APPLICATION OF GAMMA RAYS FOR INCREASING THE PRODUCTIVITY OF XYLITOL FROM RICE STRAW BY CANDIDA TROPICALIS AND CANDIDA GUILLIERMONDII *

ABOU ZEID, A.A.⁽¹⁾, EL-ZAWAHRY, Y.A.⁽¹⁾, EL-MONGY, T.M.⁽²⁾,
EL-FOULY, M.Z.⁽²⁾ and ABD EL-AZIZ, A.B.⁽²⁾

(1) Botany Department, Faculty of Science, Zagazig University, Egypt and
(2) National Centre for Radiation Research and Technology, AEA, Cairo, Egypt.

Key words: Xylitol, Irradiated rice straw, Candida tropicalis,
Candida guilliermondii.

استخدام أشعة جاما لزيادة إنتاجية الزيليتول من قش الأرز بواسطة
كانديدا تروبيكالس وكانديدا جويللييرموندياى

عزة عبد العزيز أبوزيد و يحيى أحمد الظواهرى وطارق محمود المنجي
و محى الدين زهير الفولى و أمانى بدر الدين عبد العزيز

خلاصـــة

لسكر الزيليتول مذاق حلو ويستخدم بدلاً من سكر السكروز لمنع تسوس الأسنان حيث أنه لا يكون أحماضا ويضاف حالياً بدلاً من السكروز فى عديد من الصناعات الدوائية والأغذية والمشروبات خصوصاً فى أغذية مرضى السكر إلا أن ارتفاع تكلفة إنتاجه بالطرق الكيمائية يؤدى إلى محدودية استخدامه.

يهدف هذا البحث إلى استخدام التكنولوجيا الحيوية لتحويل الزيلوز الموجود فى قش الأرز- بعد تعريضه لجرعات إشعاعية – إلى سكر الزيليتول بواسطة خميرة كانديا تروبيكالس التى أمكن عزلها محلياً من الفراولة وأثبتت قدرتها العالية على تحويل الزيلوز إلى زيليتول متفوقة على السلالة القياسية كانديدا جويللييرموندياى. يهدف البحث أيضاً إلى تعريض السلالتين المذكورتين إلى جرعات منخفضة من أشعة جاما لإمكانية زيادة قدرتهما على تحويل الزيلوز إلى زيليتول كما درس تأثير جرعات إشعاعية مختلفة (منشطة وقبل المميتة والمميتة) على التركيب الدقيق للسلالتين والتقاط صور بواسطة الميكروسكوب الإلكترونى الماسح والنافذ لتوضيح هذا التأثير على الخلايا الخضرية لهاتين الخميرتين.

وجد أن تعريض قش الأرز المطحون لجرعة إشعاعية 100 كيلوجراى - بعد المعالجة بحمض الكبريتيك المخفف - أدى إلى زيادة نسبة استخلاص الزيلوز من قش الأرز وبالتالى زيادة الإنتاجية فى الزيليتول بواسطة كلتا السلالتين كانديدا تروبيكالس وكانديدا جويللييرموندياى إلى 43.2 جم/لتر و45.0 جم/لتر ناتجة من 63.0جم/لتر زيلوز، على التوالى، كما إن الجرعات المنخفضة من اشعة جاما ( 0.25 - 0.50 كيلوجراى) تؤدى إلى زيادة قدرة الفطرين على تحويل الزيلوز إلى زيليتول، على التوالى، إلا أن إنتاج الزيليتول أنخفض تدريجياً بزيادة الجرعات الإشعاعية بعد ذلك وأدت الجرعة الإشعاعية 1 كيلوجراى إلى انخفاض شديد فى إنتاج الزيليتول خصوصاً فى حالة سلالة كانديدا تروبيكالس التى أظهرت حساسية للإشعاع أكثر نسبياً من كانديدا جويللييرموندياى معطية قيمة انخفاض عشرى (د₁₀) قدره 1.225 كيلوجراى مقارنة بـ 1.608 كيلوجراى لسلالة كانديدا جويللييرموندياى، كما أدت الجرعة تحت المميتة من الإشعاع لسلالة كانديدا جويللييرموندياى إلى انكماش فى الخلايا وعدم انتظام فى شكلها فى حين تكونت خيوط تشبه القطن على السطح الخارجى لخلايا كانديدا تروبيكالس. أما الجرعات المميتة، فسببت عدم انتظام فى شكل الخلايا لكلتا السلالتين وحدث لكثير منها زيادة فى الطول وتمزق فى جدران الخلايا وخروج المكونات الداخلية للخلية كما أظهرت صور الميكروسكوب الإلكترونى تحلل كامل لبعض الخلايا.

ABSTRACT

Irradiating the rice straw with high dose level of gamma rays (100 KGy) after being treated with diluted sulphuric acid increased the xylitol yields from the hydrolysates to 43.2 and 45.0 g/l out of 63.0 g/l xylose by Candida tropicalis and Candida guilliermondii, respectively. Meanwhile, irradiating C. tropicalis and
C. guilliermondii with low dose levels (0.25 and 0.5 KGy, respectively) before being inoculated in artificial medium, containing 150 g/l xylose, increased the yields of xylitol by the irradiated species. On the contrary, the produced xylitol was decreased sharply in case of isolates irradiated with 1 KGy especially
C. tropicalis, which showed less resistance to gamma rays recording D₁₀ value 1.225 compared with 1.608 for C. guilliermondii. Sub-lethal dose of gamma rays (10 and 8 KGy) shrank C. guilliermondii cells and their shape became irregular while C. tropicalis cells formed small cottony fibres structure on the external surface of the cell wall, respectively. Meanwhile, lethal radiation doses (11 and
9 KGy) caused deformation of the vegetative cells of both isolates. Many cells were enlarged, the cell walls of many others were ruptured and the internal contents were released outside the cells. Complete lyses of some cells was also observed.