RU2034923C1 - Strain of bacterium bacillus subtilis - a producer of saccharifying amylase splitting pullulan - Google Patents

Strain of bacterium bacillus subtilis - a producer of saccharifying amylase splitting pullulan Download PDF

Info

Publication number
RU2034923C1
RU2034923C1 RU93031278A RU93031278A RU2034923C1 RU 2034923 C1 RU2034923 C1 RU 2034923C1 RU 93031278 A RU93031278 A RU 93031278A RU 93031278 A RU93031278 A RU 93031278A RU 2034923 C1 RU2034923 C1 RU 2034923C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
strain
activity
bacillus subtilis
producer
pullulan
Prior art date
Application number
RU93031278A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93031278A (en
Inventor
А.Н. Мазуренко
А.А. Каменский
Л.Г. Сериченко
А.М. Сазонова
В.М. Румянцев
Н.В. Купцова
Original Assignee
Акционерное общество "Биотехнология"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Биотехнология" filed Critical Акционерное общество "Биотехнология"
Priority to RU93031278A priority Critical patent/RU2034923C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2034923C1 publication Critical patent/RU2034923C1/en
Publication of RU93031278A publication Critical patent/RU93031278A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology. SUBSTANCE: strain Bacillus subtilis ВКПМ B-5166 shows increased capability to hydrolyze α-1,6 and a-1,4-glycosidic bonds in the starch. Under submerged cultivation of strain at aeration for 72 h the following levels of activity can be detected: amylolytic activity 246 U/ml; pullulanase activity 1.6 U/ml; b-glucanase activity 22 U/ml, and proteolytic activity 20 U/ml. EFFECT: increased enzyme activity of strain indicated above. 1 tbl

Description

Изобретение касается микробиологической отрасли промышленности, в частности производства ферментов, и представляет собой новый штамм Bacillus subtilis T-2 продуцент осахаривающей амилазы. The invention relates to the microbiological industry, in particular the production of enzymes, and is a new strain of Bacillus subtilis T-2 producer of saccharifying amylase.

Полученный препарат на основе заявляемого штамма может быть использован в крахмалопаточной отрасли промышленности при гидролизе крахмала с целью получения кристаллической глюкозы, мальтозных паток, глюкозо-фруктозных сиропов, а также в пивоваренной и спиртовой отрасли с целью гидролиза крахмалсодержащего сырья. The resulting preparation based on the claimed strain can be used in the starch industry for hydrolysis of starch in order to obtain crystalline glucose, maltose syrup, glucose-fructose syrups, as well as in the brewing and alcohol industries for the hydrolysis of starch-containing raw materials.

Наиболее близким прототипом к заявленному штамму является способ получения ферментного препарата из Bacillus subtilis c α -амилазной активностью, расщепляющего как α-1,6-так и α -1,4-гликозидные связи. The closest prototype to the claimed strain is a method for producing an enzyme preparation from Bacillus subtilis with α-amylase activity, cleaving both α-1,6-and α -1,4-glycosidic bonds.

Полученный фермент с рН оптимумом 5,0-7,5 и температурным оптимумом 60-63оС способен гидролизовать крахмал с получением патоки, содержащей мальтозу и мальтотриозу в количестве (40-50)% каждый к массе крахмала.The resulting enzyme having a pH optimum of 5.0-7.5 and a temperature optimum of 60-63 ° C is capable of hydrolysing starch to give a syrup containing maltose and maltotriose in an amount (40-50)% by weight each of starch.

Продуцент культивировали на среде следующего состава, соевая мука 5,0; кукурузный экстракт 0,5; мясной экстракт 0,4; K2HPO4 0,3; MgSO4˙7H2O 0,1; крахмал растворимый 2,0; мочевина 0,5; CuSO4 5˙10-5; MnCl2 1˙10-4; CaCl2 1˙10-4; ZnSO4 1˙10-4; FeSO4 1˙10-5, при 30оС, рН 7,0 в течение 3 дней.The producer was cultured on a medium of the following composition, soy flour 5.0; corn extract 0.5; meat extract 0.4; K 2 HPO 4 0.3; MgSO 4 ˙ 7H 2 O 0.1; soluble starch 2.0; urea 0.5; CuSO 4 5˙10 -5; MnCl 2 1˙10 -4; CaCl 2 1˙10 -4; Zn S O 4 1˙10 -4; FeSO 4 1˙10 -5, at 30 ° C, pH 7.0 for 3 days.

В качестве посевного использовали клетки продуцента, культивируемые на агаризованной среде, следующего состава, полипептон 1,0,
растворимый крахмал 1,0,
K2HPO4 0,3,
MgSO4˙7H2O 0,1.
As a seed used producer cells cultured on an agar medium, of the following composition, polypeptone 1.0,
soluble starch 1.0,
K 2 HPO 4 0.3,
MgSO 4 ˙ 7H 2 O 0.1.

Инокулят культивировали при 30оС в течение 72 ч.The inoculum was cultured at 30 ° C for 72 hours.

В полученной культуральной жидкости пуллуланазная активность 9,6 ед/мл, амилолитическая активность 45,2 ед/мл. In the obtained culture fluid, the pullulanase activity is 9.6 units / ml, amylolytic activity is 45.2 units / ml.

Существенный недостаток штамма прототипа:
низкая амилолитическая активность;
отсутствие в комплексе ферментов β-глюканазы.
A significant disadvantage of the strain of the prototype:
low amylolytic activity;
the absence of β-glucanase enzyme complex.

Целью изобретения является получение нового штамма Bacillus subtilis T-2, обладающего повышенной способностью гидролизовать α-1,6 и α-1,4 гликозидные связи в крахмале. The aim of the invention is to obtain a new strain of Bacillus subtilis T-2, with increased ability to hydrolyze α-1,6 and α-1,4 glycosidic bonds in starch.

Предлагаемый штамм выделен из торфяников Шатуры методом накопительной культуры, в качестве субстрата использовали 0,5% пуллулан. The proposed strain was isolated from Shatura peat bogs by the method of accumulative culture; 0.5% pullulan was used as a substrate.

Полученный штамм депонирован в ВКПМ под номером В-5166. The resulting strain was deposited in VKPM under the number B-5166.

Культурально-морфологическая характеристика
Штамм представляет собой спорообразующую палочку, образующую цепочки из подвижных палочковидных клеток по 3 в парах или одиночных размером (0,5-0,7)х(0,8-1,2) мкм. Палочки подвижны, грамположительные. Споры овальные, при спорообразовании изменения формы спорангия не происходит.
Cultural and morphological characteristics
The strain is a spore-forming rod, forming a chain of motile rod-shaped cells of 3 in pairs or single size (0.5-0.7) x (0.8-1.2) microns. The sticks are mobile, gram-positive. The spores are oval, with sporulation, sporangia does not change shape.

Физиолого-биохимическая характеристика. Physiological and biochemical characteristics.

На МПА образует колонии, бежевого цвета с ровными краями, на картофельном агаре рост обильный, пленка сухая, морщинистая толстая кремового цвета, при росте на бульоне (МПБ) образует поверхностную пленку, которая впоследствии опускается на дно. On MPA it forms colonies, beige in color with smooth edges, on potato agar the growth is plentiful, the film is dry, wrinkled, thick cream color, with growth on the broth (MPB) forms a surface film, which subsequently sinks to the bottom.

Культура строгий аэроб, с оптимальной температурой роста 34оС-37оС и рН 5,8-6,5.Culture strict aerobe, with optimum growth temperature of 34 ° C-37 ° C and pH 5.8-6.5.

Утилизирует глюкозу с образованием кислоты без выделения газа, а также цитрат, казеин, глицерин. Утилизирует крахмал, декстрины, гликоген, амилопектин, мальтозу, мальтотриозу, пуллулан, изомальтозу, глюкозу. Ксилозу и арабинозу не утилизирует. It utilizes glucose to form acid without gas evolution, as well as citrate, casein, glycerin. It utilizes starch, dextrins, glycogen, amylopectin, maltose, maltotriose, pullulan, isomaltose, glucose. It does not utilize xylose and arabinose.

Нитраты не восстанавливает. Nitrate does not recover.

Для определения активности ферментов культуральную жидкость центрифугировали при 5000 об/мин в течение 20 мин и использовали супернатант. To determine the activity of enzymes, the culture fluid was centrifuged at 5000 rpm for 20 minutes and the supernatant was used.

Пуллуланазу определяли по восстанавливающим сахарам, образующимся при гидролизе пуллулана (линейного полисахарида, состоящего из мальтозных единиц, соединенных α-1,6-гликозидными связями). Pullulanase was determined by reducing sugars formed during the hydrolysis of pullulan (a linear polysaccharide consisting of maltose units connected by α-1,6-glycosidic bonds).

За единицу пуллуланазной активности принимается такое количество фермента, которое при стандартных условиях (температура 60оС, рН 4,7) гидролизует пуллулан со скоростью, соответствующей образованию восстанавливающих групп, эквивалентных 1μ молю глюкозы в минуту, определяемых методом Сомоджи-Нельсона.The unit of pullulanase activity accepted that amount of enzyme which under standard conditions (temperature 60 ° C, pH 4.7) hydrolyzes pullulan at a rate corresponding to the formation of reducing groups equivalent to 1μ mol of glucose per minute, determined by the method of Somogyi-Nelson.

Осахаривающую амилазу определяли по способности образовывать восстанавливающие сахара, образующиеся при гидролизе крахмала. Saccharifying amylase was determined by its ability to form reducing sugars formed during the hydrolysis of starch.

За единицу амилолитической активности принимается такое количество фермента, которое при стандартных условиях (температуре 60оС, рН 4,7) гидролизует крахмал со скоростью, соответствующей образованию восстанавливающих групп, эквивалентных 1μ молю глюкозы в минуту, определяемых методом Cомоджи-Нельсона.One unit of amylolytic activity is accepted that amount of enzyme which under standard conditions (60 ° C, pH 4.7) hydrolyzes starch at a rate corresponding to the formation of reducing groups equivalent to 1μ mol of glucose per minute, determined by the Nelson-Comodzhi.

Протеолитическую активность определяли по способности катализировать расщепление белка до пептидов и аминокислот. За единицу протеолитической активности (ПС) принимают такое количество фермента, которое за 1 мин при рН 5,5 и температуре 30оС превращает в неосаждаемые трихлоруксусной кислотой состояние казеината натрия, в количестве, соответствующем 1 мкмолю тирозина (1 мкмоль тирозина равен 0,181 мг), активность выражается в ед/г (ГОСТ 20264.2-88).Proteolytic activity was determined by the ability to catalyze the breakdown of the protein into peptides and amino acids. One unit of proteolytic activity (SS) receiving an amount of enzyme which, per 1 minute at pH 5.5 and 30 ° C turns into the state nonprecipitating trichloroacetic acid sodium caseinate in an amount corresponding to 1 micromol of tyrosine (1 micromol of tyrosine is 0.181 mg) , activity is expressed in units / g (GOST 20264.2-88).

β -глюканазную активность определяли по способности образовывать редуцирующие сахара из лихенина или ячменного β-глюкана с последующим определением образовавшихся сахаров по методу Сомоджи-Нельсона. Биоорганическая химия, 1980, т.6, с.1225-1242. β-glucanase activity was determined by the ability to form reducing sugars from lichenine or barley β-glucan, followed by the determination of sugars formed by the Somogy-Nelson method. Bioorganic chemistry, 1980, v. 6, p. 1225-1242.

За единицу β-глюканазной активности принимали количество фермента, способного образовывать в минуту (в стандартных условиях при температуре 30оС и рН 5,5) из глюкана такое количество олигосахаридов, которое по восстанавливающей способности соответствует 1 мкмолю глюкозы.One unit of β-glucanase activity defined as the amount of enzyme capable of forming per minute (at standard conditions at 30 ° C and pH 5.5) in an amount of glucan oligosaccharides, which by reducing power equivalent to 1 micromol glucose.

Все опыты проводили в 3 повторностях. All experiments were performed in 3 replicates.

П р и м е р 1. Продуцент Bacillus subtilis T-2 выращивали в аэробных условиях в колбах емкостью 0,75 дм3 при коэффициенте заполнения 0,4 в течение 72 ч при 30оС и рНнач. 7,0 на среде прототипа, имеющей состав, г/дм3: Соевая мука 50,0 Мясной экстракт 4,0 Кукурузный экстракт 5,0 K2HPO4 3,0 MgSO4˙7H2O 1,0 Крахмал растворимый 2,0 Мочевина 5,0 CuSO4 5х10-5 MnCl2 2,5х10-6 CaCl2 1х10-4 ZnSO4 1х10-4 FeSO4 1х10-5
В качестве посевного использовали клетки продуцента, культивируемые на агаризованной среде, следующего состава, Полипептон 1,0 Растворимый крахмал 1,0 K2HPO4 0,3 MgSO4˙7H2O 0,1
Инокулят культивировали при 30оС в течение 72 ч.
EXAMPLE EXAMPLE 1. producing Bacillus subtilis T-2 was grown under aerobic conditions in flasks with 0.75 dm3 fill factor of 0.4 for 72 hours at 30 ° C and pH nach. 7.0 on a prototype medium having a composition, g / dm 3 : Soy flour 50.0 Meat extract 4.0 Corn extract 5.0 K 2 HPO 4 3.0 MgSO 4 ˙ 7H 2 O 1.0 Soluble starch 2, 0 Urea 5.0 CuSO 4 5x10 -5 MnCl 2 2.5x10 -6 CaCl 2 1x10 -4 ZnSO 4 1x10 -4 FeSO 4 1x10 -5
As a seed, producer cells cultured on an agar medium of the following composition were used. Polypeptone 1.0. Soluble starch 1.0 K 2 HPO 4 0.3 MgSO 4 ˙ 7H 2 O 0.1
The inoculum was cultured at 30 ° C for 72 hours.

Пуллуланазная способность 0,9 ед/мл, амилолитическая способность 140 ед/мл, β-глюканазная способность 15 ед/мл, протеолитическая способность 10,0 ед/мл. Pullulanase ability of 0.9 u / ml, amylolytic ability of 140 u / ml, β-glucanase ability of 15 u / ml, proteolytic ability of 10.0 u / ml.

П р и м е р 2. Продуцент Bacillus subtilis T-2 выращивали в аэробных условиях в колбе емкостью 0,75 дм3 при коэффициенте заполнения 0,4 в течение 72 ч при 34оС.PRI me R 2. The producer of Bacillus subtilis T-2 was grown under aerobic conditions in a flask with a capacity of 0.75 DM 3 at a fill factor of 0.4 for 72 hours at 34 about C.

Посевной выращивали на агаризованной среде следующего состава, г/дм3: (NH4)2SO4 0,4 MgSO4˙7H2O 1,0 CaCl2:2H2O 0,5 KH2PO4 6,0 Триптон 10,0 Крахмал растворимый 5,0 РН (4,5-5,0) Температура 34оС в течение 72 ч.The seed was grown on an agar medium of the following composition, g / dm 3 : (NH 4 ) 2 SO 4 0.4 MgSO 4 ˙ 7H 2 O 1.0 CaCl 2 : 2H 2 O 0.5 KH 2 PO 4 6.0 Tryptone 10 0 soluble Starch 5.0 pH (4.5-5.0) temperature 34 ° C for 72 hours.

Состав для культивирования, г/дм3: MgSO4 1,0 KH2PO4 2,0 (NH4)2SO4 1,0 MnCl2 0,0025 CaCl2 0,4 Соевая мука 25,0 Крахмал растворимый 60,0 Кукурузный экстракт 20,0 Начальный рН среды (5,5-5,8).Composition for cultivation, g / dm 3 : MgSO 4 1,0 KH 2 PO 4 2,0 (NH 4 ) 2 SO 4 1,0 MnCl 2 0,0025 CaCl 2 0,4 Soy flour 25,0 Soluble starch 60, 0 Corn extract 20.0 Initial pH of the medium (5.5-5.8).

Пуллуланазная способность 1,6 ед/мл, амилолитическая способность 246,0 ед/мл, β-глюканазная способность 22,0 ед/мл, протеолитическая способность 20,0 ед/мл. Pullulanase ability of 1.6 units / ml, amylolytic ability of 246.0 units / ml, β-glucanase ability of 22.0 units / ml, proteolytic ability of 20.0 units / ml.

П р и м е р 3. Гидролиз 30% крахмала проводили с использованием фильтрата культуральной жидкости, полученной по примеру 2, при рН 4,7, температуре 60оС в течение 24 ч из расчета 0,1 ед пуллуланазы на 1 г крахмала.PRI me R 3. The hydrolysis of 30% starch was carried out using the filtrate of the culture fluid obtained in example 2, at pH 4.7, a temperature of 60 about C for 24 hours at the rate of 0.1 units of pullulanase per 1 g of starch.

Анализ продуктов гидролиза методом ТСХ показан в таблице. The analysis of hydrolysis products by TLC is shown in the table.

Предлагаемый штамм Bacillus subtilis T-2 имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:
более высокую α-амилазную активность;
наличие в ферментативном комплексе термостабильной β-глюканазы с рН оптимумом в кислой зоне;
термостабильную нейтральную протеазу;
высокий выход глюкозы (64%) и суммарный выход глюкозы и мальтозы (82%).
The proposed strain of Bacillus subtilis T-2 has the following advantages compared to the prototype:
higher α-amylase activity;
the presence in the enzyme complex of thermostable β-glucanase with a pH optimum in the acidic zone;
thermostable neutral protease;
high glucose yield (64%) and the total yield of glucose and maltose (82%).

Эти указанные преимущества дадут возможность использовать препарат на основе этого штамма в различных областях пищевой промышленности (крахмалопаточной, пивоваренной, спиртовой). These indicated advantages will make it possible to use the drug based on this strain in various areas of the food industry (starch, brewing, alcohol).

Claims (1)

Штамм бактерий Bacillus subtilis ВКПМ В-5166 продуцент осахаривающей амилазы, расщепляющей пуллулан. The bacterial strain Bacillus subtilis VKPM B-5166 is a producer of saccharifying amylase that breaks down pullulan.
RU93031278A 1993-06-11 1993-06-11 Strain of bacterium bacillus subtilis - a producer of saccharifying amylase splitting pullulan RU2034923C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93031278A RU2034923C1 (en) 1993-06-11 1993-06-11 Strain of bacterium bacillus subtilis - a producer of saccharifying amylase splitting pullulan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93031278A RU2034923C1 (en) 1993-06-11 1993-06-11 Strain of bacterium bacillus subtilis - a producer of saccharifying amylase splitting pullulan

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2034923C1 true RU2034923C1 (en) 1995-05-10
RU93031278A RU93031278A (en) 1997-03-20

Family

ID=20143264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93031278A RU2034923C1 (en) 1993-06-11 1993-06-11 Strain of bacterium bacillus subtilis - a producer of saccharifying amylase splitting pullulan

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2034923C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469087C2 (en) * 2007-11-05 2012-12-10 ДАНИСКО ЮЭс ИНК. Versions of bacillus licheniformis alpha-amylase with increased thermostability and/or decreased calcium dependence
CN104480086A (en) * 2014-12-04 2015-04-01 湖南新鸿鹰生物工程有限公司 Preparation method of mesophilic alpha-amylase
US10568839B2 (en) 2011-01-11 2020-02-25 Capsugel Belgium Nv Hard capsules
US11319566B2 (en) 2017-04-14 2022-05-03 Capsugel Belgium Nv Process for making pullulan
US11576870B2 (en) 2017-04-14 2023-02-14 Capsugel Belgium Nv Pullulan capsules

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЕР N 0188049, кл. C 12N 9/44, опублик 1986. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469087C2 (en) * 2007-11-05 2012-12-10 ДАНИСКО ЮЭс ИНК. Versions of bacillus licheniformis alpha-amylase with increased thermostability and/or decreased calcium dependence
US10568839B2 (en) 2011-01-11 2020-02-25 Capsugel Belgium Nv Hard capsules
CN104480086A (en) * 2014-12-04 2015-04-01 湖南新鸿鹰生物工程有限公司 Preparation method of mesophilic alpha-amylase
CN104480086B (en) * 2014-12-04 2017-06-13 湖南新鸿鹰生物工程有限公司 A kind of preparation method of middle temperature alpha amylase
US11319566B2 (en) 2017-04-14 2022-05-03 Capsugel Belgium Nv Process for making pullulan
US11576870B2 (en) 2017-04-14 2023-02-14 Capsugel Belgium Nv Pullulan capsules
US11878079B2 (en) 2017-04-14 2024-01-23 Capsugel Belgium Nv Pullulan capsules

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shaw et al. Purification and properties of an extracellular a-amylase from Thermus sp.
Abe et al. Production of the raw-starch digesting amylase of Aspergillus sp. K-27
Antranikian Physiology and enzymology of thermophilic anaerobic bacteria degrading starch
Ramesh et al. Ability of a solid state fermentation technique to significantly minimize catabolic repression of α-amylase production by Bacillus licheniformis M27
KR830010192A (en) Debranching enzyme product, preparation method thereof and method of using the same
US4628028A (en) Novel thermostable pullulanase enzyme and method for its production
EP0298645B1 (en) Polypeptide possessing maltotetraose-forming amylase activity, and its uses
RU2034923C1 (en) Strain of bacterium bacillus subtilis - a producer of saccharifying amylase splitting pullulan
US4971906A (en) Amylase of a new type
US4657865A (en) Pullulanase-like enzyme, method for preparation thereof, and method for saccharification of starch therewith
Schellart et al. Starch degradation by the mould Trichoderma viride I. The mechanism of starch degradation
Pestana et al. Glucoamylase production byAspergillus awamori on rice flour medium and partial characterization of the enzyme
Chary et al. Starch-degrading enzymes of two species of Fusarium
Tanaka et al. Purification and characterization of a novel fungal α-glucosidase from Mortierella alliacea with high starch-hydrolytic activity
Baysal et al. Production of a-amylase by thermotolerant Bacillus subtilis in the presence of some carbon, nitrogen containing compounds and surfactants
Uyar et al. Purification and some characterization of an extracellular alpha-amylase from a thermotolerant Bacillus subtilis
US5316924A (en) Pullulanase, methods of producing pullulanase and methods of saccharification of starch using pullulanase
JPS5917983A (en) Preparation of amylase g3
EP0242075A1 (en) Debranching enzyme
US4925795A (en) Method of using G-4 amylase to produce high maltotetraose and high maltose content starch hydrolysates
RU2177995C2 (en) Strain of bacterium bacillus licheniformis as producer of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes
Pestana et al. Producción de glucoamilasa por Aspergillus awamori en harina de arroz y caracterización parcial del enzima
JP3025974B2 (en) Novel enzyme, method for producing the same, and method for producing maltooligosaccharide using the same
JP2866460B2 (en) Saccharification method of polysaccharide
El‐Helow et al. Bacillus subtilis α‐amylase, lichenase, β‐mannanase and xylanase: Screening for their induction by agro‐industrial byproducts and precipitation by organic solvents