RU2287570C2 - STRAIN OF MYCELIAL FUNGUS PENICILLIUM FUNICULOSUM AS PRODUCER OF CARBOHYDRASES COMPLEX CONSISTING OF CELLULOSES, β-GLUCANASES, XYLANASES, PECTINASES AND MANNANASES - Google Patents

STRAIN OF MYCELIAL FUNGUS PENICILLIUM FUNICULOSUM AS PRODUCER OF CARBOHYDRASES COMPLEX CONSISTING OF CELLULOSES, β-GLUCANASES, XYLANASES, PECTINASES AND MANNANASES Download PDF

Info

Publication number
RU2287570C2
RU2287570C2 RU2002132942/13A RU2002132942A RU2287570C2 RU 2287570 C2 RU2287570 C2 RU 2287570C2 RU 2002132942/13 A RU2002132942/13 A RU 2002132942/13A RU 2002132942 A RU2002132942 A RU 2002132942A RU 2287570 C2 RU2287570 C2 RU 2287570C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
strain
complex
xylanases
pectinases
glucanases
Prior art date
Application number
RU2002132942/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002132942A (en
Inventor
Олег Николаевич Окунев (RU)
Олег Николаевич Окунев
Аркадий Пантелеймонович Синицын (RU)
Аркадий Пантелеймонович Синицын
Владимир Михайлович Черноглазов (RU)
Владимир Михайлович Черноглазов
Ирина Владимировна Соловьева (RU)
Ирина Владимировна Соловьева
Original Assignee
ООО НПК "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 ООО НПК "Фермтек" filed Critical ООО НПК "Фермтек"
Priority to RU2002132942/13A priority Critical patent/RU2287570C2/en
Publication of RU2002132942A publication Critical patent/RU2002132942A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2287570C2 publication Critical patent/RU2287570C2/en

Links

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology, biochemistry, enzymology, agriculture, microbiology, food processing industry.
SUBSTANCE: invention relates to the strain of mycelial fungus Penicillium funiculosum VKM F-3668D prepared by multistep classic mutagenesis and selection methods from the parent culture of Penicillium funiculosum P1 (VKM F-3661D) and by using ultraviolet irradiation. The strain shows capacity for producing the complex of highly active carbohydrates involving celluloses, β-glucanases, xylanases, pectinases and mannanases that provides possibility for preparing the much more active and full enzyme complex and if necessary the separate individual enzymes (components) of this complex. For providing the high productivity of the strain nutrient media used conventionally by industrial technology for preparing similar enzyme preparations can be used instead using the complex and expensive nutrient media. Invention provides enhancing effectiveness and expanding assortment of enzyme preparations in different fields of biotechnology being as fodder supplements especially.
EFFECT: valuable properties of fungus strain.
4 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано в микробиологической и пищевой промышленности и в сельском хозяйстве. Мультиферментные комплексы карбогидраз, содержащие β-глюканолитические, целлюлозо- и гемицеллюлозолитические ферменты, лизирующие основные компоненты клеточной стенки, как и отдельные карбогидразы, могут применяться для биодеградации целлюлозо- и гемицеллюлозосодержащих субстратов, в том числе отходов промышленности и сельского хозяйства, для биодеградации клеточных стенок растений, а также в пищевой и спиртовой промышленности, в пивоварении, в качестве добавок в кормах, для силосования кормов в сельском хозяйстве.The invention relates to the field of biotechnology and can be used in the microbiological and food industry and in agriculture. Carbohydrase multienzyme complexes containing β-glucanolytic, cellulose and hemicellulolytic enzymes that lyse the main components of the cell wall, as well as individual carbohydrases, can be used for biodegradation of cellulose and hemicellulose-containing substrates, including industrial and agricultural wastes, for plant cell wall biodegradation as well as in the food and alcohol industry, in the brewing industry, as additives in feed, for silage of feed in agriculture.

Известно достаточно много штаммов-продуцентов отдельных карбогидраз, главным образом, целлюлаз и способы их культивирования в аэробных условиях.There are many known strains of producers of individual carbohydrases, mainly cellulases and methods for their cultivation under aerobic conditions.

Обычно микроорганизмы, в частности мицелиальные грибы, образуют комплекс ферментов, разрушающих растительные субстраты. Как правило, комплекс включает преимущественно целлюлазы, а также другие карбогидразы, среди которых чаще всего встречаются ксиланазы, β-глюканазы и пектиназы.Typically, microorganisms, in particular mycelial fungi, form a complex of enzymes that destroy plant substrates. As a rule, the complex includes mainly cellulases, as well as other carbohydrases, among which xylanases, β-glucanases and pectinases are most often found.

Выбор штамма-продуцента определяется его способностью обеспечить достаточно высокие уровни активности карбогидраз в ферментационной среде, скоростью образования ферментов, выходом ферментов с единицы массы используемого субстрата, а также стоимостью самих субстратов.The choice of producer strain is determined by its ability to provide fairly high levels of carbohydrase activity in the fermentation medium, the rate of enzyme formation, the release of enzymes per unit mass of the substrate used, and the cost of the substrates themselves.

Известны штаммы Aspergillus niger, при культивировании которых на средах с индукторами целлюлозолитических ферментов получают комплекс ферментов, включающих целлюлазу, ксиланазу, β-глюкозидазу, β-ксилозидазу, β-глюканазу и ламинариназу (Патент РФ N 2057179, кл. C 12 N 9/42, 1996 г.). Активности ферментов в культуральной жидкости составляют, соответственно: целлюлазы - 5,0 Е/мл; ксиланазы - 125,0 Е/мл; β-глюкозидазы - 20,0 Е/мл; β-ксилозидазы - 36,0 Е/мл; β-глюканазы - 0,95 Е/мл и ламинариназы - 1,25 Е/мл. Хотя грибы рода Aspergillus образуют комплексы с широким спектром карбогидраз, однако активность большинства отдельных компонентов комплекса недостаточно высокая, что часто делает нецелесообразным их практическое применение.Aspergillus niger strains are known, when cultured on media with cellulolytic enzyme inducers, a complex of enzymes is obtained, including cellulase, xylanase, β-glucosidase, β-xylosidase, β-glucanase and laminarinase (RF Patent N 2057179, class C 12 N 9/42 , 1996). The activity of enzymes in the culture fluid are, respectively: cellulase - 5.0 U / ml; xylanases - 125.0 U / ml; β-glucosidase - 20.0 U / ml; β-xylosidase - 36.0 U / ml; β-glucanase - 0.95 U / ml and laminarinase - 1.25 U / ml. Although fungi of the genus Aspergillus form complexes with a wide spectrum of carbohydrases, the activity of most of the individual components of the complex is not high enough, which often makes their practical use impractical.

Активными продуцентами целлюлаз являются штаммы мицелиальных грибов рода Trichoderma (Патент США N 4472504, кл. C 12 N 9/42, 1984 г., патент ГДР N 291673, кл. C 12 N 9/42, 1991 г.). Грибы рода Trichoderma, как правило, обладают высокой продуктивностью в отношении целлюлаз, но в гораздо меньшей степени - в отношении других карбогидраз (β-глюканаз, ксиланаз, пектиназ, маннаназ), необходимых для гидролиза различных полисахаридов, входящих (помимо целлюлозы) в состав растительного сырья.Active producers of cellulases are strains of mycelial fungi of the genus Trichoderma (US Patent N 4472504, class C 12 N 9/42, 1984, patent GDR N 291673, class C 12 N 9/42, 1991). Fungi of the genus Trichoderma, as a rule, have high productivity in relation to cellulases, but to a much lesser extent in relation to other carbohydrases (β-glucanases, xylanases, pectinases, mannanases), which are necessary for the hydrolysis of various polysaccharides that are part (in addition to cellulose) of plant raw materials.

Известен мутант Trichoderma reesei ВСМ 18.2/КК (ВГНКИ-28), полученный с помощью парасексульных процессов из исходной культуры Trichoderma reesei IMET 43803, который обладает повышенной продуктивностью и позволяет при одностадийной ферментации обеспечить высокую активность ферментов (целлюлаз) с единицы массы используемого субстрата (Патент РФ № 2001949, C 12 N 9/42, 1993 г.). Штамм 18.2/КК имеет ферментные системы, позволяющие расти на среде с целлюлозой, крахмалом, хитином, пектином, ксиланом, ламинарином, лихенином. При культивировании на жидкой питательной среде на основе свекловичного жома достигается уровень активности в 3,5-4,2 ед/мл FPA (время культивирования 110 ч), при культивировании в ферментере на среде с лактозой - 18.2 ед/мл (81 ч), при культивировании в ферментере на молочной сыворотке - 12-14 ед/мл (100-110 ч). (FPA - активность целлюлазного комплекса, определенная по фильтровальной бумаге и выраженная в международных единицах согласно рекомендации IUPAC (T.K.Chose., Pure and Appl. Chem, vol.59, №2, pp.257-268).Known mutant Trichoderma reesei BCM 18.2 / KK (VGNKI-28), obtained by parasexual processes from the original culture of Trichoderma reesei IMET 43803, which has increased productivity and allows for single-stage fermentation to provide high enzyme activity (cellulase) per unit mass of the substrate used (Patent Patent RF No. 2001949, C 12 N 9/42, 1993). Strain 18.2 / KK has enzyme systems that allow it to grow on a medium with cellulose, starch, chitin, pectin, xylan, laminarin, lichenin. When cultivated on a liquid nutrient medium based on beet pulp, an activity level of 3.5-4.2 u / ml FPA is achieved (cultivation time 110 h), when cultured in a fermenter on a medium with lactose 18.2 u / ml (81 h), when cultured in a fermenter on whey - 12-14 u / ml (100-110 h). (FPA is the activity of the cellulase complex, determined by filter paper and expressed in international units according to the IUPAC recommendation (T.K. Jose., Pure and Appl. Chem, vol. 59, No. 2, pp. 257-268).

Ранее нами был получен с помощью многоступенчатого классического мутагенеза и селекции из исходной культуры Trichodrema reesei QM 6а мутант Trichoderma longibrachiatum TW-1 (BKM F-3634 D), (заявка на выдачу патента РФ № 2001105482/13 от 28.02.2001 г.), который при культивировании в жидкой среде на основе микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) и лактозы (время культивирования 120 ч) обеспечивает активность целлюлаз, β-глюканаз, ксиланаз, пектиназ и маннаназ, соответственно: 6,0; 30,2; 22,0; 7,5 и 1,2 ед/мл культуральной жидкости; при культивировании в ферментере на среде с пшеничными отрубями, гидролизатом крахмала и МКЦ - 20,0; 380,0; 65,0; 23,0 и 24,0 ед/мл, соответственно (время культивирования 120 ч).Previously, we obtained, using multistage classical mutagenesis and selection from the original culture of Trichodrema reesei QM 6a, a mutant Trichoderma longibrachiatum TW-1 (BKM F-3634 D), (application for the grant of patent of the Russian Federation No. 2001105482/13 of 02.28.2001), which, when cultured in a liquid medium based on microcrystalline cellulose (MCC) and lactose (cultivation time 120 h), provides the activity of cellulases, β-glucanases, xylanases, pectinases and mannanases, respectively: 6.0; 30.2; 22.0; 7.5 and 1.2 u / ml of culture fluid; when cultured in a fermenter on an environment with wheat bran, starch hydrolyzate and MCC - 20.0; 380.0; 65.0; 23.0 and 24.0 units / ml, respectively (cultivation time 120 h).

Способностью продуцировать комплекс карбогидраз обладают также грибы рода Penicillium. В литературе описан мутант Penicillium funiculosum Cu-1, который на средах с целлюлозой, пшеничными или рисовыми отрубями образует целлюлазы - 2.6-3.3 ед/мл FPA, β-глюкозидазу - 3,0-7,5 ед/мл и ксиланазу - 33-36 ед/мл. (Enzyme Microb. Technol., 1986, vol.8, p.p.105-108).The ability to produce a complex of carbohydrases is also possessed by fungi of the genus Penicillium. The literature describes a mutant Penicillium funiculosum Cu-1, which on cellulose, wheat or rice bran media forms cellulases - 2.6-3.3 units / ml FPA, β-glucosidase - 3.0-7.5 units / ml and xylanase - 33- 36 units / ml. (Enzyme Microb. Technol., 1986, vol. 8, p. P. 105-108).

Имеются сведения о продукции комплекса карбогидраз с широким спектром активностей (целлюлозолитической, гемицеллюлозолитической, глюканолитической, амилолитической, пектинолитической и протеолитической) грибами Penicillium janthinellum V39/S (DE Patent № 4243423, 01.07.93). Сведения о величине активностей отсутствуют.There is evidence of the production of a complex of carbohydrases with a wide range of activities (cellulolytic, hemicellulolytic, glucanolytic, amylolytic, pectinolytic and proteolytic) by Penicillium janthinellum V39 / S fungi (DE Patent No. 4243423, July 1, 1993). There is no information on the magnitude of the activities.

Известен мутант Penicillium occitanis Pol6, обладающий достаточно высокой продуктивностью широкого спектра карбогидраз на средах с чистой целлюлозой или в комбинации с пшеничными отрубями, свекловичным жомом или ксиланом (Enzyme Microb. Technol., 1990, vol.12, p.p.691-696).При культивировании в жидких питательных средах в зависимости от субстрата или источника углерода штамм Penicillium occitanis Pol6 образует комплекс карбогидраз, содержащий целлюлазы, ксиланазы, пектиназы, маннаназы, β-глюкозидазу, ламинариназуы с активностями - 4,8-5,7 (FPA); 175-258; 52,3; 29,0; 17,0; 139,0 ед/мл, соответственно.Known mutant Penicillium occitanis Pol6, which has a fairly high productivity of a wide range of carbohydrases on media with pure cellulose or in combination with wheat bran, beet pulp or xylan (Enzyme Microb. Technol., 1990, vol.12, pp691-696). in liquid nutrient media, depending on the substrate or carbon source, the Penicillium occitanis Pol6 strain forms a carbohydrase complex containing cellulases, xylanases, pectinases, mannanases, β-glucosidase, laminarinases with activities 4.8–5.7 (FPA); 175-258; 52.3; 29.0; 17.0; 139.0 units / ml, respectively.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - расширение арсенала высокопродуктивных штаммов-продуцентов мультиферментного комплекса, содержащего широкий спектр карбогидраз.The problem to which the invention is directed, is the expansion of the arsenal of highly productive producer strains of the multienzyme complex containing a wide range of carbohydrases.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в получении нового штамма-продуцента комплекса с более высоким уровнем активностей как целлюлаз, так и других компонентов комплекса - β-глюканаз, ксиланаз, пектиназ и маннаназ.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to obtain a new producer strain of the complex with a higher level of activity of both cellulases and other complex components — β-glucanases, xylanases, pectinases and mannanases.

Сущность объекта изобретения - новый специально селекционированный штамм мицелиального гриба Penicillium funiculosum BKM F-3668 D продуцент комплекса карбогидраз, содержащего целлюлазы, β-глюканазы, ксиланазы, пектиназы и маннаназы.The essence of the invention is a new specially selected strain of mycelial fungus Penicillium funiculosum BKM F-3668 D producer of a complex of carbohydrases containing cellulases, β-glucanase, xylanase, pectinase and mannanase.

Штамм мицелиального гриба Penicillium funiculosum депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов при Институте биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.Скрябина РАН под № ВКМ F-3668D.The strain of mycelial fungus Penicillium funiculosum is deposited in the All-Russian collection of microorganisms at the Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms named after G.K.Skryabin RAS under the number VKM F-3668D.

Штамм получают с помощью многоступенчатого классического мутагенеза и селекции из исходной культуры Penicillium funiculosum P1 (ВКМ F-3661D). Суспензию спор исходного штамма облучают ультрафиолетом. Облученные споры высевают на чашки Петри с селективными средами, основу которых составляет среда Гетчинсона с добавлением 0,5% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), культивируют при 28°С в течение 2 суток и проводят окрашивание Конго Красным. Мутанты с улучшенной продукцией отбирают визуально по увеличенным зонам просветления вокруг колоний. Наиболее активные мутанты, отобранные на чашках, проверяют на продуктивность синтеза целлюлаз, β-глюканаз, ксиланаз, пектиназ и манананаз при культивировании в жидкой среде в колбах. Отобранные при культивировании в колбах наиболее активные варианты снова (многократно) подвергают облучению и селекции на чашках и колбах, как описано выше.The strain is obtained using multistage classical mutagenesis and selection from the original culture of Penicillium funiculosum P1 (VKM F-3661D). The spore suspension of the original strain is irradiated with ultraviolet light. Irradiated spores are plated on Petri dishes with selective media, which are based on Hetchinson medium supplemented with 0.5% carboxymethyl cellulose (CMC), cultured at 28 ° C for 2 days, and Congo Red is stained. Mutants with improved production are selected visually for the increased areas of enlightenment around the colonies. The most active mutants selected on the plates are tested for the productivity of the synthesis of cellulases, β-glucanases, xylanases, pectinases and manananases when cultured in a liquid medium in flasks. The most active variants selected during cultivation in flasks are again (repeatedly) subjected to irradiation and selection on dishes and flasks, as described above.

Условия хранения: штамм может храниться в лиофилизированном состоянии в течение нескольких лет и/или на косячках с агаризованной средой Чапека или сусло-агаре при +4°С с обязательным пересевом не реже одного раза в течение 3-6 месяцев.Storage conditions: the strain can be stored in a lyophilized state for several years and / or on shoals with agarized Chapek's medium or wort-agar at + 4 ° С with obligatory reseeding at least once for 3-6 months.

Культурально-морфологические признаки штамма.Cultural and morphological characteristics of the strain.

При росте на Мальц-агаре (25°С) диаметр колоний достигает 36 мм на 7 сутки роста. Колонии плотные, ровные с выпуклым центром. Мицелий светлый, пушистый. Обратная сторона палево-красновато-оранжевая. Конидиогенез слабый, серо-зеленоватого оттенка. Колонии на агаре Чапека с дрожжевым экстрактом на 7-ые сутки имеют 27-30 мм в диаметре, складчатые, с ровным краем, поверхность шерстистая. Мицелий светлый, желтоватый. Обратная сторона палево-оранжевая. Конидиогенез слабый, светлый, желтоватый. Обратная - сторона палево-оранжевая. Конидиогенез слабый.With growth on Maltz Agar (25 ° C), the diameter of the colonies reaches 36 mm on the 7th day of growth. The colonies are dense, even with a convex center. The mycelium is light, fluffy. The reverse side is fawn-reddish-orange. Conidiogenesis is weak, gray-greenish. Colonies on agar Chapek with yeast extract on the 7th day are 27-30 mm in diameter, folded, with a smooth edge, the surface is woolly. The mycelium is light, yellowish. The reverse side is fawn-orange. Conidiogenesis is weak, light, yellowish. Reverse - the side is fawn-orange. Conidiogenesis is weak.

Гриб не растет на среде с глицерином и на агаре Чапека при 5°С. При культивировании на агаре Чапека при 37°С колонии имеют 18 мм в диаметре, складчатые, средней плотности, обратная сторона буровато-красноватая.The fungus does not grow on medium with glycerin and on апapek agar at 5 ° C. When cultivated on Chapek agar at 37 ° C, the colonies are 18 mm in diameter, folded, medium density, the reverse side is brownish-reddish.

Конидиогенез: кисточки бивертициллятные, метулы прижатые, гладкие (8-10×2,5-3,0). Фиалиды ацерозные (8-9×2,5-3,0), с короткой шейкой. Конидии эллиптические, мелкие (2,2×1,5-2,0), гладкие.Conidiogenesis: biverthicillate brushes, pressed metulae, smooth (8-10 × 2.5-3.0). Acerous phialides (8-9 × 2.5-3.0), with a short neck. Conidia are elliptical, small (2.2 × 1.5-2.0), smooth.

При культивировании в глубинных условиях с использованием растворимых субстратов (глюкоза, фруктоза, лактоза) образуется рыхлый разветвленный мицелий со слабой пеллетизацией, удельная начальная скорость роста мицелия составляет 0,35 ч-1, в конце культивирования 0,1 ч-1.When cultured in deep conditions using soluble substrates (glucose, fructose, lactose), a loose branched mycelium with weak pelletization is formed, the specific initial growth rate of mycelium is 0.35 h -1 , at the end of cultivation 0.1 h -1 .

Физиолого-биохимические признаки штамма.Physiological and biochemical characteristics of the strain.

Мезофилен. Оптимальная температура роста мицелия 32°С (29-34°С), оптимум для образования целлюлаз 28°С (26-29°С). Оптимальные значения рН роста и секреции целлюлаз 3,5-5,0. Рост мицелия наблюдается и при рН 2,5, но при этом не наблюдается очень слабое образование целлюлаз и других карбогидраз. Резистентность к нистатину хорошая. При поверхностном культивировании устойчив к концентрации до 0,5 мкг/мл, при концентрации 2,5 мкг/мл рост подавляется. При добавлении в среду дигитонина (3,5-4,0 мкг/мл) или бенгальского розового (30-50 мкг/мл) размер колоний уменьшается.Mesophilen. The optimum mycelium growth temperature is 32 ° C (29-34 ° C), the optimum for cellulase formation is 28 ° C (26-29 ° C). The optimal pH of growth and secretion of cellulases is 3.5-5.0. The growth of mycelium is also observed at pH 2.5, but there is no very weak formation of cellulases and other carbohydrases. Nystatin resistance is good. With surface cultivation, it is resistant to a concentration of up to 0.5 μg / ml; at a concentration of 2.5 μg / ml, growth is inhibited. When digitonin (3.5-4.0 μg / ml) or Bengal pink (30-50 μg / ml) is added to the medium, the colony size decreases.

Является прототрофом. Способен быстро ассимилировать глюкозу, лактозу, глицерин, галактозу, ксилозу, D-маннозу, D-маннит, трегалозу, сорбозу и сорбит, медленнее - D-ксилозу, L- и D-арабинозу, L-рамнозу и рибозу. Слабо ассимилирует: D-глюкозамин, дезоксирибозу, дезоксигалактозу, 2-дезокси-D-глюкозу и 5-тио-D-глюкозу.It is a prototroph. It is able to quickly assimilate glucose, lactose, glycerin, galactose, xylose, D-mannose, D-mannitol, trehalose, sorbose and sorbitol, slower - D-xylose, L- and D-arabinose, L-rhamnose and ribose. Weakly assimilates: D-glucosamine, deoxyribose, deoxygalactose, 2-deoxy-D-glucose and 5-thio-D-glucose.

Использует неорганический и органический азот, хорошо ассимулирует нитратную и аммонийную форму азота.Uses inorganic and organic nitrogen, assimilates the nitrate and ammonium forms of nitrogen well.

Образует ферментные системы, позволяющие расти на соответствующих комплексных субстратах: целлюлозе, крахмале, ксилане, ламинарине, β-глюкане, лихенине, пектине, и галактоманнане. Способен утилизировать молочную кислоту при концентрации ниже ингибирующей.It forms enzyme systems that allow it to grow on the corresponding complex substrates: cellulose, starch, xylan, laminarin, β-glucan, lichenin, pectin, and galactomannan. Able to utilize lactic acid at a concentration below inhibitory.

Катаболитная репрессия биосинтеза карбогидраз значительно снижена. Проверка катаболитной репрессии биосинтеза карбогидраз заключается в следующем. Конидии пересевают в пробирки с минимальной средой, содержащей минеральные соли, следовое количество (0,5 г/л) дрожжевого экстракта, аморфную целлюлозу, а также исследуемый репрессор или антиметаболит (глюкоза, 2-дезокси-D-глюкоза, лактоза, глицерин и др.). Диаметр пробирки - 9 мм, высота столбика агара 50-60 мм. Пробирку инкубируют 4 суток при 30°С и затем 20 ч при 45°С. Об устойчивости биосинтеза карбогидраз к катаболитной репрессии судят по глубине зоны деструкции аморфной целлюлозы (по размеру зоны просветления столбика агара в пробирке) в присутствии репрессора или антиметаболита.The catabolite repression of the biosynthesis of carbohydrases is significantly reduced. Verification of the catabolite repression of the biosynthesis of carbohydrase is as follows. Conidia are subcultured in test tubes with a minimal medium containing mineral salts, a trace amount (0.5 g / l) of yeast extract, amorphous cellulose, as well as the test repressor or antimetabolite (glucose, 2-deoxy-D-glucose, lactose, glycerin, etc. .). The diameter of the test tube is 9 mm, the height of the agar column is 50-60 mm. The tube is incubated for 4 days at 30 ° C and then 20 hours at 45 ° C. The stability of the carbohydrase biosynthesis to catabolite repression is judged by the depth of the destruction zone of amorphous cellulose (by the size of the clarification zone of the agar column in vitro) in the presence of a repressor or antimetabolite.

Полученный мутант Penicillium funiculosum № ВКМ F-3668D по своим морфологическим признакам при росте на глюкозокартофельном агаре, на агаре для споруляции (СМ-агаре) отличается от исходного штамма Penicillium funiculosum P1 существенно сниженной интенсивностью спороношения, цветом пигмента спор и окраской колонии (серозеленоватого оттенка) с обратной стороны при выращивании на агаризованных средах, более медленным ростом на твердых средах, повышенной способностью при глубинном культивировании на жидких средах к биосинтезу целлюлаз и других, кроме целлюлаз, карбогидраз β-глюканаз, ксиланаз, пектиназ и маннаназ.The obtained mutant Penicillium funiculosum No. VKM F-3668D, according to its morphological characteristics when growing on glucose potato agar, on sporulation agar (CM agar), differs from the original Penicillium funiculosum P1 strain by significantly reduced sporulation intensity, the color of the spore pigment (color) and the color of the spores is gray and colorless on the reverse side, when grown on agarized media, slower growth on solid media, increased ability, under deep cultivation on liquid media, to the biosynthesis of cellulases and carotene other than cellulases bogidraz β-glucanases, xylanases, pectinases and mannanases.

Данный вид мицелиального гриба не числится в качестве патогенного в «Положении о порядке учета, хранения, обращения, отпуска и пересылки культур бактерий, вирусов, риккетсий, грибов, простейших, микоплазм, бактериальных токсинов, ядов биологического происхождения».This type of mycelial fungus is not listed as pathogenic in the "Regulation on the procedure for recording, storing, handling, dispensing and sending cultures of bacteria, viruses, rickettsia, fungi, protozoa, mycoplasmas, bacterial toxins, poisons of biological origin."

Культивирование штамма Penicillium funiculosum BKM F-3668D проводят в аэробных условиях в погруженном состоянии на питательной среде, содержащей один или несколько субстратов источников углерода, являющихся индукторами биосинтеза ферментов. В качестве субстратов могут использоваться и субстраты, не являющиеся непосредственно индукторами. Штамм способен в соответствующих условиях проведения процесса культивирования на основе использования нерастворимых (МКЦ) и растворимых (глюкоза) субстратов секретировать в культуральную среду комплекс ферментов - карбогидраз (целлюлаз, β-глюканаз, ксиланаз, пектиназ и маннаназ). Глюкоза в среде культивирования может быть заменена более дешевым продуктом - гидролизатом крахмала.The cultivation of the strain Penicillium funiculosum BKM F-3668D is carried out under aerobic conditions in a submerged state on a nutrient medium containing one or more substrates of carbon sources that are inducers of enzyme biosynthesis. As substrates can be used and substrates that are not directly inductors. The strain is capable of secreting a complex of enzymes - carbohydrases (cellulases, β-glucanases, xylanases, pectinases and mannanases) into the culture medium under appropriate conditions of the cultivation process based on the use of insoluble (MCC) and soluble (glucose) substrates. Glucose in the cultivation medium can be replaced by a cheaper product - starch hydrolyzate.

Активность целлюлаз определяют по FPA (согласно рекомендации ШРАС), активность β-глюканаз, ксиланаз, пектиназ и маннаназ в культуральной жидкости определяют по способности расщеплять β-глюкан, ксилан, полигалактуроновую кислоту и галактоманнан, соответственно. За единицу активности принимают такое количество ферментов, которое в течение 1 мин при температуре 50°С и рН 5,0 освобождает 1 мкмоль редуцирующих сахаров, эквивалентных 1 мкмолю глюкозы и определяемых методом Сомоджи-Нельсона (А.П.Синицын, А.В.Гусаков, И.М.Черноглазов. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов. Учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1995, с.144-156).Cellulase activity is determined by FPA (according to the recommendation of SRAS), the activity of β-glucanases, xylanases, pectinases and mannanases in the culture fluid is determined by the ability to cleave β-glucan, xylan, polygalacturonic acid and galactomannan, respectively. The unit of activity is taken as such an amount of enzymes that within 1 min at a temperature of 50 ° C and pH 5.0 releases 1 μmol of reducing sugars equivalent to 1 μmol of glucose and determined by the Somogy-Nelson method (A.P. Sinitsyn, A.V. Gusakov, IM Chernoglazov, Bioconversion of lignocellulosic materials, Textbook, Moscow: Publishing House of Moscow State University, 1995, p.144-156).

Ферментные препараты, полученные с помощью предлагаемого штамма, могут быть использованы в виде культуральной жидкости, в виде концентрированных препаратов, получаемых с помощью ультрафильтрации или в виде сухих препаратов.Enzyme preparations obtained using the proposed strain can be used in the form of a culture fluid, in the form of concentrated preparations obtained by ultrafiltration or in the form of dry preparations.

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, which do not limit the scope and essence of the claims associated with them.

Пример 1. Для получения посевного материала (инокулята) культуру гриба Penicillium funiculosum BKM F-3668D выращивают на сусло- или СМ-агаре при 29°С в течение 7 суток и далее - при комнатной температуре на свету в течение 7 суток. Засев колб проводят 1 мл суспензии спор, смытых с агара водой, содержащей 0,1% твина 80. Культивирование штамма осуществляют в аэробных условиях в качалочных колбах Эрленмейера объемом 750 мл, содержащих 100 мл жидкой среды следующего состава, в г/л: глюкоза - 20,0; МКЦ - 20,0; кукурузный экстракт - 10; (NHO2SO4 - 5,0; КН2PO4 - 3,0; MgSO4×7H2O - 0,3; рН 4,5. Колбы инкубируют на качалке при 30°С и 200 об/мин, в течение 144 ч.Example 1. To obtain seed (inoculum), the culture of the fungus Penicillium funiculosum BKM F-3668D is grown on wort or CM agar at 29 ° C for 7 days and then at room temperature in the light for 7 days. Sowing flasks is carried out 1 ml of a suspension of spores washed with agar with water containing 0.1% tween 80. Cultivation of the strain is carried out under aerobic conditions in 750 ml Erlenmeyer rocking flasks containing 100 ml of a liquid medium of the following composition, in g / l: glucose - 20.0; MCC - 20.0; corn extract - 10; (NHO 2 SO 4 - 5.0; KH 2 PO 4 - 3.0; MgSO 4 × 7H 2 O - 0.3; pH 4.5. The flasks are incubated on a shaker at 30 ° C and 200 rpm, in 144 hours

Активность целлюлаз, β-глюканаз, ксиланаз, пектиназ и маннаназ составляет 12,0; 150,0; 180,0; 10,0 и 8,0 ед/мл, соответственно.The activity of cellulases, β-glucanases, xylanases, pectinases and mannanases is 12.0; 150.0; 180.0; 10.0 and 8.0 units / ml, respectively.

Пример 2. Культивирование осуществляют в качалочных колбах Эрленмейера как описано в примере 1, используя жидкую питательную среду следующего состава, в г/л: микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ) - 40,0; пшеничные отруби - 10,0; дрожжевой экстракт - 10,0; (NH4)2SO4 - 5,0; КН2PO4 - 5,0; MgSO4×7H2O - 0,3; CaCl2×2H2O - 0,3; рН 4,5.Example 2. Cultivation is carried out in Erlenmeyer rocking flasks as described in example 1, using a liquid nutrient medium of the following composition, in g / l: microcrystalline cellulose (MCC) - 40.0; wheat bran - 10.0; yeast extract - 10.0; (NH 4 ) 2 SO 4 - 5.0; KH 2 PO 4 - 5.0; MgSO 4 × 7H 2 O - 0.3; CaCl 2 × 2H 2 O - 0.3; pH 4.5.

Активность целлюлаз, β-глюканаз, ксиланаз, пектиназ и маннаназ составляет на 144 ч культивирования 18,0; 310,0; 420,0; 20,0 и 15,0 ед/мл, соответственно.The activity of cellulases, β-glucanases, xylanases, pectinases and mannanases for 18 hours of cultivation is 18.0; 310.0; 420.0; 20.0 and 15.0 units / ml, respectively.

Пример 3. Проводят процесс культивирования в ферментере типа АНКУМ 2М с рабочим объемом 6,0 л. Аэрация составляет 1 объем воздуха на 1 объем среды в ферментере. Ферментер инокулируют 500 мл вегетативного мицелия, полученного через 36 ч культивирования на качалочных колбах Эрленмейера, содержащих жидкую питательную среду следующего состава, в г/л: глюкоза - 14,0; дрожжевой экстракт - 10,0; КН2PO4 - 10,0; MgSO4×7H2O - 0,3; CaCl2 - 0,2; (NH4)SO4 - 5,0; рН 4,5.Example 3. A cultivation process is carried out in an ANKUM 2M type fermenter with a working volume of 6.0 l. Aeration is 1 volume of air per 1 volume of medium in the fermenter. The fermenter is inoculated with 500 ml of vegetative mycelium obtained after 36 hours of cultivation on Erlenmeyer rocking flasks containing a liquid nutrient medium of the following composition, in g / l: glucose - 14.0; yeast extract - 10.0; KH 2 PO 4 - 10.0; MgSO 4 × 7H 2 O - 0.3; CaCl 2 0.2; (NH 4 ) SO 4 - 5.0; pH 4.5.

Первую фазу культивирования (на которой гриб главным образом растет и накапливает биомассу) осуществляют в течение 24 ч при 32°С на жидкой питательной среде, имеющей состав как описано в примере 2. Через 24 ч начинают вторую фазу культивирования (на протяжении которой происходит накопление ферментов в среде роста). На второй фазе в ферментер непрерывно добавляют глюкозу так, чтобы ее концентрация в среде не превышала уровня 0,5 г/л. Температуру во второй фазе поддерживают 28°С, а рН 4,0. Ферментация заканчивается через 144 ч, к концу ферментации первоначальный объем среды в ферментере увеличивается за счет вносимого раствора глюкозы на 20% и составляет 7-7,5 л.The first phase of cultivation (in which the fungus mainly grows and accumulates biomass) is carried out for 24 hours at 32 ° C on a liquid nutrient medium having the composition as described in example 2. After 24 hours, the second phase of cultivation begins (during which the accumulation of enzymes in a growth environment). In the second phase, glucose is continuously added to the fermenter so that its concentration in the medium does not exceed 0.5 g / L. The temperature in the second phase is maintained at 28 ° C and pH 4.0. Fermentation ends after 144 hours, by the end of fermentation, the initial volume of medium in the fermenter increases due to the introduced glucose solution by 20% and amounts to 7-7.5 liters.

Активности целлюлаз, β-глюканаз, ксиланаз, пектиназ и маннаназ составляют на 124-144 ч культивирования 30,0; 550,0; 630,0; 38,0 и 32,0 ед/мл, соответственно.The activities of cellulases, β-glucanases, xylanases, pectinases and mannanases for 124-144 hours of cultivation 30.0; 550.0; 630.0; 38.0 and 32.0 u / ml, respectively.

Пример 4. Процесс проводят в ферментере типа АНКУМ 2М. Режим ферментации тот же, что в примере 3. Культивирование осуществляют на среде состава, приведенного в примере 3, но концентрацию глюкозы и целлюлозы на первой фазе культивирования в составе жидкой питательной среды увеличивают до 40 и 60 г/л соответственно. На второй фазе культивирования добавляют глюкозу также, как в примере 3. В процессе ферментации через 60 ч после ее начала в среду вносят минеральные соли в количестве, которое добавляли в начале процесса культивирования, а через 60 и 96 ч МКЦ в количестве, чтобы ее концентрация была 2 г/л ферментационной среды.Example 4. The process is carried out in a fermenter type ANKUM 2M. The fermentation mode is the same as in example 3. The cultivation is carried out on the medium of the composition shown in example 3, but the concentration of glucose and cellulose in the first phase of cultivation in the composition of the liquid nutrient medium is increased to 40 and 60 g / l, respectively. In the second phase of cultivation, glucose is added in the same way as in Example 3. In the fermentation process, 60 hours after its start, mineral salts are added to the medium in an amount that was added at the beginning of the cultivation process, and after 60 and 96 hours, MCC in an amount so that its concentration was 2 g / l of fermentation medium.

Через 144 ч ферментации активность целлюлаз, β-глюканаз, ксиланаз, пектиназ и маннаназ составляет 35,0; 820,0; 990,0; 50,0 и 37,0 ед/мл, соответственно.After 144 hours of fermentation, the activity of cellulases, β-glucanases, xylanases, pectinases and mannanases is 35.0; 820.0; 990.0; 50.0 and 37.0 units / ml, respectively.

Таким образом, предлагаемый штамм Penicillium funiculosum ВКМ F 3668D обладает способностью продуцировать комплекс высокоактивных карбогидраз, включающий целлюлазы, β-глюканазы, ксиланазы, пектиназы и маннаназы, что создает возможность получения намного более активного и полного комплекса ферментов, а также при необходимости отдельных индивидуальных ферментов (компонентов) комплекса.Thus, the proposed Penicillium funiculosum VKM F 3668D strain has the ability to produce a complex of highly active carbohydrases, including cellulases, β-glucanases, xylanases, pectinases and mannanases, which makes it possible to obtain a much more active and complete complex of enzymes, as well as, if necessary, individual individual enzymes ( components) of the complex.

Для достижения высокой продуктивности штамма не требуется применения сложных и дорогих питательных сред. Для культивирования могут использоваться питательные среды, традиционно применяемые в промышленных технологиях получения такого рода ферментных препаратов. Препараты, получаемые на основе предлагаемого штамма, позволяют существенно увеличить эффективность и расширить спектр использования ферментных препаратов в различных областях биотехнологии и, особенно, в качестве кормовых добавок.To achieve high productivity of the strain does not require the use of complex and expensive nutrient media. For cultivation, nutrient media traditionally used in industrial technologies for producing such enzyme preparations can be used. The preparations obtained on the basis of the proposed strain can significantly increase the efficiency and expand the range of use of enzyme preparations in various fields of biotechnology and, especially, as feed additives.

Claims (1)

Штамм мицелиального гриба Penicillium funiculosum BKM F-3668D (Всероссийская коллекция микроорганизмов при ИБФМ им. Г.К.Скрябина РАН) - продуцент комплекса карбогидраз, содержащего целлюлазы, β-глюканазы, ксиланазы, пектиназы и маннаназы.The strain of mycelial fungus Penicillium funiculosum BKM F-3668D (All-Russian Collection of Microorganisms at the IBPM named after G.K.Skryabin RAS) is a producer of a complex of carbohydrases containing cellulases, β-glucanase, xylanase, pectinase and mannanase.
RU2002132942/13A 2002-12-09 2002-12-09 STRAIN OF MYCELIAL FUNGUS PENICILLIUM FUNICULOSUM AS PRODUCER OF CARBOHYDRASES COMPLEX CONSISTING OF CELLULOSES, β-GLUCANASES, XYLANASES, PECTINASES AND MANNANASES RU2287570C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002132942/13A RU2287570C2 (en) 2002-12-09 2002-12-09 STRAIN OF MYCELIAL FUNGUS PENICILLIUM FUNICULOSUM AS PRODUCER OF CARBOHYDRASES COMPLEX CONSISTING OF CELLULOSES, β-GLUCANASES, XYLANASES, PECTINASES AND MANNANASES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002132942/13A RU2287570C2 (en) 2002-12-09 2002-12-09 STRAIN OF MYCELIAL FUNGUS PENICILLIUM FUNICULOSUM AS PRODUCER OF CARBOHYDRASES COMPLEX CONSISTING OF CELLULOSES, β-GLUCANASES, XYLANASES, PECTINASES AND MANNANASES

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002132942A RU2002132942A (en) 2004-10-10
RU2287570C2 true RU2287570C2 (en) 2006-11-20

Family

ID=37502496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002132942/13A RU2287570C2 (en) 2002-12-09 2002-12-09 STRAIN OF MYCELIAL FUNGUS PENICILLIUM FUNICULOSUM AS PRODUCER OF CARBOHYDRASES COMPLEX CONSISTING OF CELLULOSES, β-GLUCANASES, XYLANASES, PECTINASES AND MANNANASES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2287570C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2673967C1 (en) * 2017-12-19 2018-12-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) STRAIN OF BACTERIA PAENIBACILLUS SPECIES - A PRODUCER OF β-GLUCANASE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2673967C1 (en) * 2017-12-19 2018-12-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ГосНИИгенетика) STRAIN OF BACTERIA PAENIBACILLUS SPECIES - A PRODUCER OF β-GLUCANASE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Darwesh et al. Improvement of paper wastes conversion to bioethanol using novel cellulose degrading fungal isolate
RU2361918C1 (en) Strain of mycelial mushroom penicillium verruculosum - producer of complex of cellulase, xylanase and xyloglucanase and way of reception of fermental preparation of complex of cellulase, xylanase and xyloglucanase for hydrolysis of cellulose and hemicellulose
Pareek et al. Penicillium oxalicum SAEM-51: a mutagenised strain for enhanced production of chitin deacetylase for bioconversion to chitosan
CN101864366B (en) Penicillium citrinum bacterial strain and application thereof
KR19990023742A (en) Enzyme complex
US10053680B2 (en) Strain and a method to produce cellulase and its use
CN102417890B (en) Sinorhizobium meliloti and method for applying same for fermenting to produce manganese peroxidase
JPH047191B2 (en)
RU2654564C1 (en) Strain of trichoderma longibrachiatum tw-14-220 filamentous fungus - producer of cellulases, beta-glucanases and xylanases for feed production and a method for obtaining a feed complex enzyme preparation
CN103131639B (en) Trichoderma longibrachiatum strain and application thereof
RU2195490C2 (en) Strain of mycelioid fungus trichoderma longibrachiatum as producer of carbohydrases complex containing cellulase, beta-glucanase, xylanase, pectinase and mannanase
CN104805029B (en) A kind of preparation method of fertilizer
CN100420735C (en) Fetid aspergillic strain and uses
RU2287570C2 (en) STRAIN OF MYCELIAL FUNGUS PENICILLIUM FUNICULOSUM AS PRODUCER OF CARBOHYDRASES COMPLEX CONSISTING OF CELLULOSES, β-GLUCANASES, XYLANASES, PECTINASES AND MANNANASES
RU2303057C1 (en) Strain of mycelial fungus aspergillus aculeatus as producer of carbohydrases complex containing xylanases, beta-glucanases, pectinases and xyloglucanases
RU2323973C1 (en) STAM OF MITSELIAL MUSHROOM Aspergillus foetidus BKM F 3890D - PRODUCER OF ACID PROTEASE AND COMPEX OF CARBOHYDRASE, CONTAINS PECTINASE (POLYGALACTURONASE), CELANESE, β-GLUCANESE, ARABINASE, GALACTANSE, CELOGLUKANASE, SACCHARASE, α-L-ARABINEOFURANOZIDASE, β-GLUKOZIDASE AND AMPILASE
US6946277B2 (en) Method for enhancing cellobiase activity of termitomyces clypeatus using a glycosylation inhibitor
RU2323254C2 (en) MYCELIAL FUNGUS PENICILLIUM FUNICULOSUM STRAIN AS PRODUCER OF CARBOHYDRASES COMPLEX CONTAINING CELLULASES, β-GLUCANASES, β-GLUCOSIDASES, XYLANASES AND XYLOGLUCANASES AND METHOD FOR PREPARING ENZYME PREPARATION OF CARBOHYDRASES COMPLEX FOR SACCHARIFICATION OF LIGNOCELULOSE MATERIALS
RU2287571C2 (en) STRAIN OF MYCELIAL FUNGUS TRICHODERMA LONGIBRACHIATUM AS PRODUCER OF CARBOHYDRASES COMPLEX COMPRISING CELLULASES, β-GLUCANASES, XYLANASES, MANNANASES AND PECTINASES
RU2361915C1 (en) Strain of mycelial mushroom myceliophthora fergusii-producer of neutral cellulase, beta-glucanase and xylanase
RU2303065C1 (en) Mycelium fungi strain trichoderma longibrachiatum as cellulase, beta-glucanase and xylanase producer
US6569646B2 (en) Process for the production of an enzyme preparation containing xylanase and carboxymethyl cellulase from termitomyces clypeatus having accession no 11CB-411
Mojsov Application of solid-state fermentation for cellulase enzyme production using Trichoderma viride
CN104805028A (en) Micro-ecological fertilizer
Kolade et al. Optimization of conditions for xylanase production using Aspergillus tubingensis under different carbon sources

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101210