Анотація до роботи:

Лащук Н.В. Вдосконалення технології мікробного екзополісахариду етаполану на суміші ростових субстратів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 03.00.20 – біотехнологія. – Національний університет харчових технологій МОН України, Київ, 2008.

Дисертацію присвячено вдосконаленню технології мікробного екзополісахариду (ЕПС) етаполану (продуцент – Acinetobacter sp. В-7005) на суміші ростових субстратів.

Встановлено можливість усунення лімітування С₂-метаболізму за умов росту продуцента на незабуференому середовищі з етанолом і глюкозою підвищенням у ньому концентрації активаторів ацетил-КоА-синтетази, використанням інокуляту, вирощеного на С₂-сполуках, дробним внесенням субстратів. Показано, що глюкоза (енергетично дефіцитний субстрат) і етанол (енергетично надлишковий субстрат) можуть бути замінені на дешевші мелясу і фумарат, відповідно.

Вперше показано можливість інтенсифікації синтезу етаполану на суміші енергетично дефіцитних С₂-С₆-субстратів (ацетат і глюкоза, ацетат і меляса) і розроблено технологію ЕПС, яка дає змогу (порівняно з вихідною) знизити витрати на сировину для одержання 1 кг етаполану у 3,5 раза. Розроблено технологічну і апаратурну схеми одержання трьох товарних форм етаполану, що відрізняються ступенем очищення ЕПС.

1. Показано можливість усунення лімітування С₂-метаболізму під час росту Acinetobacter sp. В-7005 на незабуференому середовищі з етанолом і глюкозою підвищенням у ньому концентрації активаторів ацетил-КоА-синтетази (пантотенату, К⁺, Mg²⁺), використанням інокуляту, вирощеного на етанолі або ацетаті, дробним внесенням субстратів порціями по 0,25 % у процесі культивування бактерій.

2. Вперше встановлено можливість інтенсифікації синтезу етаполану на суміші енергетично дефіцитних ростових субстратів (ацетат+глюкоза). В умовах міксотрофного росту Acinetobacter sp. В-7005 на середовищі з ацетатом натрію і глюкозою показники синтезу етаполану були у 1,5-2 раза і на 20-35 % вищими порівняно з культивуванням на моносубстратах та суміші етанолу і глюкози відповідно.

3. Встановлено, що під час росту Acinetobacter sp. В-7005 на суміші С₂-С₆-сполук глюкоза може бути замінена на дешевший субстрат мелясу. Найвищі показники синтезу етаполану (9,5-10 г/дм³) на середовищі з С₂-субстратами (етанол, ацетат) і мелясою спостерігались за умови попередньої кислотної обробки меляси, відсутності у середовищі мінерального джерела азоту і використанні інокуляту, вирощеного на етанолі (ацетаті).

4. Максимальний синтез етаполану (9,3-9,5 г/дм³) на суміші фумарату (енергетично надлишковий субстрат) і глюкози (енергетично дефіцитний субстрат) відзначався за молярного співвідношення концентрацій фумарату і глюкози 4:1, співвідношення С/N 70,5 і використанні інокуляту, вирощеного на глюкозі.

5. Одночасне функціонування двох анаплеротичних шляхів (гліоксилатного циклу і піруваткарбоксилазної реакції), підвищення активності ізоцитратліази, малатсинтази і ФЕП-синтетази свідчить про посилення глюконеогенезу і зміну направленості процесів біосинтезу на суміші енергетично нерівноцінних і енергетично дефіцитних С₂-С₆-субстратів у бік утворення вуглеводів порівняно з культивуванням на відповідних моносубстратах.

6. Розроблено технологію синтезу етаполану на суміші дешевих і доступних субстратів (ацетат+меляса), яка дає змогу без зниження показників синтезу ЕПС (порівняно з вирощуванням на етанолі і глюкозі) зменшити загальний вміст солей у середовищі з 11 до 2,5 г/дм³. Згідно розробленої технології витрати на сировину для одержання 1 кг етаполану є у 3,5 рази нижчими порівняно з вихідною технологією.

7. Технологія синтезу етаполану на суміші ростових субстратів захищена двома патентами України на корисну модель (№ 19138, 2006 р.; № 25947, 2007р.) і апробована у дослідно-промислових умовах ВАТ «Стиролбіотех».

Публікації автора:

1. Пирог Т.П. Синтез мікробного екзополісахариду етаполану на суміші ростових субстратів / Т.П. Пирог, Ю.В. Корж, Н.В. Лащук // Вісник Одеського Національного університету, серія “Біологія”. – 2005. – Т.10, №3. – С.63–70. (Здобувачем особисто визначено параметри росту продуцента і синтезу етаполану, активність ферментів циклу трикарбонових кислот та досліджено реологічні властивості полісахариду).

2. Пирог Т.П. Влияние способа приготовления посевного материала на синтез экзополисахарида этаполана / Т.П. Пирог, Ю.В. Корж, Н.В. Лащук // Биотехнология. – 2005. – № 5. – С. 29–36. (Здобувачем особисто досліджено залежність показників синтезу етаполану та активності ферментів циклу трикарбонових кислот, анаплеротичних шляхів та глюконеогенезу за умов росту продуцента на змішаному субстраті від способу приготування посівного матеріалу).

3. Пирог Т.П. Регуляція синтезу екзополісахариду етаполану у процесі культивування Acinetobacter sp. УКМ B-7005 на суміші енергетично нерівноцінних субстратів / Т.П. Пирог, Н.В. Лащук // Наукові праці НУХТ. – 2005. – № 16. – С.118–121. (Здобувачем особисто розроблено підходи до усунення С₂-метаболізму (дробне внесення субстратів, підвищення концентрації К⁺ і Мg²⁺ у середовищі), визначено параметри росту і синтезу етаполану на незабуференому середовищі).

4. Пирог Т.П. Особливості синтезу екзополісахариду етаполану при вирощуванні Acinetobacter sp. УКМ B-7005 на суміші етанолу і меляси / Т.П. Пирог, Н.В. Лащук // Наукові праці НУХТ. – 2006. – № 18. – С. 7–10. (Здобувачем розроблено спосіб підготовки меляси (кислотне оброблення з метою гідролізу сахарози з наступною нейтралізацією отриманого розчину), встановлено умови культивування (спосіб підготовки інокуляту, концентрації джерел азоту), що забезпечують максимальний синтез етаполану).

5. Пирог Т.П. Особенности синтеза экзополисахарида этаполана на смеси энергетически дефицитных ростовых субстратов / Т.П. Пирог, Н.В. Высятецкая^*, Ю.В. Корж // Микробиология. – 2007. – Т.76, № 1. – С. 32–38. (Здобувачем досліджено закономірності синтезу ЕПС на суміші енергетично дефіцитних субстратів і встановлено умови культивування, що дозволяють отримати найвищу кількість полісахариду).

6. Пирог Т.П. Синтез екзополісахариду етаполану в умовах міксотрофного росту Acinetobacter sp. УКМ В-7005 на суміші С₂-сполук і меляси / Т.П. Пирог, Н.В. Лащук, Б.М. Зборовська // Харчова промисловість. – 2007. – № 5. – С. 26–29. (Здобувачем встановлено залежність синтезу етаполану від способу підготовки меляси, та природи джерела вуглецю у середовищі культивування при одержані інокуляту).

7. Пирог Т.П. Особливості метаболізму при вирощуванні Acinetobacter sp. В-7005 на суміші С₂-С₆-субстратів / Т.П. Пирог, Ю.В. Корж, Н.В. Висятецька* // Мікробіол. журнал. – 2007. – Т. 69. №4. – C.18–25. (Здобувачем визначено активність ферментів циклу трикарбонових кислот, глюконеогенезу при вирощуванні продуцента на суміші ацетату і глюкози та моносубстратах).

8. Пирог Т.П. Образование экзополисахарида этаполана при выращивании Acinetobacter sp. В-7005 на смеси фумарата и глюкозы / Т.П. Пирог, Н.В. Высятецкая*, Ю.В. Корж // Микробиология. – 2007. – Т. 76, № 6. – C.790–796. (Здобувачем проведено теоретичний розрахунок оптимального співвідношення концентрацій фумарату і глюкози у середовищі культивування продуцента і підтверджено його експериментальними даними).

9. Пат. 19138 Україна, МПК С12Р 19/04. Спосіб одержання полісахариду / Пирог Т.П. Висятецька Н.В.*; Заявник і патентовласник Національний університет харчових технологій. - № u 2006 02566; заявл. 09.03.06; опубл. 27.08.07. Бюл. № 12. (Здобувачем особисто визначено параметри росту продуцента і синтезу етаполану на суміші С₂-С₆-субстратів).

10. Пат. 25947 Україна, МПК⁷ С12Р 19/04. Спосіб одержання полісахариду / Пирог Т.П., Висятецька Н.В. *; Заявник і патентовласник Національний університет харчових технологій. -№ u 2007 04738; заявл. 27.04.07; опубл. 27.08.07, Бюл. № 13. (Здобувачем особисто визначено параметри росту продуцента і синтезу етаполану за різних способів підготовки посівного матеріалу).

11. Пирог Т.П. Синтез мікробного екзополісахариду етаполану на суміші ростових субстратів / Т.П. Пирог, Ю.В. Корж, Н.В. Лащук // Х з’їзд Товариства мікробіологів України, 15-17 вересня 2004 р. - Одеса, 2004. - С. 17.

12. Пирог Т.П. Інтенсифікація синтезу екзополісахариду етаполану в умовах міксотрофного росту Acinetobacter sp. ІМВ В-7005 / Т.П. Пирог, Ю.В. Корж, Н.В. Лащук // Біотехнологія. Освіта. Наука: II Всеукр. наук.-практ. конф., 6-8 жовтня 2004 р. - Львів, 2004. – С. 51.

13. Лащук Н.В. Регуляція метаболізму Acinetobacter sp. УКМ В-7005 в умовах міксотрофного росту на суміші С₂-С₆-субстратів / Н.В. Лащук, Т.П. Пирог // Молодь і поступ біології: І Міжн. конф., 11-14 квітня 2005 р.: тез. доп. – Львів, 2005. – С. 7.

14. Пирог Т.П. Регуляция С₂-метаболизма в условиях миксотрофного роста продуцента полисахарида этаполана на смеси С₂-С₆-субстратов / Т.П. Пирог, Н.В. Лащук // Перспективы и проблемы развития биотехнологии в рамках единого экономического пространства стран содружества: мат-лы Межд. научно-практ. конф., 25-28 мая 2005 г. – Минск, 2005. – С. 182-183.

15. Лащук Н.В. Регуляція С₂-метаболізму у процесі культивування Acinetobacter sp. УКМ B-7005 на суміші С₂-С₆-субстратів / Н.В. Лащук, Т.П. Пирог // Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості: сьогодення і перспективи: IX Міжн. наук.-техн. конф., 17-19 жовтня 2005 р. - Київ, 2005. – С. 48.

16. Лащук Н.В. Регуляція С₂-метаболізму у процесі культивування Acinetobacter sp. УКМ B-7005 на суміші С₂-С₆-субстратів / Н.В. Лащук, Т.П. Пирог // Досягнення та перспективи розвитку фармацевтичної галузі України: VI Національний з’їзд фармацевтів України, 28-30 вересня 2005 р. – Харків, 2005. – С.351–352.

17. Высятецкая Н.В.* Образование экзополисахарида этаполана на смеси энергетически дефицитных ростовых С₂-С₆-субстратов / Н.В. Высятецкая , Т.П. Пирог // Биология – наука ХХI века: 10-я Пущинская школа-конф. мол. ученых, 17-21 апреля 2006 г. - Пущино, 2006. – C.362.

18. Висятецька Н.В.* Особливості синтезу екзополісахариду етаполану на суміші енергетично дефіцитних С₂–С₆-субстратів / Н.В. Висятецька, Т.П. Пирог // Молодь і поступ біології: II Міжн. наук. конф. студентів та аспірантів, 21–24 березня 2006 р. – Львів, 2006. – С. 40–41.

19. Пирог Т.П. Особенности С₂-С₆-метаболизма при выращивании Аcinetobacter sp. ІМВ В-7005 на смеси ростовых субстратов / Т.П. Пирог, Н.В. Высятецкая*, Ю.В. Корж // Современное состояние и перспективы развития микробиологии и биотехнологии: Межд. научн. конф., 1–2 июня 2006 г. – Минск, Беларусь, 2006. – С.212–215.

20. Пирог Т.П. Особливості синтезу екзополісахариду етаполану на суміші енергетично дефіцитних С₂–С₆-субстратів / Т.П. Пирог, Н.В. Висятецька, Ю.В. Корж // IX Український біохімічний з’їзд, 24–27 жовтня 2006 р. – Харків, 2006. – C. 168–169.

21. Пирог Т.П. Синтез екзополісахариду етаполану на суміші енергетично дефіцитних С₂-С₆-субстратів / Т.П. Пирог, Н.В. Висятецька, Ю.В. Корж // Мікробні біотехнології: наук. конф., 11–15 вересня 2005 р. – Одеса, 2005. – С. 203.

22. Висятецька Н.В.* Деякі закономірності синтезу мікробного полісахариду етаполану на суміші С₄-С₆-сполук / Н.В. Висятецька, Т.П. Пирог // Молодь та поступ в біології: ІІІ Міжн. наук. конф., 23-27 квітня 2007 р. – Львів, 2007. – C. 337–338.

23. Vysyatetskaya N.* Regulation of the metabolism under mixotrofic growth conditions of Acinetobacter sp. IMV B-7005 оn a mix of C₂-C₆-compounds / N. Vysyatetskaya*, T. Pirog // Modern problems of Microbiology and Biotechnology: Int. conf. 28-31 May, 2007 - Odesa, 2007. – P. 115.

24. Пирог Т.П. Синтез экзополисахарида этаполана при культивировании Аcinetobacter sp. ИМВ В-7005 на смеси фумарата и глюкозы / Т.П. Пирог, Н.В. Высятецкая*, А.А. Иванушкина // Современное состояние и перспективы развития микробиологии и биотехнологии: Межд. научн. конф., 2-6 июня 2008 г. - Минск, 2008. – С. 221-223.

25. Пирог Т.П. Интенсификация синтеза экзополисахарида этаполана на смеси ростовых субстратов / Т.П. Пирог, Н.В. Высятецкая* // Биология: теория, практика, эксперимент: Межд. научн. конф., декабрь 2008 г. - Саранск, Россия, 2008. - С. 201-204.

*- прізвище Лащук змінювалось на Висятецька.