Utilization of sugars from wheat straw fermentolysates with psychrophilic yeast under anaerobic conditions | Утилизация сахаров из ферментолизатов соломы пшеничной психрофильными дрожжами в анаэробных условиях

Английский. The possibility fermentation of reducing sugars, the synthesis of ethanol and organic acids by strains of psychrophilic yeasts, such as Debaryomyces hansenii H4651, H433 and H18-3 and Guehomyces pullulans KB1-34 was studied under cultivation at the temperatures of 15; 20; 25 deg C on a medium prepared from wheat straw fermentolysates. The effect of salt addition on the capabilities of the strains was also studied. Deep utilization of carbohydrates in straw fermentolysates with a two-step method of cultivation was examined. The experiment was carried out in two stages: yeast strains were cultivated with and without adding ammonium sulfate, potassium and phosphorus salts and under aerobic conditions. Cultivation was carried out in 250 ml Erlenmeyer flasks for 3 days. After reaching the required biomass (3–5*10E8 cells/ml), mixing was stopped, thereby creating the anaerobic conditions necessary for the fermentation and utilization of simple sugars. Fermentation lasted for three days also. The composition of the residual carbohydrates and fermentation products was analyzed by ion-exclusion HPLC using a Hitachi 2614 double-detection cation exchange resin (refractometer + photometer with a wavelength of 210 nm). The results show a prolonged activity of extracellular cellulolytic enzymes that hydrolyze the oligomeric carbohydrates of the straw cellulose to form simple sugars as a substrate for fermentation with the production of secondary metabolic products. With limited air access heterofermentative acid formation occurs with a predominance of the propionic acid mechanism, as well as alcoholic fermentation with a maximum content of ethanol in the wort of 1.6%. The studied strains cultivated on cellulose fermentolysates may be used for microbiological production of organic acids and alcohols.

Русский. Исследовали возможность сбраживания редуцирующих сахаров, синтеза этанола и органических кислот штаммами психрофильных дрожжей Debaryomyces hansenii Н4651, Н433 и Н18-3 и Guehomyces ullulans KB1-34 при культивировании их при температурах 15;20 и 25 град. C на питательной среде, приготовленной из ферментолизатов пшеничной соломы. Изучено влияние внесения солей на возможности штаммов. Исследовали глубокую утилизацию углеводов в ферментолизатах соломы при двухступенчатом способе культивирования. Эксперимент осуществлялся в два этапа: штаммы дрожжей культивировались с добавлением и без добавления сульфата аммония, солей калия и фосфора в аэробных условиях. Культивирование проводилось в колбах Эрленмейра объемом 250 мл в течение 3 суток. После достижения необходимой биомассы (3–5*10E8 кл./мл) перемешивание прекращалось, тем самым создавались анаэробные условия, необходимые для сбраживания и утилизации простых сахаров. Сбраживание так же продолжалось в течение трех суток. Состав остаточных углеводов и продуктов брожения анализировали методом ионно-эксклюзионной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на колонке с катионитом Hitachi 2614 с двойным детектированием (рефрактометр + фотометр с длиной волны 210 нм). Полученные результаты показывают продолжительную активность внеклеточных целлюлолитических ферментов, которые гидролизуют олигомерные углеводы клетчатки соломы с образованием простых сахаров как субстрата для сбраживания с получением вторичных продуктов метаболизма. При ограниченном доступе воздуха происходит гетероферментативное кислотообразование с преобладанием пропионовокислого механизма, а также спиртовое брожение с максимальным содержанием этанола в бражке 1,6%. Изученные штаммы, культивируемые на ферментолизатах клетчатки, могут использоваться для микробиологического производства органических кислот и спиртов.