2. Обґрунтування вибору складу поживного середовища

На основі штаму S. cerevisiae YEH56 китайські вчені створили рекомбінантний штам YEH56(pHXA42) з підвищеним рівнем експресії генів, відповідальних за синтез С-24(28)-редуктази і стеролацитилтрансферази – ключових ферментів біосинтезу ергостерину (2007 р.) [28]. Це дало змогу підвищити у 1,5 раза синтез ергостерину рекомбінантним штамом порівняно з вихідним. Подальші дослідження були спрямовані на встановлення оптимальних для синтезу ергостерину умов культивування рекомбінантного штаму. З метою здешевлення процесу одержання ергостерину як ростовий субстрат було використано мелясу. Максимальний синтез ергостерину (1,707 г/л за 40 год) спостерігався за умов росту штаму YEH56(pHXA42) на середовищі (середовище 1) такого складу, г/л:

меляса – 20 (за вуглеводами);

фосфорна кислота – 1,68;

сечовина – 6.

У процесі культивування дріжджі підживлювали розчином меляси (350 г/л), підтримуючи концентрацію етанолу у культуральній рідині на рівні 0,5 %. Значення pH (5,4–5,5) підтримували добавленням розчину аміаку [28].

Водночас дослідники Чермак, Кент та Мелсон використовували штам D7, який був оброблений ультрафіолетовим світлом для подальшого застосування в промислових масштабах. Вирощування культури дріжджів було проведено в лабораторному біореакторі з робочим об'ємом 5 л, який був оснащений блоком управління і пов'язаний з комп'ютером. Подача управлялася у відповідності до математичної моделі. У цьому випадку мова йшла про розробку оптимального профілю питомої швидкості росту з подальшим розрахунком вуглецю профіль-газ. Концентрація стеролу в сухій біомасі збільшилася з 1,0 % до 3 % [29].

Напівсинтетичне середовище (середовище 2) для вирощування дріжджів штаму S. cerevisiae D7 мало такий склад, г/л:

глюкоза – 125 або 250;

дріжджовий екстракт – 31,2;

сульфат амонію – 7,8;

калій дигідрофосфат – 3,7;

магній сульфат – 3,1;

хлорид кальцію – 1,25;

водопровідна вода.

Середня швидкість подачі була використана в якості керуючої змінної, значення якої постійно змінювалося, щоб дати необхідну концентрацію вуглекислого газу при виході газу [29].

Слід зазначити, що культивування з вуглеводним підживленням (дробним внесенням розчину глюкози) виявилось ефективним для підвищення концентрації дріжджів, а отже, й ергостерину. Так, для штаму S. cerevisiae Y-E-1 початкова концентрація глюкози в середовищі становила 60 г/л. У процесі культивування, починаючи з 10-ї год росту у середовище вносили глюкозу (загальна кількість добавленої глюкози становила 600 г/л), підтримуючи її концентрацію у культуральній рідині на постійному рівні (приблизно 5 г/л). Це дало змогу збільшити майже до 100 г/л концентрацію сухої біомаси дріжджів і майже до 2 г/л концентрацію ергостерину [30].

Штам S. cerevisiae Y-E-1 вирощували на середовищі (середовище 3) такого складу, г/л:

глюкоза – 60 (початкова концентрація);

кукурудзяний екстракт – 15;

NaNO₃ – 7,0;

KH₂PO₄ – 6,0;

MgSO₄ – 3,0;

CuSO₄ x 5H₂O – 0,2 мг/л;

FeSO₄ x 7H₂O – 1,0;

ZnSO₄ x 7H₂O – 10,0 мг/л [30].

Якщо порівняти всі три середовища, наведені вище, за виходом ергостерину, тільки середовище 3 дає можливість одержати концентрацію цього продукту до 2 г/л. Звичайно, середовище 1 є більш економічно вигідним, ніж середовище 3, адже там використовується меляса, але головна задача біотехнолога досягнути максимального виходу цільового продукту. Напівсинтетичне середовище (середовище 2) для вирощування Saccharomyces cerevisiae також не дає бажаної кількості ергостерина – попередника вітаміну D₂, тому використовуємо середовище 3. Отже, можемо зробити висновок, що середовище 3 є найкращим, більш оптимальним та продуктивним для вирощування дріжджів Saccharomyces cerevisiae – продуцентів ергостерину.