Изучение целлюлазной активности коллекционных штаммов мицелиальных грибов
- Авторы: Никитина З.К.1, Гордонова И.К.1
-
Учреждения:
- Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР)
- Выпуск: Том 25, № 11 (2022)
- Страницы: 29-35
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/1560-9596/article/view/113007
- DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2022-11-05
- ID: 113007
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Актуальность. Целлюлазы занимают третье место в мире среди промышленно получаемых ферментов. В значительной степени это связано с тем, что целлюлоза является основной составной частью растительного материала, и лигнин-целлюлозная часть биомассы накапливается в огромном количестве в виде отходов сельского хозяйства, деревообрабатывающей и других отраслей промышленности. Для конверсии этого материала необходимо произвести его ферментативное расщепление до глюкозы и целлобиозы с помощью различных целлюлаз.
Цель исследования – изучение целлюлазной активности коллекционных штаммов мицелиальных грибов для отбора перспективных штаммов-продуцентов целлюлаз.
Материал и методы. Объектом исследования являлись 13 штаммов 12 видов микромицетов из биоколлекции микроорганизмов ФГБНУ ВИЛАР, относящиеся к родам Aspergillus, Monilia, Penicillium. В работе использовали поверхностное и глубинное культивирование грибов на средах с частичной заменой сахарозы на целлюлозу. Целлюлозолитическую активность микроорганизмов оценивали по скорости роста колоний. Кроме того, на последнем этапе культивирования окрашивали поверхности агара раствором Люголя, измеряли диаметр зон лизис и рассчитывали индексы лизиса. Культивирование грибов в глубинных условиях проводили в колбах на качалке. Посевным материалом служила суспензия спор семисуточных культур дейтеромицета. В фильтратах культуральной жидкости оценивали общую целлюлазную активность с помощью определения восстанавливающих сахаров, а также концентрацию сахарозы.
Результаты. При поверхностном культивировании на модифицированной среде с целлюлазой грибы образовывали колонии и хорошо выраженные зоны лизиса, что свидетельствовало о синтезе и секреции целлюлозолитических ферментов. Выявлены различия скоростей радиального роста и индексов лизиса у отдельных видов и штаммов микромицетов. С использованием регрессионного и корреляционного анализа отобраны шесть штаммов для проведения глубинного культивирования. Показано наличие гидролитической активности по отношению к микрокристаллической целлюлозе в культуральной жидкости грибов при культивировании на среде с частичной заменой сахарозы на целлюлозу.
Выводы. Обнаружен синтез целлюлаз исследованными культурами грибов при поверхностном и глубинном культивировании. Комплексный анализ полученных данных позволяет выбрать наиболее перспективные штаммы-продуценты целлюлаз.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
З. К. Никитина
Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР)
Автор, ответственный за переписку.
Email: nikitinaz@yandex.ru
д.б.н., профессор, гл. науч. сотрудник
Россия, МоскваИ. К. Гордонова
Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР)
Email: gordonova777@yandex.ru
к.б.н., вед. науч. сотрудник
Россия, МоскваСписок литературы
- Bull A.T., Ward A.C., Goodfellow M. Search and discovery strategies for biotechnology: the paradigm shift. Microbial. Mol. Biol. Rev. 2000; 39: 122–127.
- Acharya S., Chaudhary A. Bioprospecting thermophiles for cellulose production: A review. Brazilian Journal of Micro-biology. 2012: 844–856.
- Srivastava N., Srivastava M., Alhazmi A., et al. Technological advances for improving fungal cellulose production from wastes for bioenergy application: A review. Environmental Pollution. 2021; 287: 117370. https://doi.org/10/1016/j.env-pol.2021.117370.
- Sulyman A.O., Igunnu A., Malomo S.O. Isolation, purification and characterization of cellulose produced by Aspergillus hy-pogeae shells. Heliyon 2020; 6: E05668. https://doi.org/10/ 1016/j.helion.2020.e05668.
- Jayasekara S., Ratnayake R. Microbial cellulases: an over-view and applications. 2019. In book: Cellulose. April 2019. Ch. 22. Publisher: IntechOpen. doi: 10.5772/intecho-pen.84531.
- Singhania R.R., Ruiz H.A., Awasthi M.K. et al. Challenges in cellulase bioprocess for biofuel application. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021; 151: 111622. https://doi. org/10/1016/j.rser.2021.111622.
- Hadlar D., Sen D., Gayen K. A review on the production of fermentable sugars from lingocellulosic biomass through convertional and enzymatic route – a comparison. Int. J. Green Energy. 2016; 13: 1232–1253.
- Kuhad R.C., Deswal D., Sharma S. et al. Revisiting cellulose production and redefining current strategies based on major challengers. Renew. Sustein. Energy Rev. 2016; 55: 249–272.
- Roth J.C.G., Hoeltz M., Benitez L.B. Current approaches and trends in the production of microbial cellulases using residual lignocellulosic biomass: a bibliometricanalysis of the last 10 years. Apch. microbial. 2020; 202(5): 935–951.
- Bischof R.H., Ramoni J., Seiboth B. cellulases and beyond: the first 70 years of the enzyme producer Trichoderma reesei. Microb. Cell Factories. 2016; 15: 106–118.
- Paul M., Mohapatra S., Mohapatra P.K.D., Thatoi H. Micro-bial cellulases – an update towards its surface chemistry, genetic engineering and recovery for its biotechnological potencial. Bioresource Technology. 2021; 340: 125710. https://doi.org/10/1016/j.biortech.2021.125710.
- Семенова М.В., Гусаков А.В., Телицин В.Д., Синицин А.П. Ферментативная деструкция целлюлозы: особенности ки-нетического взаимодействия литических полисахаридмоно-оксигеназ и индивидуальных целлюлаз. Прикладная биохи-мия и микробиология. 2021; 57(5): 477–484.
- Никитина З.К., Гордонова И.К. Разработка методических подходов для поиска продуцентов целлюлаз. Вопросы био-логической, медицинской и фармацевтической химии. 2018; 3: 27–31. DOI: 10.29296/ 25877313-2018-03-05.
- Никитина З.К., Яковлева М.Б., Гордонова И.К., Чол З.Х. Сравнительная оценка роста дейтеромицетов при использо-вании различных белоксодержащих субстратов. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2015; 11: 56–59.
- Синицын А.П., Гусаков А.П., Черноглазов В.М. Биоконвер-сия лигниноцеллюлозных материалов. М.: Изд-во МГУ. 1995. 224 с. ISBN 5-211-03050-8.
- Государственная фармакопея Российской Федерации. Изд. XIII. Т. 1 ОФС. 1.2.3.001915 Определение сахаров спектро-фотометрическим методом. М. 2015. 1470 с.
- Мороз И.В., Михайлова Р.В., Шахнович Е.В., Лобанок А.Г. Поиск грибных продуцентов целлюлолитических фермен-тов. Труды БГУ. 2013; 8(ч. 1): 221–223.
- Тхыонг Ф.К., Ву Н.Х., Хоа Л.В., Яковлева М.Б. Биологиче-ские характеристики микромицетов, выделенных из почв ботанического сада Бач Тхао. Вопросы биологической, ме-дицинской и фармацевтической химии. 2011; 5: 24–28.
- Никитина З.К., Гордонова И.К. Использование отходов ле-карственного растительного сырья для биотехнологическо-го получения гидролитических ферментов. Вопросы биоло-гической, медицинской и фармацевтической химии. 2019; 9: 37–42. doi: 10.29296/25877313-2019-09-06.
- Ивченко Г.И., Медведев Ю.И. Математическая статистика: Учебник. М.: Книжный дом «Либроком». 2014. 352 с. ISBN 978–5–397–04141–6.
- Никитина З.К., Гордонова И.К. Оценка целлюлазной актив-ности микромицетов. Вопросы биологической, медицин-ской и фармацевтической химии. 2018; 6: 20–26. DOI: 10.29296/ 25877313-2018-06-04.
Дополнительные файлы
