Получение молочной кислоты с использованием свободных и иммобилизованных в криогель поливинилового спирта клеток бактерий и мицелиальных грибов: сравнительный анализ характеристик биокатализаторов и процессов

Представлены результаты исследований и сравнительного анализа характеристик процесса получения молочной кислоты (МК) из глюкозы при длительном использовании в периодических условиях образцов различных биокатализаторов, представляющих собой клетки бактерий L. сasei и мицелиального гриба R. oryzae в сконцентрированном суспензионном или иммобилизованном в криогель поливинилового спирта (ПВС) виде. Установлено, что бактерии и грибы целесообразно использовать для получения МК именно в иммобилизованном в криогель ПВС виде, так как период их полуинактивации значительно больше, чем у концентрированных клеточных суспензий. За 200 ч периодического использования одних и тех же образцов иммобилизованных клеток было накоплено соизмеримое количество МК как для грибного (920±5 г), так и для бактериального (895±5 г) биокатализаторов, однако для гриба отмечена в 2 раза более высокая степень конверсии субстрата в продукт (0,92 г МК/г глюкозы) в сравнении с бактериями; период полуинактивации иммобилизованногогрибного биокатализатора оказался в 10 раз больше, чем у бактериального – 80 сут (96 рабочих циклов). Сравнение полученных данных с литературными показало перспективность применения иммобилизованных в криогель ПВС грибных клеток для получения МК: процесс с их использованием превосходит все известные по основным показателям – степени конверсии глюкозы в МК и максимально накапливающейся концентрации продукта.

1. Balciunas E.M., Salgado J.M., González J.M.D. Converti A., Souza Oliveira R.P. // Trends Food Sci. Technol. 30(2013). P. 70–83.

2. Abdel-Rahman M. A., Tashiro Y., Sonomoto K. // Biotechnol. Adv. 31 (2013). P. 877–902.

3. Zhang Z.Y., Jin B., Kelly J.M. // Biochem. Eng. J. 35 (2007). P. 251–263.

4. Efremenko E.N., Nikolskaya A.B., Lyagin I.V., Senko O.V., Makhlis T.A., Stepanov N.A., Maslova O.V., Mamedova F., Varfolomeyev S.D. // Bioresour. Technol. 114 (2012). P. 342–348.

5. Spiricheva O.V., Senko O.V., Veremeenko D.V., Efremenko E.N. // Theor. Found. Chem. Eng. 41. (2007). P. 150–153.

6. Efremenko E.N., Spiricheva O.V., Veremeenko D.V., Baibak A.V., Lozinsky V.I. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 81 (2006). P. 519–522.

7. Luedeking R., Piret E.L. // Biotechnol. Bioeng. 67. (2000). P. 636–644.

8. Ilushka I.V., Dotsenko S.P., Borovskiy A.B., Arutyunyan M.M. // Scientific journal of KubSAU. 83 (2012). 9 P.

9. Efremenko E.N., Stepanov N.A., Gudkov D.A., Senko O.V., Lozinsky V.I., Varfolomeev S.D. // Catalysis in Industry. 5 (2013). P. 190–198.

10. Efremenko E.N., Spiricheva O.V., Varfolomeyev S.D., Sineoky S.P., Baibak A.V., Lozinsky V.I. Immobilised biocatalyst, method of its preparation and method of lactic acid production with the use of this biocatalyst // Russian Patent 2,253,677. 2005.

11. Stone K.M., Roche F.W., Thornhill N.F. // Biotechnol. Tech. 6 (1992). P. 207–212.

12. Efremenko E., Spiricheva O., Varfolomeyev S., Lozinsky V. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 72 (2006). P. 480–485.

13. Варфоломеев С.Д. Химическая энзимология. Классический университетский учебник. М.: Академия, 2005. 472 с. ISBN5-7695-1953-3.

14. Hujanen M., Linko S., Linko Y.Y., Leisola M. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 56 (2001) . P. 126–130.

15. Hamamci H., Ryu D.D. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 44 (1994). P. 125-133.

16. Dong X.-Y., Bai S., Sun Y. // Biotechnol. Lett. 8 (1996). P. 225–228.

17. Sun Y., Li Y.-L., Bai S., Yang H., Hu Z.-D. // Bioprocess Eng. 19 (1998). P. 155–157.

18. Tay A., Yang S.-T. // Biotechnol. Bioeng. 80 (2002). P.1–12.

19. Hang Y.D., Hamamci H., Woodams E.E. // Biotechnol. Lett. 11 (1989). P.119–120.

20. Yoo I.-K., Seong G.H., Chang H.N., Park J.K. // Enzyme Microb. Tech. 9 (1996). P. 428–433.

21. Senthuran A., Senthuran V., Hatti-Kaul R., Mattiasson B. // Biotechnol. Bioeng. 55 (1997). P. 841–85.

22. Hujanen M., Linko Y.-Y. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 45 (1996). P. 307–313.

23. Kwon Y.J., Kaul R., Mattiasson B. // Biotechnol. Bioeng. 50 (1996). P. 280–290.

24. Viscroy T.B.V., Blanch H.W., Wilke C.R. // Biotechnol. Lett. 4 (1982). P. 483–488.