2-feniletanola biosintēze ar raugu Kluyveromyces lactis laktozi saturošos substrātos

Abstract

Fermentācijas procesā raugi spēj sintezēt aromātiskus savienojumus, tāpēc fermentācija ar raugiem ir alternatīva metode dabīgā 2-feniletanola iegūšanai. Darba mērķis bija izpētīt rauga Kluyveromyces lactis izmantošanas iespējas 2-feniletanola biosintēzē laktozi saturošos substrātos. Darbā tika noteikts piemērotākais K. lactis celms 2-feniletanola biosintēzei, tika izpētīta barotnes sastāva ietekme uz 2-PE producēšanu, 2-PE sintēzes dinamika fermentācijas laikā, K. lactis DSM 70799 2-feniletanola tolerance, kā arī tika veikta divfāžu ekstraktīvā fermentācija ar rapšu eļļu. Darbā tika aplūkoti trīs rūpniecībā izmantojami K. lactis celmi, no kuriem K. lactis DSM 70799 uzrādīja augstāko 2-feniletanola koncentrāciju. Augstāks 2-PE iznākums tika iegūts audzējot to laktozes barotnē, tāpēc kā substrātu 2-feniletanola producēšanai var izmantot siera sūkalas un piena permeātu, kas satur laktozi. Feniletanols ir toksisks raugiem un šūnu augšanas inhibēšana sākas, pievienojot 2,04 g/L 2-PE. Toksiskuma samazināšanai un iznākuma palielināšanai var veikt divfāžu ekstraktīvo fermentāciju ar eļļas pievienošanu. Darba izstrādes laikā apgūtās metodes: raugu kultivēšanas metodes, divfāžu ekstraktīvā fermentācija, biomasas noteikšana ar spektrofotometru un mikroplašu lasītāju – inkubātoru, 2-PE noteikšana ar augstefektīvo šķidruma hromatogrāfijas (HPLC) metodi, kā arī cukuru enzimātiskā noteikšana.

The yeasts are capable to synthesize aromatic compounds, therefore fermentation by yeast is an alternative method for the production of natural 2-phenylethanol. The aim of this work was to investigate the use of yeast Kluyveromyces lactis in the biosynthesis of 2-phenylethanol in lactose containing medium. We determined the most suitable K. lactis strain for 2-phenylethanol biosynthesis, investigated the effect of medium composition on 2-PE production, dinamics of 2-PE synthesis during fermentation, K. lactis DSM 70799 2-phenylethanol tolerance, and two-phase extractive fermentation with rapeseed oil was performed. In this work three industrially used K. lactis strains were used. From these strains K. lactis DSM 70799 produced the highest 2-phenylethanol concentration. The higher 2-PE concentration was obtained in lactose medium, therefore, as a substrate for the production of 2-phenylethanol, can be used lactose containing cheese whey and milk permeate. Phenylethanol is toxic to yeasts and inhibition of cell growth begins by adding 2,04 g/L of 2-PE. To reduce the toxicity and increase the amount of produced 2-PE, two-phase extractive fermentation with the addition of oil can be performed. Methods mastered during the research: yeast cultivation methods, two-phase fermentation, biomass determination with spectrophotometer and multimode micro plate reader – incubator, determination of 2-PE with HPLC chromatograph and enzymatic determination of sugars.