Sonochemical approach to obtain biomass of yeast Saccharomyces cerevisiae with high ergosterol content | Сонохимический подход получения биомассы дрожжей Saccharomyces cerevisiae с высоким содержанием эргостерола

English. Chemical synthesis of vitamin D2 - an important nutrient for the human body - is complex due to the asymmetric structure of the molecule of this vitamin. For this reason, the prospects for developing biotechnological approaches for the synthesis of ergosterol as a precursor of this vitamin are enormous. It is suggested to use the well-studied yeast Saccharomyces cerevisiae as a producer. The YPD medium containing a yeast extract, peptone, and dextrose was used as a medium. The possibility of using ultrasound (sonochemical stimulation) was studied as a factor in the intensification of ergosterol biosynthesis by the yeast cell. Ultrasound was considered as a factor that increases the dissolved oxygen content in the medium, and as a stress factor on the yeast cells themselves. The medium was treated with 120, 240, or 360 Watt ultrasound for 1, 5, or 9 min. The processing mode was optimized by a 2-factor regression analysis. The content of the desired metabolite was compared during cultivation in control and experimental nutrient media. The physiological state of yeast (by microscopy) and the ergosterol content in yeast biomass at the beginning and end of cultivation in nutrient media (YPD and YPD-USV (spectrophotometrically) were evaluated. The obtained results showed the expediency of ultrasound exposure in the culturing of S. cerevisiae yeast. It has been found that ultrasound treatment leads to the accumulation of dissolved oxygen. The optimal modes of exposure were established; it is power 122 W, and duration 2 min. The increment of ergosterol content in yeast biomass cultivated in a medium after ultrasound treatment amounted to 13.2 mg%, which is 1.21 times more than in yeast biomass cultivated in the control medium.

Russian. Химический синтез витаминов D2, важного нутриента для организма человека, сложен из-за асимметричного строения молекулы этого витамина. По этой причине колоссальны перспективы развития биотехнологических подходов синтеза эргостерола как предшественника этого витамина. В качестве продуцента предложено использовать хорошо изученные дрожжи Saccharomyces cerevisiae. В качестве питательной среды использовали среду YPD, содержащую дрожжевой экстракт, пептон и декстрозу. Изучали возможность использования ультразвукового воздействия (сонохимической стимуляции) как фактора интенсификации процесса биосинтеза эргостерола дрожжевой клеткой. Ультразвук рассматривали как фактор, повышающий содержание растворенного кислорода в питательной среде, и как фактор стрессового воздействия на сами клетки дрожжей. Питательную среду обрабатывали ультразвуком мощностью 120, 240 или 360 Вт в течение 1, 5 или 9 мин. Режим обработки оптимизировали методом 2-факторного регрессионного анализа. Сравнивали содержание искомого метаболита при культивировании в контрольной и экспериментальных питательных средах. Оценивали физиологическое состояние дрожжей (путем микроскопии) и содержание эргостерола в биомассе дрожжей на начало и конец культивирования в питательных сред YPD и YPD-УЗВ (спектрофотометрически). Полученные результаты показали целесообразность ультразвукового воздействия при культивировании дрожжей S. cerevisiae. Установлено, что обработка ультразвуком приводит к накоплению растворенного кислорода. Были установлены оптимальные режимы воздействия – мощность 122 Вт и время 2 мин. Прирост содержания эргостерола в биомассе дрожжей, культивируемой в питательной среде после обработки ультразвуком, составил 13,2 мг%, что 1,21 раза больше, чем в биомассе дрожжей, культивируемых в контрольной питательной среде.