Синтез полигидроксиалканоатов бактериями Cupriavidus necator B-10646 при росте на олеиновой кислоте

Abstract

Полигидроксиалканоаты – полимеры гидроксипроизводных жирных кислот, синтезируемые различными микроорганизмами, могут эффективно использоваться в качестве биоразрушаемой и биосовместимой альтернативы пластику, полученному путем химического синтеза. Однако стоимость ПГА по-прежнему ограничивает их производство. Одним из подходов снижения стоимости ПГА является использование недорогих углеродных источников, например таких, как жирные кислоты. Целью данной работы было исследование влияния различных концентраций олеиновой кислоты (5-50 г/л) на рост бактерий Cupriavidus necator B-10646, синтез полимера и его характеристики. Бактерии выращивали в течение 48 ч в минеральной среде Шлегеля в термостатируемом шейкере-инкубаторе при 30 °C и 200 об/мин. Содержание и состав полимера определяли хроматографией метиловых эфиров жирных кислот на газовом хромато-масс-спектрометре, молекулярно-массовое распределение полимера – с использованием гельпроникающей хроматографии. Термический анализ проводили с помощью дифференциально-сканирующего калориметра. Максимальная концентрация биомассы (6,4-6,7 г/л) и содержание полимера (64-71 % от веса сухой биомассы) получены при концентрациях олеиновой кислоты в среде 10-20 г/л за 48 ч культивирования. В составе полимера, синтезируемого бактериями, помимо 3-гидроксибутирата, являющегося доминирующим мономером (более 98 мол. %), идентифицированы включения 3-гидроксивалерата (0,7-1,7 мол. %) и 3-гидроксигексаноата (0,1-0,4 мол. %). Показано, что с увеличением концентрации олеиновой кислоты происходило снижение как средневесовой (с 803 до 381 кДа), так и среднечисловой (с 292 до 94 кДа) молекулярной массы на фоне увеличения полидисперсности (с 2,8 до 4,1). Полученные результаты служат основой для последующего этапа масштабирования технологии синтеза ПГА из олеиновой кислоты.