Βιοτεχνολογική παραγωγή και μελέτη των λιπιδίων του ζυγομύκητα Cunninghamella echinulata καλλιεργούμενου πάνω σε παραπροϊόντα της βιομηχανίας τομάτας

Abstract

In this thesis the kinetics of biosynthesis of lipids and their physiological role in the oleaginous Zygomycete Cunninghamella echinulata was studied during growth on media based on tomato by-products. During active growth and lipogenesis C. echinulata typically synthesizes triglycerides and lesser amounts of glycolipids plus sphingolipids (mono- and di-glycosylated diglycerides) and phospholipids (phosphatidyl-choline and phosphatidyl-ethanolamine etc). During growth gamma-linolenic acid (GLA) is transported from polar lipids to triglycerides. In fact, diglycosylated diglycerides followed by phosphatidyl-choline are the main sources of GLA. The major sugars of the glycolipids plus sphingolipids fraction are glucose and galactose, whereas rhamnose, mannose and arabinose are found in lesser percentages. The percentage proportion of glucose increases during growth. Ergosterol is the major sterol of C. echinulata (the rate of its synthesis increases during growth), while ergosta-5,7,9(11),22-tetraenol, ergosta-7,22-dienol, ergosta-7,22,24(28)-trien-3β-ol, episterol, and lanosterol are found in lesser percentages. During lipid mobilization triglycerides are preferentially degraded, while the degradation of GLA containing triglycerides proceeds with slower rates than the degradation of the rest triglycerides. On the contrary, polar lipids that contain high percentages of GLA are synthesized during lipid degradation. When C. echinulata is grown on a tomato by-product hydrolyzate supplemented with glucose it produces significant lipid amounts (47.6% of its biomass), corresponding to >1g/l GLA.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκε η κινητική βιοσύνθεσης και ο φυσιολογικός ρόλος των λιπιδίων του ελαιογόνου Ζυγομύκητα Cunninghamella echinulata κατά τη διάρκεια της αύξησής του σε υποστρώματα με βάση παραπροϊόντα της βιομηχανίας της τομάτας. Κατά τις φάσεις της κυτταρικής αύξησης και της λιπογένεσης ο C.echinulata βιοσυνθέτει κυρίως τριγλυκερίδια και δευτερευόντως γλυκολιπίδια/σφιγγολιπίδια (μονο- και δι-γλυκοζυλιωμένα διγλυκερίδια) και φωσφολιπίδια (φωσφατιδυλο-χολίνη, φωσφατιδυλο-αιθανολαμίνη κ.ά.). Κατά τη διάρκεια της αύξησης το γ-λινολενικό οξύ (GLA) διακινείται απ' τα πολικά λιπίδια προς τα τριγλυκερίδια. Ειδικότερα, η μεγαλύτερη ποσότητα του GLA διακινείται απ' τα διγλυκοζυλιωμένα διγλυκερίδια και τη φωσφατιδυλο-χολίνη. Τα σάκχαρα που συμμετέχουν στις δομές των γλυκολιπιδίων και σφιγγολιπιδίων είναι η γλυκόζη και η γαλακτόζη και σε μικρότερα ποσοστά η ραμνόζη, η μαννόζη και η αραβινόζη. Μάλιστα, η περιεκτικότητα των γλυκολιπιδίων και σφιγγολιπιδίων σε γλυκόζη αυξάνεται κατά τη διάρκεια της αύξησης. Ο C. echinulata βιοσυνθέτει κυρίως εργοστερόλη (με αυξανόμενους ρυθμούς κατά τη διάρκεια της αύξησης), και σε μικρότερα ποσοστά εργοστα-5,7,9(11),22-τετραενόλη, εργοστα-7,22-διενόλη, εργοστα-7,22,24(28)-τριενόλη, επιστερόλη και λανοστερόλη. Κατά τη φάση της αποδόμησης των λιπιδίων τα τριγλυκερίδια αποδομούνται εκλεκτικά σε σχέση με τα υπόλοιπα λιπίδια, ενώ τα τριγλυκερίδια που περιέχουν στις δομές τους GLA υδρολύονται βραδύτερα των άλλων τριγλυκεριδίων. Αντίθετα, νέα πολικά λιπίδια, πλούσια σε GLA παράγονται κατά την αποδόμηση. Ο μύκητας καλλιεργούμενος σε υδρόλυμα παραπροϊόντων τομάτας εμπλουτισμένο με γλυκόζη συσσωρεύει στο μυκήλιο σημαντικές ποσότητες λίπους (>45 %) και παράγει GLA>1g/l.