Βιοτεχνολογική επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιουργίας με τη χρήση του στελέχους του ζυμομύκητα Yarrowia lipolytica ACA-YC 5033 για τη παραγωγή κιτρικού οξέος, βιομάζας και ενδοκυτταρικού λίπους : - Φωτιάδης, Άγγελος (2016)
Στην παρούσα μελέτη, διερευνήθηκε η ικανότητα της ζύμης Yarrowia lipolytica (στέλεχος ACA-YC 5033) να αναπαράγεται σε υποστρώματα με βάση τα υγρά απόβλητα ελαιουργίας (Υ.Α.Ε) ώστε να παραχθούν πολύτιμοι μεταβολίτες (βιομάζα, κιτρικό οξύ κυτταρικά λιπίδια) χρήσιμοι στη Βιομηχανική Βιοτεχνολογία και την Τεχνολογία Τροφίμων και ταυτοχρόνως να μειωθεί η ρυπογόνος δύναμη του αποβλήτου, μέσω της μείωσης της συγκέντρωσης των φαινολικών ενώσεων αλλά και του χρώματός του. (Η ικανότητα ανάπτυξης του ζυμομύκητα εξετάστηκε σε υποστρώματα με διαφορετική συγκέντρωση φαινολικών ενώσεων και διαφορετικών συνθηκών). Αρχικά διερευνήθηκε η ικανότητα του στελέχους του ζυμομήκυτα Y.lipolytica να αναπτύσσεται σε υποστρώματα με βάση τα Υ.Α.Ε σε ανακινούμενες κωνικές φιάλες προς παραγωγή βιομάζας, κιτρικού οξέος και κυτταρικών λιπιδίων υπό συνθήκες περιοριστικές σε άζωτο (Glc0~30.0 g L-1, (NH4)2SO4=0.5 g L-1, Yeast extract=0.5 g L-1 αρχικής αναλογίας C/N~85) και συνθήκες περιοριστικές σε άνθρακα (Glc0~25.0 g L-1, (NH4)2SO4=4.0 g L-1, Yeast extract=2.0 g L-1 αρχικής αναλογίας C/N~13). Στο συνθετικό μέσο έγινε προσθήκη Υ.Α.Ε με σκοπό την δημιουργία υποστρωμάτων διαφορετικών φαινολικών συγκεντρώσεων. Ph0: 0.00 g L-1 (πείραμα αναφοράς, χωρίς προσθήκη Υ.Α.Ε στο συνθετικό μέσο), Ph0: 1.00±0.25, Ph0: 1.60±0.20. Σημειώθηκε αποχρωματισμός (εύρος μέγιστων τιμών 32.6-46.2%) και μείωση φαινολικών ενώσεων (εύρος μέγιστων τιμών 15.4-20.5%) τόσο στις ζυμώσεις υπό συνθήκες περιοριστικές σε άζωτο όσο και στις ζυμώσεις υπό συνθήκες περιοριστικές σε άνθρακα. Στις καλλιέργειες υπό συνθήκες περιοριστικές σε άζωτο παράχθηκε σε ικανοποιητικές ποσότητες κιτρικό οξύ [πχ. μέγιστη συγκέντρωση κιτρικού οξέος (Citmax)~20.8 g L−1, με αντίστοιχο συντελεστή απόδοσης κιτρικού οξέος προς καταναλωθείσα γλυκόζη (YCit/Glc)~0.54 g g−1 στα υποστρώματα εμπλουτισμένα με Υ.Α.Ε. Η προσθήκη Υ.Α.Ε οδήγησε σε αύξηση της παραγωγής του κιτρικού οξέος (σε απόλυτες τιμές συγκέντρωσης). Η παραγωγή των κυτταρικών λιπιδιών ευνοήθηκε ελαφρώς (σε συνθήκες έλλειψης άνθρακα) σε σύγκριση με το πείραμα αναφοράς, (Ph0 = 0.00 g L-1), με την προσθήκη Υ.Α.Ε (μέγιστη συγκέντρωση ολικού λίπους (Lmax) ~0.9 g L−1, λίπος επί ξηρής μάζας (YL/X)~0.07 g g−1] ενώ δεν φάνηκε να επηρεάζει τη καλλιέργεια σε συνθήκες περιοριστικές σε άζωτο. Στις ζυμώσεις υπό συνθήκες περιοριστικές σε άνθρακα δεν παράχθηκε κιτρικό οξύ (όπως άλλωστε αναμενόταν) και παρά την ύπαρξη παρεμποδιστικών παραγόντων (πχ. φαινολικών συστατικών), η παραγωγή της βιομάζας [μέγιστη συγκέντρωση βιομάζας (Xmax)~17.7 g L−1, συντελεστής απόδοσης βιομάζας (YX/Glc)∼0.63 g g−1] ενισχύθηκε με την προσθήκη Υ.Α.Ε στο συνθετικό μέσο. Υπήρξε σημαντικά υψηλότερη παραγωγή βιομάζας στις ζυμώσεις υπό συνθήκες περιοριστικές σε άνθρακα σε σχέση με τις ζυμώσεις υπό συνθήκες περιοριστικές σε άζωτο καθώς και ο ρυθμός κατανάλωσης της γλυκόζης ήταν μεγαλύτερος. Αναφορικά με την παραγωγή ολικού λίπους, στις περισσότερες ζυμώσεις υπό συνθήκες περιοριστικές σε άνθρακα το λίπος επί ξηρής μάζας μετρήθηκε στο εύρος 3-4% w/w επί ξηρής βιομάζας, υποδεικνύοντας πως δεν υπήρξε αξιοσημείωτη συσσώρευση κυτταρικών λιπιδίων υπό αυτές τις συνθήκες. Η ανάλυση των λιπαρών οξέων των κυτταρικών λιπιδίων που παράχθηκαν, έδειξε ότι η προσαρμογή όλων των στελεχών της ζύμης στα υποστρώματα με βάση τα Υ.Α.Ε έστρεψε το μεταβολισμό προς τη σύνθεση κυτταρικών λιπιδίων που περιείχαν αυξημένες συγκεντρώσεις ελαϊκού οξέος.