Дія наночастинок діоксиду церію на окремі показники синтетичної активності Rhodotorula glutinis

Анотація

Наночастинки діоксиду церію (НДЦ, НЧ СеО₂) володіють значними каталітичними та антиоксидантними властивостями, завдяки своїй здатності інгібувати розвиток вільнорадикальних реакцій внаслідок поєднання супероксиддисмутазної та каталазної міметичної активностей. Даний нанопрепарат проявляє значний антибактеріальний ефект, але виявляється низькотоксичним щодо одноклітинних дріжджових грибів Saccharomyces cerevisiae. Тому актуальним та доцільним є дослідження впливу цієї сполуки на інші групи дріжджів, зокрема представників роду Rhodotorula spp., для яких характерна висока швидкість росту, невибагливість до компонентного складу середовища культивування, здатність утворювати різноманітні цінні біологічно активні сполуки, а також можливість синтезу білків, ліпідів, каротиноїдів та екзополісахаридів у комплексі. Повідомлення про те, що мікроорганізми даного роду ідентифіковані як частина нормальної мікробіоти риб (Abramis brama, Rutilus rutilus, Perca fluviatilis, Oreochromis niloticus) розширює спектр їх використання або загалом як пробіотиків, або їх окремих клітинних та позаклітинних компонентів як пребіотиків у аквакультурі. У даній роботі проведено дослідження впливу різних концентрацій нанопрепарату НЧ СеО₂ на продукційні показники Rhodotorula glutinis, а також перевірка їх антагоністичних властивостей після насичення НДЦ. Для виявлення оптимальної концентрації нанопрепарату діоксиду церію проводили культивування R. glutinis впродовж 120 год за температури 28 ⁰С та аерації 160 об/хв на середовищі Сабуро з додаванням НЧ СеО₂, стабілізованого цитратом, з розміром частинок 1-2 нм у наступних концентраціях: 100 мМ, 10 мМ, 1 мМ, 0,1 мМ, 0,01 мМ. Контролем слугували родоторули, вирощені на середовищі Сабуро, дослідні контролі представлені мікроорганізмами, у культуральне середовище яких вносили цитрат та повнорозмірний церій (СеСl₃). Встановлено, що більшість досліджуваних концентрацій НДЦ (за винятком найвищої) не є токсичною для даних каротиногенних дріжджів. Наявність 10 мМ НЧ СеО₂ стимулює ріст культури, при цьому кількість біомаси зростає  у 4 рази порівняно з контролем. Відзначено також збільшення вмісту основних метаболітів – білку у 1,2 рази, ліпідів у 2,5 рази та цінних біологічно-активних сполук – каротиноїдів на 20% та екзополісахаридів у 2,2 рази. Проте за даних умов не зареєстровано значних змін каталазної та супероксидазної активностей. Перевірка антагоністичних властивостей збагаченої НДЦ культури R. glutinis методом відстроченого антагонізму за методикою перпендикулярних штрихів щодо грампозитивної B. subtilis та грамнегативної P. syringae бактерій показала наявність зон лізису до 17 та 25 мм відповідно, на противагу їх повній відсутності чи незначним розмірам (2  мм), відзначених при дослідженні контрольних зразків. Визначення стійкості R. glutinis, культивованої за умов наявності у середовищі наночастинок діоксиду церію, до природних інгібіторів травного тракту показало резистентність мікроорганізмів щодо шлункового соку (кількість КУО у 1,4 рази більша за контрольні значення) та жовчі (зафіксовано збільшення виживаності мікроорганізмів у 5 разів). Отримані результати засвідчують перспективність використання НДЦ для мобілізації ростової, ферментативної, антагоністичної активностей культури R. glutinis.