |
Раствор ПАВ |
36 |
30 |
66 |
57 |
71 |
30 |
Супернатант |
64 |
34 |
52 |
73 |
84 |
71 |
Вывод. Таким образом, ПАВ A. calcoaceticus ИМВ В-7241, синтезированные как на рафинированном, так и на отработанном подсолнечном масле, являются эффективными антимикробными и антиадгезивными агентами, способными к деструкции биопленок. Кроме того, использование отработанного масла в качестве субстрата для синтеза ПАВ позволяет не только утилизировать эти токсичные отходы, но и получить препараты, которые по биологическим свойствам не уступают синтезированным на традиционных субстратах.
Литература
- Patil P.D, Gude V.G, Reddy H.K. et al. Biodiesel production from waste cooking oil using sulfuric acid and microwave irradiation processes // J. Environ. Protection. - 2012. - V. 3. -P. 107-113.
- Pirog, T.P., 5avenko I.V., Lutsay D.A. Microbial surface-active substances as antiadhesive agents // Biotechnologiaacta. - 2016. - V. 9, № 3. Р. 7-22.
- Banat I.M., 5atpute 5.K., Cameotra 5.5. et al. Cost effective technologies and renewable substrates for biosurfactants’ production // Front. Microbiol. - 2014. - V. 5. doi: 10.3389/fmicb.2014.00697
- Gomes M-Z. V., NitschkeM. Evaluation of rhamnolipid and surfactin to reduce the adhesion and remove biofilms of individual and mixed cultures of food pathogenic bacteria // Food Control. - 2012. - V. 25, N.2. - P. 441-447.