Научный руководитель: д.т.н., профессор РАН Шарова Н.Ю.

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОСИНТЕЗА ИНВЕРТАЗЫ ПРИ ФЕРМЕНТАЦИИ ГИДРОЛИЗАТА ПОМОЛА ЗЕРНА РЖИ ШТАММОМ ASPERGILLUS NIGER Л-4

Кулаипбекова А.А.

Научный руководитель: д.т.н., профессор РАН Шарова Н.Ю.

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет

информационных технологий, механики и оптики. Санкт-Петербург.

В 1878 году Кюне придумал термин «фермент» от греческого слова «enzumas», который относится к заквашиванию хлеба дрожжами. Также ферменты могут быть получены из различных микроорганизмов. На Западе промышленное понимание ферментов вращается вокруг дрожжей и солода, где традиционная выпечка и пивоваренная промышленность стремительно расширялась. Довольно раннее развитие биохимии было сосредоточено на дрожжах, ферментации и процессах конверсии крахмала в сахар. Одним из таких ферментов, представляющих наш интерес, является «инвертаза» [1].

       Инвертаза, также называемая -фруктофуранозидазой, расщепляющаясахарозу на глюкозу и фруктозу без образования фурфуролов, представляет собой гликопротеин с оптимальным рН 4,5 и стабильностью при 50° С. Он широко распространен в биосфере, особенно в растениях и микроорганизмах. Инвертаза в природе существует вразныхизоформах. В дрожжах она присутствует либо в виде внеклеточной инвертазы, либо внутриклеточной инвертазы. В растениях есть три изоформы, каждая из которых отличается биохимическими свойствами и субклеточными местоположениями. У людей фермент действует как иммунный источник, как антиоксидант, антисептик ив некоторых случаях полезен для лечения рака кости или рака желудка. Ферменты представляют собой сложные глобулярные белки, обнаруженные в живых клетках, и действуют как биокатализатор, способствующий метаболическим реакциям в теле организма. Этот фермент очень важна для пищевой промышленности, особенно в качестве каталитического агента для получения искусственного подсластителя. Кроме того, этот фермент обладает фруктозилтрансферазной активностью, что важно для синтеза короткоцепочечных фруктолигосахаридных соединений. Этот факт улучшает микрофлору кишечника и может предотвратить сердечно-сосудистые заболевания, рак толстой кишки и остеопороз [2].

Целью данной работы является исследование биосинтеза инвертазы при ферментации гидролизата помола зерна ржи штаммом Aspergillusniger Л-4.

При использовании любого вида сырья наряду с оптимальными составом питательной среды и режимом ферментации эффективность производства определяется применяемым штаммом A. niger. По типу питания аспергиллы относятся к гетеротрофным организмам, усваивающим углерод из органических соединений. Объектом исследования являлся штамм микромицетаAspergillusniger Л-4 – продуцент лимонной кислоты [3].
Для исследований в качестве углеводного субстрата использовали помол зерна ржи.Рожь – одна из основных зерновых культур в России, по сбору зерна она занимает третье место после пшеницы и ячменя. Такое положение ржи обусловлено особыми почвенно-климатическими условиями страны, поскольку это самая холодостойкая злаковая культура, которая созревает на 1…2 недели раньше остальных зерновых. Главная особенность зерна ржи – высокое содержание слизистых веществ, основную часть которых составляют пентозаны, а также более высокое общее содержание водорастворимых веществ (12…17 % от общего количества), что определяет его качество и технологические свойства[4]. Химический состав зерна ржи представлен в таблице. Содержание белка колеблется в пределах 12-17%. Рожь содержит 56-63% крахмала и также богата сахарами (4-8%), содержит 1,5-2,5% слизей, образующих с водой вязкие растворы [5].

Таблица 1.Средний химический состав зерна ржи (в %)

Материалы и методы

Ферментацию проводили в условиях шейкера-инкубатораMultitron в колбах вместимостью 750 см³ при температуре 36 ^оС – на стадии получения посевного мицелия, при 32 ^оС – на стадии ферментации.

Гидролиз помола зерна ржи проводили с применением ферментных препаратов целлюлолитического и амилолитического действия.

Инвертазную активность оценивали колориметрическим методом.

Рис. 1. Динамика инвертазной активности при культивировании штамма Aspergillusniger Л-4 на гидролизате помола зерна ржи

Результат

   Из графика видно, что максимальнаяактивность фермента в нативном растворе достигается на 2 сутки процесса ферментации и составляет – 1,4ед/см³. Далее активность снижается.

Вывод

Таким образом полученные экспериментальные данные, свидетельствуют о способности штамма Aspergillusniger Л-4 – продуцента лимонной кислоты синтезировать фермент – инвертазу при культивировании на гидролизате помола зерна ржи.