RU2177995C2 - Strain of bacterium bacillus licheniformis as producer of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes - Google Patents

Strain of bacterium bacillus licheniformis as producer of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes Download PDF

Info

Publication number
RU2177995C2
RU2177995C2 RU98102082/13A RU98102082A RU2177995C2 RU 2177995 C2 RU2177995 C2 RU 2177995C2 RU 98102082/13 A RU98102082/13 A RU 98102082/13A RU 98102082 A RU98102082 A RU 98102082A RU 2177995 C2 RU2177995 C2 RU 2177995C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
strain
starch
enzymes
thermostable
activity
Prior art date
Application number
RU98102082/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98102082A (en
Inventor
Н.В. Цурикова
Л.И. Нефедова
О.Н. Окунев
А.П. Синицын
В.М. Черноглазов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Фермтек"
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 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Фермтек" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Фермтек"
Priority to RU98102082/13A priority Critical patent/RU2177995C2/en
Publication of RU98102082A publication Critical patent/RU98102082A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2177995C2 publication Critical patent/RU2177995C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology, microbiology, biochemistry. SUBSTANCE: invention relates to the strain of bacterium Bacillus licheniformis VKM B-2184D isolated by selection method in study of natural variability of the strain VKPM B-6508 using methods of effective mutagenesis. The strain produces complex consisting of five thermostable amylolytic and proteolytic enzymes, not less. The strain shows activity in the range of pH 5.0-11.0 and temperature 30-105 C with maximal activity of alpha-amylase, pullulanase and protease at 90-95 C, 75 C and 60 C, respectively. The strain shows promise for simultaneous treatment of starch or starch-containing raw to perform its profound hydrolysis and as a producer of alkaline proteases for profound digestion of proteins to amino acids. The strain shows the enhanced ability to synthesize the complex of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes and eliciting activity of beta-glucanase and laminarinase also. Invention can be used in alcoholic, starch-syrup, brewing, baking, confectionary, fruit-berry and textile productions where thermostable enzymes are required. EFFECT: strain indicated above, valuable properties. 1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к получению комплекса амилолитических и протеолитических ферментов, и может быть использовано в микробиологической промышленности. The invention relates to the field of biotechnology, namely to obtain a complex of amylolytic and proteolytic enzymes, and can be used in the microbiological industry.

Амилолитические ферменты широко используются для разжижения или превращения крахмала и крахмалосодержащего растительного сырья в такие продукты, как мальтодекстрины, сахарные сиропы, декстроза, мальтоза, глюкоза и др. Amylolytic enzymes are widely used to liquefy or convert starch and starch-containing plant materials into products such as maltodextrins, sugar syrups, dextrose, maltose, glucose, etc.

При промышленном использовании амилолитических ферментов необходимы термостабильные ферменты, что обусловлено их способностью вести гидролиз сырья при высоких температурах - 80-100oС, что очень важно с точки зрения ведения процесса клейстеризации крахмала. При этом совмещаются два процесса: клейстеризация крахмала и его ферментативный гидролиз. Значительно снижается стоимость ферментативного процесса за счет сокращения дозировки фермента и продолжительности гидролиза крахмала, более качественно ведется подготовка сырья к развариванию - обеспечивается высокая степень гидролиза крахмала и, как следствие этого, увеличивается выход целевого продукта.In the industrial use of amylolytic enzymes, thermostable enzymes are necessary, due to their ability to hydrolyze the feed at high temperatures - 80-100 o C, which is very important from the point of view of starch gelatinization. In this case, two processes are combined: gelatinization of starch and its enzymatic hydrolysis. The cost of the enzymatic process is significantly reduced due to a reduction in the dosage of the enzyme and the duration of starch hydrolysis, the preparation of raw materials for boiling is better done - a high degree of starch hydrolysis is ensured, and, as a result, the yield of the target product increases.

Глубокий гидролиз крахмала необходим в спиртовой, крахмало-паточной, текстильной и других отраслях биотехнологии. Обычно гидролиз осуществляют в две стадии: на первой стадии проводят обработку альфа-амилазой при температуре 65-70oС и рН 6,0-6,5, затем раствор охлаждают до 58oС, подкисляют до рН 4,7 и добавляют глюкоамилазу или бета-амилазу. В результате совместного действия ферментов альфа-амилазы и глюкоамилазы степень гидролиза крахмала достигает 97-98%. Однако, несмотря на высокую степень деструкции крахмала, процесс ферментативной обработки все же нуждается в совершенствовании.Deep hydrolysis of starch is necessary in the alcohol, starch and syrup, textile and other branches of biotechnology. Typically, hydrolysis is carried out in two stages: in the first stage, alpha-amylase is treated at a temperature of 65-70 o C and a pH of 6.0-6.5, then the solution is cooled to 58 o C, acidified to pH 4.7 and glucoamylase or beta amylase. As a result of the combined action of the enzymes alpha-amylase and glucoamylase, the degree of hydrolysis of starch reaches 97-98%. However, despite the high degree of degradation of starch, the process of enzymatic treatment still needs to be improved.

Недостатком описанного процесса амилолиза является неполнота конверсии сырья, т. к. в молекуле крахмала часть гликозидных связей, а именно альфа-1,6-связи, остается не доступной действию указанных ферментов. Кроме того, снижение температуры гидролизуемого материала и увеличение концентрации ионов при изменении рН, необходимые перед второй стадией ферментативной обработки, приводят соответственно к непродуктивным энергетическим затратам и затруднениям при очистке продукта гидролиза. The disadvantage of the described amylolysis process is the incompleteness of the conversion of raw materials, since a part of the glycosidic bonds, namely the alpha-1,6-bond, in the starch molecule remains inaccessible to the action of these enzymes. In addition, a decrease in the temperature of the hydrolyzable material and an increase in the ion concentration with a change in pH, which are necessary before the second stage of the enzymatic treatment, lead to unproductive energy costs and difficulties in cleaning the hydrolysis product, respectively.

Для устранения указанных недостатков необходимо использование препаратов, содержащих комплекс гидролитических ферментов различной специфичности (естественных или созданных искусственно), работающих при одинаковых параметрах, при этом в комплексе должен присутствовать один из деветвящих ферментов (пуллуланаза или бета-амилаза), способных гидролизовать альфа-1,6-гликозидные связи в молекуле крахмала и мальтоолигодекстринов. To eliminate these drawbacks, it is necessary to use preparations containing a complex of hydrolytic enzymes of various specificity (natural or artificially created), working with the same parameters, while the complex should contain one of the branching enzymes (pullulanase or beta-amylase) capable of hydrolyzing alpha-1, 6-glycosidic bonds in the molecule of starch and maltooligodextrins.

Эффективность процесса биоконверсии: растительного сырья значительно возрастает при использовании ферментативного комплекса, содержащего, кроме амилолитических ферментов, активные целлюлазы и протеазы. Так, при переработке крахмалистого сырья целесообразно гидролизовать не только крахмал, но и клеточные стенки растительного сырья, а также оболочки и пленки, что обеспечит лучший контакт крахмала с амилолитическими ферментами, повысит степень использования сухих веществ сырья и тем самым увеличит выход конечного продукта. Наличие же в комплексе ферментов протеолитического действия позволяет гидролизовать белки, пептоны и полипептиды сырья до аминокислот, являющихся ценным азотистым питанием для дрожжей. The efficiency of the bioconversion process: plant materials increases significantly when using an enzymatic complex containing, in addition to amylolytic enzymes, active cellulases and proteases. Thus, in the processing of starchy raw materials, it is advisable to hydrolyze not only starch, but also the cell walls of plant materials, as well as shells and films, which will provide better contact between starch and amylolytic enzymes, increase the utilization of dry matter of raw materials and thereby increase the yield of the final product. The presence of proteolytic action in the complex of enzymes allows hydrolyzing the proteins, peptones and polypeptides of the feed to amino acids, which are valuable nitrogenous nutrition for yeast.

Реализация биотехнологии применения протеолитических ферментов совместно с амилолитическими в производстве этанола позволяет сократить длительность спиртового брожения на 40% с одновременным увеличением выхода этанола на 2,8%, перерабатывать высококонцентрированное зерновое сусло (1). The implementation of biotechnology for the use of proteolytic enzymes together with amylolytic enzymes in the production of ethanol can reduce the duration of alcoholic fermentation by 40% with a simultaneous increase in ethanol yield by 2.8%, process highly concentrated grain wort (1).

Полезно наличие в ферментных препаратах глюканазы, которая интенсифицирует процесс гидролиза растительного сырья и способствует повышению выхода спирта за счет гидролиза других полисахаридов сырья. The presence of glucanase in enzyme preparations is useful, which intensifies the process of hydrolysis of plant materials and helps to increase the yield of alcohol by hydrolysis of other polysaccharides of the raw materials.

Для подавляющего большинства продуцентов амилолитических ферментов характерен предпочтительный биосинтез одного из ферментов. Способность к образованию комплекса внеклекточных амилолитических ферментов, особенно термостабильных, обнаруживается очень редко. В этой связи можно назвать ряд термостабильных анаэробов из рода Clostridium. The vast majority of producers of amylolytic enzymes are characterized by the preferred biosynthesis of one of the enzymes. The ability to form a complex of extracellular amylolytic enzymes, especially thermostable, is very rare. In this regard, a number of thermostable anaerobes from the genus Clostridium can be called.

Известен штамм Clostridium thermohidrosulfuricum, синтезирующий комплекс, содержащий термостабильные пуллуланазу и глюкоамилазу (2). A known strain of Clostridium thermohidrosulfuricum synthesizing a complex containing thermostable pullulanase and glucoamylase (2).

В литературе описано несколько анаэробных термофилов из рода Clostridium, осуществляющих биосинтез амилазы и пуллуланазы (3) либо альфа-амилазы и глюкоамилазы, активных при высокой температуре (4). The literature describes several anaerobic thermophiles from the genus Clostridium, which carry out the biosynthesis of amylase and pullulanase (3) or alpha-amylase and glucoamylase active at high temperature (4).

Однако сложность культивирования анаэробных бактерий в заводских условиях делает этот способ получения препарата амилолитических ферментов практически непригодным. However, the complexity of the cultivation of anaerobic bacteria in the factory makes this method of obtaining a preparation of amylolytic enzymes practically unsuitable.

Из литературных данных известно, что наиболее термостабильными гидролитическими ферментами, такими как альфа-амилазы, пуллуланазы, а в ряде случаев и протеазы являются ферменты, продуцируемые термофильными бактериями Bacillus licheniformis. From literature data it is known that the most thermostable hydrolytic enzymes, such as alpha-amylases, pullulanases, and in some cases proteases, are enzymes produced by the thermophilic bacteria Bacillus licheniformis.

Известен аэробный термофил Bacillus licheniformis, который при культивировании на среде с кукурузной мукой оптимального для получения продукта состава синтезирует комплекс внеклеточных амилолитических ферментов - альфа-амилазу и пуллуланазу в количествах 2 ед/мл и 0,68 ед/л соответственно (5). Недостатком данного штамма является низкая активность продуцируемых ферментов, узкий спектр действия комплекса и длительность процесса культивирования (144 часа). The aerobic thermophile Bacillus licheniformis is known, which, when cultivated on a medium with cornmeal, has the optimal composition for synthesizing a product, it synthesizes a complex of extracellular amylolytic enzymes - alpha-amylase and pullulanase in quantities of 2 units / ml and 0.68 units / l, respectively (5). The disadvantage of this strain is the low activity of the produced enzymes, a narrow spectrum of the complex and the duration of the cultivation process (144 hours).

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является штамм Bacillus licheniformis (депонирован во Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов под номером ВКПМ В-6508), образующий комплекс амилолитических ферментов на среде состава, г/л: кукурузная мука -160,0; кормовые дрожжи - 30,0; NaH2PO4 - 3,0; MgSO4 - 20,0; CaCO3 - 2,5; pH 7,2-7,4, обработанной последовательно альфа-амилазой и глюкоамилазой (6). Комплекс содержит термостабильную альфа-амилазу (до 69,0 ед/мл), а также, как нами было определено, обладает пуллуланазной (0,9 ед/л) и протеазной (4,7 ед/мл) активностями.The closest analogue in terms of the set of essential features and the achieved result is the Bacillus licheniformis strain (deposited in the All-Union Collection of Industrial Microorganisms under the number VKPM B-6508), which forms a complex of amylolytic enzymes on a composition medium, g / l: corn flour -160.0; feed yeast - 30.0; NaH 2 PO 4 - 3.0; MgSO 4 - 20.0; CaCO 3 - 2.5; pH 7.2-7.4 sequentially treated with alpha-amylase and glucoamylase (6). The complex contains thermostable alpha-amylase (up to 69.0 units / ml), and also, as we have determined, has pullulanase (0.9 units / l) and protease (4.7 units / ml) activities.

Недостатками штамма являются сравнительно низкий уровень активностей, а также высокая стоимость культивирования из-за применения высококонцентрированной питательной среды и продолжительности процесса. The disadvantages of the strain are the relatively low level of activity, as well as the high cost of cultivation due to the use of a highly concentrated nutrient medium and the duration of the process.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание термостабильного штамма, обеспечивающего синтез высокоактивного комплекса гидролитических ферментов разной специфичности, активных при высокой температуре и работающих в близких условиях. The problem to which the invention is directed, is the creation of a thermostable strain that provides the synthesis of a highly active complex of hydrolytic enzymes of different specificity, active at high temperature and working in close conditions.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в получении штамма, обладающего повышенной способностью синтеза комплекса термостабильных амилолитических и протеолитических ферментов, обладающего также бета-глюканазной и ламинариназной активностями. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to obtain a strain having an increased ability to synthesize a complex of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes, which also has beta-glucanase and laminarinase activities.

Сущность объекта изобретения - штамм Bacillus licheniformis ВКМ В-2184 Д - продуцент комплекса термостабильных амилолитических и протеолитических ферментов. The essence of the object of the invention is a strain of Bacillus licheniformis VKM B-2184 D - producer of a complex of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes.

Новый штамм Bacillus licheniformis - 78 выделен селекционным путем при изучении естественной изменчивости штамма ВКПМ - 6508 с применением методов эффективного мутагенеза ультрафиолетовым облучением и обработкой нитрозогуанидином. A new strain of Bacillus licheniformis - 78 was isolated by selection by studying the natural variability of the VKPM - 6508 strain using methods of effective mutagenesis by ultraviolet irradiation and treatment with nitrosoguanidine.

Полученный штамм бактерий Bacillus licheniformis-78 депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов под N В-2184 Д. The resulting bacterial strain Bacillus licheniformis-78 was deposited in the All-Russian collection of microorganisms under N В-2184 D.

Характеристика штамма
Культурально-морфологические признаки. Клетки представляют собой грамположительные, одиночные подвижные палочки размером 0,6-0,8 и 0,2-0,3 мк, спорообразующие. В первые часы роста (логарифмическая фаза) образуются цепочки из 2-3 клеток более вытянутой формы, к 48-56 часам роста (стационарная фаза) цепочки распадаются, клетки утолщаются, появляются споры, имеющие центральное положение и овальную форму.
Strain characteristics
Cultural and morphological characters. Cells are gram-positive, single motile rods of size 0.6-0.8 and 0.2-0.3 microns, spore-forming. In the first hours of growth (logarithmic phase), chains of 2-3 cells of a more elongated shape are formed, by 48-56 hours of growth (stationary phase), the chains disintegrate, cells thicken, spores appear having a central position and an oval shape.

Мясопептонный агар (t 40oC, 24 часа). Штамм дает обильный рост, колонии неправильной формы с приподнятым центром, слизистые, гладкие, непрозрачные, 2-5 мм в диаметре с ровными краями, в начале роста - кремовые, затем - постепенно розовеющие.Meat peptone agar (t 40 o C, 24 hours). The strain gives abundant growth, colonies of irregular shape with a raised center, mucous, smooth, opaque, 2-5 mm in diameter with smooth edges, at the beginning of growth - cream, then gradually turning pink.

Мясопептонный бульон (t 40oC, 24 часа). Обильный рост клеток, раствор становится мутным, к 24 часам роста появляется кремовато-розовый оттенок.Meat peptone broth (t 40 o C, 24 hours). Abundant cell growth, the solution becomes cloudy, a creamy pink hue appears by 24 hours of growth.

Агаризованная среда с казеином или микробными клетками. Обильный рост и образование зон гидролиза вокруг колоний. Колонии неправильной формы, слизистые, гладкие, непрозрачные, с приподнятым центром, 2-6 мм в диаметре, с ровными краями. К 72 часам роста колонии имеют коричневато-бордовый цвет. Agar medium with casein or microbial cells. Abundant growth and the formation of hydrolysis zones around the colonies. Colonies of irregular shape, mucous, smooth, opaque, with a raised center, 2-6 mm in diameter, with smooth edges. By 72 hours of growth, the colonies have a brownish-burgundy color.

Физиолого-биохимические свойства. Physiological and biochemical properties.

Аэроб. Aerobe.

Температурный диапазон роста - 18-45oС.The temperature range of growth is 18-45 o C.

Оптимальная температура роста - 40oС.The optimum growth temperature is 40 o C.

Растет при значениях рН среды - 5,0 - 10,0. It grows at pH values of 5.0 - 10.0.

Оптимум рН роста - 40oС.The optimum pH of growth is 40 o C.

Желатин разжижает. Крахмал и казеин быстро гидролизует. Восстанавливает лакмусовое молоко. Gelatin liquefies. Starch and casein quickly hydrolyze. Restores litmus milk.

Нитраты восстанавливает до нитритов. Образует тирозиназу (каталазоположительный), образует сероводород. Вызывает гемолиз. Nitrates reduces to nitrites. Forms tyrosinase (catalase-positive), forms hydrogen sulfide. Causes hemolysis.

Сбраживает с образованием кислоты арабинозу, ксилозу, фруктозу, сахарозу, трегалозу, мальтозу, раффинозу, маннозу, маннит, сорбит, глицерин, декстрин, гликоген без выделения газа, глюкозу ферментирует анаэробно, утилизирует лимонную кислоту. It ferments with the formation of acid arabinose, xylose, fructose, sucrose, trehalose, maltose, raffinose, mannose, mannitol, sorbitol, glycerin, dextrin, glycogen without gas evolution, ferments glucose anaerobically, utilizes citric acid.

Штамм способен расти на средах с аммонийными солями в качестве единственного источника азота, а также на среде, содержащей дрожжевые клетки ( прессованные пекарские дрожжи, кормовые дрожжи или БВК), как источник углеродного и азотного питания. The strain is able to grow on environments with ammonium salts as the sole source of nitrogen, as well as on a medium containing yeast cells (pressed baker's yeast, fodder yeast or IAC), as a source of carbon and nitrogen nutrition.

Основной метод хранения штамма - метод лиофилизации. The main method for storing the strain is lyophilization.

Штамм может храниться без потери полезных свойств при комнатной температуре на косяках с агаризованной средой следующего состава: мясо-пептонный бульон и солодовое сусло (7 Б) в соотношении 1: 1; растворимый крахмал 1,0%; агар-агар - 2,5%; pH среды 7,5, не менее 6 месяцев с обязательным пересевом не реже одного раза в 2 месяца. The strain can be stored without loss of useful properties at room temperature on the jambs with an agar medium of the following composition: meat-peptone broth and malt wort (7 B) in a ratio of 1: 1; soluble starch 1.0%; agar-agar - 2.5%; pH of 7.5, at least 6 months with mandatory reseeding at least once every 2 months.

На основании указанных свойств штамм ВКМ В-2184 идентифицирован по Определителю Берги (7) как штамм Bacillus licheniformis. Based on these properties, the VKM strain B-2184 was identified by the Bergi Identifier (7) as a strain of Bacillus licheniformis.

Вид Bacillus licheniformis, к которому отнесен штамм, отсутствует в списках патогенных бактерий по Положению минздрава и в списках патогенных бактерий в Official Journal of the European Communities NC 217/3237, 24.08.92. The species Bacillus licheniformis, to which the strain is assigned, is not listed in the lists of pathogenic bacteria according to the Regulation of the Ministry of Health and in the lists of pathogenic bacteria in Official Journal of the European Communities NC 217/3237, 08.24.92.

Штамм Bacillus licheniformis ВКМ В-2184 Д отличается от наиболее близкого к нему штамма Bacillus licheniformis ВКПМ В-6508 большей пигментированностью колоний (от кремовато-розового до коричневато-бордового) при росте на агаризованных питательных средах. Модификации в результате мутаций 3 OS рибосомы штамма Вас. licheniformis ВКПМ В-6508 привели к изменению уровня синтеза основных ферментов - альфа-амилазы, пуллуланазы и протеазы, а также способствовали продуцированию сопутствующих ферментов - бета-глюканазы и бета-ламинариназы. The strain of Bacillus licheniformis VKM B-2184 D differs from the strain of Bacillus licheniformis VKPM B-6508 closest to it by the greater pigmentation of the colonies (from creamy pink to brownish burgundy) with growth on agarized growth media. Modifications resulting from mutations of the 3 OS ribosome strain of you. licheniformis VKPM B-6508 led to a change in the level of synthesis of the main enzymes - alpha-amylase, pullulanase and protease, and also contributed to the production of concomitant enzymes - beta-glucanase and beta-laminarinase.

Штамм Bacillus licheniformis BKM B-2184 продуцирует не менее пяти внеклеточных ферментов, основными из которых являются термостабильные альфа-амилаза, пуллуланаза, протеаза, а также сопутствующие ферменты - бета-глюканаза и бета-ламинариназа. Ферменты активны при близких значениях рН и температуры. The strain Bacillus licheniformis BKM B-2184 produces at least five extracellular enzymes, the main of which are thermostable alpha-amylase, pullulanase, protease, as well as the concomitant enzymes beta-glucanase and beta-laminarinase. Enzymes are active at close pH and temperature.

Для роста культуры и биосинтеза гидролитических ферментов источником углерода могут служить крахмал, гидролизованный крахмал, мальтоза, кукурузная и другая зерновая мука или же их экстракты, дрожжевые клетки. Источниками азота служат пептон, дрожжевой экстракт, дрожжевые клетки, мочевина, аммонийный азот. For the growth of culture and the biosynthesis of hydrolytic enzymes, starch, hydrolyzed starch, maltose, corn and other grain flour, or their extracts, yeast cells, can serve as a carbon source. Sources of nitrogen are peptone, yeast extract, yeast cells, urea, ammonia nitrogen.

Культивирование штамма осуществляют в аэробных условиях при температуре 40oС в течение 80-100 часов, рН среды 7,5-7,8. Каждые 24 часа, начиная с 48 часов роста, отбирают пробы, в которых определяют спообность культуральной жидкости гидролизовать крахмал, пуллулан, казеин, бета-глюкан, ламинарин.The cultivation of the strain is carried out under aerobic conditions at a temperature of 40 o C for 80-100 hours, a pH of 7.5-7.8. Every 24 hours, starting from 48 hours of growth, samples are taken in which the ability of the culture fluid is determined to hydrolyze starch, pullulan, casein, beta-glucan, laminarin.

Активность альфа-амилазы в культуральной жидкости определяют по способности катализировать гидролиз крахмала до декстринов различной молекулярной массы (8). За единицу активности принимают такое количество ферментов, которое в течение 10 минут при 90oС и рН 7,5 катализирует гидролиз 1 г растворимого крахмала, что составляет 30% от введенного в реакцию.Alpha amylase activity in the culture fluid is determined by the ability to catalyze the hydrolysis of starch to dextrins of various molecular weights (8). The unit of activity is taken as such an amount of enzymes that within 10 minutes at 90 ° C and pH 7.5 catalyzes the hydrolysis of 1 g of soluble starch, which is 30% of the reaction.

Активность пуллуланазы определяют и по восстанавливающим сахарам, образующимся при гидролизе пуллалана (линейного полисахарида, состоящего из мальтотриозных единиц, соединенных альфа-1,6-гликозидными связями). За единицу активности принимается такое количество фермента, которое при 60oС, рН 6,0 гидролизует пуллалан со скоростью, соответствующей образованию восстанавливающих групп, эквивалентных 1 мкмолю глюкозы в минуту, определяемых методом Сомоджи-Нельсона (9).The activity of pullulanase is also determined by the reducing sugars formed during the hydrolysis of pullallan (a linear polysaccharide consisting of maltotriose units connected by alpha-1,6-glycosidic bonds). The unit of activity is the amount of the enzyme which, at 60 ° C, pH 6.0 hydrolyzes pullallan at a rate corresponding to the formation of reducing groups equivalent to 1 μmol of glucose per minute, determined by the Somogy-Nelson method (9).

Протеолитическую активность определяют по методу Каверзневой, используя в качестве субстрата 2%-ный раствор казеина (10). За единицу протеолитической активности (ПЕ) принято такое количество фермента, которое за 1 минуту при 30oС катализирует переход в неосаждаемое ТХУ состояние такого количества казеина, которое содержит 1 мкмоль тирозина.Proteolytic activity is determined according to the Kaverzneva method using a 2% casein solution as a substrate (10). A unit of proteolytic activity (PE) is such an amount of an enzyme that in 1 minute at 30 ° C catalyzes the transition to the non-precipitated TCA state of such an amount of casein that contains 1 μmol tyrosine.

Бета-глюканазную активность определяют по способности образовывать редуцирующие сахара из ячменного бета-глюкана с последующим определением образовавшихся сахаров по методу Сомоджи-Нельсона (9). За единицу активности принимают количество фермента, способного в минуту в стандартных условиях при температуре 30 град. и рH 5,5 получить из глюкана такое количество олигосахаридов, которое по восстанавливающей способности соответствует 1 мкмолю глюкозы. Beta-glucanase activity is determined by the ability to form reducing sugars from barley beta-glucan, followed by the determination of sugars formed by the Somogy-Nelson method (9). The unit of activity is the amount of enzyme capable of per minute under standard conditions at a temperature of 30 degrees. and pH 5.5 to obtain from glucan such an amount of oligosaccharides that according to its reducing ability corresponds to 1 μmol of glucose.

Активность бета-ламинариназы определяют аналогичным способом, но в качестве субстрата используют ламинарин. The activity of beta-laminarinase is determined in a similar way, but laminarine is used as a substrate.

Ферментативный комплекс может применяться в виде культуральной жидкости при использовании его в процессах ферментативной обработки в производстве спирта или выделен известными биохимическими методами, например осаждением этанолом из ультрафильтрата культуральной жидкости. При необходимости из комплекса могут быть выделены отдельные ферменты традиционными методами. The enzymatic complex can be used in the form of a culture fluid when used in enzymatic processing in the production of alcohol or isolated by known biochemical methods, for example, ethanol precipitation from ultrafiltrate of a culture fluid. If necessary, individual enzymes can be isolated from the complex by traditional methods.

Благодаря наличию пуллуланазной активности комплекс осуществляет гидролиз не только альфа-1,4-, но и альфа-1,6- гликозидных связей в молекуле крахмала и декстринов с образованием глюкозы и низкомолекулярных мальтоолигосахаридов. Due to the presence of pullulanase activity, the complex hydrolyzes not only alpha-1,4-, but also alpha-1,6-glycosidic bonds in the starch and dextrin molecule with the formation of glucose and low molecular weight maltooligosaccharides.

Альфа-амилаза комплекса активна в диапазоне значений рН 5,0-10,0 с двумя заметными пиками активности при рН 7,5 и 8,5; при температуре 30-105oС с оптимумом активности при 90-95oС. Фермент способен сохранять активность без изменений в водных растворах npи температуре 90oС и рН 6,0-8,5 в течение 40 минут, в присутствии ионов кальция (0,005 М) - 2 часа; при температуре 100oС в присутствии ионов кальция активность не меняется в течение 20 минут.Alpha-amylase complex is active in the range of pH 5.0-10.0 with two noticeable activity peaks at pH 7.5 and 8.5; at a temperature of 30-105 o С with an optimum activity at 90-95 o С. The enzyme is able to maintain activity unchanged in aqueous solutions at temperatures of 90 o С and pH 6.0-8.5 for 40 minutes, in the presence of calcium ions ( 0.005 M) - 2 hours; at a temperature of 100 o C in the presence of calcium ions, the activity does not change for 20 minutes.

Пуллуланаза активна в диапазоне значений рН 5,0-9,5 с оптимумом активности при рН 6,0-6,5; в диапазоне температур 30-80oС с оптимумом активности при 75oC. Период полной стабильности при 70oC - 15 мин.Pullulanase is active in the range of pH 5.0-9.5 with optimum activity at pH 6.0-6.5; in the temperature range 30-80 o With activity optimum at 75 o C. The period of complete stability at 70 o C - 15 minutes

Протеаза активна в широком диапазоне рН от 6,5 до 11,0, с оптимумом при рН 9,0; в диапазоне температур 30-70oС с оптимумом активности - 60oC. Период полной стабильности фермента при 70oC - 10 мин, при рН 11 и температуре 60oC сохраняет 60% активности.Protease is active over a wide pH range from 6.5 to 11.0, with optimum at pH 9.0; in the temperature range of 30-70 o C with an optimum activity of 60 o C. The period of complete stability of the enzyme at 70 o C is 10 minutes, at pH 11 and a temperature of 60 o C retains 60% of the activity.

Таким образом, основные ферменты комплекса активны при близких значениях рН и температуры, что обеспечивает эффективность использования комплекса при биоконверсии растительного сырья. Thus, the main enzymes of the complex are active at close pH and temperature, which ensures the efficient use of the complex in bioconversion of plant materials.

Возможность использования изобретения иллюстрируется примерами, которые не ограничивают объем и сущность притязаний, связанных с ними. The possibility of using the invention is illustrated by examples that do not limit the scope and essence of the claims associated with them.

Пример 1. Посевной материал (инокулюм) получают выращиванием штамма на жидкой питательной среде состава: крахмал растворимый - 1%; мясо-пептонный бульон и солодовое сусло в соотношении 1: 1, рН среды 7,5. Культивирование проводят в колбах, содержащих 50 мл стерильной среды, на качалке с 240 об/мин при 40oС в течение 36-48 часов.Example 1. Inoculum (inoculum) is obtained by growing a strain on a liquid nutrient medium composition: soluble starch - 1%; meat-peptone broth and malt wort in a ratio of 1: 1, pH 7.5. Cultivation is carried out in flasks containing 50 ml of sterile medium on a rocking chair with 240 rpm at 40 o C for 36-48 hours.

Полученный посевной материал в количестве 0,3% к объему среды вносят в качалочные колбы объемом 750 мл, содержащей 50 мл среды состава, г/л: кукурузная мука - 120,0; сухие кормовые дрожжи - 20,0; СаСОЗ - 2,5; MgSO4•7H20 - 2,5, рН среды 7,5-7,8. Среду предварительно обрабатывают амилосубтилином Гзх из расчета 2 ед/г крахмала при 50oС в течение 20 минут. Затем разжиженную массу осахаривают глюкаваморином Г 3Х из расчета 6 ед/г крахмала до исчезновения синего окрашивания йодной пробы и стерилизуют обычным способом.The resulting seed in an amount of 0.3% by volume of the medium is introduced into rocking flasks with a volume of 750 ml, containing 50 ml of medium composition, g / l: corn flour - 120.0; dry fodder yeast - 20.0; CaCO 3 - 2.5; MgSO 4 • 7H 2 0 - 2.5, pH of the medium 7.5-7.8. The medium is pretreated with amylosubtilin Gzx at the rate of 2 u / g starch at 50 ° C. for 20 minutes. Then, the liquefied mass is saccharified by glucavamorin G 3X at the rate of 6 units / g of starch until the blue color of the iodine sample disappears and sterilized in the usual way.

Максимальные ферментативные активности культуральной жидкости на 120 часов роста составляют: альфа-амилаза - 148,7 ед/мл; пуллуланаза - 29,2 ед/л; протеаза - 40,1 ед/мл; - бета-глюканаза - 41,5 ед/ мл, бета-ламинариназа - 17,8 ед/мл (таблица). The maximum enzymatic activity of the culture fluid at 120 hours of growth is: alpha-amylase - 148.7 units / ml; pullulanase - 29.2 u / l; protease - 40.1 u / ml; - beta-glucanase - 41.5 u / ml, beta-laminarinase - 17.8 u / ml (table).

Пример 2. Способ осуществляют как в примере 1, но вместо кукурузной муки среда содержит экструдат кукурузной муки в количестве 100 г/л. Example 2. The method is carried out as in example 1, but instead of cornmeal, the medium contains an extrudate of cornmeal in an amount of 100 g / l.

Максимальные ферментативные активности культуральной жидкости на 96 часов роста составляют: альфа-амилаза - 160,0 ед/мл; пуллуланаза - 32,1 ед/л; протеаза - 44,0 ед/мл; - бета-глюканаза - 45,1 ед /мл, бета-ламинариназа - 19,6 ед/мл. The maximum enzymatic activity of the culture fluid at 96 hours of growth is: alpha-amylase - 160.0 units / ml; pullulanase - 32.1 units / l; protease - 44.0 u / ml; - beta-glucanase - 45.1 units / ml, beta-laminarinase - 19.6 units / ml.

Таким образом, заявляемый штамм Bacillus licheniformis BKM В-2184 Д обладает повышенной способностью синтеза комплекса термостабильных амилолитических и протеолитических ферментов, обладающего широким спектром ферментов различной специфичности, в том числе - бета- глюканазной и бета-ламинариназной активностями. Thus, the inventive strain of Bacillus licheniformis BKM B-2184 D has an increased ability to synthesize a complex of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes, which has a wide range of enzymes of various specificity, including beta-glucanase and beta-laminarinase activities.

Основными среди продуцируемых ферментов являются термостабильная - амилаза, пуллуланаза и протеаза, которые активны при близких и тех же значениях рН и температуры, что позволяет рассматривать этот штамм как продуцент ферментов, составляющих естественный комплекс, перспективный для одновременной обработки крахмала или крахмалосодержащего сырья с целью его глубокого гидролиза, с одной стороны, с другой стороны, использовать как продуцент щелочных протеаз для глубокого расщепления белков до аминокислот. The main among the produced enzymes are thermostable - amylase, pullulanase and protease, which are active at close to the same pH and temperature, which allows us to consider this strain as a producer of enzymes that make up the natural complex, promising for the simultaneous processing of starch or starch-containing raw materials with the aim of its deep hydrolysis, on the one hand, on the other hand, is used as a producer of alkaline proteases for the deep breakdown of proteins to amino acids.

Кроме того, использование предлагаемого штамма позволяет усовершенствовать способ получения комплекса термостабильных амилолитических ферментов за счет сокращения продолжительности выращивания продуцента, снижения концентрации субстрата в питательной среде. In addition, the use of the proposed strain allows you to improve the method of obtaining a complex of thermostable amylolytic enzymes by reducing the duration of growing the producer, reducing the concentration of the substrate in the nutrient medium.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Римарева Л. В. Биотехнология комплексных перпаратов кислых протеаз. Автореферат докт. дис. , Москва, 1997.
SOURCES OF INFORMATION
1. Rimareva LV. Biotechnology of complex preparations of acidic proteases. Abstract of the doctor. dis. Moscow, 1997.

2. Appl. Environ. Microbiol, - 1985. - 49. Р. 1168-1173. 2. Appl. Environ. Microbiol, 1985 .-- 49. P. 1168-1173.

3. Appl. Microbiol. Biotechnol. - 1987.27. - P. 192-1988. 3. Appl. Microbiol. Biotechnol. - 1987.27. - P. 192-1988.

4. Патент Великобритании N 2145094, кл. С 12 N 9/34, 1985. 4. UK patent N 2145094, CL C 12 N 9/34, 1985.

5. Патент России N 2001103, кл С 12 N 9/26, 1993. 5. Patent of Russia N 2001103, class C 12 N 9/26, 1993.

6. Нефедова Л. И. , Б. А. Устинников, Н. В. Цурикова, Г. Н. Ермакова, Н. А. Кичакова. Культивирование продуцента термостабильной альфа-амилазы. Теоретический журнал "Хранение и переработка сельхозсырья". В. 5, стр. 38, 1996. 6. Nefedova L. I., B. A. Ustinnikov, N. V. Tsurikova, G. N. Ermakova, N. A. Kichakova. Cultivation of the producer of thermostable alpha-amylase. Theoretical journal "Storage and processing of agricultural raw materials." V. 5, p. 38, 1996.

7. Краткий определитель бактерий Берги. "Мир", М. , под ред. Дж. Хоулта, 1980. 7. A brief identifier of the Bergi bacteria. "World", M., ed. J. Howlta, 1980.

8. Препараты ферментные. ГОСТ 20264.4. -74. 8. Enzyme preparations. GOST 20264.4. -74.

9. Клесов А. А. , М. Л. Рабинович, А. П. Синицын и др. Ферментативный гидролиз целлюлозы. Биоорганическая химия. 1980. Т 6. С. 1225-1242. 9. Klesov A. A., M. L. Rabinovich, A. P. Sinitsyn and others. Enzymatic hydrolysis of cellulose. Bioorganic chemistry. 1980.T 6.P. 1225-1242.

10. Каверзнева Е. Д. Стандартный метод определения протеолитической активности для комплексных препаратов протеаз. Прикладная биохим. и микробиол. , Т 7. , вып. 2. С. 225-228. 10. Kaverzneva E. D. Standard method for determining proteolytic activity for complex preparations of proteases. Applied Biochem. and microbiol. , T 7., no. 2, p. 225-228.

Claims (1)

Штамм бактерий Bacillus licheniformis ВКМ В-2184 Д - продуцент комплекса термостабильных амилолитических и протеолитических ферментов. The bacterial strain Bacillus licheniformis VKM B-2184 D is a producer of a complex of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes.
RU98102082/13A 1998-02-05 1998-02-05 Strain of bacterium bacillus licheniformis as producer of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes RU2177995C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98102082/13A RU2177995C2 (en) 1998-02-05 1998-02-05 Strain of bacterium bacillus licheniformis as producer of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98102082/13A RU2177995C2 (en) 1998-02-05 1998-02-05 Strain of bacterium bacillus licheniformis as producer of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98102082A RU98102082A (en) 2000-02-20
RU2177995C2 true RU2177995C2 (en) 2002-01-10

Family

ID=20201956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98102082/13A RU2177995C2 (en) 1998-02-05 1998-02-05 Strain of bacterium bacillus licheniformis as producer of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2177995C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1814755B (en) * 2005-02-06 2010-04-28 新疆农业科学院微生物应用研究所 High-temperature neutral protease and preparing method
RU2788850C1 (en) * 2022-10-18 2023-01-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение Федеральный исследовательский центр "Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук" (ИЦиГ СО РАН) Bacillus licheniformis 47018 bacterial strain capable of producing thermostable alpha-amylase

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НЕФЕДОВА Л.И. и др. Культивирование продуцента термостабильной альфа-амилазы. Теоретический журнал "Хранение и переработка сельхозсырья". 1996, вып.5, с.38. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1814755B (en) * 2005-02-06 2010-04-28 新疆农业科学院微生物应用研究所 High-temperature neutral protease and preparing method
RU2788850C1 (en) * 2022-10-18 2023-01-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение Федеральный исследовательский центр "Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук" (ИЦиГ СО РАН) Bacillus licheniformis 47018 bacterial strain capable of producing thermostable alpha-amylase

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Antranikian Physiology and enzymology of thermophilic anaerobic bacteria degrading starch
CA1199292A (en) Debranching enzyme product, preparation and use thereof
EP0171218B1 (en) Enzymatic hydrolysis of granular starch directly to glucose
US4284722A (en) Heat and acid-stable alpha-amylase enzymes and processes for producing the same
US4628031A (en) Thermostable starch converting enzymes
Madi et al. Thermostable amylolytic enzymes from a new Clostridium isolate
CN100497593C (en) Low-temperature amylase strain, low-temperature amylase, and production therefor
US4970158A (en) Beta amylase enzyme product, preparation and use thereof
CA2019756C (en) Novel thermoduric and aciduric pullulanese enzyme and method for its production
JPS61162183A (en) Production of pullulanase-like enzyme
RU2177995C2 (en) Strain of bacterium bacillus licheniformis as producer of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes
Sandhu et al. Production of α-amylase by Saccharomycopsis fibuligera (Syn. Endomycopsis fibuligera)
CA1081633A (en) Heat and acid-stable alpha-amylase enzymes and processes for producing the same
RU2001103C1 (en) Bacterial strain m-bacillus licheniformis as a producer of thermostable amlolytic enzymes
RU2354697C2 (en) STRAIN OF MYCELIAL FUNGUS ASPERGILLUS ORYZAE - ACIDIC α-AMYLASE PRODUCER
CN101608169B (en) Thermophilic bacillus pumilus strain Tamy12 and high-temperature amylase produced by same
Jyoti et al. Partial purification and characterization of an acidophilic extracellular α-amylase from Bacillus licheniformis JAR-26
RU2324734C1 (en) BACTERIA STRAIN BACILLUS LICHENIFORMIS- "BKM B-2396 D" - PRODUCENT OF THERMOSTABLE α -AMYLASE
Antranikian The formation of extracellular, thermoactive amylase and pullulanase in batch culture by Thermoanaerobacter finnii
RU2245364C2 (en) Strain of mycelial fungus aspergillus awamori as producer of glucoamylase
US6379721B1 (en) Process for preparation of α-amylase from Tinospora cordifolia Miers useful for starch saccharification
JPH01247080A (en) Production of polysaccharides by multistage fermentation
Osho Industrial Enzyme Technology: Potential Applications
JP2785323B2 (en) β-glucosidase and method for producing the same
RU2196821C2 (en) Strain of mycelial fungus aspergillus awamori as producer of glucoamylase

Legal Events

Date Code Title Description
QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20031024

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110206