Российские учёные ищут спиртопроизводителей

Обычно при производстве этилового спирта используют специальные штаммы дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), микроскопические дрожжеподобные грибки рода Candida, а также бактерии.

Что означает слово «штамм»? Биологи, чтобы упорядочить знания о живых организмах, их классифицируют. Такой же принцип используют при хранении и поиске файлов в компьютере. В каждой группе микроорганизмов различают роды, виды и штаммы (по аналогии: диск–папка–файл). Род – самый высокий ранг в микробиологии, он представляет собой совокупность видов со многими общими свойствами. По-латыни пишется, например Saccharomyces. Вид – это группа штаммов, обладающих большим морфологическим (по форме) и физиологическим сходством, находящихся в сходной среде обитания. Пишется по-латыни со строчной буквы, например Saccharomyces cerevisiae. Штамм (раса) – ещё более узкая группа организмов, потомство одной или нескольких клеток одного вида, обладающее ценными для производства физиологическими и биохимическими свойствами. По-латыни пишут, например Saccharomyces cerevisiae Y2283.

Оказывается, спиртовое брожение свойственно не только перечисленным выше микроорганизмам, но и грибам, которые раньше называли просто плесневыми, а теперь, в новой классификации, – микроскопическими мицелиальными грибами (ММГ). У них есть несомненное преимущество перед дрожжами: в качестве субстрата (вещества, которое они могут переработать в спирт) мицелиальные грибы используют не только глюкозу, но и растительные полимеры (целлюлозу). Активность спиртового брожения у ММГ, выделенных из разных мест обитания, оценили специалисты Международного биотехнологического центра, биологического факультета и факультета почвоведения МГУ им. М. В. Ломоносова.

К микроскопическим мицелиальным грибам относится несколько видов, в том числе и хорошо известные всем нам по зеленовато-серым зарослям на не съеденном вовремя и заплесневевшем хлебе аспергиллус (Aspergillus), пенициллиум (Penicillium), мукор (Mucor) и фузариум (Fusarium). Их традиционно считали аэробными (нуждающимися в кислороде для дыхания) организмами, а надо отметить, что спиртовое брожение, наоборот, происходит без доступа кислорода, поэтому ММГ даже и не рассматривали в качестве возможных продуцентов этанола. Однако в природе они часто встречаются в плохо аэрируемых местах. Московские исследователи выделили чистые культуры этих грибов с рисовых полей и затопляемых грунтов вдоль водоёмов, из растительных остатков, погребённых почв и даже из культурных слоёв при раскопках античного города Фанагории (Краснодарский край, Россия), а также пищеварительного тракта дождевых червей и личинок жуков-усачей!

Способность расти без кислорода зависит от вида грибов и места их обитания. Лучше всего недостаток кислорода переносят Fusarium oxysporum, F. solani, Clonostachys rosea f. rosea, Mucor circinelloides, M. hiemalis, Rhizopus arrhizus var. Arrhizus, а также штаммы других видов, выделенные из затопляемых почв и грунтов вдоль водоёмов. Без кислорода они растут в 1,5–4,0 раза медленнее, чем на воздухе, но растут!

У 170 штаммов ММГ, которые хорошо росли в анаэробных (без кислорода) условиях, исследователи определили активность спиртового брожения. Она оказалась близкой к таковой у диких штаммов дрожжей. Учёным удалось выделить несколько штаммов, которые не только активно синтезируют спирт, но и разлагают целлюлозу. А это является очень актуальным для создания новых биотехнологий переработки растительных субстратов.

Согласно традиционным технологиям, целлюлозу сначала подвергают кислотному гидролизу (обрабатывают кислотой), а из полученной в результате этого глюкозы синтезируют спирт. Бактериальное расщепление целлюлозы представляет собой более экологичный метод.

Штаммы ММГ можно было бы использовать в аэробных условиях для переработки целлюлозы в сахар, а затем в анаэробных условиях сбраживать полученные сахара до спирта.

Исследователи намерены продолжать поиск более активных штаммов ММГ, способных к спиртовому брожению.

Источник информации:

А. В. Кураков, К. С. Хидиров, В. С. Садыкова, Д. Г. Звягинцев
«Способность к анаэробному росту и активность спиртового брожения у микроскопических грибов». Прикладная биохимия и микробиология, 2011, том 47, № 2.


www.strf.ru

 

22.04.2011