Образец для цитирования:
Шутова В. В., Русяева А. Б. Получение и оценка молекулярных свойств альгината, синтезированного при культивировании Azotobacter vinelandii Д-05 // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18, вып. 4. С. 455-461. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9775-2018-18-4-455-461
Получение и оценка молекулярных свойств альгината, синтезированного при культивировании Azotobacter vinelandii Д-05
Бактериальные альгинаты находят широкое применение в биомедицине в качестве носителей при иммобилизации клеток, ферментов, лекарств. Их функциональные свойства зависят от их мономерного состава и молекулярной массы и варьируют в зависимости от источника и условий культивирования. Установлено, что в качестве эффективного и дешевого источника питания для роста бактерии Azotobacter vinelandii штамм D-05 и получения альгината можно использовать мелассу (отход свеклосахарного производства). Предложено использовать глубинное периодическое культивирование продуцента на средах различного состава. Изучение свойств альгината проводилось методами ИК-спектроскопии с использованием инфракрасного анализатора фурье-спектрометра Shimadzu IRPrestige-21, а также ВЭЖХ на приборе Shimadzu LC-20 Prominence. При культивировании A. vinelandii на средах с мелассой оптимальной концентрацией субстрата для накопления полисахарида является 5% (по сахарозе). С помощью ИК-спектроскопии доказана идентичность полисахарида, выделенного из культуральной жидкости альгинату, который включает несколько субфракций с молекулярной массой от 3 до 350 кДа, причем максимальная доля приходится на фракцию с молекулярной массой 300 кДа.
1. Шутова В. В., Ведяшкина Т. А., Ивинкина Т. И., Ревин В. В. Получение клеевых составов и материалов при использовании культуральной жидкости полисахаридсинтезирующих микроорганизмов // Изв. вузов. Сер. Строительство. 2010. № 3. С. 31‒36.
2. Шутова В. В., Ревин В. В. Химическая модификация декстрансодержащей культуральной жидкости для получения адгезивов // Актуальная биотехнология. 2014. № 3 (10). С. 118‒119.
3. Donati I., Paoletti S. Material properties of alginates // Alginates : Biology and Applications / ed. B. H. A. Rehm. Berlin ; Heidelberg : Springer Verlag, 2009. Р. 1‒53.
4. Ревин В. В., Атыкян Н. А., Водяков В. Н., Лияськина Е. В., Кадималиев Д. А., Шутова В. В. Общая биотехнология. Саранск : Изд-во Морд. ун-та, 2015. 604 с.
5. Nivens D. E., Ohman D. E., Williams J., Franklin M. J. Role of alginate and its O acetylation in formation of Pseudomonas aeruginosa microcolonies and biofi lms // J. Bacteriol. 2001. Vol. 183, № 17. Р. 1045‒1057.
6. Sabra W., Zeng A.P. Microbial production of alginates : physiology and process aspects // Alginates : Biology and Applications / ed. B. H. A. Rehm. Berlin ; Heidelberg : Springer Verlag, 2009. Р. 153‒173.
7. Galindo E., Peña C., Núñez C., Segura D., Espín G. Molecular and bioengineering strategies to improve alginate and polydydroxyalkanoate production by Azotobacter vinelandii // Microbial Cell Factories. 2007. Vol. 6, № 1. Р. 7.
8. Peña C., Campos N., Galindo E. Changes in alginate molecular mass distributions, broth viscosity and morphology of Azotobacter vinelandii cultured in shake fl asks // Appl. Microbiol. and Biotechnol. 1997. Vol. 48, № 4. Р. 211‒223.
9. Revin V. V., Shutova V. V., Novokuptsev N. V. Biocomposite materials from lignocellulose raw materials and levan produced by Azotobacter vinelandii // J. of Biotechnol. 2016. Vol. 231. Supplement. P. S8.
10. Ревин В. В., Шутова В. В., Новокупцев Н. В. Биокомпозиционные материалы на основе ультрадисперсных частиц древесины и левана, полученного путем микробного биосинтеза Azotobacter vinelandii Д-08 // Фундаментальные исследования. 2016. № 1. С. 53‒57.
11. Mejía M. A., Segura D., Espín G., Galindo E., Peña C. Two-stage fermentation process for alginate production by Azotobacter vinelandii mutant altered in poli-betahydroxybutyrate (PHB) synthesis // J. Appl. Microbiol. 2010. Vol. 108, № 1. Р. 55‒61.
12. Flores C., Díaz-Barrera A., Martínez F., Galindo E., Peña C. Role of oxygen in the polymerization and depolymerization of alginate produced by Azotobacter vinelandii // J. of Chem. Technol. and Biotechnol. 2015. Vol. 90, № 3. Р. 356‒365.
13. Díaz-Barrera A., Martínez F., Pezoa F. G., Acevedo F. Evaluation of gene expression and alginate production in response to oxygen transfer in continuous culture of Azotobacter vinelandii // PLoS One. 2014. Vol. 9, № 8. Р. e105993.
14. Díaz-Barrera A., Silva P., Berrios J., Acevedo F. Manipulating the molecular weight of alginate produced by Azotobacter vinelandii in continuons culture // Bioresour Technol. 2010. Vol. 101, № 23. P. 9405‒9408.
15. Christensen B. E. Alginates as biomaterials in tissue engineering // Carbohydrate Chemistry : Chem. and Biol. Appr. 2011. Vol. 37. Р. 227‒258.
16. Díaz-Barrera A., Soto E. Biotechnological uses of Azotobacter vinelandii : Current state, limits and prospects // Afr. J. Biotechnol. 2010. Vol. 9, № 33. P. 5240‒5250.
17. Microbial production of biopolymers and polymer precursors : applications and perspectives / ed. B. H. A. Rehm. Norfolk, UK : Caister Acad. Press, 2009. 293 р.
18. Díaz-Barrera A., Silva P., Avalos R., Acevedo F. Alginate molecular mass produced by Azotobacter vinelandii in response to changes of the O2 transfer rate in chemostat cultures // Biotechnol. Lett. 2009. Vol. 31, № 6. Р. 825‒829.
19. Díaz-Barrera A., Gutierrez J., Martínez F., Altamirano C. Production of alginate by Azotobacter vinelandii grown at two bioreactor scales under oxygen-limited conditions // Bioprocess Biosyst. Eng. 2014. Vol. 37, № 6. P. 1133‒1140.
20. Шутова В. В., Котина Е. А. Использование мелассы в средах для культивирования левансинтезирующего штамма Аzоtоbасtеr vinеlаndii // Перспективы развития химических и биологических технологий в 21-м веке : сб. ст. Саранск : ООО «Референт», 2015. С. 54‒57.
21. Логинов Я. О., Худайгулов Г. Г., Четвериков С. П., Мелентьев А. И., Логинов О. Н. Биополимер альгинатной природы с преобладанием L-гулуроновой кислоты // Прикладная биохимия и микробиология. 2011. Т. 47, №. 3. С. 343‒347.
22. Огурцов А. Н. Молекулярная биотехнология микробиологических систем : учеб. пособие. Харьков : НТУ «ХПИ», 2012. 142 с.
23. Savalgi V., Savalgi V. Alginate production by Azotobacter vinelandii in batch culture // J. of Gen. and Appl. Microbiol. 1992. Vol. 38, № 6. P. 641‒645.
24. Larkin P. J. Infrared and Raman spectroscopy : principles and spectral interpretation. Waltham ; Elsevier, 2011. 230 р.
25. Chandıa N. P., Matsuhiro B., Vásquez A. E. Alginic acids in Lessonia trabeculata: characterization by formic acid hydrolysis and FT-IR spectroscopy // Carbohyd. Polym. 2001. Vol. 46, № 1. Р. 81‒87.
26. Leal D., Matsuhiro B., Rossi M., Caruso F. FT-IR spectra of alginic acid block fractions in three species of brown seaweeds // Carbohydr. Res. 2008. Vol. 343, № 2. Р. 308‒316.
27. Liu Y., Zhao X. R., Peng Y. L., Wang D., Yang L., Peng H., Wang D. Y. Effect of reactive time on fl ame retardancy and thermal degradation behavior of bio-based zinc alginate fi lm // Polymer Degradation and Stability. 2016. Vol. 127. Р. 20‒31.
28. Subramanian V., Ganapathi K., Dakshinamoorthy B. FT-IR, 1H-NMR and 13C-NMR Spectroscopy of alginate extracted from turbinaria decurrens (Phaeophyta) // World J. of Pharm. and Pharm. Sci. 2015. Vol. 4, № 12. Р. 761‒771.
29. Tian G., Ji Q., Xu D., Tan L., Quan F., Xia Y. The effect of zinc ion content on fl ame retardance and termal degradation of alginate fi bers // Fiber Polym. 2013. Vol. 14, № 5. Р. 767‒771.
30. Pena C., Miranda L., Segura D., Nunez C., Espin G., Galindo E. Alginate production by Azotobacter vinelandii mutants // J. of Industrial Microbiol. and Biotechnol. 2002. Vol. 29, № 5. Р. 209‒213.
