PRODUKCJA DROśDśY PASZOWYCH YARROWIA LIPOLYTICA WZBOGACONYCH W SELEN I CHROM 1. Izabela Musiał, Piotr Juszczyk, Waldemar Rymowicz, Stefania Kinal

Transkrypt

1 Biotechnologia 4(1-2) 2005, PRODUKCJA DROśDśY PASZOWYCH YARROWIA LIPOLYTICA WZBOGACONYCH W SELEN I CHROM 1 Izabela Musiał, Piotr Juszczyk, Waldemar Rymowicz, Stefania Kinal Akademia Rolnicza we Wrocławiu Streszczenie. Celem pracy było zbadanie zdolności droŝdŝy Y. lipolytica A-101 do akumulacji selenu i chromu w procesach produkcji biomasy w podłoŝach z surowym olejem rzepakowym. W hodowlach wstrząsanych ustalono stęŝenia Se (IV) (6 mgdm -3 ) i Cr (III) (80 mgdm -3 ) hamujące wzrost badanych droŝdŝy. Biomasę droŝdŝy Y. lipolytica A-101 produkowano w hodowlach okresowych w bioreaktorze mieszadłowym w podłoŝu mineralnym suplementowanym selenem lub chromem. Zawartość selenu lub chromu zaleŝała od stęŝenia tych mikroelementów w podłoŝu. Zwiększenie stęŝenia selenu lub chromu w podłoŝu powodowało obniŝenie plonu biomasy, produktywności biomasy i wydajności produkcji biomasy droŝdŝy Y. lipolytica A-101. StęŜenia 4 mgdm -3 Se (IV) i 40 mgdm -3 Cr (III) w podłoŝu hodowlanym były najkorzystniejsze dla procesu produkcji biomasy droŝdŝy Y. lipolytica A-101 w podłoŝu z substratem tłuszczowym. Słowa kluczowe: droŝdŝe paszowe, Yarrowia lipolytica, selen, chrom, SCP WPROWADZENIE DroŜdŜe od ponad 60 lat stanowią cenny komponent mieszanek paszowych. Wartość odŝywcza droŝdŝy zaleŝy od zawartości w nich białka i jego składu aminokwasowego, tłuszczu, witamin oraz kwasów nukleinowych [Boze i in. 1992, Boze i in. 1995, Crueger i Crueger 1994]. Krajowa produkcja białkowych surowców paszowych nie pokrywa zapotrzebowania, a ich ujemny bilans jest likwidowany importem. Stopień pokrycia zapotrzebowania na białko paszowe przez rodzimych producentów od kilku lat wynosi około 85%. Według prognoz, ujemny bilans białka paszowego będzie pogłębiał się w miarę intensyfikacji produkcji zwierzęcej [Podkówka 2003]. Obecnie w Polsce nie produkuje się droŝdŝy paszowych na skalę przemysłową. Rynek krajowy Adres do korespondencji Corresponding author: Izabela Musiał, Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii śywności, Akademia Rolnicza we Wrocławiu, ul. C.K. Norwida 25, Wrocław, izmus@ozi.ar.wroc.pl

2 56 I. Musiał i in. proponuje tylko niewielkie, niewystarczające ilości droŝdŝy pochodzących z browarów. Polski przemysł paszowy stosuje importowane droŝdŝe Saccharomyces cerevisiae wzbogacone w mikroelementy (np. chrom, selen, Ŝelazo). Szczególna sytuacja w paszownictwie, związana z chorobą Creutzfeldta-Jakoba gąbczastego zwyrodnienia mózgu (BSE) w wyniku której wycofano z mieszanek paszowych mączki mięsno-kostne oraz wprowadzono całkowity zakaz importu tych mączek do Polski, wpłynęło na zwiększenie zainteresowania producentów pasz przemysłowych droŝdŝami paszowymi. W ostatnich latach coraz więcej publikacji wskazuje na moŝliwość wykorzystania alternatywnych, niekonwencjonalnych surowców do produkcji biomasy droŝdŝowej. Wśród nich znajdują się surowce oraz produkty uboczne i odpadowe przemysłu tłuszczowego, które są dobrym źródłem węgla i energii dla takich droŝdŝy, jak: Candida utilis, Candida tropicalis, Trichosporon cutaneum czy Yarrowia lipolytica [Kramarz 1991, Kramarz 1992, Papanikolaou i Aggelis 2003, Zheng i in. 2005]. DroŜdŜe Y. lipolytica, które syntetyzują zewnątrzkomórkowe enzymy lipolityczne, są bardzo dobrymi producentami biomasy z substratów tłuszczowych. W podłoŝach z takimi substratami szybkość wzrostu tych droŝdŝy (µ) wynosi od 0,1 do 0,3 h -1, a wydajność biomasy (Y X/S ) jest bliska 1,0 gg -1 [Rymowicz i wsp. 1997]. Jednocześnie droŝdŝe Y. lipolytica charakteryzują się dobrym wzrostem w obniŝonym ph, około 4. Taka wartość ph dostatecznie zabezpiecza środowisko hodowlane przed zakaŝeniami bakteryjnymi. Dodatki do pasz produkowane metodami biotechnologicznymi są dobrze przyswajalne przez organizmy zwierzęce, są bezpieczne i nie obciąŝają środowiska. Dobrym przykładem są droŝdŝe selenowe. W reakcjach biosyntezy w komórkach droŝdŝy selen zastępuje siarkę, wbudowuje się w białka pod postacią selenometioniny [Barford 1987]. Ortman i Pehrson [1999] badali wpływ tego pierwiastka podawanego pod postacią seleninu, selenianu i droŝdŝy selenowych na jałówki rasy szwedzka czerwono-biała. NajwyŜszą zawartość selenu we krwi i plazmie stwierdził u zwierząt, którym podawano właśnie droŝdŝe. Selen moŝe mieć równieŝ korzystny efekt detoksykacyjny dla zwierząt utrzymywanych w środowisku skaŝonym metalami cięŝkimi, zwłaszcza ołowiem. Zainteresowanie producentów pasz droŝdŝami wzbogaconymi w metaloproteiny spowodowało rozwój badań nad produkcją biopleksów. Suhajda i in. [2000] ocenili wpływ warunków hodowli na przyswajalność selenu przez droŝdŝe S. cerevisiae. Najistotniejsze okazały się wartość ph i poziom rozpuszczonego tlenu w podłoŝu. Znaczącą rolę w procesie bioakumulacji tego mikroelementu odgrywa równieŝ rodzaj źródła selenu. Demirci i Pometto [1999] w hodowli ciągłej droŝdŝy S. cerevisiae wykazali, Ŝe zastosowanie selenianu, jako źródła selenu w podłoŝu, spowodowało obniŝenie wydajności produkcji biomasy oraz zmniejszenie zawartości w niej selenu w porównaniu do hodowli, w której stosowano selenin. Jednak pierwiastek ten w większym stopniu występował w formie organicznej. Autorzy badali równieŝ wpływ sposobu dozowania źródła selenu w procesie okresowym na poziom biomasy i zawartość selenu komórkowej i stwierdzili, Ŝe najkorzystniejsza okazała się hodowla okresowa z zasilaniem, gdzie selenian sodu dozowano w sposób ciągły. Wiele prac poświęcono takŝe innym metalom, na przykład chromowi. Stecka i wsp. [2000] stwierdzili, Ŝe dawka chromu akumulowana przez droŝdŝe S. cerevisiae jest proporcjonalna do jej stęŝenia w brzeczce melasowej, a efektywność nagromadzania chromu droŝdŝowej była dwukrotnie wyŝsza w hodowlach bioreaktorowych w porównaniu do hodowli wstrząsanych prowadzonych w kolbkach. Optymalizacja Acta Sci. Pol.

3 Produkcja droŝdŝy paszowych 57 warunków hodowlanych pozwoliła Liu i wsp. [2001] na uzyskanie zawartości 3248 µg chromu w 1 g biomasy wybranego szczepu S. cerevisiae LZ053. W zaleŝności od róŝnych źródeł chromu jego biologicznie aktywna forma była zlokalizowana w ścianie komórkowej i w protoplastach (Cr 6 + ) lub tylko w protoplastach (Cr 3 + ). WaŜne jest zatem przygotowanie podstaw dla opracowania technologii produkcji droŝdŝy paszowych Y. lipolytica z substratów tłuszczowych wzbogaconych w selen i chrom. Celem podjętych badań jest ustalenie zakresu stęŝeń Se (IV) i Cr (III) nie wpływających hamująco na wzrost droŝdŝy Y. lipolytica A-101 oraz ocena moŝliwości akumulacji tych mikroelementów badanych droŝdŝy produkowanych z substratów tłuszczowych. MATERIAŁ I METODY BADAŃ Mikroorganizm. Do badań wykorzystano szczep droŝdŝy Y. lipolytica A-101 pochodzący z kolekcji Katedry Biotechnologii i Mikrobiologii śywności AR we Wrocławiu, wyselekcjonowany jako najlepszy producent biomasy komórkowej z surowego oleju rzepakowego. Zapas kultury przechowywano na skosach YM pod parafiną w temperaturze 4 C. Substrat. Do produkcji biomasy droŝdŝy zastosowano: surowy olej rzepakowy (SOR), który pochodził z Nadodrzańskich Zakładów Przemysłu Tłuszczowego w Brzegu i syrop glukozowy o zawartości glukozy 94,26%, który pochodził z firmy Cargill (Polska) Sp. z o.o. Bielany Wrocławskie. Sposób prowadzenia hodowli Hodowle inokulacyjne. Prowadzono w kolbach stoŝkowych o pojemności 250 cm 3 zawierających 25 cm 3 podłoŝa YM, na wstrząsarce rotacyjnej typu G-10 firmy New Brunswick przy 160 obr. min -1, przez 72 godziny w temperaturze 30 C. Tak uzyskanym inokulum szczepiono hodowle bioreaktorowe. Stanowiło ono kaŝdorazowo 5% objętościowych podłoŝa produkcyjnego. Hodowle wstrząsane. Prowadzono w kolbach stoŝkowych o pojemności 250 cm 3 zawierających 25 cm 3 podłoŝa produkcyjnego o składzie[g dm -3 ]: SOR 25,0; (NH 4 ) 2 SO 4 5,3; MgSO 4 7H 2 O 0,16; YE (Difco) 1,0; Bacto-pepton (Difco) 0,75 sporządzonym buforze fosforanowym o ph 5,4 i uzupełnionym roztworami badanych mikroelementów, których źródłem były: Se NaHSeO 3 i Cr CrCl 3 x6h 2 O; na wstrząsarce rotacyjnej typu G-10 firmy New Brunswick przy 160 obr. min -1, przez 72 godziny w temperaturze 30 C. Hodowle okresowe. Proces produkcji biomasy droŝdŝowej prowadzono w bioreaktorze typu AK-210, zawierającym 4 dm 3 podłoŝa produkcyjnego o składzie [g dm -3 ]: SOR 45,0 (dozowany w sposób ciągły z szybkością 17,5 gxh -1 ) lub syrop glukozowy 128,5; (NH 4 ) 2 SO 4 10,0; KH 2 PO 4 0,7; MgSO 4 7H 2 O 0,3; YE (Difco) 1,0 i Bacto-pepton (Difco) 0,75. W czasie 12-godzinnej hodowli okresowej utrzymywano temperaturę 30 C, szybkość obrotową mieszadła 750 rpm, napowietrzanie 1 vvm i ph 3,5, które regulowano automatycznie przy uŝyciu 30% KOH. Biotechnologia 4(1-2) 2005

4 58 I. Musiał i in. Metody analityczne Biomasę i tłuszcz resztkowy oznaczano metodą wagową [Musiał i Rymowicz 2004]. Glukozę oznaczano metodą enzymatyczną z wykorzystaniem zestawu enzymatycznego oksydaza glukozowa/peroksydaza firmy BioSystems. Białko komórkowe oznaczano metodą biuretową [Stewart 1975]. Chrom i selen oznaczano metodą spektrofotometrii emisji atomowej ICP-AES, w aparacie Liberty 220 firmy Varian, po mineralizacji prób w kwasie azotowym pod zwiększonym ciśnieniem w mineralizatorze mikrofalowym MARS 5 firmy FEM. WYNIKI I DYSKUSJA Celem ustalenia dawek selenu i chromu hamujących wzrost droŝdŝy Y. lipolytica A-101 przeprowadzono serię hodowli wstrząsanych w podłoŝu zawierającym SOR i badane mikroelementy w róŝnych stęŝeniach: selen od 0 do 8 mgdm -3 ; chrom od 0 do 100 mgdm -3. Po 72 godzinach hodowli oceniono plon biomasy badanych droŝdŝy (rys. 1). Poziom biomasy w hodowlach z dodatkiem selenu wahał się od 3,7 do 16,3 gdm -3. JuŜ najniŝsza dawka selenu (1 mgdm -3 ) powodowała obniŝenie plonu biomasy o ponad 2,5 gdm -3 w stosunku do hodowli bez udziału tego pierwiastka w podłoŝu. Jako dawkę hamującą uznano 6 mgdm -3 selenu, przy której nastąpiło znaczące obniŝenie plonu biomasy do 5 gdm -3. W hodowlach z dodatkiem chromu do podłoŝa, dopiero jego dawka wynosząca 80 mgdm -3 wpłynęła znacząco na obniŝenie plonu biomasy droŝdŝy Y. lipolytica A-101. Z tego powodu w hodowlach bioreaktorowych, w których produkowano droŝdŝe, podłoŝe zawierało jako jedyne źródło węgla i energii surowy olej rzepakowy i następujące stęŝenia selenu: 1, 2, 4, 6 mgdm -3 lub chromu: 5, 10, 20, 40, 60, 80 mgdm -3. A X-plon biomasy X-biomass X [gdm -3 ] B Se(IV) [mgdm -3 ] X [gdm -3 ] Cr(III) [mgdm -3 ] Rys. 1. Wpływ Se (IV) (A) i Cr (III) (B) na plon biomasy droŝdŝy Y. lipolytica A-101 w hodowlach wstrząsanych Fig. 1. Effect of Se (IV) (A) and Cr (III) (B) on the Y. lipolytica A-101 yeast concentration in shaking cultures Acta Sci. Pol.

5 Produkcja droŝdŝy paszowych 59 W hodowlach bioreaktorowych największy przyrost biomasy droŝdŝy Y. lipolytica A-101 (29 gdm -3 ) uzyskano w hodowlach zawierających 1 i 2 mgdm -3 selenu (tab. 1). Przy większych jego stęŝeniach przyrost biomasy zmniejszył się do 13,9 gdm -3. Stwierdzono znaczny wpływ stęŝenia Se(IV) na poziom białka w komórkach droŝdŝy Y. lipolytica A-101. NajwyŜszą zawartością białka wewnątrzkomórkowego (56,4%) charakteryzowała się biomasa wyprodukowana w podłoŝu z najniŝszą zawartością selenu. Zawartość białka w pozostałych biomasach była nawet dwukrotnie niŝsza. Według obowiązującej normy PN-81/A dotyczącej droŝdŝy paszowych suszonych, powinny one zawierać od 40% do 52% białka. Poziom selenu badanych droŝdŝy wzrastał proporcjonalnie do stęŝenia selenu w podłoŝu hodowlanym, od 24,8 do 377,1 mgkg -1. Diowksz i in. [2000] wykazali równieŝ wysoką korelację między stęŝeniem selenu w podłoŝu, a jego zawartością komórkowej droŝdŝy lub bakterii. W 24-godzinnych hodowlach droŝdŝy S. cerevisiae, przy stęŝeniach selenu w medium hodowlanym: 1, 5, 10 i 20 µgcm -3 uzyskali koncentrację tego pierwiastka odpowiednio: 12, 113, 154 i 364 µgg -1. DroŜdŜe selenowe dostępne w aptekach w postaci tabletek zawierają 210 µgg -1 selenu w postaci organicznej, co stanowi 73% całkowitej ilości selenu w tym produkcie [Wolf i in. 2001]. Tabela 1. Plon biomasy oraz zawartość białka i selenu droŝdŝy Y. lipolytica A-101 uzyskanej w hodowlach okresowych w podłoŝach z surowym olejem rzepakowym Table 1. Biomass, protein content and selenium concentration in biomass of Y. lipolytica A-101 obtained in batch cultures on lipid media StęŜenie Se (IV) w podłoŝu Concentration of Se(IV) in medium [mgdm -3 ] Plon biomasy Biomass Zawartość białka Protein content in biomass [%] Zawartość Se (IV) Se (IV) content in biomass [mgkg -1 ] [gdm -3 ] 1 28,7 56,4 24,8 2 29,0 35,4 59,0 4 27,5 32,7 131,2 6 13,9 24,7 377,1 Procesy produkcji biomasy droŝdŝy Y. lipolytica A-101 w podłoŝach, w których stę- Ŝenie selenu nie przekraczało 4 mgdm -3, charakteryzowały się dobrą produktywnością biomasy, około 2,4 gdm -3 h -1, natomiast przy najwyŝszej dawce tego pierwiastka, wartość tego parametru obniŝała się o 50% (rys. 2). Szybkość produkcji biomasy droŝdŝy w podłoŝach z substratami tłuszczowymi, w zaleŝności od rodzaju droŝdŝy, waha się od 0,7 do 6,0 gdm -3 h -1, natomiast wydajność produkcji biomasy, podobnie jak w hodowlach z uŝyciem n-parafin, przekraczała 1,0 gg -1 [Kramarz 1992, Riaublanc i in. 1992, Musiał i Rymowicz 2002]. W badaniach własnych, w podłoŝu z surowym olejem rzepakowym, uzupełnionym selenem, wydajność biomasy we wszystkich hodowlach była zbliŝona i wynosiła od 0,55 do 0,65 gg -1. W hodowlach droŝdŝy Y. lipolytica A-101 w podłoŝu z surowym olejem rzepakowym, suplementowanym Cr(III), plon biomasy był w zakresie od 20,6 do 31,4 gdm -3 (tab. 2). Zawartość białka wewnątrzkomórkowego w otrzymanej biomasie wynosiła od 20,0 do 39,4% i była niŝsza w porównaniu do droŝdŝy selenowych. NajwyŜsze stęŝenie chromu droŝdŝy Y. lipolytica A-101 (91,9 mgkg -1 ) uzyskano w podłoŝu zawierającym najwyŝsze stęŝenie tego pierwiastka (80 mgdm -3 ). Raspor i in. [2002] Biotechnologia 4(1-2) 2005

6 60 I. Musiał i in. wykazali, Ŝe zwiększanie dawki chromu w środowisku hodowlanym, z jednej strony prowadziło do obniŝenia przyrostu biomasy i wydajności produkcji biomasy droŝdŝy Candida intermedia ZIM 156, z drugiej umoŝliwiło wzrost poziomu tego mikroelementu. Badocha i in. [2002] wykazali, Ŝe nastąpiło zahamowanie przyswajania chromu przez droŝdŝe Saccharomyces boulardii przy wprowadzeniu duŝej dawki 156 mgdm -3 chromu do podłoŝa, uzyskując maksymalną zawartość chromu droŝdŝy S. boulardii 673,6 mgkg -1 w dwustopniowej suplementacji. Qx produktywność biomasy Biomass productivity Yx/s wydajność biomasy Biomass yield Yx/s [gḡ 1 ] Qx [gdm -3 h -1 ] Se (IV) [mgdm -3 ] Rys. 2. Wpływ zawartości Se (IV) w podłoŝu z surowym olejem rzepakowym na produktywność i wydajność procesu produkcji biomasy droŝdŝy Y. lipolytica A-101 w hodowlach okresowych Fig. 2. Effect of Se (IV) concentration in lipid media on the productivity and the biomass yield of Y. lipolytica A-101 in batch cultures Tabela 2. Plon biomasy oraz zawartość białka i chromu droŝdŝy Y. lipolytica A-101 uzyskanej w hodowlach okresowych w podłoŝach z surowym olejem rzepakowym Table 2. Biomass, protein content and chromium concentration in biomass of Y. lipolytica A-101 obtained in batch cultures on lipid media StęŜenie Cr (III) w podłoŝu Concentration of Cr (III) in medium [mgdm -3 ] Plon biomasy Biomass Zawartość białka Protein content in biomass [%] Zawartość Cr (III) Cr (III) content in biomass [mgkg -1 ] [gdm -3 ] 5 31,4 39,4 9, ,6 34,6 17, ,8 30,7 30, ,1 31,2 46, ,9 25,8 77, ,6 20,0 91,9 Produktywność biomasy droŝdŝy Y. lipolytica A-101 w hodowlach, w których podłoŝe uzupełniano chromem, była nieznacznie wyŝsza w porównaniu do hodowli z dodatkiem selenu (rys. 3). W zaleŝności od dawki chromu, produktywność biomasy była w zakresie od 1,7 do 2,6 gdm -3 h -1. NajwyŜszą wydajność biomasy (0,69 gg -1 ) uzyskano w podłoŝu zawierającym 20 mgdm -3 chromu. Acta Sci. Pol.

7 Produkcja droŝdŝy paszowych 61 Qx produktywność biomasy Biomass productivity Yx/s wydajność biomasy Biomass yield Yx/s [gg -1 ] Qx [gdm -3 h -1 ] Cr (III) [mgdm -3 ] Rys. 3. Wpływ zawartości Cr (III) w podłoŝu z surowym olejem rzepakowym na produktywność i wydajność procesu produkcji biomasy droŝdŝy Y. lipolytica A-101 w hodowlach okresowych Fig. 3. Effect of Cr (III) concentration in lipid media on the productivity and the biomass yield of Y. lipolytica A-101 in batch cultures Obecność 4 mgdm -3 selenu i 40 mgdm -3 chromu w podłoŝu hodowlanym uznano jako najkorzystniejsze dla procesu produkcji biomasy droŝdŝy Y. lipolytica A-101. W takich warunkach uzyskano wysokie zawartości badanych pierwiastków, przy niezbyt duŝym obniŝeniu plonu biomasy i zawartości białka. WyŜsze stęŝenia selenu i chromu w podłoŝu powodowało obniŝenie tych parametrów jak równieŝ obniŝenie produktywności biomasy. Dla porównania zdolności do bioakumulacji badanych pierwiastków przeprowadzono dwie hodowle droŝdŝy Y. lipolytica A-101 w podłoŝu z syropem glukozowym, w których podłoŝe uzupełniono selenem i chromem w wybranych stęŝeniach. PoniewaŜ w hodowli w podłoŝu z dodatkiem 4 mgdm -3 selenu uzyskano niezadowalające wyniki, dlatego dodatkowo przeprowadzono proces w podłoŝu z 2 mgdm -3 selenu (tab. 3). W hodowlach przeprowadzonych w podłoŝach glukozowych uzyskano niŝszy plon biomasy (od 1,1 do 21,6 gdm -3 ) oraz wyŝszą zawartość białka w komórkach droŝdŝy (od 37,6 do 44,9%). Biomasa droŝdŝy Y. lipolytica A-101 wyprodukowana w podłoŝu z syropem glukozowym z dodatkiem selenu, charakteryzowała się wyŝszą zawartością selenu o około 15 mgkg -1 w porównaniu do uzyskanej w podłoŝu lipidowym. Wartości produktywności biomasy i wydajności biomasy w podłoŝach z syropem glukozowym i badanymi mikroelementami były niŝsze niŝ uzyskane w procesach prowadzonych w podłoŝach z surowym olejem rzepakowym (rys. 4). Reasumując, naleŝy stwierdzić, Ŝe droŝdŝe Y. lipolytica A-101 bez względu na źródło węgla charakteryzują się dobrą akumulacją selenu i chromu w komórce. Otrzymane wyniki zachęcają do dalszych badań nad akumulacją selenu i chromu w biomasie droŝdŝy Y. lipolytica A-101. NaleŜy wyjaśnić wpływ sposobu prowadzenia hodowli na ten proces. Doświadczenia prowadzone przez Batic i Raspor [2000], w których badali akumulację chromu droŝdŝy C. intermedia w hodowli okresowej i okresowej z zasilaniem, wykazały, Ŝe akumulacja chromu była 4,5 razy większa przy zastosowaniu hodowli okresowej, natomiast biomasa uzyskana w Biotechnologia 4(1-2) 2005

8 62 I. Musiał i in. hodowli z zasilaniem charakteryzowała się wysoką zawartością chromu organicznego. Ponadto dalsze badania powinny dotyczyć sprawdzenia, czy badane pierwiastki ulegają tylko biosorpcji na powierzchni ściany komórkowej czy teŝ bioakumulacji we wnętrzu komórki, a jeśli tak to w którym miejscu komórki droŝdŝy Y. lipolytica A-101. Tabela 3. Plon biomasy oraz zawartość białka, selenu i chromu droŝdŝy Y. lipolytica A-101 uzyskanej w hodowlach okresowych w podłoŝach z glukozą Table 3. Biomass, protein content and selenium and chromium concentration in biomass of Y. lipolytica A-101 obtained in batch cultures on glucose media StęŜenie Se (IV) i Cr (III) w podłoŝu Se (IV) and Cr (III) concentration in medium [mgdm -3 ] Plon biomasy Biomass [gdm -3 ] Zawartość białka Protein content in biomass [%] Zawartość Se (IV) i Cr (III) Se (IV) and Cr (III) concentration in biomass [mgkg -1 ] 2,0 Se 21,6 44,9 75,9 4,0 Se 1, ,0 Cr 18,3 37,6 44,0 Qx produktywność biomasy Biomass productivity Yx/s wydajność biomasy Biomass yield Yx/s [gg -1 ] Qx [gdm -3 h -1 ] ,0 Se (IV) 40,0 Cr (III) [mgdm -3 ] Rys. 4. Wpływ zawartości Se (IV) i Cr (III) w podłoŝu z glukozą na produktywność i wydajność procesu produkcji biomasy droŝdŝy Y. lipolytica A-101 w hodowlach okresowych Fig. 4. Effect of Se (IV) and Cr (III) concentration in glucose media on the productivity and the biomass yield of Y. lipolytica A-101 in batch cultures PIŚMIENNICTWO Badocha E., Piasecka-Jóźwiak K., Stecka K.M., Grzybowski R.A., Badania nad akumulacją chromu przez szczep droŝdŝy Saccharomyces boulardii, Mat. Konf. Wykorzystanie droŝdŝy w przetwórstwie Ŝywności tradycja i przyszłość, Wrocław, 6-7 czerwiec, 72. Barford J.P., The technology of aerobic yeast in Yeast Biotechnology, edyted by D. R. Berry, I. Russel, G.G. Stewart, London, Allen and Unwin. Acta Sci. Pol.

9 Produkcja droŝdŝy paszowych 63 Batic M., Raspor P., Effect of cultivation mode on a bioprocess for chromium yeast biomass enrichment, European Journal of Physiology, 439 [Suppl]: R73-R75. Boze H., Moulin G., Galzy P., Production of Food and Fodder Yeasts., Critical Reviews in Biotechnology, 12(1/2), Boze H., Moulin G., Galzy P., Biomass in Biotechnology, Vol. 9, edited by Rehm H.J. and Reed G., Weinheim. Crueger W., Crueger A., Single-Cell-protein in Biotechnology, Textbook of Industrial Microbiology, edited by E. T. Brock, Second edition, Demirci A., Pometto A.L., Production of organically bound selenium yeast by continuous fermentation, J. Agri. Food Chem., 47, Diowksz A., Pęczkowska B., Włodarczyk M., Ambroziak W., Bacteria/Yeast and Plant Biomass Enriched in Se Via Bioconversion Process as a Source of Selenium Supplementation in Food, Food technology in Progress in Biotechnology, Vol. 17, Elsevier Publishers, Amsterdam, Kramarz M., Próby okresowej hodowli droŝdŝy Trichosporon cutaneum w kadzi Fringsa z uŝyciem substratu tłuszczowego jako jedynego źródła węgla i energii w podłoŝu. Prace Nauk. AE we Wrocławiu, 605, Kramarz M., Badania nad wykorzystaniem roślinnych substratów tłuszczowych do produkcji biomasy droŝdŝy paszowych w skali przemysłowej. Prace Nauk. AE we Wrocławiu, 622, Liu J., Zhang B., He X., Zhang P., Chai Z., Selection of high-biomass, chromium-rich yeast strain and optimization of cultivation conditions, J. Ind. Microb. Biotechnol., 27, Musiał I., Rymowicz W., Charakterystyka produkcji single-cell-biomass z oleju rzepakowego w róŝnych systemach hodowlanych, InŜynieria i Aparatura Chemiczna, 3, Musiał I., Rymowicz W., Kita A., Produkcja biomasy droŝdŝy Yarrowia lipolytica z tłuszczów odpadowych po smaŝeniu produktów przekąskowych, Acta Scientiarum Polonorum, 3 (1-2), Ortman K, Pehrson B., Effect of selenate as a feed supplement to dairy cows in comparison to selenite and selenium yeast, J. Anim Sci., 77, Papanikolaou S., Aggelis G., Modeling lipid accumulation and degradation in Yarrowia lipolytica cultivated on industrial fats, Curr. Microbiol., 46, PN-81/A-79006, DroŜdŜe paszowe suszone. Podkówka W., Biopaliwa płynne a produkcja pasz, Raport Rolny, nr 24/25 ( Raspor P., Skrt M., Pas M., Recek M., Fujs S., Jamnik P., Batic M., Bukovec P., Yeast physiological response to heavy metals, Mat. Konf. Wykorzystanie droŝdŝy w przetwórstwie Ŝywności - tradycja i przyszłość, Wrocław, 6-7 czerwiec, Riaublanc A., Boze H., Demuynck M., Moulin G., Ratomahenina R., Graille P., Optimatisation of biomass production from palm oil culture using Candida rugosa. Fat. Sci. Technol., 2, Rymowicz W., Rafałowicz D., Wojtatowicz M., Musiał I., Dobór szczepów i składu podło- Ŝa do produkcji biomasy Yarrowia lipolytica na substratach tłuszczowych. Biotechnologia, 3 (38), Stecka K., Piasecka-Jóźwiak K., Badocha E., Grzybowski R., Próby otrzymania droŝdŝy wzbogaconych w chrom, Mat. Konf. XXXI Sesja Naukowa KTiCHś PAN, Poznań września, 271. Stewart K., Methods in cell biology, 12 (8), Suhajda A., Hegoczki J., Janzso B., Pais I., Vereczkey G., Preparation of selenium yeast I. Preparation of selenium enriched S. cerevisiae, J. Trace Element. Medic. Biol., 14(1), Biotechnologia 4(1-2) 2005

10 64 I. Musiał i in. Wolf W.R., Zainal H., Yeger B., Selenomethionine content of candidate reference materials, Fresenius Journal of Analitical Chemistry, 370, Zheng S., Yang M., Yang Z., Biomass production of yeast isolate from salad oil manufacturing wastewater, Bioresource Technol., 96, PRODUCTION OF SELENIUM AND CHROMIUM ENRICHED YARROWIA LIPOLYTICA FODDER YEAST Abstract. The aim of the work was to examine ability of Y. lipolytica A-101 yeast to accumulation of selenium and chromium in biomass during biomass production process in media containing crude rapeseed oil. In shaking cultures limiting growth of Y. lipolytica A-101 yeast concentration of selenium 6 mgdm -3 Se (IV) and chromium 80 mgdm -3 Cr (III) was obtained. Yeast of Y. lipolytica A-101 was cultivated in batch culture in stirred tank reactor, containing chemically defined medium, supplemented with selenium or chromium. The results showed that level of selenium or chromium accumulation was dependent on microelements concentration. It was found that elevated concentrations of Se (IV) and Cr (III) in the environment caused a reduction both biomass production, productivity and biomass yield of Y. lipolytica A-101. Concentrations 4 mgdm -3 Se (IV) and 40 mgdm -3 Cr (III) was obtained as the best concentrations for Y. lipolytica A-101 biomass production on lipid media. Key words: fodder yeast, Yarrowia lipolytica, selenium, chromium, SCP Zaakceptowano do druku Accepted for print: Acta Sci. Pol.