CC BY
26
биотехнологические процессы в производстве продуктов питания и кормов
жащими протеазу и фитазу, увеличивалась в среднем в 1,2 раза.
Обогащение зернового сусла фосфатами и минералами в результате действия фитазы позволяет обеспечить стабильный процесс генерации дрожжей, способствует повышению концентрации дрожжевых клеток, в том числе почкующихся, в 1,21,5 раза и увеличению их бродильной активности (рис. 2).
Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2019-2021 гг. (тема № 0529-2019-0066).
ЛИТЕРАТУРА
1. Серба, Е.М. Биотехнологические основы микробной конверсии концентрированного зернового сусла в этанол / Е.М. Серба, М.Б. Оверченко, Л.В. Римарева - М.: БИБЛИО-ГЛОБУС, 2017. - 120 с.
2. Труфанов, О.В. Фитаза в кормлении сельскохозяйственных животных и птиц - Киев: ПолиграфИнко, 2011. - 112 с.
3. Vohra, A. Phytases: microbial sources, production, purification and potential bio-technological applications / A. Vohra, T. Saty-anarayana // Crit. Rev. Biotechnol. - 2003. -V. 23. - No 1. - P. 29-60.
REFERENCES
1. Serba, E.M. BiotehnoLogicheskie osno-vy mikrobnoj konversii koncentrirovan-nogo zernovogo susLa v jetanoL/ E.M. Serba, M. B. Overchenko, L. V. Rimareva - M.: BIBLIO-GLOBUS, 2017. - 120 s.
2. Trufanov, O. V. Fitaza v kormLenii seL'sko-hozjajstvennyh zhivotnyh i ptic - Kiev: Po Li -graflnko, 2011. - 112 s.
3. Vohra, A. Phytases: microbial sources, production, purification and potential bio-technoLogicaL applications / A. Vohra, T. Satyanarayana // Crit. Rev. Biotec-hnoL. -2003.-V. 23. - No 1. - P. 29-60.
Авторы
Римарева Любовь Вячеславовна, д-р техн. наук, профессор, академик РАН, Оверченко Марина Борисовна, канд. техн. наук, Игнатова Надежда Иосифовна, Кривова Анна Юрьевна, д-р техн. наук, профессор, Серба Елена Михайловна, д-р биол. наук, профессор РАН ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, 111033, Москва, ул. Самокатная, д. 4-Б Lrimareva@maii.ru
Authors
Rimareva Lyubov' Vyacheslavovna, Doctor of Technical Sciences, Professor, Academician of RAS,
Overchenko Marina Borisovna, Candidate of Technical Sciences, Ignatova Nadezhda Iosifovna,
Krivova Anna Yur'evna, Doctor of Technical Sciences, Professor Serba Elena Mihajlovna, Doctor of Biological Sciences, Professor of RAS All-Russian Scientific-Research Institute of Food Biotechnology - Branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 4B, Samokatnaya, str., Moscow, 111033, Lrimareva@mai1.ru
УДК 577.152.321:577.114.4:579.222.3 DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10043
Влияние субстратной индукции и условий культивирования на синтез хитозаназ штаммом Bacillus thuringiensis B-387
в.р. сафина, аспирант; А.и. мелентьев, д-р биол. наук, профессор; г.Э. Актуганов, канд. биол. наук Уфимский Институт биологии УФИЦ РАН
Реферат
Исследованы особенности продукции внеклеточных хитозаназ инсектицидным штаммом B. thuringiensis B-387 в присутствии различных источников углерода и азота. Показана возможность многократного увеличения продукции хитозаназ B. thuringiensis B-387 при эмпирическом подборе соотношений оптимальных источников углерода и азота в питательной среде.
Ключевые слова
биоактивные олигомеры хитозана, хитиназа, хитозаназа, Bacillus thuringiensis Цитирование
Сафина В.Р., Мелентьев А.И., Актуганов Г.Э. (2019) Влияние субстратной индукции и условий культивирования на синтез хитозаназ штаммом Bacillus thuringiensis B-387 // Пищевая промышленность. 2019. № 4. С. 85-87.
The effect of substrate induction and culture conditions on synthesis of chitosanases by Bacillus thuringiensis, strain B-387
V.R. Safina, graduate student; A.I. Melentiev, Doctor of Biological Sciences, Professor; G.E. Aktuganov, Candidate of Biological Sciences Ufa Institute of Biology of Ufa Federal Research Center of RAS
Abstract
The features of the production of extracellular chitosanases by the insecticidal strain of B. thuringiensis B-387 in the presence of various carbon and nitrogen sources are explored. The capability for manifold increase of chitosanase production by B. thuringiensis B-387 was shown with data fitting of optimal substrates' ratios of in nutrient medium.
Key words
chitosanase, chitinase, bioactive chitosan oligomers, Bacillus thuringiensis Citation
Safina V.R., MelentievA.I., Aktuganov G.E. (2019) The effect of substrate induction and culture conditions on synthesis of chitosanases by Bacillus thuringiensis, strain B-387 // Food processing industry = Pisshevaya promyshlennost. 2019. № 4. P. 85-87.
биотехнологические процессы в производстве продуктов питания и кормов
показатели роста, рн среды (кЖ) и синтеза хитинолитических ферментов B. thuringiensis Б-387 в бульоне LB на различных этапах глубинного культивирования
Время культивирования, ч ОП6З0* lg КОЕ/мл рН КЖ Ферментативная активность, ед/мл
Хитозаназа Хитиназа
24 ч б,01±0,14 8,8З±0,05 б,59 1,226±0,015 0,048±0,001
48 ч 5,09±0,З1 8,З1±0,2б 8,0б З,0З9±0,054 0,02l±0,005
l2 ч З,1б±0,10 !,5б±0,0З 8,l1 З,05З±0,068 0,101±0,001
9б ч 2,4l±0,05 5,З9±0,1З 8,92 З,289±0,0З0 0,100±0,00З
*Оптическая плотность культуры.
14 1З 12 11 10 9 8 l
б
S
4 З 2 1
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Продукция хитозаназы, ед/мл а
■
_t;
3
(
3
З,5
12 11 1G 9 8 l б
S
4 З
2 1
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Продукция хитозаназы, ед/мл б
Влияние источников углерода (А) и органического азота (Б) на продукцию хитозаназы B. thuringiensis B-387. (А): 1 - контроль; 2 - коллоидный хитин; 3 - хитозан растворимый; 4 - хитозан коллоидный; 5 - крахмал; 6 - очищенный хитин из подмора пчел; 7 - глюкоза; 8 - панцирь креветок; 9 - хитин крабовый порошковый; 10 - инулин; 11 - целлюлоза порошковая; 12 - лактоза; 13 - мицелий Bipolaris sorokiniana; 14 - плодовые тела гриба Macrolepiota procera. Концентрация источников углерода -
5 г/л. (Б): 1 - пептон; 2 - дрожжевой экстракт; 3 - кукурузный экстракт; 4 - триптон; 5 - мясной экстракт
6 - гидролизат лактальбумина; 7 - меласса; 8 - пептон + дрожжевой экстракт; 9 - пептон + триптон; 10 - пептон + кукурузный экстракт; 11 - пептон + мясной экстракт; 12 - дрожжевой экстракт + триптон
Хитозан - линейный полисахарид, получаемый щелочным деацетилированием хитина, - находит широкое применение в различных отраслях пищевой промышленности [1]. Водорастворимые олигомеры хитозана могут добавляться в продукты питания в качестве биологически безопасных антимикробных агентов, консервантов и пребиотиков; кроме того, они способствуют более эффективному усвоению кальция и железа и используются для снижения уровня холестерина в крови [2]. В отличие от хитозана, его олигомеры не образуют высоковязких растворов, что делает более удобным их применение в промышленности. Наиболее удобным и экологически безопасным способом получения хитооли-гомеров является ограниченный ферментативный гидролиз полимерного хитозана [3]. В настоящее время для этого широко используются коммерчески доступные неспецифические ферментные препараты растительного, животного и микробного происхождения [3]. Применение высокоспецифичных ферментов - хитозаназ (КФ 3.2.1.132) - ограничено в силу довольно высокой их стоимости и небольшого выбора биотехнологически доступных источников.
цель работы - изучение влияния условий культивирования штамма Bacillus thuringiensis B-387 на продукцию внеклеточных хитозаназ, перспективных для получения биоактивных хитоолигосахаридов.
Объектом исследований являлся штамм B. thuringiensis B-387 из коллекции ВКМ, составляющий основу инсектицидного биопрепарата «Дендробациллин» [4]. Для глубинного выращивания бактерий использовали бульон LB или среду следующего состава (г/л): K2HPO4^3H2O, 1; KH2PO4, 0,5; (NH4) 2HPO4, 0,5; MgSO4-7H2O, 0,4; CaCl2, 0,2; пептон, 3; дрожжевой экстракт, 3; кукурузный экстракт, 1,5, рН-6,3-6,5 (после автоклавирования). При изучении влияния источников азота на продукцию хитозаназы перечисленные выше питательные компоненты (кроме солей) заменяли одним источником органического азота в концентрации 1 %. Культивирование осуществляли в течение 96 ч на шейкере-инкубаторе Innova 40R (New Brunswick) при 220 об/мин и 36,5 °С. Хитозаназную активность измеряли описанным ранее методом [5]. Эксперименты проводили в трехкратной повторности, статистическую обработку результатов осуществляли с помощью программы Origin 7.0 SR0 software, version 7.0220 (B220) (OriginLab Corp.).
Установлено, что штамм B. thuringiensis B-387 способен к конститутивному синтезу хитозаназ, продуцируя более 3 ед. ферментативной активности на 1 мл куль-туральной среды ко 2 сут культивирования в бульоне LB в отсутствие субстрата-индуктора. В то же время хитиназная
активность штамма в этих условиях была довольно низкой, что предполагает ин-дуцибельный характер синтеза хитиназ B. thuringiensis B-387 (см. таблицу).
Большинство протестированных источников углерода оказывали негативное влияние на продуктивность штамма (рис. 1 а). Среди источников органического азота гидролизаты белков молока (триптон и гидролизат лактальбумина) способствовали наиболее высокой активности штамма (рис. 1 б). В отсутствие хитина повышение содержания сернокислого магния от 0,05 до 0,5% способствовало 2,8-кратному увеличению секреции хитозаназы. Эмпирическая оптимизация состава питательной среды по источникам углерода и азота позволила добиться 6,5-кратного увеличения продукции хитозаназы (от 3 до 20 ед/мл) штаммом B. thuringiensis B-387. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения штамма B. thuringiensis B-387 как потенциального продуцента коммерческих препаратов хитозаназы для получения биоактивных олигомеров хитозана.
ЛИТЕРАТУРА
1. Чермит, З.М. О применении препаратов хитозана в пищевой промышленности / З.М. Чермит, Н.М. Агеева // Плодоводство и виноградарство Юга России. - 2016. -№ 39 (3). - С. 192-208.
2. Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана. Материалы XII Международной конференции 23-28.06.2014, Пермь/под ред.
B. П. Варламова, И.В. Яковлевой. - М.: Центр «Биоинженерия» РАН, 2014. - 454 с.
3. Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение / под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. - М.: Наука, 2002. - 368 с.
4. Талалаев, Е.В. Отечественный препарат дендробациллин: обзор / Е.В. Талалаев, З.П. Федосова, Н.К. Федоров. - М.: Главное управление микробиологической промышленности при Совете Министров СССР, 1971. - 52 с.
5. Терегулова, Г.А. Особенности синтеза внеклеточной хитозаназы новым хитозан-деградирующим штаммом Pénicillium glabrum IB-37-2-4.0-A / Г.А. Терегулова, Н.Ф. Галим-зянова, Г.Э. Актуганов // Известия Уфимского научного центра РАН. - 2016. № 3. -
C. 26-30.
REFERENCES
1. Chermit, Z.M. 0 primenenii preparatov hitozana v pishhevoj promyshlennosti / Z.M. Chermit, N.M. Ageeva // Plodovodstvo i vinogradarstvo Juga Rossii. - 2016. - № 39 (3). - S. 192-208.
2. Sovremennye perspektivy v issledovanii hitina i hitozana. Materialy XII Mezhdunarodnoj konferencii 23-28.06.2014, Perm' / pod red. V.P. Varlamova, I.V. Jakovlevoj. - M.: Centr «Bioinzhenerija» RAN, 2014. - 454 s.
3. Hitin i hitozan. Poluchenie, svojstva i
БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ И КОРМОВ
primenenie/pod red. K.G. Skrjabina, G.A. Viho-revoj, V. P. Varlamova. - M.: Nauka, 2002. -368 s.
4. Talalaev, E.V. Otechestvennyj prepa-rat dendrobacillin: obzor / E.V. Talalaev, Z.P. Fedo-
sova, N.K. Fedorov. - M.: Glavnoe upravlenie mikrobiologicheskoj promyshlennosti pri Sovete Ministrov SSSR, 1971. - 52 s.
5. Teregutova, G.A. Osobennosti sinteza vnekletochnoj hitozanazy novym hitozan-
degradirujushhim shtammom Penicittium gtabrum IB-37-2-4.0-A / G.A. Teregulova, N.F. Galimzjanova, G.Je. Aktuganov // Izves-tija Ufimskogo nauchnogo centra RAN -2016. - № 3. - S. 26-30.
Авторы Authors
Сафина Виолетта Рамилевна, аспирант, Safina Viotetta Ramitevna, graduate student,
Мелентьев Александр Иванович, д-р биол. наук, профессор, Metentiev Atexander Ivanovich, Doctor of Biotogicat Sciences, Professor,
Актуганов Глеб Эдуардович, канд. биол. наук Aktuganov Gteb Eduardovich, Candidate of Biotogicat Sciences
Уфимский Институт биологии УФИЦ РАН, Ufa Institute of Biology of Ufa Federal Research Center of RAS,
450054, Уфа, пр-т Октября, д. 69, 69, October avenue, Ufa, 450054,
g1eakt@anrb.ru gleakt@anrb.ru
УДК 663.12/05 DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10044
К вопросу о контроле качества ферментных препаратов для пищевой промышленности
Е.М. Серба, д-р биол. наук, профессор РАН; М.Б. Оверченко, канд. техн. наук; Н.И. Игнатова; П.Ю. Таджибова, аспирант; Л.В. Римарева, д-р техн. наук, профессор, академик РАН
ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, Москва Реферат
На основе систематизации экспериментальных данных по составу, субстратной специфичности и уровню активности гидролаз в ферментных препаратах, необходимых для биокатализа полимеров сельскохозяйственного сырья, сформирована база данных по целевым ферментным системам для конверсии животного, микробного и растительного сырья.
Ключевые слова
биокатализ, методы, пищевая промышленность, ферментные препараты, ферментативная активность Цитирование
Серба Е.М., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Таджибова П.Ю., Римарева Л.В. (2019) К вопросу о контроле качества ферментных препаратов для пищевой промышленности // Пищевая промышленность. 2019. № 4. С. 87-88.
On the issue about quality control of enzyme preparations for the food industry
E.M. Serba, Doctor of Biological Sciences, Professor of RAS; M.B. Overchenko, Candidate of Technical Sciences; N.I. Ignatova;
P.Y. Tadzhibova, graduate studente; L.V. Rimareva, Doctor of Technical Sciences, Professor, Academician of RAS
All-Russian Scientific-Research Institute of Food Biotechnology - Branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety, Moscow
Abstract
Based on the systematization of experimental data on the composition, substrate specificity and level of hydrolase activity in enzyme preparations necessary for the biocatalysis of polymers of agricultural raw materials, a database has been formed on target enzyme systems for the conversion of animal, microbial, and plant materials.
Key words
enzyme preparations, enzymatic activity, methods, biocatalysis, food industry Citation
Serba E.M., Overchenko M.B., Ignatova N.I., Tadzhibova P.Yu., Rimareva L.V. (2019) On the issue about quality control of enzyme preparations for the food industry // Food processing industry = Pissevaya promyshlennost. 2019. № 4. P. 87-88.
Биотехнология ферментных препаратов является одним из наиболее перспективных направлений науки, обеспечивающим развитие перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса, ориентированных на производство качественной и биологически полноценной пищевой продукции. Базовая основа контроля качества ферментных препаратов (ФП) для пищевой промышленности состоит в проведении исследований их безопасности, включающих испытания непатогенности штамма - про-
дуцента ферментов, и исследования токсичности полученных на его основе биопрепаратов, а также анализа содержания основных и минорных ферментов.
Для организации контроля качества ферментных препаратов разработаны национальные и межгосударственные стандарты, включающие методы определения активности амилолитических, протеолитических, пектолитических, ксилано- и целлюлолитических ферментов [1, 2].
На этапе гармонизации нормативной базы разработаны и зарегистрированы первые международные стандарты: ГОСТ 344302018 «Ферментные препараты для пищевой промышленности. Метод определения про-теолитической активности» и ГОСТ 344402018 «Ферментные препараты для пищевой промышленности. Методы определения амилолитической активности».
В современных стандартах уточнены условия проведения анализа и требования к используемому оборудованию, включен
