Sūkalu kā alternatīva substrāta novērtējums bakteriālās celulozes iegūšanai.

Abstract

Bakteriāla celuloze (BC) ir biopolimērs ar plašu pielietošanas potenciālu, sākot no pārtikas rūpniecības un biomedicīnas līdz elektronikai un kosmētikai. Neskatoties uz to, BC rūpnieciskā ražošana joprojām ir saistīta ar zināmām grūtībām. Viena no tām ir bakteriālo barotņu augstās izmaksas, kas var sasniegt pat 30% no ražošanas izmaksām. Ražošanas izmaksu samazināšanai kā alternatīvu augšanas vidi var izmantot rūpniecības un lauksaimniecības blakusproduktus, tostarp sūkalas. Pētījumi šajā jomā ir joprojām fragmentāri un nepietiekami. Šajā pētījumā sūkalas tika novērtētas ka alternatīvs substrāts BC iegūšanai. Iegūtie rezultāti liecina, ka lielāku BC sintēzi (1,95 ± 0,15 g/L, sausais svars) uz sūkalām nodrošina producenta celms Komagataeibacter rhaeticus P-1463, kas ir par 40 – 50% mazāks nekā uz mākslīgās standarta Hestrin-Schramm (HS) barotnes. Sūkalu enzimātiskā pirmsapstrāde būtiski palielina BC sintēzi līdz 2,41 ± 0,04 g/L. Melases kā piedevas pievienošana palielina BC sintēzi uz nehidrolizētām sūkalām līdz 2,7 ± 0,02 g/L. Izvērtējot rezultātus ir jāsecina, ka sūkalas ir perspektīvs substrāts BC iegūšanai un tālākie pētījumi ir nepieciešami, lai optimizētu BC iegūšanas tehnoloģiskos raksturlielumus tām. Maģistratūras pētījumu ietvaros iegūti rezultāti ir izmantoti publikācijas sagatavošanai starptautiski recenzējamajā žurnālā: Kolesovs S., Semjonovs P. 2020. Production of bacterial cellulose from whey – current state and prospects. – Applied Microbiology and Biotechnology, 104: 7723–7730.

BC is a biopolymer with many potential uses starting from biomedicine and food industry to electronics and cosmetics. Despite all the potential applications BC production is associated with several difficulties. One of them is high costs of bacterial growth media, that can reach up to 30% of total production costs. In order to decrease production costs, use of alternative growth media should be considered, for instance, of industrial or agricultural by-products including whey. There are several studies dedicated on evaluation of BC production by using whey or lactose-based substrates as an alternative medium for BC producing bacterial growth. However, the data remain very insufficient. In this work whey was evaluated as an alternative growth media for BC synthesis. Data show that the highest BC production on whey was reached by K. rhaeticus P-1463 strain (1,95 ± 0,15 g/L, dry weight), which is about 40 – 50 % lower that BC production on standard HS media with glucose as carbon source. Also, it has been shown that whey enzymatical pre-treatment increased BC synthesis to 2,41 ± 0,04 g/L. Moreover, addition of molasses as an additive increased BC synthesis up to 2,7 ± 0,02 g/L. It has been shown that whey still quite a challenging remains substrate for BC production and further research is required. The results obtained in course of Master’s research are published in the international peer-reviewed journal (Scopus): Kolesovs S., Semjonovs P. (2020). Production of bacterial cellulose from whey – current state and prospects. – Applied Microbiology and Biotechnology, 104: 7723–7730.