Влияние разных источников углерода на продукцию биосурфактантов природными штаммами Bacillus spp.

Биосурфактанты – биотехнологически ценные метаболиты микроорганизмов. Эти соединения обладают не только поверхностно-активными свойствами, но и способностью к подавлению роста патогенных и условно-патогенных бактерий и грибов. Широкий спектр свойств, а также безопасность биосурфактантов позволили найти им применение в разных отраслях промышленности. Однако их производство в настоящее время проблематично. Основные проблемы при получении биосурфактантов связаны с поиском высокоактивных штаммов-продуцентов, оптимизацией состава сред для их культивирования и сокращением затрат на производство. Целью работы было изучить влияние разных источников углерода на продукцию биосурфактантов природными штаммами бацилл. Был проведен скрининг штаммов Bacillus spр. из коллекции Инжинирингового центра «Промбиотех», обладающих сурфактационной активностью. Для отобранных штаммов показано влияние сахарозы, глицерина, маннита и свекловичной мелассы на продукцию биосурфактантов. Установлено, что штамм Bacillus atrophaeus 7 способен к производству поверхностно-активных соединений только при культивировании на средах с мелассой в качестве единственного источника углерода. Напротив, для штамма Bacillus subtilis 1/8 зафиксирована продукция биосурфактантов при использовании сред с сахарозой, глицерином, маннитом и свекловичной мелассой. Также установлено влияние продолжительности культивирования на накопление сурфактантов в среде для обоих штаммов бацилл. Увеличение продолжительности роста приводило к снижению концентрации биосурфактантов в культуральной жидкости.

1. Shleeva M.O., Kondratieva D.A., Kaprelyants A.S. Bacillus licheniformis: A Producer of Antimicrobial Substances, including Antimycobacterials, Which Are Feasible for Medical Applications // Pharmaceutics. – 2023. – Vol. 7. – P. 1893 – DOI: 10.3390/pharmaceutics15071893.

2. Antimicrobial Bacillus: Metabolites and Their Mode of Action / C. Tran, I. E. Cock, X. Chen [et al.] // Antibiotics (Basel). – 2022. – Vol. 11. – DOI: 10.3390/antibiotics11010088.

3. Biosurfactant from Bacillus subtilis DS03: Properties and Application in Cleaning Out Place System in a Pilot Sausages Processing / I. Cruz Mendoza, M. Villavicencio-Vasquez, P. Aguayo [et al.] // Microorganisms. – 2022. – Vol. 10(8) – DOI: 10.3390/microorganisms10081518.

4. Lipopeptide Biosurfactants from Bacillus spp.: Types, Production, Biological Activities, and Applications in Food / N. Ali, Z. Pang, F. Wang [et al.] // Journal of Food Quality. – 2022. – DOI: 10.1155/2022/3930112.

5. Harnessing the Potential of Biosurfactants for Biomedical and Pharmaceutical Applications / C. Ceresa, L. Fracchia, A.C. Sansotera [et al.] // Pharmaceutics. – 2023. – Vol. 15(8). – DOI: 10.3390/pharmaceutics15082156.

6. Kumari R., Singha L.P., Shukla P. Biotechnological potential of microbial bio-surfactants, their significance, and diverse applications // FEMS Microbes. – 2023. – Vol. 4. – DOI: 10.1093/femsmc/xtad015.

7. Biofilm inhibition and antimicrobial action of lipopeptide biosurfactant produced by heavy metal tolerant strain Bacillus cereus NK1 / M.I. Sriram, K. Kalishwaralal, V. Deepak [et al.] // Colloids Surf B Biointerfaces. – 2011. – Vol. 85(2). – P. 174–181. – DOI: 10.1016/j.colsurfb.2011.02.026.

8. Purification and characterization of a biosurfactant produced by Bacillus subtilis in cashew apple juice and its application in the remediation of oil-contaminated soil / A.K.N. Felix, J.J. Martins, J.G.L. Almeida [et al.] // Colloids Surf B Biointerfaces. – 2019. – Vol. 175. – P. 256–263. – DOI: 10.1016/j.colsurfb.2018.11.062.

9. Abdel-Mawgoud A.M., Aboulwafa M.M., Hassouna N.A. Optimization of surfactin production by Bacillus subtilis isolate BS5 // Appl Biochem Biotechnol. – 2008. – Vol. 150(3). – P. 305–325. – DOI: 10.1007/s12010-008-8155-x.

10. Evaluation of Biosurfactant Production by Bacillus Species Using Glucose and Xylose as Carbon Sources / R.S. Adiandri, R. Purwadi, H. Hoerudin [et al.] // Curr Microbiol. – 2023. – Vol. 80. – DOI: 10.1007/s00284-023-03345-6.

11. Biosurfactant production by Bacillus subtilis SL and its potential for enhanced oil recovery in low permeability reservoirs / B. Wu, J. Xiu, L. Yu [et al.] // Sci Rep. – 2022. – Vol. 12. – DOI: 10.1038/s41598-022-12025-7.

12. Production of lipopeptide biosurfactants by Bacillus atrophaeus 5-2a and their potential use in microbial enhanced oil recovery / J. Zhang, Q. Xue, H. Gao [et al.] // Microb Cell Fact. – 2016. – Vol. 15. – DOI: 10.1186/s12934-016-0574-8.

13. Production of biosurfactants from vine-trimming shoots using the halotolerant strain Bacillus tequilensis ZSB10 / S. Cortés-Camargoa, N. Pérez, R. Oliveira [et al.] // Industrial Crops and Products. – 2016. – Vol. 79. – P. 258–266. – DOI: 10.1016/j.indcrop.2015.11.003.

14. Mouafo T. H., Mbawala A., Ndjouenkeu R. Effect of Different Carbon Sources on Biosurfactants’ Production by Three Strains of Lactobacillus spp. // Biomed Res Int. – 2018. – Vol. 2018. – DOI: 10.1155/2018/5034783.

15. Sustainable Surfactin Production by Bacillus subtilis Using Crude Glycerol from Different Wastes / T. Janek, E.J. Gudiña, X. Połomska [et al.] // Molecules. – 2021. – Vol. 26(12). – DOI: 10.3390/molecules26123488.

16. Sohail R., Nazia J. Microbial Biosurfactant Screening: Diversity in Assessment Methods // Advancements of Microbiology. – 2023. – Vol. 62. – P. 145–155. – DOI: 10.2478/am-2023-0013.

17. Sharma J., Sundar D., Srivastava P. Biosurfactants: Potential Agents for Controlling Cellular Communication, Motility, and Antagonism // Front Mol Biosci. – 2021. – Vol. 8. – DOI: 10.3389/fmolb.2021.727070.

18. Biosurfactant and biopolymer producing microorganisms from West Kazakhstan oilfield / U. Shaimerdenova, G. Kaiyrmanova, W. Lewandowska [et al.] // Sci Rep. – 2024. – Vol. 14. – DOI: 10.1038/s41598-024-52906-7.

19. Kinetic study and characterization of surfactin production by Bacillus subtilis UFPEDA 438 using sugarcane molasses as carbon source / P.M. Rocha, A.C. Dos Santos Mendes, S.D. de Oliveira Júnior [et al.] // Prep Biochem Biotechnol. – 2021. – Vol. 51(3). – P. 300–308. – DOI: 10.1080/10826068.2020.1815055.

20. Zhang S., Wang J., Jiang H. Microbial production of value-added bioproducts and enzymes from molasses, a by-product of sugar industry // Food Chem. – 2021. – Vol. 346. – DOI: 10.1016/j.foodchem.2020.128860.

21. Genome and transcriptome analysis of Bacillus velezensis BS-37, an efficient surfactin producer from glycerol, in response to d-/l-leucine / D. Zhou, F. Hu, J. Lin [et al.] // Microbiologyopen. – 2019. – Vol. 8. – DOI: 10.1002/mbo3.794.