Использование микробного потенциала содовых озер в экономике

В водной толще и донных осадках содовых озер скорость микробной деструкции органических веществ достаточно интенсивны и микроорганизмы синтезируют множество различных ферментов, илы этих озер пропитаны продуктами деятельности различных групп бактерий, низкомолекулярными веществами, углекислым газом, метаном, сероводородом, летучими жирными кислотами, спиртами, различными минералами, солями, витаминами и др. веществами. Тем самым, алкалофилы оказывают заметное влияние на экофизиологическое и биохимическое состояние донных осадков содовых озер, и соответственно, представляют интерес для специалистов как продуценты промышленно значимых ферментов.

Алкалофильные бактерии растут с наибольшей скоростью при pH 8-11 и в связи c этим, их особенность состоит в том, что ферменты, находящиеся на поверхности клетки или секретируемые в окружающую среду, устойчивы к денатурирующему влиянию щелочной среды и в этом состоит их ценность. Привлекательны алкалофилы своей повышенной устойчивостью к контаминации посторонней микрофлорой подобно другим экстремофилам, что крайне важно при производстве стандартизованного ферментного препарата, а также тем, что они производят почти все промышленно значимые классы ферментов: протеазы, амилазы, ксиланазы, липазы, лактазы, хитиназы.

При производстве детергентов в настоящее время используют протеазы, липазы и целлюлазы алкалофильных микроорганизмов в связи, с тем, что белки экстремальных алкалофилов обладают высокой стабильностью и сохраняют свою активность при высоких значениях pH среды. Среди уже выделенных и очищенных ферментов есть образцы с выдающимися характеристиками, такие как амилаза с оптимумами: pH равное 12 и температуры - 60⁰С и протеаза с оптимумами рН-12 и температурой -70⁰С. Сочетание высокой температуры и pH особенно влияет на стабильность белков.

Некоторые термофильные алкалофилы продуцируют термостабильные ферменты, которые находят применение в различных областях биотехнологии – от индустриального производства гидролитических ферментов для детергентов до использования термостабильных ферментов обмена нуклеиновых кислот в генетических и молекулярно-биологических исследованиях. В частности, термоактивные ферменты продуцируемые алкалофилами, используются для промышленного разложения биополимеров с целью получения сахаров в нестерильных условиях. Также термостабильные α-амилазы алкалофилов могут быть использованы при высокотемпературных условиях. Фермент из Bacillus amyloliquefagiens имеет температурный оптимум 70⁰С, фермент из B. licheniformis – 90⁰C.

Технология ферментативного гидролиза крахмала с образованием глюкозы и последующего получения глюкозо-фруктозных сиропов нашла широкое применение в пищевой промышленности. Среди наиболее важных в промышленном отношении ферментов производимые алкалофилами, второе место после амилаз занимают протеазы, которые составляют около 60% от количества всех производимых ферментов. В фармацевтической и пищевой промышленности используют протеазы алкалофильных бактерий как гидролизатор белка, при дублении кожи, в пивоварении и производстве специфических детергентов. Поэтому для промышленного производства ферментов требуются штаммы микробов, дающие высокий выход внеклеточных протеаз.

Среди бактерий в настоящее время именно бациллы являются особыми продуцентами внеклеточных протеаз, а липазы алкалофилов, в особенности термофильные, нашли применение как компоненты синтетически моющих средств. Ежегодно в мире производится примерно 500 т этих ферментов, используемых, прежде всего в производстве моющих средств.

Таким образом, бактериальные ферменты алкалофилов находят применение в различных областях от индустриального производства гидролитических ферментов для детергентов до использования термостабильных ферментов обмена нуклеиновых кислот в генетических и молекулярно-биологических исследованиях, также используются для промышленного разложения биополимеров. Поэтому существует необходимость поиска наиболее эффективных путей использования содовых озер в экономике, при этом следует отметить, что без научного подхода эксплуатировать собственно-территориальные ресурсы не следует, т.к. по истечении некоторого времени эти биоценозы начнут испытывать кризисы экологического характера.