Биологические стимуляторы роста микроорганизмов

Стимуляторы роста биологической природы, как правило, являются сложными соединениями с широким спектром действия. К ним относятся вещества, содержащиеся в растительных и животных экстрактах, а также в автолизатах микроорганизмов. Природа их воздействия на микроорганизмы во многом остается неизвестной. Доказано, что лишь в некоторых из них стимулирующая активность обусловлена одним из факторов - либо содержанием витаминов, либо низкомолекулярными соединениями небелковой природы. Хорошими стимуляторами роста являются экзогенные нуклеазы. Имеются также сведения о стимулирующем эффекте различных отходов сельскохозяйственного, пищевого, микробиологического и других производств. С этой точки зрения интересны разработки по использованию отходов пивоваренного производства: белкового отстоя, который подвергают гидролизу серной кислотой, вытяжки из ростков ячменя, авто лизатов остаточных пивных дрожжей.

В качестве стимулятора роста дрожжей может применяться отход производства белка из соевого шрота.

Химические стимуляторы роста микроорганизмов

Среди стимуляторов химической природы можно выделить:

- предшественников синтеза макромолекул и вторичных метаболитов;

- химические соединения, не являющиеся метаболитами, но способные стимулировать синтетическую и репродуктивную активность клеток.

К первой группе относятся некоторые аминокислоты. Стимулируют рост и синтез ферментов гистидин, глутаминовая кислота, цистин, аланин и другие.

Ко второй группе можно отнести гиббереллины и ауксины. Стимулирующий эффект гиббереллинов наблюдается не только в растениях, но и в микроорганизмах. Так, в концентрации 0,01 % они стимулируют выход кормовых дрожжей и сокращают время накопления биомассы на 17-27 % в зависимости от состава среды. Эффект гиббереллина зависит от концентрации соединения и величины засева, причем зависимость эта носит обратно пропорциональный характер.

Индолилуксусная кислота (ИУК), или гетероауксин, образуется в результате жизнедеятельности дрожжей, грибов и бактерий. Ранее ИУК использовали только в сельском хозяйстве. Сейчас установлено стимулирующее влияние ИУК на целый ряд микроорганизмов, в том числе на сахаромицеты. Механизм действия ИУК пока не выяснен, доказано только, что кислота связывается с ДНК и РНК, причем количество связанного материала зависит от скорости роста клеток.

Для повышения скорости роста и выхода дрожжевых культур, в частности сахаромицетов, используют карнитин, либо его производные. Это соединение является переносчиком ацетильных групп из цитоплазмы в митохондрии и в то же время способствует синтезу соединений, являющихся предшественниками в образовании биотина.

Высокой стимулирующей активностью обладает р-аминобен-зойная кислота (ПАБК). Это соединение является предшественником тетрагидрофолиевой кислоты, которая служит коферментом, участвующим в переносе одноуглеродных единиц, и является предшественником цитохромов.

С начала 70-х годов интенсивно изучается влияние на микроорганизмы поверхностно-активных соединений (ПАВ), способных оказывать воздействие на энергетический обмен клеток через изменение мембранного механизма проницаемости, что в конечном счете приводит к стимулирующей рост активности.

Повышения выхода биомассы можно добиться путем применения водорастворимых каротиноидов, в частности, кроцетина или кроцина. Предполагается, что действие этих химических стимуляторов роста, являющихся активными переносчиками кислорода, обусловлено их участием в окислительно-восстановительных процессах.

Химические и биологические стимуляторы применяются более широко, чем физическое воздействие на клетки.

Источники стимуляторов роста дрожжей

Стимуляторами роста дрожжей, по аналогии со стимуляторами роста растений, можно считать природные или синтетические вещества, стимулирующие либо рост, либо размножение клеток.

Поскольку дрожжи являются ауксотрофами по биотину, пантотеновой кислоте, рассмотрим источники этих витаминов, которые могут быть использованы в дрожжевой промышленности.

Кукурузный экстракт является отходом крахмалопаточной промышленности. Он является источником биотина. В табл. 7.1 приведен его состав.

Гидролизаты дрожжей. Для стимуляции роста пекарских дрожжей подходят гидролизаты дрожжей, полученные на субстратах гидролизно-дрожжевых, спиртовых, пивоваренных, ацетонобутиловых и сульфитно-щелоковых производств. Гидролизаты дрожжей содержат до 5,54 мг биотина/кг и 1,4 г инозита/кг СВ кормовых дрожжей.

Таблица 7.1

Состав кукурузного экстракта

Компоненты

Содержание, % от АСБ

Белки

40

Аминный азот

3,0

Крахмал

0,5

Углеводы

22-27

Зола

15-25

р2о5

0,5-0,6

Молочная кислота

До 0,7

Биотин

1-2 г/т

Детиобиотин. Биотин является дорогим препаратом, который получают путем микробиологического синтеза. Поэтому в качестве источника биотина используют детиобиотин - предшественник биотина, который при наличии в питательной среде источника серы достраивается до биотина.

Несмотря на кажущийся простым химизм реакции достройки молекулы детиобиотина в биотин, биохимия процесса неизвестна. Пока обнаружено наличие только ферментной системы, катализирующей этот процесс, а также условия, при которых проявляется ее максимальная активность: pH = 8,0 , t = 35 °C, интенсивная аэрация. Кроме того, стимулирующий эффект от детиобиотина зависит от активности препарата, которая уменьшается во время хранения.

В анаэробных условиях активность детиобиотина составляет от 40 до 50 % активности биотина. В условиях интенсивной аэрации - 100 %.

8. ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >