RU2324734C1 - BACTERIA STRAIN BACILLUS LICHENIFORMIS- "BKM B-2396 D" - PRODUCENT OF THERMOSTABLE α -AMYLASE - Google Patents

BACTERIA STRAIN BACILLUS LICHENIFORMIS- "BKM B-2396 D" - PRODUCENT OF THERMOSTABLE α -AMYLASE Download PDF

Info

Publication number
RU2324734C1
RU2324734C1 RU2006133014/13A RU2006133014A RU2324734C1 RU 2324734 C1 RU2324734 C1 RU 2324734C1 RU 2006133014/13 A RU2006133014/13 A RU 2006133014/13A RU 2006133014 A RU2006133014 A RU 2006133014A RU 2324734 C1 RU2324734 C1 RU 2324734C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amylase
thermostable
activity
strain
bkm
Prior art date
Application number
RU2006133014/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Нина Васильевна Цурикова (RU)
Нина Васильевна Цурикова
Елена Викторовна Костылева (RU)
Елена Викторовна Костылева
Владимир Михайлович Черноглазов (RU)
Владимир Михайлович Черноглазов
Аркадий Пантелеймонович Синицын (RU)
Аркадий Пантелеймонович Синицын
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 RU2006133014/13A priority Critical patent/RU2324734C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2324734C1 publication Critical patent/RU2324734C1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: chemistry, organic.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology and may be used for production of enzyme preparations of thermostable α-amylase. The invention enables one to increase output of thermostable α-amylase.
EFFECT: increase of thermostable α-amylase output.
1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано в микробиологической промышленности для производства ферментных препаратов термостабильной α-амилазы, применяемой в различных областях промышленности.The invention relates to the field of biotechnology and can be used in the microbiological industry for the production of thermostable α-amylase enzyme preparations used in various industries.

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.

В большинстве промышленных процессов необходимо применение термостабильных амилолитических ферментов, что обусловлено их способностью вести гидролиз сырья при высоких температурах - 80-100°С. Преимуществом высокотемпературного процесса является совмещение процесса клейстеризации крахмала и его ферментативного гидролиза, снижение дозировки ферментов, сокращение продолжительности конверсии крахмала, увеличение выхода конечного продукта, уменьшение себестоимости процесса.In most industrial processes, the use of thermostable amylolytic enzymes is necessary, due to their ability to hydrolyze raw materials at high temperatures - 80-100 ° C. The advantage of the high-temperature process is the combination of the gelatinization process of starch and its enzymatic hydrolysis, a reduction in the dosage of enzymes, a reduction in the duration of the conversion of starch, an increase in the yield of the final product, and a reduction in the cost of the process.

В мировой практике в качестве продуцентов коммерческих препаратов α-амилаз наиболее широко используют бактерии рода Bacillus: B.subtilis, B.licheniformis, B.amyloliquefaciens, B.stearothermophilus и др. (1-9).In world practice, bacteria of the genus Bacillus are most widely used as producers of commercial preparations of α-amylases: B.subtilis, B.licheniformis, B.amyloliquefaciens, B.stearothermophilus, etc. (1-9).

У природных штаммов способность к биосинтезу термостабильных амилолитических ферментов обнаруживается редко (2-3, 7, 9). Как правило, уровень амилолитической активности данных продуцентов существенно уступает продуктивности мезофильных штаммов. Известны рекомбинантные штаммы-продуценты термостабильной α-амилазы, проводились исследования по повышению термостабильности мезофильных α-амилаз за счет введения дисульфидных связей в аминокислотную последовательность молекулы фермента (10-14). Однако использование рекомбинантных штаммов существенно усложняет процесс получения на их основе промышленных ферментных препаратов и, соответственно, повышает стоимость технологии и себестоимость конечного продукта.In natural strains, the ability to biosynthesize thermostable amylolytic enzymes is rarely detected (2-3, 7, 9). As a rule, the level of amylolytic activity of these producers is significantly inferior to the productivity of mesophilic strains. Recombinant strains producing thermostable α-amylase are known, studies have been conducted to increase the thermostability of mesophilic α-amylases by introducing disulfide bonds into the amino acid sequence of the enzyme molecule (10-14). However, the use of recombinant strains significantly complicates the process of obtaining industrial enzyme preparations based on them and, accordingly, increases the cost of the technology and the cost of the final product.

В России в настоящее время в промышленном масштабе выпускается препарат бактериальной α-амилазы на основе B.subtilis - Амилосубтилин. Однако данная α-амилаза не относится к разряду термостабильных, оптимальная температура ее действия составляет 65-70°С.In Russia, the preparation of bacterial α-amylase based on B.subtilis - Amylosubtilin is currently being produced on an industrial scale. However, this α-amylase does not belong to the category of thermostable; its optimum temperature is 65-70 ° С.

Известен (SU, авторское свидетельство 1788966 С 12 N 1/21, 1993) штамм бактерий Bacillus amylollquefaciens - продуцент α-амилазы Bacillus licheniformic, имеющий регистрационный номер ВКПМ В-5208 во Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов и секретирующий 220-250 ед. активности фермента на 1 мл культуральной жидкости. Активность α-амилазы была определена в соответствии с методикой Госстандарта ГОСТ 20264.4-74.Known (SU, copyright certificate 1788966 C 12 N 1/21, 1993), the bacterial strain Bacillus amylollquefaciens is a producer of Bacillus licheniformic α-amylase, which has a registration number VKPM B-5208 in the All-Union Collection of Industrial Microorganisms and secrets 220-250 units. enzyme activity per 1 ml of culture fluid. The activity of α-amylase was determined in accordance with the method of Gosstandart GOST 20264.4-74.

Известен (SU, авторское свидетельство 1344247, С12N 9/32, 1987) штамм Bacillus licheniformis ATCC 39326 - продуцент термостабильной α-амилазы. При культивировании указанного штамма на среде, содержащей лактозу, источник азота, минеральные компоненты и воду при рН 5,5-8,0, получают термостабильную α-амилазу с активностью 1500-2000 ликфон-мл после 72 часов культивирования.Known (SU, copyright certificate 1344247, C12N 9/32, 1987) a strain of Bacillus licheniformis ATCC 39326 - producer of thermostable α-amylase. When cultivating the strain on a medium containing lactose, a nitrogen source, mineral components and water at a pH of 5.5-8.0, thermostable α-amylase with an activity of 1500-2000 Lycone-ml is obtained after 72 hours of cultivation.

Известен (RU, патент №2001103, С12N 9/26, 1993) аэробный термофил B.licheniformis, который при культивировании на среде с кукурузной мукой оптимального для получения продукта состава синтезирует комплекс внеклеточных амилолитических ферментов: α-амилазу, α-глюкозидазу и пуллуланазу. Известный штамм выделен из естественной почвенной ассоциации, продуцируют в заданных условиях не менее трех термостабильных амилолитических ферментов, активных в диапазоне рН 5,0-10,0, активен при 30-100°С с максимальной активностью ферментов в культуральной жидкости при 90-95°С. Штамм термостабилен в водных растворах рН 6,0-8,5 в течение 40 минут. Активность α-амилазы - 1,78 ед/мл/мин, α-глюкозидазы - 3,49 ед/мл/мин и пуллуланазы - 0,68 ед/мл/мин.Known (RU, patent No. 2001103, C12N 9/26, 1993) is the aerobic thermophile B.licheniformis, which, when cultivated on a medium with cornmeal, is optimal for the preparation of the product synthesizes a complex of extracellular amylolytic enzymes: α-amylase, α-glucosidase and pullulanase. A known strain isolated from a natural soil association, produced under specified conditions, at least three thermostable amylolytic enzymes active in the pH range of 5.0-10.0, active at 30-100 ° C with maximum enzyme activity in the culture fluid at 90-95 ° FROM. The strain is thermostable in aqueous solutions of pH 6.0-8.5 for 40 minutes. The activity of α-amylase is 1.78 units / ml / min, α-glucosidase is 3.49 units / ml / min and pullulanase is 0.68 units / ml / min.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является штамм B.licheniformis-78 (депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов под номером ВКМ В-2184 Д). Выращивание штамма проводят при 40°С в течение 80-100 ч на мучной среде состава, г/л: кукурузная мука - 160,0; кормовые дрожжи - 30,0; NaH2PO4 - 3,0; MgSO4 - 2,0; СаСО3 - 2,5; рН 7,2-7,4. В данных условиях штамм продуцирует комплекс термостабильных ферментов, в том числе α-амилазу и пуллуланазу, и обладает сопутствующими протеолитической и целлюлолитической активностями, обеспечивающими более глубокий и эффективный гидролиз комплексного сырья. Максимальная активность α-амилазы составляет 200-230 ед/мл.The closest in technical essence to the proposed invention is a strain of B.licheniformis-78 (deposited in the All-Russian collection of microorganisms under the number VKM B-2184 D). The cultivation of the strain is carried out at 40 ° C for 80-100 hours on a flour medium composition, g / l: corn flour - 160.0; feed yeast - 30.0; NaH 2 PO 4 - 3.0; MgSO 4 - 2.0; CaCO 3 - 2.5; pH 7.2-7.4. Under these conditions, the strain produces a complex of thermostable enzymes, including α-amylase and pullulanase, and has the concomitant proteolytic and cellulolytic activities, providing a deeper and more efficient hydrolysis of complex raw materials. The maximum activity of α-amylase is 200-230 units / ml.

α-Амилаза, синтезируемая продуцентом, характеризуется широким рН-диапазоном активности рН 5,0-10,0 и способностью гидролизовать субстрат при высоких температурах 90-105°С.α-Amylase synthesized by the producer is characterized by a wide pH range of activity of pH 5.0-10.0 and the ability to hydrolyze the substrate at high temperatures of 90-105 ° C.

Недостатком штамма является сравнительно низкий уровень амилолитической активности, что препятствует созданию рентабельной технологии производства ферментного препарата термостабильной α-амилазы.The disadvantage of the strain is the relatively low level of amylolytic activity, which prevents the creation of a cost-effective technology for the production of thermostable α-amylase enzyme preparation.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в получении нового высокоактивного продуцента, обеспечивающего высокий уровень активности термостабильной α-амилазы.The technical problem to which the claimed invention is directed is to obtain a new highly active producer that provides a high level of activity of thermostable α-amylase.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в обеспечении высокого уровня активности термостабильной α-амилазы в ферментационной среде.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to provide a high level of activity of thermostable α-amylase in a fermentation medium.

Сущность объекта изобретения - новый специально селекционированный штамм бактерий Bacillus licheniformis 103 - продуцент комплекса термостабильных амилолитических ферментов.The essence of the object of the invention is a new specially selected strain of bacteria Bacillus licheniformis 103 - producer of a complex of thermostable amylolytic enzymes.

Штамм бактерий В.licheniformis 103 депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов при Институте биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.Скрябина РАН под № ВКМ-B-2396-D.The bacterial strain B.licheniformis 103 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-B-2396-D.

Штамм бактерий В.licheniformis 103 выделен селекционным путем при изучении естественной изменчивости штамма В.licheniformis BKM В-2184 Д с применением методов эффективного мутагенеза ультрафиолетовым облучением и обработкой нитрозогуанидином.The bacterial strain B.licheniformis 103 was isolated by selection in the study of the natural variability of the strain B.licheniformis BKM B-2184 D using methods of effective mutagenesis by ultraviolet irradiation and treatment with nitrosoguanidine.

Условия хранения. Штамм может храниться без потери полезных свойств при комнатной температуре на косяках с агаризованной средой следующего состава: мясопептонный бульон и солодовое сусло (7°Б) в соотношении 1:1; растворимый крахмал 1,0%; агар-агар 2,0%; рН среды 7,5, не менее 6 месяцев с обязательным пересевом не реже одного раза в 2 месяца.Storage conditions. 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 and peptone broth and malt wort (7 ° B) in a ratio of 1: 1; soluble starch 1.0%; agar agar 2.0%; pH of 7.5, at least 6 months with mandatory reseeding at least once every 2 months.

Основной метод длительного хранения штамма - метод лиофилизации.The main method for long-term storage of the strain is the lyophilization method.

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

Клетки представляют собой грамположительные, одиночные, подвижные палочки размером 0,6-0,8 и 0,2-0,3 мкм, спорообразующие. В первые часы роста (логарифмическая фаза) образуются цепочки из 2-4 клеток более вытянутой формы, к 48-56 ч роста (стационарная фаза) цепочки распадаются, клетки утолщаются, появляются споры, имеющие центральное положение и овальную форму.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 2-4 cells of a more elongated shape form, by 48-56 hours of growth (stationary phase), the chains disintegrate, the cells thicken, spores appearing in a central position and oval in shape.

На мясопептонном агаре (40°С, 24 ч) штамм дает обильный рост, колонии неправильной формы, плоские, слизистые, гладкие, непрозрачные, 3-6 мм в диаметре с ровными краями, в начале роста - кремовые, затем постепенно розовеющие.On meat and peptone agar (40 ° C, 24 h), the strain gives abundant growth, irregularly shaped colonies, flat, mucous, smooth, opaque, 3-6 mm in diameter with even edges, creamy at the beginning of growth, then gradually turning pink.

При выращивании на мясопептонном бульоне (40°С, 24 ч) - обильный рост клеток, раствор становится мутным, к 24 ч роста появляется кремово-розовый оттенок.When grown on meat and peptone broth (40 ° C, 24 hours) - abundant cell growth, the solution becomes cloudy, a creamy pink tint appears by 24 hours of growth.

На агаризованной среде с крахмалом отмечается обильный рост и образование зон гидролиза вокруг колоний. Колонии неправильной формы, слизистые, гладкие, непрозрачные, 2-4 мм в диаметре, с ровными краями. К 72 ч появляется коричнево-розовый цвет.Abundant growth and the formation of hydrolysis zones around colonies are observed on an agar medium with starch. Colonies of irregular shape, mucous, smooth, opaque, 2-4 mm in diameter, with smooth edges. By 72 hours a brownish pink color appears.

Физиолого-биохимические свойства.Physiological and biochemical properties.

Аэроб. Температурный диапазон роста - 18-45°С. Оптимальная температура роста 40°С. Растет при значениях рН среды - 5,0-10,0. Оптимум рН роста - 6,5-8,0.Aerobe. The temperature range of growth is 18-45 ° C. The optimum growth temperature is 40 ° C. It grows at pH values of 5.0-10.0. The optimum pH of growth is 6.5-8.0.

Крахмал быстро гидролизует, желатин разжижает. Восстанавливает лакмусовое молоко. Нитраты восстанавливает до нитритов. Синтезирует тирозиназу, образует сероводород. 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.Starch quickly hydrolyzes, gelatin dilutes. Restores litmus milk. Nitrates reduces to nitrites. Synthesizes tyrosinase, forms hydrogen sulfide. 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.The strain is able to grow on environments with ammonium salts as the sole source of nitrogen.

На основании указанных свойств штамм BKM-B-2396-D идентифицирован по Определителю Берги (15) как штамм Bacillus licheniformis.Based on these properties, the strain BKM-B-2396-D was identified by the Bergi Determinator (15) as a strain of Bacillus licheniformis.

Вид В.licheniformis, к которому отнесен штамм В.licheniformis BKM-B-2396-D, 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», 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 B.licheniformis, to which the strain B.licheniformis BKM-B-2396-D is assigned, 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 ”, is not 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.

Полученный мутант В.licheniformis 103 BKM-B-2396-D отличается от наиболее близкого к нему штамма В.licheniformis BKM В-2184 Д более плоской формой колоний, более плотной слизистой консистенцией. Штамм BKM-B-2396-D, как и BKM В-2184 Д, сохраняет устойчивость к антибиотику стрептомицину, свидетельствующую о мутации 30S субчастицы рибосомы, и способность к биосинтезу сопутствующих ферментов: пуллуланазы, протеазы, β-глюканазы, β-ламинариназы.The obtained B.licheniformis 103 BKM-B-2396-D mutant differs from the closest B.licheniformis BKM B-2184 D mutant with a flatter colony shape and a denser mucous consistency. Strain BKM-B-2396-D, like BKM B-2184 D, retains antibiotic streptomycin resistance, indicating a 30S mutation of the ribosome subunit, and the ability to biosynthesis of concomitant enzymes: pullulanase, protease, β-glucanase, β-laminarinase.

Для роста культуры и биосинтеза термостабильной α-амилазы источником углерода могут служить крахмал, гидролизованный крахмал, мальтоза, кукурузная и другая зерновая мука. Источником азота служат соевая мука, дрожжевые клетки.For the growth of culture and biosynthesis of thermostable α-amylase, starch, hydrolyzed starch, maltose, corn and other grain flour can serve as a carbon source. The source of nitrogen is soy flour, yeast cells.

Культивирование штамма осуществляют в аэробных условиях при температуре 40°С в течение 80-120 ч, рН среды 7,0-8,5. Каждые 24 ч, начиная с 48 ч роста, отбирают пробы, в которых определяют амилолитическую активность и при необходимости активности сопутствующих ферментов.The cultivation of the strain is carried out under aerobic conditions at a temperature of 40 ° C for 80-120 hours, a pH of 7.0-8.5. Every 24 hours, starting from 48 hours of growth, samples are taken in which the amylolytic activity and, if necessary, the activity of concomitant enzymes are determined.

Активность α-амилазы в культуральной жидкости определяют по способности катализировать гидролиз крахмала до декстринов различной молекулярной массы (16). За единицу активности принимают такое количество фермента, которое в течение 10 минут при 90°С при рН 7,5 катализирует гидролиз 1 г растворимого крахмала, что составляет 30% от введенного в реакцию.The activity of α-amylase in the culture fluid is determined by the ability to catalyze the hydrolysis of starch to dextrins of various molecular weights (16). The unit of activity is the amount of enzyme that catalyzes the hydrolysis of 1 g of soluble starch for 10 minutes at 90 ° C at pH 7.5, which makes up 30% of the reaction.

При необходимости определяют активности сопутствующих ферментов согласно следующим методикам.If necessary, determine the activity of concomitant enzymes according to the following methods.

Активность пуллуланазы определяют по восстанавливающим сахарам, образующимся при гидролизе пуллулана (линейного полисахарида, состоящего из мальтотриозных единиц, соединенных α-1,6-гликозидными связями). За единицу активности принимается такое количество фермента, которое при 60°С, рН 6,0 гидролизует пуллулан со скоростью, соответствующей образованию восстанавливающих групп, эквивалентных 1 мкмолю глюкозы в минуту, определяемых методом Сомоджи-Нельсона (17).The activity of pullulanase is determined by the reducing sugars formed during the hydrolysis of pullulan (a linear polysaccharide consisting of maltotriose units connected by α-1,6-glycosidic bonds). The unit of activity is the amount of the enzyme that, at 60 ° С, pH 6.0 hydrolyzes pullulan at a rate corresponding to the formation of reducing groups equivalent to 1 μmol of glucose per minute, determined by the Somogy-Nelson method (17).

Протеолитическую активность определяют по методу Каверзневой, используя в качестве субстрата 2%-ный раствор казеина (18). За единицу протеолитической активности (ПЕ) принято такое количество фермента, которое за 1 минуту при 30°С 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 (18). 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.

β-Глюканазную активность определяют по способности образовывать восстанавливающие сахара из ячменного β-глюкана с последующим определением образовавшихся сахаров по методу Сомоджи-Нельсона (17). За единицу активности принимают количество фермента, способного в минуту в стандартных условиях при температуре 50°С и рН 5,5 из β-глюкана образовать такое количество олигосахаридов, которое по восстанавливающей способности соответствует 1 мкмолю глюкозы. Активность β-ламинариназы определяют аналогичным способом, но в качестве субстрата используют ламинарин.β-Glucanase activity is determined by the ability to form reducing sugars from barley β-glucan, followed by the determination of sugars formed by the Somogy-Nelson method (17). The unit of activity is taken as the amount of enzyme capable of producing standard amounts of oligosaccharides of β-glucan per minute under standard conditions at a temperature of 50 ° C and pH 5.5 from β-glucan, which corresponds to 1 μmol of glucose in terms of reducing ability. The activity of β-laminarinase is determined in a similar way, but laminarine is used as a substrate.

Наличие сопутствующей пуллуланазной активности позволяет гидролизовать не только α-1,4-, но и α-1,6-гликозидные связи в молекуле крахмала до декстринов с образованием глюкозы и низкомолекулярных мальтоолигосахаридов.The presence of concomitant pullulanase activity allows hydrolysis of not only α-1,4-, but also α-1,6-glycosidic bonds in the starch molecule to dextrins with the formation of glucose and low molecular weight maltooligosaccharides.

Ферментные препараты, полученные с помощью предлагаемого штамма, могут быть использованы в виде культуральной жидкости, в виде жидких концентрированных препаратов, получаемых с помощью ультрафильтрации или упаривания культуральной жидкости, или в виде сухих препаратов, получаемых осаждением этанолом или другими органическими растворителями из ультрафильтрата культуральной жидкости, а также высушиванием или гранулированием.Enzyme preparations obtained using the proposed strain can be used in the form of a culture fluid, in the form of concentrated concentrated preparations obtained by ultrafiltration or evaporation of a culture fluid, or in the form of dry preparations obtained by precipitation of ethanol or other organic solvents from an ultrafiltrate of a culture fluid, as well as drying or granulating.

α-Амилаза активна в диапазоне значений рН 5,0-10,0 с двумя заметными пиками активности при рН 7,5 и 8,5; при температуре 30-105°С с оптимумом активности при 90-95°С. Фермент способен сохранять активность без изменений в водных растворах при температуре 90°С и рН 6,0-8,5 в течение 40 минут, в присутствии ионов кальция (0.005М) - 2 часа; при температуре 100°С в присутствии ионов кальция активность не меняется в течение 20 минут.α-amylase 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 ° C with optimum activity at 90-95 ° C. The enzyme is able to maintain activity unchanged in aqueous solutions at a temperature of 90 ° C and pH 6.0-8.5 for 40 minutes, in the presence of calcium ions (0.005M) - 2 hours; at a temperature of 100 ° C in the presence of calcium ions, the activity does not change for 20 minutes.

Таким образом, свойства фермента α-амилазы и наличие сопутствующих активностей обеспечивают эффективность использования ферментного препарата при биоконверсии растительного сырья.Thus, the properties of the enzyme α-amylase and the presence of concomitant activities ensure the effectiveness of the use of the enzyme preparation in the 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, which 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%; мясопептонный 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 38-40°С в течение 48 часов.Example 1. Inoculum (inoculum) is obtained by growing a strain on a liquid nutrient medium composition: soluble starch - 1%; meat and 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 shaker with 240 rpm at 38-40 ° C for 48 hours.

Полученный посевной материал в количестве 1% к объему среды вносят в качалочные колбы объемом 750 мл, содержащие 50 мл среды состава, г/л: кукурузная мука - 150,0; соевая мука - 30,0; СаСО3 - 2,5; MgSO4×7H2O - 2,0, рН среды 7,0-7,5.The resulting seed in an amount of 1% 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 - 150.0; soy flour - 30.0; CaCO 3 - 2.5; MgSO 4 × 7H 2 O - 2.0, pH of the medium 7.0-7.5.

Среду предварительно обрабатывают ферментным препаратом бактериальной α-амилазы из расчета 2 ед/г крахмала при 70°С в течение 20 минут.The medium is pre-treated with an enzymatic preparation of bacterial α-amylase at the rate of 2 u / g starch at 70 ° C for 20 minutes.

Культивирование осуществляют в аэробных условиях на качалке (240 об/мин) при температуре 40-42°С.Cultivation is carried out under aerobic conditions on a rocking chair (240 rpm) at a temperature of 40-42 ° C.

Максимальная ферментативная активность термостабильной α-амилазы на 120 ч роста составляет 187 ед/мл.The maximum enzymatic activity of thermostable α-amylase per 120 h of growth is 187 units / ml.

Активности сопутствующих ферментов составляют: пуллуланаза - 50 ед/л, протеаза - 40 ед/мл, β-глюканаза - 42 ед/мл, β-ламинариназа - 18 ед/мл (Таблица 1).The activities of concomitant enzymes are: pullulanase - 50 units / l, protease - 40 units / ml, β-glucanase - 42 units / ml, β-laminarinase - 18 units / ml (Table 1).

Таблица 1.
Динамика накопления активности ферментов в процессе культивирования штамма Bacillus licheniformis BKM-B-2396-D.
Table 1.
The dynamics of the accumulation of enzyme activity during the cultivation of a strain of Bacillus licheniformis BKM-B-2396-D.
Возраст культуры, ч Age of culture, h Активность культуральной жидкости The activity of the culture fluid α-амилаза, ед/мл α-amylase, units / ml пуллуланаза, ед/л pullulanase, u / l протеаза, ед/мл protease, units / ml β-глюканаза, ед/мл β-glucanase, units / ml β-ламинариназа, ед/мл β-laminarinase, units / ml 48 48 42 42 2 2 26 26 3 3 0 0 72 72 87 87 18 eighteen 80 80 11 eleven 5 5 96 96 134 134 32 32 73 73 38 38 12 12 120 120 187 187 50 fifty 40 40 42 42 18 eighteen

Пример 2. Культивирование осуществляют в качалочных колбах как описано в примере 1, используя жидкую питательную среду следующего состава, г/л: кукурузная мука - 80,0; пшеничная мука - 80,0; соевая мука - 30,0; СаСО3 - 2,5; MgSO4×7H2O - 2,0, рН среды 7,0-7,5.Example 2. Cultivation is carried out in rocking flasks as described in example 1, using a liquid nutrient medium of the following composition, g / l: corn flour - 80.0; wheat flour - 80.0; soy flour - 30.0; CaCO 3 - 2.5; MgSO 4 × 7H 2 O - 2.0, pH of the medium 7.0-7.5.

Максимальные ферментативная активность термостабильной α-амилазы на 120 ч роста составляет 245 ед/мл.The maximum enzymatic activity of thermostable α-amylase at 120 h of growth is 245 units / ml.

Пример 3. Культивирование осуществляют в качалочных колбах как описано в примере 1, используя жидкую питательную среду следующего состава, г/л: экструдат кукурузной муки - 80,0; экструдат пшеничной муки - 80,0; соевая мука - 30,0; СаСО3 - 2,5; MgSO4×7H2O - 2,0, рН среды 7,0-7,5.Example 3. The cultivation is carried out in rocking flasks as described in example 1, using a liquid nutrient medium of the following composition, g / l: corn flour extrudate - 80.0; wheat flour extrudate - 80.0; soy flour - 30.0; CaCO 3 - 2.5; MgSO 4 × 7H 2 O - 2.0, pH of the medium 7.0-7.5.

Максимальные ферментативная активность термостабильной α-амилазы на 120 ч роста составляет 250 ед/мл.The maximum enzymatic activity of thermostable α-amylase at 120 h of growth is 250 u / ml.

Пример 4. Проводят процесс культивирования в лабораторных ферментерах фирмы "Anglican" (Великобритания), емкостью 3 л, оснащенных системами автоматического регулирования рН, pO2, температуры и пеногашения. Массообмен осуществляется при помощи барботера и 3-х ярусной мешалки, обеспечивающих аэрацию - до 15 г O2/л·ч.Example 4. The process of cultivation is carried out in laboratory fermenters of the company "Anglican" (UK), with a capacity of 3 l, equipped with automatic control systems for pH, pO 2 , temperature and defoaming. Mass transfer is carried out using a bubbler and a 3-tier mixer, providing aeration - up to 15 g O 2 / l · h.

Условия культивирования: коэффициент загрузки ферментеров -0,5; посевной материал - вегетативная культура, выращенная в колбах (по примеру 1); доза засева посевной культуры в ферментер - 2%. Температурный режим - дифференцированный: первые 48 ч культивирования 41°С, далее 38°С.Cultivation conditions: loading coefficient of fermenters -0.5; seed - a vegetative culture grown in flasks (according to example 1); the dose of inoculation of the crop in the fermenter is 2%. The temperature regime is differentiated: the first 48 hours of cultivation 41 ° C, then 38 ° C.

Состав ферментационной среды, г/л: экструдат кукурузной муки - 150,0; соевая мука - 20,0; СаСО3 - 2,5; MgSO4×7H2O - 2,0, рН среды 7,0-7,5.The composition of the fermentation medium, g / l: corn flour extrudate - 150.0; soy flour - 20.0; CaCO 3 - 2.5; MgSO 4 × 7H 2 O - 2.0, pH of the medium 7.0-7.5.

На 24 и 30 ч культивирования вносят подпитку в виде 50%-го гидролизата экструдата кукурузной муки в количестве 5% от объема ферментационной среды.At 24 and 30 hours of cultivation, make-up is made in the form of a 50% hydrolyzate of cornmeal extrudate in an amount of 5% of the volume of the fermentation medium.

Активность термостабильной α-амилазы на 120 ч культивирования составляет 260 ед/мл.The activity of thermostable α-amylase for 120 hours of cultivation is 260 units / ml.

Таким образом, заявляемый штамм Bacillus licheniformis ВКМ-В-2396-D обладает повышенной способностью синтеза термостабильной α-амилазы.Thus, the inventive strain of Bacillus licheniformis VKM-B-2396-D has an increased ability to synthesize thermostable α-amylase.

Для достижения высокой активности 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.To achieve high strain activity, the use of complex and expensive culture media is not required. For cultivation, nutrient media traditionally used in industrial technologies for producing such enzyme preparations can be used.

Высокий уровень активности термостабильной α-амилазы и наличие сопутствующих ферментов позволяют рассматривать штамм как продуцент ферментативного комплекса, перспективного для обработки крахмала или крахмалосодержащего сырья с целью его глубокого гидролиза.The high level of activity of thermostable α-amylase and the presence of concomitant enzymes allow us to consider the strain as a producer of an enzymatic complex, promising for the processing of starch or starch-containing raw materials with the aim of deep hydrolysis.

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003

Claims (1)

Штамм бактерий Bacillus licheniformis BKM B-2396 D - продуцент термостабильной α-амилазы.The bacterial strain Bacillus licheniformis BKM B-2396 D is a producer of thermostable α-amylase.
RU2006133014/13A 2006-09-15 2006-09-15 BACTERIA STRAIN BACILLUS LICHENIFORMIS- "BKM B-2396 D" - PRODUCENT OF THERMOSTABLE α -AMYLASE RU2324734C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133014/13A RU2324734C1 (en) 2006-09-15 2006-09-15 BACTERIA STRAIN BACILLUS LICHENIFORMIS- "BKM B-2396 D" - PRODUCENT OF THERMOSTABLE α -AMYLASE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133014/13A RU2324734C1 (en) 2006-09-15 2006-09-15 BACTERIA STRAIN BACILLUS LICHENIFORMIS- "BKM B-2396 D" - PRODUCENT OF THERMOSTABLE α -AMYLASE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2324734C1 true RU2324734C1 (en) 2008-05-20

Family

ID=39798819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006133014/13A RU2324734C1 (en) 2006-09-15 2006-09-15 BACTERIA STRAIN BACILLUS LICHENIFORMIS- "BKM B-2396 D" - PRODUCENT OF THERMOSTABLE α -AMYLASE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2324734C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CA1199292A (en) Debranching enzyme product, preparation and use thereof
Ikram-Ul-Haq et al. Solid state fermentation for the production of α-amylase by Paenibacillus amylolyticus
JPH04503757A (en) Novel hyperthermally stable α-amylase
KR102176078B1 (en) Solid culture method to culture with new microbial bacillus subtilis BS300 strains with resolution to carbohydrates and proteins and fibres among organic matter
Karnwal et al. Production of amylase enzyme by isolated microorganisms and it's application
Singh et al. Production, purification and characterization of thermostable α-amylase from soil isolate Bacillus sp. strain B-10.
Singh et al. Factors affecting alfa amylase production on submerged fermentation by Bacillus sp
JPS62201577A (en) Beta-amylase
KR101958017B1 (en) Method for production of polysaccharide using high density cell culture
Doss et al. Purification and characterization of extracellular amylolytic enzyme from Aspergillus species
RU2354697C2 (en) STRAIN OF MYCELIAL FUNGUS ASPERGILLUS ORYZAE - ACIDIC α-AMYLASE PRODUCER
RU2324734C1 (en) BACTERIA STRAIN BACILLUS LICHENIFORMIS- "BKM B-2396 D" - PRODUCENT OF THERMOSTABLE α -AMYLASE
CN109456898A (en) A kind of the fermentation preparation and its application of chaetomium globosum dextranase
JP2023538160A (en) Bacillus xiaoxiensis and its use
RU2001103C1 (en) Bacterial strain m-bacillus licheniformis as a producer of thermostable amlolytic enzymes
JPH06506107A (en) Xylanase, xylanase-producing Bacillus strains and their use
RU2514224C1 (en) Strain of filamentous fungus aspergillus oryzae - producer of maltogenic alpha-amylase
CN114480205A (en) Bacillus amyloliquefaciens and application thereof in brewing of solid-state fermented vinegar
RU2177995C2 (en) Strain of bacterium bacillus licheniformis as producer of thermostable amylolytic and proteolytic enzymes
Abdul-Hadi et al. Extraction, purification and characterization of extracellular pullulanase by klebsiella pneumoniae isolated from soil
KR100882021B1 (en) Method for production of Bacillus velezensis A-68 with rice hull
RU2245364C2 (en) Strain of mycelial fungus aspergillus awamori as producer of glucoamylase
CN110747128A (en) Bacillus licheniformis strain capable of producing keratinase in high yield and application thereof
Raj et al. Study of starch degrading bacteria from kitchen waste soil in the production of amylase by using paddy straw
RU2455352C1 (en) Bacillus amyloliquefaciens STRAIN - ALPHA AMYLASE PRODUCER FROM Bacillus amyloliquefaciens

Legal Events

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

Effective date: 20090916