Cultivation of carotenogenic yeasts on waste substrates usinf solid state fermentation

Abstract

„Semi-solid fermentation“ je čoraz viac využívanou technikou k produkcii významných metabolitov, či obohatenej biomasy za nízkych finančných nákladov, nízkej spotreby kultivačnej vody a zároveň s malou záťažou na životné prostredie. Problémom tejto techniky ale môže byť voľba vhodného mikroorganizmu, ktorý je schopný rásť a produkovať pri nízkej aktivite vody. Predložená práca je poňatá ako pilotná štúdia troch kvasinkových kmeňov Rhodotorula glutinis, Cystofilobasidium capitatum a Sporobomomyces roseus kultivovaných technikou „semi-solid state fermentation“ (semi-SSF). Kvasinky boli kultivované v sériách produkčných médií s postupným znižovaním obsahu kultivačnej vody. Ako uhlíkatý zdroj sacharidov boli použité cestoviny a hydrolyzované cestoviny, v kontrolných médiách glukóza. Všetky študované kmene boli schopné rásť a produkovať sledované lipidické metabolity i pri nízkych obsahoch vody. Produkcie karotenoidov a sterolových látok boli vyššie práve v médiách s nízkou aktivitou vody. Bunky sa tak pravdepodobne chránili pred väčším osmotickým tlakom. Ako najlepší producent karotenoidov i biomasy sa ukázal kmeň Cystofilobasidium capitatum, kultivovaný na médiu s hydrolyzovanými cestovinami a obsahom vody 40%. Semi-SSF sa javí ako dobrá technika pre selekciu kmeňov s nadprodukčnými vlastnosťami. Výberom vhodného produkčného média a koncentrácie vody sa dá optimalizovať stimulácia produkcie sledovaných metabolitov v kvasinkových bunkách.Semi-solid fermentation is an eco - friendly technique more and more used for production of significant metabolites or enriched biomass at low entrance cost and low comsumption of water. The problem of this technique might be the right choice of microorganism able to grow and produce at low water activity. This work is a pilot study of three red yeast strains – Rhodotorula glutinis, Cystofilobasidium capitatum and Sporobomomyces roseus cultivated by semi-solid state fermentation (semi-SSF). Yeasts were cultivated in series of production media with gradual reduction of cultivation water content. Pasta and hydrolyzed pasta were used as source of sacharides, glucose served as the carbon source in control media. All studied strains we able to grow and produce observed lipidic metabolites also at low water contents. Production of carotenoids and sterols was higher in semi-solid media. Cystofilobasidium capitatum strain was identified as the best producer of carotenoids and biomass. This strain was cultivated on hydrolyzed pasta media with 40% water content. Semi-SSF seems to be an adequate technique for selection of strains having over-productive properties. Observed metabolites production in yeast cells can be optimized by choosing the appropriate production media and water activity.