catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2017-2-161-165catal-451Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISБиокаталитическое получение внеклеточного экзополисахрида – декстрана, продуцируемого клетками Leuconostoc mesenteroidesBiocatalytic Production of Extracellular Exopolysaccharide – Dextran Synthesizing by Leuconostoc mesenteroides CellsСтепановН. А.StepanovN. А.ctls@kalvis.ruСенькоО. В.SenkoО. V.ctls@kalvis.ruЕфременкоЕ. Н.ЕfremenkoЕ. N.ctls@kalvis.ruМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation201720092017172161165Copyright © LLC "KALVIS", 20172017LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/451

В статье представлены результаты исследований и сравнительного анализа характеристик процесса получения коммерчески значимого продукта – декстрана из сахарозы при использовании в периодических условиях клеток бактерий Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum B-5481 в суспензионном или иммобилизованном в криогель поливинилового спирта (ПВС) виде. Показано, что концентрация декстрана при использовании иммобилизованных клеток выше в 1,2 раза в сравнении со свободными клетками при одинаковых условиях процесса. Продемонстрирована высокая продуктивность процесса получения декстрана (4,2 г/(л·ч)) в периодических условиях культивирования иммобилизованных клеток наряду с их продолжительным функционированием без потери метаболической активности как минимум в течение 5 рабочих циклов. Продуктивность разработанного биокатализатора в 5 раз выше, чем клеток Weissella confusa, иммобилизованных в гель альгината кальция, и в 34 раза выше продуктивности клеток Leuconostoc mesenteroides KIBGE HA1, иммобилизованных в полиакриламидный гель. Образцы декстрана, продуцируемого иммобилизованными клетками L. mesenteroides B-5481, имеют в 2 раза меньшую молекулярную массу в сравнении с полимером, продуцируемым свободными клетками, что расширяет спектр возможного применения полисахарида без его дополнительного гидролиза.

The article presents results of investigation and comparative analysis of process characteristics of commercially important dextran production from sucrose by using immobilized cells of bacteria Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum B–5481 in forms of free and immobilized into poly(vinyl alcohol) cryogel. It was shown that dextran concentration was 1.2 times higher up to 1.2 times when immobilized cells were used in comparison with suspended cells under identical process conditions. The high process productivity was revealed (4.2 g/l/h) under batch fermentation conditions for immobilized cells in addition to their prolonged operation activity without any loss of metabolic activity for at least 5 working cycles. In comparison with analogues the productivity of developed biocatalyst was 5 times higher than that of Weissella confusa cells immobilized in calcium alginate gel, and 34-times higher as compared to Leuconostoc mesenteroides KIBGE HA1 cells entrapped into polyacrylamide gel. Samples of dextran produced by immobilized cells L. mesenteroides B -5481 had twice lower molecular weight as compared to the polymer synthesized by free cells. This characteristic expands the range of possible applications of the obtained polysaccharide without need in its additional hydrolysis.

декстраниммобилизацияполивиниловый спирткриогельLeuconostoc mesenteroidesdextranimmobilizationpoly(vinyl alcohol)cryogelLeuconostoc mesenteroidesReferencesVettoria M.H.P.B., Blancoa KC., Cortezia M, de Lima C.J.B., Contieroa J. // Diálogos Ciência. 31 (2012). P. 171-186.Vettoria M.H.P.B., Blancoa KC., Cortezia M, de Lima C.J.B., Contieroa J. // Diálogos Ciência. 31 (2012). P. 171-186.Naessens M., Cerdobbel A., Soetaert W., Vandamme E.J. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 80 (2005). P. 845—860.Naessens M., Cerdobbel A., Soetaert W., Vandamme E.J. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 80 (2005). P. 845—860.Aman A., Siddiqui N.N., Qader S.A.U. // Carbohydr. Polymer. 87 (2010). P. 910—915.Aman A., Siddiqui N.N., Qader S.A.U. // Carbohydr. Polymer. 87 (2010). P. 910—915.Welman A.D., Maddox I.S. // Trends Biotechnol. 21 (2003). P. 269—274.Welman A.D., Maddox I.S. // Trends Biotechnol. 21 (2003). P. 269—274.Moscovici M. // Front Microbiol. 6 (2015). P. 1012.Moscovici M. // Front Microbiol. 6 (2015). P. 1012.Milintawisamai N., Niamsanit S, Ngasan C, Pliansinchai U, Weerathaworn P. // Sugar Tech. 11 (2009). P. 196-199.Milintawisamai N., Niamsanit S, Ngasan C, Pliansinchai U, Weerathaworn P. // Sugar Tech. 11 (2009). P. 196-199.Efremenko E.N., Nikolskaya A.B., Lyagin I.V., Senko O.V., Stepanov N.A., Maslova O.V., Mamedova F., Varfolomeyev S.D. // Bioresource Technol. 114 (2012). P. 342—348.Efremenko E.N., Nikolskaya A.B., Lyagin I.V., Senko O.V., Stepanov N.A., Maslova O.V., Mamedova F., Varfolomeyev S.D. // Bioresource Technol. 114 (2012). P. 342—348.Qader S.A.U., Aman A., Azhar A. // Indian J. Microbiol. 51 (2011). P. 279—282.Qader S.A.U., Aman A., Azhar A. // Indian J. Microbiol. 51 (2011). P. 279—282.Srinivas B., Padma P.N. // Int. J. Pharm. Bio Sci. 7 (2016). P. 336—340.Srinivas B., Padma P.N. // Int. J. Pharm. Bio Sci. 7 (2016). P. 336—340.Lozinsky V.I., Plieva F.M. // Enzyme Microb. Technol. 23 (1998). P. 227-242.Lozinsky V.I., Plieva F.M. // Enzyme Microb. Technol. 23 (1998). P. 227-242.Onilude A.A., Olaoye O., Fadahunsi I.F., Owoseni A., Garuba E.O., Atoyebi T. // IFRJ. 20 (2013). P. 1645-1651.Onilude A.A., Olaoye O., Fadahunsi I.F., Owoseni A., Garuba E.O., Atoyebi T. // IFRJ. 20 (2013). P. 1645-1651.Abdel-Azeem H.M., Gehan F., Hassan E.A. // Ann Agr Sci. 54 (2009). P. 307-321.Abdel-Azeem H.M., Gehan F., Hassan E.A. // Ann Agr Sci. 54 (2009). P. 307-321.Nuwan P., Piwpan P., Jaturapiree A., Jaturapiree P. // KKU Res J. 22 (2016). P. 366-375.Nuwan P., Piwpan P., Jaturapiree A., Jaturapiree P. // KKU Res J. 22 (2016). P. 366-375.Kim D., Robyt J.F., Lee S.Y., Lee J.H., Kim Y.M. // Carbohydr Res. 338 (2003). P. 1183-1189.Kim D., Robyt J.F., Lee S.Y., Lee J.H., Kim Y.M. // Carbohydr Res. 338 (2003). P. 1183-1189.Sarwat F.Q., Aman S.A., Ahmed N. // Int. J. Biol. Sci. 4 (2008). P. 379-386.Sarwat F.Q., Aman S.A., Ahmed N. // Int. J. Biol. Sci. 4 (2008). P. 379-386.Cortezi M., Monti R., Contiero J. // Afr. J. Biotechnol. 4 (2005). P. 279-285.Cortezi M., Monti R., Contiero J. // Afr. J. Biotechnol. 4 (2005). P. 279-285.Santos M., Teixeira J.A., Rodrigues A. // Biochem. Eng. J. 4 (2000). P. 177-188.Santos M., Teixeira J.A., Rodrigues A. // Biochem. Eng. J. 4 (2000). P. 177-188.Son M-J., Jang E-K., Kwon O-S., Seo J-H., Kim I-J., Lee I-S., Park S-C., Lee S-P. // Eur. Food Res. Technol. 226 (2008). P. 697—706.Son M-J., Jang E-K., Kwon O-S., Seo J-H., Kim I-J., Lee I-S., Park S-C., Lee S-P. // Eur. Food Res. Technol. 226 (2008). P. 697—706.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.