CC BY
74
2. Кулагин А.Ю., Гиниятуллин Р.Х., Уразгильдин Р.В. Средостабилизирующая роль лесных насаждений в условиях Стерлитамакского промышленного центра. Уфа: Гилем, 2010. - 108 с.
Хабибулина Н.В.1, Дмитриева Ю.А.2, Шитова Е.С.3
'Кандидат технических наук; 2Студентка 3го курса; 3Студентка 3го курса, кафедра биотехнологии, Российский химикотехнологический университет имени Д.И. Менделеева
Настоящая работа подготовлена по результатам исследований, проведенных в рамках гранта Президента РФ для поддержки молодых российских ученых МК-4800.2014.4.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЕВЫХ БЕЛКОВЫХ ГИДРОЛИЗАТОВ В КАЧЕСТВЕ КОМПОНЕНТА ПИТАТЕЛЬНОЙ
СРЕДЫ ДЛЯ ДРОЖЖЕЙ
Аннотация
В статье рассмотрена возможность использования ферментативных соевых гидролизатов в качестве дополнительного компонента питания при культивировании дрожжей Saccharomyces cerevisiae вместо дрожжевого экстракта. Замена дрожжевого экстракта гидролизатами потенциально позволит удешевить процесс культивирования.
Ключевые слова: культивирование, белковые гидролизаты, дрожжи.
Khabibulina N.V.1, Dmitrieva J.A.2, Shishova E.S.3
1 PhD in Engineering; 23rd year student; 33rd year student, Department of biotechnology, D. Mendeleev University of Chemical
Technology of Russia
USE OF SOY PROTEIN HYDROLYZATE AS A COMPONENT OF CULTURE MEDIA FOR YEAST
Abstract
The article discusses the use of soy enzymatic hydrolysates as an additional supply component for culturing the yeast Saccharomyces cerevisiae instead yeast extract. Replacing of yeast extract by hydrolysates potentially will reduce the cost of cultivation process.
Keywords: culturing, protein hydrolysates, yeast.
В настоящее время возрастает интерес к получению и разностороннему использованию белковых гидролизатов, являющихся продуктами гидролитического расщепления белков. Основными компонентами гидролизатов являются аминокислоты и пептиды с различными молекулярными массами. Гидролиз проводят преимущественно кислотным или ферментативным способами, причем последний считается более предпочтительным с точки зрения качества конечных продуктов и технологических характеристик процесса.
В качестве субстратов для получения гидролизатов может использоваться растительное сырье, например, продукты переработки сои (соевая мука, концентрат и изолят белка). Указанные продукты содержат от 50 до 90 % сырого протеина, что делает их перспективным сырьем для получения белковых гидролизатов.
В ряду ферментных препаратов, применяемых для получения гидролизатов, особый интерес вызывают комплексные препараты животного и микробного происхождения, содержащие ряд индивидуальных ферментов с различной специфичностью, что обеспечивает полноту гидролиза. Кроме того, такие препараты более дешевы по сравнению с индивидуальными.
Белковые гидролизаты используются для обеспечения питательной поддержки пациентов, являются питательными основами микробиологических сред и компонентами защитных сред при сушке микроорганизмов, входят в состав специального питания для детей, не воспринимающих лактозу, используются как кормовые добавки и в производстве БАД. Известно использование гидролизатов сои в качестве питательной основы в составе триптиказо-соевого бульона и агара, сред для выделения анаэробов, грибов, стрептококков, пневмококков, менингококков [1].
В настоящей работе в качестве субстратов использовали традиционный послеспиртовой концентрат белка сои и концентрат, дополнительно обработанный экструзией. Под влиянием экструзионной обработки увеличивается растворимость и облегчается ферментативная атакуемость, происходит денатурация белка и диспергирование других высокомолекулярных веществ, что может приводить к различному составу гидролизатов, получаемых из традиционного и экструдированного сырья [2]. Среди ферментных препаратов были выбраны панкреатин, выделяемый из поджелудочной железы свиней, и протосубтилин, получаемый при глубинном культивировании Bacillus subtilis [3,4].
Как было указано выше, белковые гидролизаты могут являться компонентами питательных сред. Ценным с технологической точки зрения микроорганизмом являются пекарские (или пивоваренные) дрожжи - Saccharomyces cerevisiae, широко применяемые при производстве продуктов питания и алкогольных напитков, при производстве ферментов, рекомбинантных белков и лекарственных средств [5].
Для накопления биомассы дрожжей в питательной среде, помимо источника углерода, необходимо присутствие азотистых компонентов и факторов роста. В этих целях обычно используют дрожжевой экстракт, однако существует возможность заменять его ферментативными гидролизатами. В связи с этим, целью настоящей работы явилось изучение роста дрожжей Saccharomyces cerevisiae на питательной среде, содержащей в качестве источника азота белковые гидролизаты, полученные на основе концентратов белка сои с использованием панкреатина и протосубилина.
Для определения ростовых характеристик дрожжей Saccharomyces cerevisiae были приготовлены девять питательных сред различного состава, приведенного в табл. 1. В качестве основы для приготовления сред использовали среду Ридера с сахарозой (20 г/л). Контрольная среда в качестве дополнительного источника питания содержит дрожжевой экстракт, экспериментальные среды -различные гидролизаты.
Таблица 1. Состав питательных сред
№ колбы Условия приготовления гидролизата Концентра-ция, г/л
1 Дрожжевой экстракт 0,5
2 Гидролизат 1: традиционный концентрат (100 г/л), панкреатин - 2 % по массе, t = 370С, рН 8,0, 2 ч 0,25
3 0,5
4 Гидролизат 2: традиционный концентрат (100 г/л), протосубтилин - 2 % по массе, t = 370С, рН 8,0, 2 ч 0,25
5 0,5
6 Гидролизат 3: экструдированный концентрат (100 г/л), панкреатин - 2 % по массе, t = 370С, рН 8,0, 2 ч 0,25
7 0,5
8 Гидролизат 4: экструдированный концентрат (100 г/л), протосубтилин - 2 % по массе, t = 370С, рН 8,0, 2 ч 0,25
9 0,5
Культивирование проводили в конических колбах объемом 250 мл (объем питательной среды - 100 мл) на качалке при температуре 300C. Засев инокулята проводили из посевной колбы в количестве 5 % от объема питательной среды в колбе. Пробы отбирали каждые 2-3 ч, накопление биомассы определяли спектрофотометрически при длине волны 505 нм, а также методом прямого подсчета в камере Горяева.
67
Кривые роста, представленные на рис. 1, имеют характерную s-образную форму. На кривых можно выделить фазу экспоненциального роста, стационарную фазу и фазу угнетения роста. Отсутствие выраженной лаг-фазы может быть связано с засевом экспериментальных колб с посевной колбы, культура в которой находилась в фазе экспоненциального роста.
Продолжительность фазы экспоненциального роста при культивировании на обеих средах одинакова и составляет 8-8,5 часов, однако рост на контрольной среде характеризуется большей удельной скоростью роста. Время до наступления стационарной фазы составляет 20-23,5 часов. Для контрольной среды стационарная фаза наступает быстрее, что, вероятно, связано с более быстрым исчерпанием углеродного субстрата (конечная концентрация общих сахаров в контрольной среде менее 1 г/л), а также более высокой удельной скоростью роста. После суток культивирования культура начинает отмирать, причем для контрольной среды этот процесс выражен очень заметно по сравнению с экспериментальными.
Рис. 1. Кривые роста для контрольной и экспериментальных сред при внесении гидролизатов: а) с использованием
панкреатина; б) с использованием протосубтилина
Как видно из рассчитанных ростовых характеристик (табл. 2), степень усвоения углеводного субстрата на контрольной среде приближается к единице, в то время как при культивировании в экспериментальных средах она составляет 50-60 %. В экспериментальных колбах полного исчерпывания углеводного субстрата не происходит. Значение удельной скорости роста для контрольной среды примерно вдвое выше, чем для экспериментальных сред, что свидетельствует о большей эффективности использования дрожжевого экстракта в качестве дополнительного компонента питания.
Из данных, представленных на рис. 1 и в табл. 2, следует, что при использовании одного гидролизата в разных концентрациях при увеличении концентрации внесенного гидролизата ростовые характеристики культуры повышаются. Так, для колб 2 и 3 в момент окончания экспоненциальной фазы роста концентрация клеток дрожжей составляет 7,4*106 клеток/мл и 8,7*106 клеток/мл, соответственно. При этом степень усвоения субстрата для указанных колб повышается с 53 до 56 %, а удельная скорость роста возрастает с 0,15 до 0,17. Аналогичная зависимость наблюдается для всех экспериментальных пар вне зависимости от типа субстрата и ферментного препарата, использованных для получения гидролизатов.
Таблица 2. Ростовые характеристики дрожжей
№ колбы Степень усвоения S, % Время до наступления стационара, ч
1 0,31 99 20
2 0,15 53 22
3 0,17 56 22
4 0,15 58 23,5
5 0,18 58 23,5
6 0,16 55 22
7 0,18 57 22
8 0,16 52 23,5
9 0,17 59 23,5
В работе также провели исследования составов гидролизатов (табл. 3). Состав гидролизатов варьирует в широких пределах в зависимости от использованных субстратов и ферментных препаратов. Гидролизаты, приготовленные на основе экструдированного концентрата, содержат больше белка, чем гидролизаты из традиционного концентрата, но в то же время являются более загрязненными примесными сахарами. Гидролизаты, полученные с использованием панкреатина имеют в своем составе больше аминного азота (до 5,6 % от содержания сухих веществ). Однако состав и условия получения гидролизата на ростовые характеристики культуры существенным образом не влияют.
Таблица 3. Характеристика использованных в работе гидролизатов
№ гидролизата СВ % белка от СВ % общих сахаров от СВ Аминный азот, %
г/л % от СВ от белка
1 54,8 5,3 38,1 7,3 4,5 11,9
2 44,5 4,2 40,4 11,9 2,2 5,5
3 53,2 5,3 76,3 20,5 5,6 7,3
4 69,4 6,6 46,7 16,9 2,0 4,4
68
На основании полученных данных можно сделать предположения о факторах, являющихся причиной относительно слабого роста на питательной среде, содержащей соевый гидролизат:
1. Неблагоприятное для культуры соотношение углерод/азот.
2. Дрожжевой экстракт является источником витаминов прежде всего группы В, содержание которых в несколько раз превышает их содержание в концентрате белка сои. Возможно, недостаток витаминного питания является причиной снижения ростовых характеристик культуры на экспериментальных средах.
3. В результате ферментативного гидролиза в растворе присутствуют белки и пептиды с относительно высокой молекулярной массой, в то время как наиболее хорошо дрожжами усваиваются именно свободные аминокислоты. Дрожжевой экстракт имеет повышенное по сравнению с гидролизатами содержание свободных аминокислот, что делает его более предпочтительным в качестве дополнительного компонента питания.
Таким образом, было установлено, что ферментативный соевый гидролизат как традиционного, так и экструдированного концентрата белка, полученный с использованием панкреатина и протосубтилина, может быть использован в качестве дополнительного компонента питания для приготовления питательной среды для роста дрожжей Saccharomyces cerevisiae, однако ростовые характеристики при этом снижаются по сравнению со средой с добавлением дрожжевого экстракт. Удельная скорость роста для контрольной среды составляет 0,31 ч-1, для сред с добавлением гидролизатов варьирует в пределах 0,14-0,17 ч-1, степень усвоения углеводного субстрата при этом составляет 50-60 %. Наблюдаемое снижение ростовые характеристик может быть связано с недостаточным содержанием витаминов в белковых соевых гидролизатах, а также с недостаточно высоким по сравнением с дрожжевым экстрактом содержанием свободных аминокислот.
Литература
1. Moline Radomir, Jan Panek, Mitsuoshi Miyahara. Protein hydrolysates in foodstuffs // Мeat technology. - 2007, №11.
2. Начетова М.А., Баракова М.А., Сложеникин Е.В. Исследование влияния режимов экструзионной обработки зернового сырья на технологические показатели производства спирта // Научный журнал НИУ ИТМО "Процессы и аппараты пищевых производств". - 2012, №2(9), Санкт-Петербург.
3. European medicines agency, CHMP/BWP report to the CMDh on pancreatin containing products, 2013.
4. Лупова Л.М., Гребешова Р.Н., Рышкова Т.М. Синтетическое моющее средство для замачивания белья // Патент РФ № 679623. 1979
5. Градова Н.Б., Бабусенко Е.С., Горнова И.Б. Лабораторный практикум по общей микробиологии // Москва.: ДеЛи принт, 2004. - 144 с.
Щеглов С.Н.1, Кузнецова А.П.2, Шестакова В.В.3, Клименко Н.Н.4
'Доктор биологических наук, доцент, Кубанский государственный университет;
2кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский
институт садоводства и виноградарства;
3аспирант, Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства; 4магистрант, Кубанский государственный университет
ВЫЯВЛЕНИЕ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ МОРФОЛОГИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ И УСТОЙЧИВОСТЬЮ К КОККОМИКОЗУ У СЕЯНЦЕВ ВИШНЕВО-ЧЕРЕШНЕВЫХ ГИБРИДОВ
Аннотация
В статье установлена достоверная связь устойчивости к коккомикозу с морфологическими признаками вишнево-черешневых гибридов. Предложен подход к разработке метода экспресс-оценки устойчивости к изучаемому патогену, что позволит ускорить оценку генетических ресурсов и проводить фундаментальные исследования при изучении механизмов устойчивости к коккомикозу. Ключевые слова: черешня, вишня, устойчивость к коккомикозу.
Shcheglov S.N., Kuznetsova A.P., Shestakova V.V., Klimenko N.N.
'Doctor of science, associate professor, Kuban State University;
2candidate of science, senior research associate, North-Caucasian zone scientific research institute of gardening and wine growing; postgraduate student, North-Caucasian zone scientific research institute of gardening and wine growing;
4 undergraduate, Kuban State University
DEPENDENCE OF MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS AND RESISTANCE TO KOKKOMIKOZ OF SEEDLINGS
CHERRY AND CHERRY HYBRIDS
Abstract
In article reliable connection of stability to Blumeriella jaapii (Rehm.) is established with morphological features of cherry and cherry hybrids. The method of an express assessment of stability to Blumeriella jaapii (Rehm.) is offered. Development of methods of identification of stability ofplants will allow to accelerate an assessment of genetic resources and to conduct basic researches when studying mechanisms of stability to Blumeriella jaapii (Rehm.)
Keywords: sweet cherry, cherry, stability to Blumeriella jaapii (Rehm.).
Важнейшая задача селекции сельскохозяйственных культур - создание сортов, устойчивых к неблагоприятным факторам среды, невосприимчивых к болезням и вредителям. В полной мере это относится и к культурам рода Cerasus Mill, которые являются одними из самых распространённых и популярных косточковых плодовых культур на Юге России.
Несмотря на немалые успехи, достигнутые селекционерами, в настоящее время лишь в очень слабой степени удовлетворяется потребность промышленности и населения в плодах вишни и черешни. Вишневых и черешневых садов в нашей стране недостаточно, а продуктивность имеющихся невысокая, одной из причин чего является недостаточная устойчивость растений к биотическим и абиотическим стрессам.
Невысокая рентабельность культур вишни и черешни - это поражаемость многих широко распространённых сортов наиболее опасным заболеванием коккомикозом. [ 1].
Даже выполнение комплекса защитных мер, количество которых в последние годы значительно увеличилось из-за эпифитотий, не позволяет полностью остановить развитие болезни на растениях. Необходимость внедрения в производство устойчивых сортов обусловлена ещё и тем, что массовое развитие возбудителя коккомикоза происходит в период созревания плодов, когда проведение химических обработок запрещается [2].
Цель нашей работы заключается в нахождении связи между устойчивостью к коккомикозу и комплексом морфологических характеристик сеянцев вишнево-черешневых гибридов, необходимой для создания методов ускоренной оценки устойчивости к болезни.
Материалом для исследования послужили 56 сеянцев вишнево-черешневых гибридов (Булатниковская х [Cerasus lannesiana х Франц Иосиф]). Данные гибриды были описаны по 37 морфологическим признакам: сила роста растения, форма роста растения, степень ветвления растения, угол отхождения боковых ветвей растения, толщина однолетнего побега, длина междоузлия
69
