Научная статья на тему 'СКРИНИНГ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУЦЕНТОВ МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩИХ ФЕРМЕНТОВ СРЕДИ КУЛЬТУР ВЫСШИХ БАЗИДИАЛЬНЫХ ГРИБОВ'

СКРИНИНГ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУЦЕНТОВ МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩИХ ФЕРМЕНТОВ СРЕДИ КУЛЬТУР ВЫСШИХ БАЗИДИАЛЬНЫХ ГРИБОВ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
240
61
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЫСШИЕ ГРИБЫ / КУЛЬТУРАЛЬНАЯ ЖИДКОСТЬ / ФЕРМЕНТЫ / МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ / ПРОТЕОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ / МИКРОФИЛЬТРАЦИЯ / УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИЯ / ПИТАТЕЛЬНАЯ СРЕДА / ГЛУБИННОЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Минаков Денис Викторович, Уразова Яна Валерьевна, Минакова Анастасия Александровна

Молокосвертывающие ферменты находят широкое применение при производстве сыров и кисломолочных продуктов, таких как творог, йогурт, сметана. Выбор фермента определяется выходом и вкусовыми характеристиками получаемого продукта. При этом важнейшими характеристиками фермента являются субстратная специфичность, уровень общей молокосвертывающей и протеолитической активности. В связи с дефицитом и дороговизной сычужного фермента в пищевой промышленности практикуют ферменты, полученные из грибных культур. Целью исследования являлись скрининг и изучение продуцентов молокосвертывающих ферментов из культур высших базидиальных грибов. В статье представлены результаты исследований по отбору продуцентов ферментов молокосвертывающего действия. Наиболее высокий показатель молокосвертывающей активности (МСА) выявлен у культуры грибов Piptoporus betulinus (19,4 ед/мл) в сравнении с Hericium coralloídes (13,4 ед/мл), Hericium erinaceus (5,7 ед/мл), Coprinus comatus (3,4 ед/мл) и Grifola frondosa (3,2 ед/мл). Установлен оптимальный состав питательной среды для культивирования мицелия грибов с наибольшей МСА, в который входят следующие компоненты, %: свекловичная меласса (30), нитрат аммония (1,5), дигидрофосфат калия (0,4), магний сернокислый семиводный (0,05), вода дистиллированная (до 1000 мл). Установлено, что микро- и ультрафильтрация культуральной жидкости позволяет повысить уровень молокосвертыващей активности P. Betulinus - на 26,8 и 96,4 %, H. сoralloídes - на 13,4 и 67,9 %, соответственно. Показатель отношения молокосвертывающей к протеолитической активности составляет от 298 до 568, что позволяет рекомендовать культуральную жидкость для получения ферментных препаратов, применимых к использованию в сыроделии.Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Министерства образования и науки Алтайского края в рамках научного проекта № 19-48-220008.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SCREENING AND RESEARCH OF PRODUCERSOF MILK-COAGULATING ENZYMES AMONG CULTURES OF HIGHER BASIDIOMYCETES

Milk-coagulating enzymes are widely used in the production of cheeses and fermented milk products, such as cottage cheese, yogurt, sour cream. The choice of the enzyme is determined by the yield and taste characteristics of the resulting product. At the same time, the most important characteristics of the enzyme are substrate specificity, the level of total milk-coagulating and proteolytic activity. Due to the shortage and high cost of rennet, enzymes obtained from mushroom cultures are practiced in the food industry. The aim of the work is to screen and study producers of milk-coagulating enzymes among cultures of higher basidial fungi. The article presents the results of research on the selection of producers of milk-coagulating enzymes. The highest indicator of milk-coagulating activity was found in the culture of Piptoporus betulinus (19.4 units/ml) compared to Hericium coralloides (13.4 units/ml), Hericium erinaceus (5.7 units/ml), Coprinus comatus (3.4 units/ml) and Grifola frondosa (3.2 units/ml). The composition of the nutrient medium for the cultivation of mycelium of fungi with the highest MCA has been established, which includes the following components, %: beet molasses (30), NH4NO3 (1.5), КН2РО4 (0.4), MgSO4×7H2O (0.05), distilled water (up to 1000 ml). It was found that micro- and ultrafiltration of culture fluid allows to increase the level of milk-coagulating activity of P. betulinus by 26.8 % and 96.4 %, H. coralloides by 13.4 % and 67.9 %, respectively. The ratio of milk-coagulating to proteolytic activity ranges from 298 to 568, which makes it possible to recommend a culture liquid for the development of an enzyme preparation used in cheese making.

Текст научной работы на тему «СКРИНИНГ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУЦЕНТОВ МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩИХ ФЕРМЕНТОВ СРЕДИ КУЛЬТУР ВЫСШИХ БАЗИДИАЛЬНЫХ ГРИБОВ»

Научная статья

05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические науки)

УДК 577:582.28(045)

doi: 10.25712/ASTU.2072-8921.2022.03.024 EDN: LFMEJT

СКРИНИНГ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУЦЕНТОВ МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩИХ ФЕРМЕНТОВ СРЕДИ КУЛЬТУР ВЫСШИХ БАЗИДИАЛЬНЫХ ГРИБОВ

Минаков Денис Викторович 1, Уразова Яна Валерьевна 2, Минакова Анастасия Александровна 3

1 2, 3 Алтайский государственный университет, Барнаул, Россия

1 2 Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», Бийск, Россия

1 minakovd-1990@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-4286-7783

2 urazova.iav@bti.secna.ru, https://orcid.org/0000-0002-6847-8487

3 nastya.sinitsyna.1994@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-3850-3132

Аннотация. Молокосвертывающие ферменты находят широкое применение при производстве сыров и кисломолочных продуктов, таких как творог, йогурт, сметана. Выбор фермента определяется выходом и вкусовыми характеристиками получаемого продукта. При этом важнейшими характеристиками фермента являются субстратная специфичность, уровень общей молокосвертывающей и протеолитической активности. В связи с дефицитом и дороговизной сычужного фермента в пищевой промышленности практикуют ферменты, полученные из грибных культур. Целью исследования являлись скрининг и изучение продуцентов молокосвертывающих ферментов из культур высших базидиальных грибов. В статье представлены результаты исследований по отбору продуцентов ферментов молокосвертывающего действия. Наиболее высокий показатель молокосвертывающей активности (МСА) выявлен у культуры грибов Piptoporus betulinus (19,4 ед/мл) в сравнении с Hericium coralloídes (13,4 ед/мл), Hericium erinaceus (5,7 ед/мл), Coprinus comatus (3,4 ед/мл) и Grifóla frondosa (3,2 ед/мл). Установлен оптимальный состав питательной среды для культивирования мицелия грибов с наибольшей МСА, в который входят следующие компоненты, %: свекловичная меласса (30), нитрат аммония (1,5), дигидрофосфат калия (0,4), магний сернокислый семиводный (0,05), вода дистиллированная (до 1000 мл). Установлено, что микро- и ультрафильтрация культуральной жидкости позволяет повысить уровень молоко-свертыващей активности P. Betulinus - на 26,8 и 96,4 %, H. ^ml^ídes - на 13,4 и 67,9 %, соответственно. Показатель отношения молокосвертывающей к протеолитической активности составляет от 298 до 568, что позволяет рекомендовать культуральную жидкость для получения ферментных препаратов, применимых к использованию в сыроделии.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Министерства образования и науки Алтайского края в рамках научного проекта № 19-48-220008.

Ключевые слова: высшие грибы, культуральная жидкость, ферменты, молокосверты-вающая активность, протеолитическая активность, микрофильтрация, ультрафильтрация, питательная среда, глубинное культивирование.

Для цитирования: Минаков Д. В., Уразова Я. В., Минакова А. А. Скрининг и исследование продуцентов молокосвертывающих ферментов среди культур высших базидиальных грибов// Ползуновский вестник. № 3, 2022. С. 173 - 180. doi: 10.257127ASTU.2072-8921.2022.03.024. EDN: https://elibrary.ru/LFMEJT._

© Минаков, Д. В., Уразова, Я. В., Минакова, А. А., 2022 POLZUNOVSKIY VESTNIK № 3 2022

Original article

SCREENING AND RESEARCH OF PRODUCERS OF MILK-COAGULATING ENZYMES AMONG CULTURES OF HIGHER BASIDIOMYCETES

Denis V. Minakov 1, Yana V. Urazova 2, Anastasiya A. Minakova 3

1 2, 3Altai State University, Barnaul, Russia

1 2 Biysk Technological Institute (branch) FSBEI HE "Altai State University named after I.I. Polzunov", Biysk, Russia

1 minakovd-1990@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-4286-7783

2 urazova.iav@bti.secna.ru, https://orcid.org/0000-0002-6847-8487

3 nastya.sinitsyna.1994@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-3850-3132

Abstract. Milk-coagulating enzymes are widely used in the production of cheeses and fermented milk products, such as cottage cheese, yogurt, sour cream. The choice of the enzyme is determined by the yield and taste characteristics of the resulting product. At the same time, the most important characteristics of the enzyme are substrate specificity, the level of total milk-coagulating and proteolytic activity. Due to the shortage and high cost of rennet, enzymes obtained from mushroom cultures are practiced in the food industry. The aim of the work is to screen and study producers of milk-coagulating enzymes among cultures of higher basidial fungi. The article presents the results of research on the selection of producers of milk-coagulating enzymes. The highest indicator of milk-coagulating activity was found in the culture of Piptoporus betulinus (19.4 units/ml) compared to Hericium coralloides (13.4 units/ml), Hericium erinaceus (5.7 units/ml), Coprinus comatus (3.4 units/ml) and Grifola frondosa (3.2 units/ml). The composition of the nutrient medium for the cultivation of mycelium of fungi with the highest MCA has been established, which includes the following components, %: beet molasses (30), NH4NO3 (1.5), KH2PO4 (0.4), MgSO^7H2O (0.05), distilled water (up to 1000 ml). It was found that micro- and ultrafiltration of culture fluid allows to increase the level of milk-coagulating activity of P. betulinus by 26.8 % and 96.4 %, H. coralloides by 13.4 % and 67.9 %, respectively. The ratio of milk-coagulating to proteolytic activity ranges from 298 to 568, which makes it possible to recommend a culture liquid for the development of an enzyme preparation used in cheese making.

Keywords: higher fungi, culture liquid, enzymes, milk-coagulating activity, proteolytic activity, microfiltration, ultrafiltration, nutrient medium, deep cultivation.

For citation: Minakov, D. V., Urazova, Ya. V. & Minakova, A. A. (2022). Screening and research of producers of milk-coagulating enzymes among cultures of higher basidiomycetes. Polzunovskiy vest-nik, 3, 173-180. (In Russ.). doi: 10.25712/ASTU.2072-8921.2022.03.024.

ВВЕДЕНИЕ

В последние десятилетия из-за нецелесообразности забоя молодняка с целью получения сычужного фермента широко применяются ферменты микробиологического происхождения, близкие по свойствам к сычужному. В качестве продуцентов таких ферментов производители используют, в основном, культуры микроскопических мицелиальных грибов родов Mucor, Endothia, Aspergillus, Penicillium, Fusarium [1]. Однако использование в технологии производства ферментов спорообразующих микроскопических грибов сопровождается повышенным риском профзаболеваний персонала

(микозы, аллергические реакции), связанным с биологической природой применяемых продуцентов. Помимо этого, использование ферментов из микроскопических грибов часто приводит к получению сыров более низкого качества, с легким или выраженным привкусом горечи, обусловленным интенсивностью общего неспецифического протеолиза белков молока [2].

Требования к заменителям сычужного фермента являются достаточно строгими и их специфическая ферментативная активность должна быть максимально приближена к принятому за эталон сычужному ферменту, то есть при высокой молокосвертывающей активности такие препараты должны обла-

дать незначительной общей протеоли-тической активностью [3].

Успех скрининга ферментов свертывания молока в различных группах организмов разного уровня организации осложняется вышеупомянутыми жесткими требованиями. Активные протеазы с таким же действием, как у сычужного фермента, обнаружены у высших базидиомицетов. Известны продуценты ферментов среди культур высших базидиальных грибов родов Irpex, Trametes, Fomitopsis, Ganoderma, Russula, Coprinus [4, 5]. Мицелий высших грибов, в отличие от микроскопических, не проходит стадию спорообразования, что значительно упрощает технологию его культивирования, в том числе выделения и очистки фермента.

Анализ литературных данных показывает, что продолжение поиска в этой группе макромицетов может оказаться успешным. В связи с выше сказанным целью работы являлись скрининг и исследование продуцентов молокосвертывающих ферментов среди культур высших базидиальных грибов.

Материалы и методы

В качестве объектов исследования в работе использовались культуры высших бази-диальных грибов: ежовик гребенчатый (Hericium erinaceus), ежовик коралловидный (Hericium coralloides), навозник белый (Coprinus comatus), трутовик берёзовый (Piptoporus betulinus), грифола курчавая (Grifola frondosa), собранные в естественных местообитаниях Томской области, Алтайского и Уссурийского края. Коллекция из данных видов грибов формировалась при участии в XV и XVI Международном рабочем совещании по изучению макромицетов (г. Томск -2018, г. Уссурийск - 2021).

Чистые культуры грибов получали споровым способом, включающим помещение спор из базидий на питательную среду сусло-агар. Для этого верхнюю часть чашки Петри смазывали небольшим количеством вазелина и приклеивали часть шляпки плодовых тел, содержащих споры. Через 12 ч происходило осаждение спор на поверхность питательной среды сусло-агар [6].

После помещения спор на поверхность сусло-агара через 3...5 суток, в зависимости от вида грибов, происходило образование воздушного мицелия. Далее воздушный мицелий пересевали в чашки Петри для получения чистой культуры. Количество пересе-

вов составляло 5-7 раз. Контроль чистоты культуры осуществляли методом световой микроскопии на наличие/отсутствие пряжек и микофильных грибов.

Культуры грибов выращивали поверхностно на чашках Петри при температуре 24±2 °С в термостате в течение 10...14 суток до полного зарастания поверхности питательной среды. Хранение культур осуществляли при температуре +4.6 °С.

Для наработки посевного материала в жидкой питательной среде использовали колбы Эрленмейера объемом 250 мл. Иноку-ляционные блоки мицелия в диаметре 5.10 мм вырезали с помощью скальпеля из чашек Петри и помещали в качалочные колбы с объемом среды 125 мл.

Питательные среды для глубинного культивирования биомассы грибов разделялись на натуральные и полусинтетические. В качестве натуральной среды использовали неохмеленное пивное сусло 4° по Баллингу. В состав полусинтетических питательных сред входили следующие компоненты, г/л:

1) глюкоза - 10,0, пептон - 2,5, КН2РО4 -0,5, MgSO4x7H2O - 0,5, дистиллированная вода - до 1 л;

2) свекловичная меласса - 30, NH4NO3-1,5, КН2РО4 - 0,4, MgSO4*7H2O - 0,05, дистиллированная вода - до 1 л.

Питательную среду разливали по коническим колбам и стерилизовали в автоклаве ВК-75 при давлении 1,0 атм. в течение 30 минут. Наработку содержащей фермент культу-ральной жидкости осуществляли методом глубинного культивирования в качалочных колбах объемом 250 мл на термостатируе-мом шейкер-инкубаторе (Biosan ES-20) при 27±1 °C и перемешивании со скоростью 180 об/мин.

Потребление сахаров в процессе культивирования биомассы мицелия определяли по методу Бертрана [7].

Прирост биомассы оценивали весовым методом после высушивания до постоянной массы при температуре 50 °C в сушильном электрическом шкафу.

После культивирования биомассу мицелия отделяли от культуральной жидкости центрифугированием и фильтрованием через складчатый фильтр. Микрофильтрацию куль-туральной жидкости проводили под вакуумом с помощью мембранных фильтров Владипор марки МФАС-ОС-2 с размером пор 0,45 мкм. Для ультрафильтрации использовали хрома-тографические фильтры с размером пор 0,1 мкм. Фильтраты культуральной жидкости

(КЖ) помещали в холодильную камеру (4...6 0C) до дальнейших исследований.

Определение общей молокосвертываю-щей активности (МСА) проводили по методу N. Mukai и M. Kawai [4, 8]. В пробирки объемом 20 мл вносили по 10 мл коровьего молока жирностью 3,2%, добавляли 1,7 мл 10% раствора хлорида кальция. Полученную смесь нагревали до температуры 35 °С на водяной бане в течение 1-2 минут. Далее в опытные пробирки вносили по 2 мл культу-рального фильтрата. В контрольные пробирки с молочным субстратом и хлоридом кальция добавляли 2 мл предварительно прокипяченного культурального фильтрата. Смеси в пробирках встряхивали, ставили в термостат при температуре 35 °C и начинали отсчет времени до момента образования молочного сгустка.

За единицу МСА принимали количество культурального фильтрата, которое сворачивает 100 мл коровьего молока за 40 минут при температуре 35 °С.

Общую молокосвертывающую активность рассчитывали по формуле:

МСА=40х100хК/Пх2, ед./мл, где К - коэффициент разведения изучаемого фермента;

П - время, за которое образуется плотный молочный сгусток, в минутах;

40 - среднее время производства сыра;

2 - количество внесенного фермента мл.

Определение общей протеолитической активности (ПА) проводили по стандартному методу, рекомендованному ГОСТ 20264.2-88. Для проведения анализа 0,5% раствор казеи-ната натрия (Casein sodium salt, C8654, Sigma) растворяли в 20 мМ№-ацетатном буфере (рН=5,6). В пробирки вносили 6,0 мл субстрата и инкубировали в течение 15 минут на водяной бане при температуре 35 °С. Затем в пробирки внесли 1,5 мл исследуемого фермента. Содержимое пробирок тщательно

перемешивали и отмечали время начала инкубации при 35 °C. Через 30, 90 и 180 минут из пробирок отбирали аликвоты по 2,0 мл и вносили в 4 мл 5% раствора трихлоруксусной кислоты для остановки реакции. Полученную смесь снова тщательно перемешивали, выдерживали в течение 30 минут при 25 0C и фильтровали через складчатый бумажный фильтр. Фильтрат помещали в кварцевые кюветы (I =1 см) и определяли оптическую плотность на спектрофотометре (Shimadzu UV-1800, производство Япония) при длине волны 280 нм (А280).

В качестве контроля использовали состав: 5,0 мл 5% раствора трихлоруксусной кислоты + 0,5 мл исследуемого фермента + 2,0 мл субстрата. Протеолитическую активность выражали в единицах А280. Для расчета протеолитической активности строили график зависимости оптической плотности (А280) от продолжительности прогревания [9].

Результаты и их обсуждение

В результате проведенных исследований установлена молокосвертывающая активность (МСА) в культуральном фильтрате исследуемых штаммов грибов (таблица 1). Наибольшая МСА 19,4 ед/мл обнаружена в культуральном фильтрате (КФ) штамма Piptoporus betulinus. Продолжительность культивирования данного штамма составила 10 суток, выход биомассы 6,7 г/л.

При сравнении с другими видами грибов высокая МСА 13,4 ед/мл обнаружена также у штамма Hericium coralloídes, выход биомассы которого составил 7,2 г/л через 14 суток культивирования. У штаммов грибов H. erinaceus, C. comatus, G. frondosa МСА составила 5,7, 3,4 и 3,2 ед/мл, что ниже МСА штамма Piptoporus betulinus в 3,4, 5,7 и 6,0 раза, соответственно. Выход биомассы у этих видов грибов составил от 6,8 до 14,2 г/л, с продол-

Таблица 1 - Молокосвертывающая активность, выход биомассы и продолжительность культивирования высших базидиальных грибов

Table 1 - Milk-clotting activity, biomass yield and duration of cultivation of higher basidiomycetes

Виды грибов Продолжительность культивирования, сутки Выход биомассы, г/л Время коагуляции молока, минут Молокосвертывающая активность, Ед/мл

Hericiumerinaceus 10 12,1±0,2 35,0±0,6 5,7±0,2

Hericiumcoralloídes 14 7,2±0,2 15,2±0,4 13,4±0,1

Coprinuscomatus 10 6,8±0,2 56,0±0,4 3,4±0,2

Piptoporusbetulinus 10 6,7±0,2 10,5±0,2 19,4±0,1

Grifolafrondosa 7 14,2±0,2 62,2±0,2 3,2±0,2

жительностью культивирования от 7 до 10 суток. Таким образом, по степени убывания МСА исследуемые виды грибов расположились в следующем порядке: Piptoporus betulinus> Hericium coralloídes > Hericium erinaceus > Coprinus comatus > Grifola frondosa.

В литературе встречается очень немного публикаций, посвященных исследованию МСА у данных видов грибов. Информации по Piptoporus betulinus в литературных источниках не представлено. Известно, что виды грибов Hericium coralloídes, Hericium coralloídes, Coprinus comatus, Grifola frondosa обладают относительно высокой МСА, составляющей, согласно разным источникам, от 3,1 ед/мл до 9,2 ед/мл [10, 11]. Многие штаммы из представленных видов обладают тромболитиче-ской и фибринолитической активностью, что неразрывно связано с МСА [4, 12-14].

Из исследуемых видов базидиомицетов наибольший практический интерес с точки зрения высокой МСА представляют грибы Piptoporus betulinus и Hericium coralloídes. Поэтому дальнейшие исследования по исследованию МСА и ПА культуральных фильтратов проводились с этими культурами грибов. Следовательно, по уровню МСА исследуемые виды грибов могут представлять значительный практический интерес для организации производства ферментных препаратов.

Культивирование на питательной среде с мелассой сравнивали со стандартными средами, наиболее часто используемыми для выращивания мицелия высших грибов - глю-козо-пептонной средой и пивным суслом 4° по Баллингу.

Результаты определения МСА на различных питательных средах представлены в таблице 2. Следует отметить, что наибольшая МСА составила 19,4 ед/мл у штамма P. betulinus на питательной среде с мелассой, в то время как активность H. coralloídes на этой среде была ниже в 1,44 раза. МСА куль-

туральной жидкости мицелия исследуемых видов грибов, выращенных на глюкозо-пептонной среде (ГПС) и пивном сусле, составила 16,2-18,6 и 12,1-13,4 ед/мл.

При проведении сравнительной характеристики по исследованию МСА между штаммами P. betulinus, H. coralloídes и вида Coprinus lagopides, описанного в литературе, установлено, что МСА P. betulinus незначительно выше активности C. lagopides на ГПС. Однако активность культуры H. coralloídes оказалась ниже в 1,3 раза на ГПС и в 1,8 раза на пивном сусле.

В глубинной культуре мицелий представлял собой крупные шарообразные скопления кремового цвета, так называемые пел-леты. Существенных различий по внешним признакам между культивируемыми видами не обнаружено.

На рисунке 1 представлены результаты исследований по изменению МСА культу-рального фильтрата и потреблению сахаров в процессе глубинного культивирования мицелия грибов P. betulinus и H. coralloídes на среде с мелассой. Установлено, что уровень МСА продуцентов в условиях культуры зависит от содержания сахаров в питательной среде. При потреблении сахаров в субстрате 82-83% мицелием грибов P. betulinus и H. Coralloídes наблюдается максимальный уровень МСА.

При сравнении с литературными данными обнаружено, что у культуры грибов C. lagopides также не происходит 100% утилизации сахаров в питательном субстрате, при этом наблюдается максимальный уровень МСА 13,3 ед/мл [4].

Для очистки культуральной жидкости проводили микро- и ультрафильтрацию с использованием фильтров с размером пор 0,45 мкм и 01, мкм. В таблице 3 представлены результаты исследований. Из представленных данных следует, что фильтрование культуральной жидкости P. betulinus под ваку-

Таблица 2 - Молокосвертывающая активность культуральной жидкости грибов на разных питательных средах

Table 2 - Milk-clotting activity of culture liquid of fungi on different nutrient media

Культуры грибов МСА, ед/мл

Среда с мелассой Глюкозо-пептонная среда Пивное сусло 4° по Баллингу

P. betulinus 19,4±0,1 16,2±0,1 18,6±0,1

H. coralloídes 13,4±0,1 12,1±0,1 13,4±0,1

C. lagopides* - 16,0 24,4

*Примечание - литературные данные [28].

Рисунок 1 - Динамика МСА мицелия грибов и потребление сахаров в процессе глубинного культивирования

Figure 1 - Dynamics of the MSA of the mycelium of fungi and the consumption of sugars

in the process of deep cultivation

Таблица 3 - Характеристика ферментативной активности микро- и ультрафильтратов культуральной жидкости грибов

Table 3 - Characterization of the enzymatic activity of micro- and ultrafiltrates of the culture liquid of fungi

Образец исследования Культура грибов МСА, ед/мл ПА, ед/мл МСА/ПА

Исходный культуральный фильтрат P. betulinus 19,4±0,1 0,049 396

H. coralloides 13,4±0,1 0,045 298

Микрофильтрат КЖ P. betulinus 24,6±0,1 0,052 473

H. coralloides 15,2±0,1 0,042 361

Ультрафильтрат КЖ P. betulinus 38,1±0,1 0,067 568

H. coralloides 22,5±0,1 0,065 346

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

умом через фильтры с размером пор 0,45 мкм (микрофильтрация) и 0,1 мкм (ультрафильтрация) позволяет повысить уровень МСА в 1,27 и 1,96 раза, соответственно. В то время как для мицелия Н. coralloídes происходит повышение МСА в 1,13 и 1,67 раз, соответственно. То есть, методы микро- и ультрафильтрации позволяют очистить культураль-ную жидкость от балластных белков [10].

Для более полной оценки ферментативной активности полученных препаратов необходимо, помимо МСА, проанализировать уровень протеиназной активности (ПА), отвеча-

ющей за структурные свойства сыра в процессе созревания.

ПА у микро- и ультрафильтратов P. betulinus составила 0,052 и 0,067 ед/г, у H. coralloides - 0,042 и 0,065 ед/г. Данные показатели соответствуют ПА, предъявляемой к коммерческим ферментным препаратам, полученным из грибов.

Не менее важным показателем для сыроделия является соотношение МСА к ПА. Для высококачественных сыров (полутвердых, твердых долгого периода созревания) это соотношение должно быть в пределах 1000. Для получения сыров более низкого качества и

кисломолочных продуктов это соотношение может быть около 300. У стандартного сычужного фермента, полученного из сычугов телят отношение МСА к ПА составляет 910 [4].

Расчеты показали, что отношение МСА к ПА у микро- и ультрафильтрата P. betulinus составляет 473 и 568, соответственно. У грибов H. coralloídes это отношение составило 361 и 346. Таким образом, на основании проведенных расчетов, полученные образцы можно рекомендовать к применению в процессе производства мягких сыров и кисломолочных продуктов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований было установлено, что наибольший выход биомассы мицелия в глубинных условиях (14,2 г/л) характерен для G. frondosa, наименьший - у P. betulinus (6,7 г/л). По продолжительности культивирования высокой скоростью роста обладал мицелий всех исследуемых видов грибов. При сравнении МСА обнаружено, что наибольшая активность наблюдается у культуры грибов P. betulinus 19,4 ед/мл в сравнении с H. coralloídes (13,4 ед/мл), H. erinaceus (5,7 ед/мл), C. comatus (3,4 ед/мл) и G. frondosa (3,2 ед/мл). Установлено также, что фильтрование культуральной жидкости грибов P. betulinus и H. coralloídes под вакуумом через фильтры с размером пор 0,45 мкм (микрофильтрация) и 0,1 мкм (ультрафильтрация) позволяет повысить уровень МСА у грибов P. betulinus в 1,27 и 1,96 раза, у H. coralloídes в 1,13 и 1,67 раз, соответственно.

Согласно экспериментальным данным, уровень ПА у полученных образцов культуральной жидкости составляет от 0,042 до 0,067 ед/г. Отношение МСА к ПА у культу-рального фильтрата P. betulinus составляет 473...568, в то время как у H. coralloídes -346...361. Данные показатели характеризуют культуральную жидкость как перспективный объект для разработки технологии выделения и очистки молокосвертывающих ферментов, применимых для получения различных типов сыров и кисломолочных продуктов.

При обработке культуральной жидкости микро- и ультрафильтрацией выявлено увеличение МСА P. betulinus в 1,27 и 1,96 раза, у грибов H. coralloídes - в 1,13 и 1,67 раз соответственно.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Министерства образования и науки Алтайского края в рамках научного проекта № 19-48-220008.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Cirium V.C., Vidya C., Rani A., Singh S.A. Production of highly active fungal milk-clotting enzyme by solid-state fermentation // Preparative Biochemistry and Biotechnology. 2019. V. 49 (9). Р. 858-867. Doi: 10.1080/10826068.2019.1630647.

2. Lebedev L.R., Kosogova T.A., Teplyakova, T.V., Kriger A.V., Elchaninov V.V., Belov A.N., Koval' A.D. Study of technological properties of milk-clotting enzyme from Irpex lacteus (Irpex lacteus (Fr.) Fr.) // Foods and Raw Materials. 2016. V. 4. №2. P. 58-65. DOI: 10.21179/2308-4057-2016-2-58-65.

3. Lebedeva G.V., Proskuryakov M.T. Purification and characterization of milk-clotting enzymes from oyster mushroom (Pleurotus osteatus (Fr.) Kumm) // Applied biochemistry and microbiology. 2009. V. 45. P. 623-625.

4. Shamtsyan M., Dmitrieva T., Kolesnikov B., Denisova N. Novel milk-clotting enzyme produced by Coprinus lagopides basidial mushroom // LebensmittelWissenschaft und-Technologie. 2014. V. 58 (2). P. 343-347. DOI: 10.1016/j.lwt.2013.10.009.

5. Zagnitko Yu.P. Some physical and chemical properties of enzymic preparations derived from strain V-02 of Irpex lacteus FR. Immunology // Allergology, Infectiology (Section: Fingal biotechnologies in medicine and industry). 2010. №1. P. 249-250.

6. Билай В.И. Методы экспериментальной микологии. Киев: Наукова думка, 1982. 552 с.

7. Вишняков В.А., Хабаров Ю.Г., Камакина Н.Д. Сравнение методов определения редуцирующих веществ: метод Бертрана, эбулиостатический и фотометрический методы // Химия растительного сырья. 2008. №4. С. 47-50.

8. Kawai М. Studies on Milk Clotting Enzymes Produced by Basidiomycetes // Agricultural and Biological Chemistry. 1971. V. 35 (10). P. 1517-1525. DOI: 10.1080/00021369.1971.10860118.

9. ГОСТ 20264.2-88. Препараты ферментные. Методы определения протеолитической активности. Москва: Стандартинформ, 1989. 15 с.

10. Kishimoto M., Nakamura K., Kanemaru K., Tasaki T., Nakamura T., Sato K., Tanimoto M. Crude enzymes from a Hericium edible mushroom isolated in Japan: variability in milk-clotting activity and the ability to coagulate ultra-high-temperature pasteurized milk // Food science and technology Research. 2018. V. 24 (1). P. 139-143. Doi: 10.3136/fstr.24.139.

11. Sato K., Goto K., Suzuki A., Miura T. Characterization of a Milk-clotting Enzyme from Hericium eri-naceum and Its Proteolytic Action on Bovine Caseins // Food Science and Technology Research. 2018. V. 24 (4). P. 669-676. Doi: 10.3136/fstr.24.669.

12. El-Baky H.A., Linke D., Nimtz M., Berger R.G. PsoP1, a milk-clotting aspartic peptidase from the basidiomycete fungus Piptoporus soloniensis // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2011. V. 59 (18). P. 10311-10316. Doi: 10.1021/jf2021495.

13. Yin C., Zheng L., Chen L., Tan Q., Shang X., Ma A. Cloning, expression, and characterization of a milk-clotting aspartic protease gene (Po-Asp) from Pleurotusostreatus // Applied biochemistry and bio-technoogy. 2014. V. 172. P. 2119-2131. DOI: 10.1007/s12010-013-0674-4.

14. Salomao R.M., Larissa S.C.S., Leilane B. de S., Edson J. do C., Mircella M.A., Marne C. de V., Maria F.S.T. Teixeira Pleurotus albidus: A new source of milk-clotting proteases // African Journal of Microbiology Research. 2017. V. 11 (17). P. 660-667. DOI: 10.5897/AJMR2017.8520.

Информация об авторах

Д. В. Минаков - кандидат биологических наук, доцент кафедры органической химии Алтайского государственного университета.

Я. В. Уразова - преподаватель кафедры биотехнологии Бийского технологического института (филиала) ФГБОУ ВО «АлтГТУ им. И.И. Ползунова». аспирант 2 курса кафедры техносферной безопасности и аналитической химии Алтайского государственного университета.

А. А. Минакова - кандидат химических наук, доцент кафедры органической химии Алтайского государственного университета.

REFERENCES

1. Cirium, V.C., Vidya, C., Rani, A. & Singh, S.A (2019). Production of highly active fungal milk-clotting enzyme by solid-state fermentation. Preparative Biochemistry and Biotechnology. 49 (9). Р. 858-867. Doi: 10.1080/10826068.2019.1630647.

2. Lebedev, L.R. et al (2016). Study of technological properties of milk-clotting enzyme from Irpex lac-teus (Irpex lacteus (Fr.) Fr.). Foods and Raw Materials. 4(2). 58-65. DOI: 10.21179/2308-4057-2016-2-58-65. (In Russ.).

3. Lebedeva, G.V. & Proskuryakov, M.T. (2009). Purification and characterization of milk-clotting enzymes from oyster mushroom (Pleurotus osteatus (Fr.) Kumm). Applied biochemistry and microbiology. (45). 623-625. (In Russ.).

4. Shamtsyan, M., Dmitrieva, T., Kolesnikov, B. & Denisova, N. (2014). Novel milk-clotting enzyme produced by Coprinus lagopides basidial mushroom. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie. 58 (2). 343-347. DOI: 10.1016/j.lwt.2013.10.009.

5. Zagnitko, Yu.P. (2010). Some physical and chemical properties of enzymic preparations derived from strain V-02 of Irpex lacteus FR. Immunology. Allergology, Infectiology (Section: Fingal biotechnologies in medicine and industry). (1). 249-250.

6. Bilai, V.I. (1982). Methods of experimental mycology. Kiev: Naukova dumka. (In Russ.).

7. Vishnyakov, V.A., Khabarov, Yu.G. & Kamakina, N.D. (2008). Comparison of methods for determining reducing substances: Bertrand's method, ebuliostatic and photometric methods. Chemistry of plant raw materials. (4). 47-50 (In Russ.).

8. Kawai, M. (1971). Studies on Milk Clotting Enzymes Produced by Basidiomycetes // Agricultural and Biological Chemistry. 35 (10). 1517-1525. DOI: 10.1080/00021369.1971.10860118.

9. Enzyme preparations. Methods for determining proteolytic activity (1989). HOST 20264.2-88. M.: Standartinform. (In Russ.).

10. Kishimoto, M. et al. (2018). Crude enzymes from a Hericium edible mushroom isolated in Japan: variability in milk-clotting activity and the ability to coagulate ultra-high-temperature pasteurized milk. Food science and technology Research. 24 (1). 139-143. Doi: 10.3136/fstr.24.139.

11. Sato, K., Goto, K., Suzuki, A. & Miura, T. (2018). Characterization of a Milk-clotting Enzyme from Hericium erinaceum and Its Proteolytic Action on Bovine Caseins. Food Science and Technology Research. 201824 (4). 669-676. Doi: 10.3136/fstr.24.669.

12. El-Baky, H. A., Linke, D., Nimtz, M. & Berger, R. G. (2011). PsoP1, a Milk-Clotting Aspartic Peptidase from the Basidiomycete Fungus Piptoporus soloniensis. Journal of Agricultural and Food. 59 (18). 10311-10316. Doi: 10.1021/jf2021495.

13. Yin, C. et al. (2013). Cloning, expression, and characterization of a milk-clotting aspartic protease gene (Po-Asp) from Pleurotus ostreatus. Applied biochemistry biotechnology. 172. 2119-2131. DOI: 10.1007/s12010-013-0674-4.

14. Salomao, R. M. et al. (2017). Pleurotus albidus: A new source of milk-clotting proteases. African Journal of Microbiology Research. 11 (17). 660-667. Doi: 10.5897/ajmr2017.8520.

Information about the authors

D. V. Minakov - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Department of Organic Chemistry, Altai State University.

Ya.V. Urazova - 2nd year postgraduate student of the Department of Technosphere Safety and Analytical Chemistry of the Altai State University, lecturer of the Department of Biotechnology of the Biysk Technological Institute (branch FSBEI HE "Altai State Technical University named after I.I. Polzunov".

A.A. Minakova - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Department of Organic Chemistry, Altai State University.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. The authors declare that there is no conflict of interest.

Статья поступила в редакцию 14.06.2022; одобрена после рецензирования 25.07.2022; принята к публикации 15.08.2022.

The article was received by the editorial board on 14 June 2022 approved after editing on 25 July 2022; accepted for publication on 15 Aug 2022.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.