Оценка возможности применения молочной сыворотки для получения протеаз термофильных бактерий рода Bacillus

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Введение. Протеолитические ферменты имеют большой потенциал для внедрения в современные промышленные технологии, медицинскую и научную практику, сельское хозяйство и другие сферы деятельности человека. Термофильные бактерии являются перспективными продуцентами протеаз, поскольку они отличаются большим разнообразием, часто достаточно несложным культивированием и возможностью использования недорогих субстратов по сравнению со стоимостью источников ферментов растительного и животного происхождения, а продуцируемые термофилами ферменты обладают высокой стабильностью при повышенной температуре и экстремальных значениях pH. Молочная сыворотка характеризуется наличием белков, углеводов, минеральных веществ, что делает ее ценным субстратом для культивирования микроорганизмов.

Цель исследования – оценка возможности использования молочной сыворотки в качестве субстрата для получения протеаз термофильных бактерий рода Bacillus.

Материал и методы. В качестве объекта исследования использовали термофильный штамм Bacillus velezensis Кб.1.Гл.8. Сыворотку получали путем осаждения казеина обезжиренного молока в изоэлектрической точке. Методами Лоури, Къельдаля и ВЭЖХ определяли содержание основных компонентов (белков и углеводов) полученной молочной сыворотки. Активность протеаз культуральной жидкости устанавливали по гидролизу казеина. Молекулярные массы полученных протеолитических ферментов выявляли при помощи зимографии.

Результаты. Концентрация белков в молочной сыворотке составила 7,11 г/л, сырого протеина – 10,63 г/л, лактозы – 47,01 г/л. При культивировании термофильного штамма Bacillus velezensis Кб.1.Гл.8. на обезжиренной молочной сыворотке протеолитическая активность ферментов культуральной жидкости составила 278,68 ед. акт/мл в первые сутки и 600,41 ед. акт/мл во вторые сутки культивирования, что значительно превосходило активность протеаз при росте культуры на стандартной среде LB. В ходе зимографического анализа в культуральной жидкости обнаружены ферменты с молекулярными массами 17, 32, 35, 55, 75 кДа.

Выводы. Молочная сыворотка является перспективным сырьем для культивирования бактерий с целью получения протеолитических ферментов с высоким выходом. Дальнейшие исследования могут быть направлены на оптимизацию состава питательных сред и условий культивирования для повышения выхода протеаз.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Мирзалиева

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Автор, ответственный за переписку.
Email: mirzalievanargiz02@gmail.com
ORCID iD: 0009-0000-7076-1794

магистр кафедры биотехнологии

Россия, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20

А. В. Белодед

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: beloded.a.v@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0002-4425-8068
SPIN-код: 2852-6740

к.б.н., доцент кафедры биотехнологии 

Россия, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20

М. В. Романова

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: romanova.m.v@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0003-3109-8445
SPIN-код: 6777-7438

аспирант, ассистент кафедры биотехнологии 

Россия, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20

Список литературы

  1. Zandona E., Blažić M., Režek Jambrak A. Whey Utilization: Sustainable Uses and Environmental Approach. Food Technology and Biotechnology. 2021; 59(2): 147–161. doi: 10.17113/ftb.59.02.21.6968.
  2. Короткий И.А. Плотников И.Б., Мазеева И.А. Современные тенденции в переработке молочной сыворотки. Техника и технология пищевых производств. 2019; 49(2): 227–234. doi: 10.21603/2074-9414-2019-2-227-234.
  3. Золоторёва М.С., Володин Д.Н., Топалов В.К. и др. О переработке молочной сыворотки и внедрении наилучших доступных технологий. Переработка молока. 2016; 7(201): 17–19.
  4. Tariq M.R., Sameen A., Khan M.I. et al. Nutritional and therapeutic properties of whey. 2013: 14(1): 19–26.
  5. Шувалова Е.Г., Долгорукова М.В. Использование подсырной молочной сыворотки для культивирования кефирного грибка. Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2015; 1: 33–36.
  6. Ващекина С.К. Отходы АПК как сырье для культивирования микроорганизмов. Науч. журн. молодых ученых. 2020; 2(19): 27–34.
  7. Rama G.R., Kuhn D., Beux S. et al. Potential applications of dairy whey for the production of lactic acid bacteria cultures. International Dairy Journal. 2019; 98: 25–37. doi: 10.1016/j.idairyj.2019.06.012.
  8. Saggu S.K., Mishra P.C. Characterization of thermostable alkaline proteases from Bacillus infantis SKS1 isolated from garden soil. PloS one. 2017; 12(11): e0188724. doi: 10.1371/journal.pone.0188724.
  9. Балабан Н.П., Шарипова М.Р. Практическое применение бациллярных протеаз. Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2011; 153(2): 29–40.
  10. Solanki P., Putatunda C., Kumar A. et al. Microbial proteases: ubiquitous enzymes with innumerable uses. 3 Biotech. 2021; 11: 428. doi: 10.1007/s13205-021-02928-z.
  11. Осмоловский А.А., Крейер В.Г., Баранова Н.А. и др. Протеолитические ферменты мицелиальных грибов с плазминоподобной и активаторной к плазминогену активностью. Успехи современной биологии. 2021; 141(5): 467–482. doi: 10.31857/S0042132421050069.
  12. Ванюшенкова А.А., Шокодько М.И., Кушнерев К.С. и др. Использование наночастиц серебра и протеаз при создании новых биомедицинских материалов для ранозаживления. Химическая промышленность сегодня. 2023; 1: 14–23. doi: 10.53884/27132854_2023_1_14.
  13. Zeldes B.M., Keller M.W., Loder A.J. et al. Extremely thermophilic microorganisms as metabolic engineering platforms for production of fuels and industrial chemicals. Frontiers in microbiology. 2015; 6: 1209. doi: 10.3389/fmicb.2015.01209.
  14. Rekadwad B., Gonzalez J.M. Multidisciplinary involvement and potential of thermophiles. Folia Microbiol. 2019; 64: 389–406. doi: 10.1007/s12223-018-0662-8.
  15. Gomes E., de Souza A.R., Orjuela G.L. et al. Applications and Benefits of Thermophilic Microorganisms and Their Enzymes for Industrial Biotechnology. In: Schmoll, M., Dattenböck, C. (eds) Gene Expression Systems in Fungi: Advancements and Applications. Fungal Biology. Springer, Cham. 2016. doi: 10.1007/978-3-319-27951-0_21.
  16. Романова М.В., Кузнецов А.Е., Белодед А.В. Молекулярно-биологическая и биохимическая характеристика внеклеточных протеаз термофильных бактериальных штаммов. 2021; 68(12): 103–111. doi: 10.37952/ROI-jbc-01/21-68-12-103.
  17. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L. et al. Protein measurement with the Folin phenol reagent. The Journal of biological chemistry. 1951; 193(1): 265–275.
  18. Oliver G.W., Stetler-Stevenson W.G., Kleiner D.E. Zymography, Casein Zymography, and Reverse Zymography: Activity Assays for Proteases and their Inhibitors. In: Sterchi E.E., Stöcker W. (Eds.). Proteolytic Enzymes. Springer Lab Manual. Springer, Berlin, Heidelberg. 1999: 63–76. doi: 10.1007/978-3-642-59816-6_5.
  19. Yang M., Ye A., Yang Z. et al. Pepsin-induced coagulation of casein micelles: Effect of whey proteins and heat treatment. Food chemistry. 2023; 402: 134214. doi: 10.1016/j.foodchem.2022.134214.
  20. Xiao F., Li Y., Zhang Y. et al. A new CcpA binding site plays a bidirectional role in carbon catabolism in Bacillus licheniformis. iScience. 2021; 24(5): 102400. doi: 10.1016/j.isci.2021.102400.
  21. Harwood C.R., Kikuchi Y. The ins and outs of Bacillus proteases: activities, functions and commercial significance. FEMS microbiology reviews. 2022; 46(1): fuab046. doi: 10.1093/femsre/fuab046.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Результаты анализа протеолитической активности культуральной жидкости штамма B. velezensis Кб.1.Гл.8 через 24 и 48 часов после начала культивирования

Скачать (27KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зимограмма внеклеточных протеаз штамма B. velezensis Кб.1.Гл.8 при культивировании на различных средах: 1 – спустя 24 часа роста на LB; 2 – спустя 48 часов роста на LB; 3 – спустя 24 часа роста на молочной сыворотке; 4 – спустя 48 часов роста на молочной сыворотке, 5 – контрольная проба, не содержащая ферментов

Скачать (22KB)
Метаданные

© ИД "Русский врач", 2025