Mikrobiol. Z. 2022; 84(4):59-71.
doi: https://doi.org/10.15407/microbiolj84.04.059

Визначення гідролітичних властивостей та ферментації ксилози
нетрадиційних дріжджів, ізольованих з мертвої деревини

О.Д. Янєва, М.О. Фоміна, Т.В. Бабіч, Г.П. Дудка, В.С. Підгорський

Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України
вул. Академіка Заболотного, 154, Київ, 03143, Україна

Гідроліз лігноцелюлозних матеріалів до простих цукрів та подальша їх конверсія до біоетанолу є одним з найсерйозніших викликів в біопаливній промисловості. Мертва деревина в природі спершу колонізується переважно бактеріями та міцеліальними грибами, що мають активні гідролітичні ферменти. Однак дріжджі також є важливою групою мікроорганізмів, які населяють мертву деревину та можуть брати активну участь в її гідролізі. Мертва деревина може бути природним резервуаром дріжджів — перспективних продуцентів гідролітичних ферментів, у тому числі ксиланаз, целюлаз, β-глюкозидаз, або здатною до ферментації мономерів деревини — пентозних цукрів, зокрема ксилози. Отже, метою даної роботи було провести скринінг дріжджів, ізольованих зі зразків мертвої деревини, що мають ферменти з дією, спрямованою на гідроліз компонентів лігноцелюлози, та здатних ферментувати ксилозу, L-арабінозу та целобіозу. Методи. Штами дріжджів було ізольовано з 22 зразків мертвої деревини та ідентифіковано за фенотиповими ознаками згідно визначника Kurtzman та ін. Визначення гідролітичних властивостей та здатності ізольованих штамів ферментувати ксилозу, L-арабінозу та целобіозу проводили за стандартними методиками. Результати. 30 штамів мікроскопічних грибів було ізольовано з 22 зразків мертвої деревини, відібраних в Голосіївському лісі, м. Київ. Переважна більшість ізолятів були представниками аскоміцетових дріжджів та за фенотиповими ознаками були віднесені до родів Candida (8 штамів), Debaryomyces (5 штамів), Kluyveromyces (5 штамів), Pichia (5 штамів), Scheffersomyces (2 штами), Lachancea, Hanseniaspora, Saccharomyces, Geotrichum/Galactomyces. Також був виділений 1 штам дріжджоподібної нефотосинтезуючої водорості Prototheca sp. У більшості ізольованих штамів (66.6%) спостерігали зовнішньоклітинну β-глюкозидазну активність, а два штами Candida tropicalis демонстрували слабку пектиназну та ксиланазну активності. Жоден з ізолятів не мав зовнішньоклітинної целюлазної активності. Два штами дріжджів, віднесених за фенотиповими ознаками до виду S. stipitis, були здатні ферментувати ксилозу в концентрації 20—100 г/л, у тому числі і за підвищеної температури (37°C). Оцтова кислота в концентрації 0.25—1% (v/v) повністю пригнічувала здатність цих штамів зброджувати ксилозу. За умов мікроаеробної ферментації і концентрації ксилози 40 г/л обидва штами продукували до 6 г/л етанолу через 24 години культивування. З подальшим культивуванням концентрація етанолу знижувалася, що, ймовірно, пов’язано з ре-асиміляцією етанолу клітинами дріжджів. Жоден з ізольованих штамів дріжджів не був здатним до ферментації целобіози та L-арабінози за мікроаеробних умов. Висновки. Дріжджова мікробіота мертвої деревини Голосіївського лісу представлена переважно аскоміцетовими дріжджами. Найчастіше серед ізольованих штамів спостерігали β-глікозидазну позаклітинну активність. Нами вперше повідомляється про ізоляцію ксилозоферментуючих дріжджів S. stipitis на території України. Дріжджі Scheffersomyces stipitis були єдиними ізолятами, здатними до ферментації ксилози та представляли 7% усіх ізольованих штамів.

Ключові слова: мертва деревина, дріжджі, гідролітичні властивості, ферментація ксилози.

Повний текст (PDF, англ)