RU2555552C1 - STRAINS OF BACTERIA Bacillus subtilis - HIGHLY ACTIVE PRODUCER OF PECTOLYTIC ENZYMES MACERATING PLANT TISSUE - Google Patents

STRAINS OF BACTERIA Bacillus subtilis - HIGHLY ACTIVE PRODUCER OF PECTOLYTIC ENZYMES MACERATING PLANT TISSUE Download PDF

Info

Publication number
RU2555552C1
RU2555552C1 RU2014136570/10A RU2014136570A RU2555552C1 RU 2555552 C1 RU2555552 C1 RU 2555552C1 RU 2014136570/10 A RU2014136570/10 A RU 2014136570/10A RU 2014136570 A RU2014136570 A RU 2014136570A RU 2555552 C1 RU2555552 C1 RU 2555552C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bacillus subtilis
strain
lyase
pectin
plant tissue
Prior art date
Application number
RU2014136570/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Галина Борисовна Бравова
Любовь Николаевна Ларина
Наталья Тихоновна Петрова
Игорь Михайлович Козлов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники" (ФГБУ "ВНИИИМТ" Росздравнадзора)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники" (ФГБУ "ВНИИИМТ" Росздравнадзора) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники" (ФГБУ "ВНИИИМТ" Росздравнадзора)
Priority to RU2014136570/10A priority Critical patent/RU2555552C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2555552C1 publication Critical patent/RU2555552C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: strain of bacterium Bacillus subtilis RNCIM B-11964 is proposed, which is a highly active producer of pectolytic enzymes macerating plant tissue.
EFFECT: strain exhibits high pectate-lyase and pectin-lyase activity with respect to pectins from different sources.
2 tbl, 5 ex

Description

Изобретение представляет собой новый штамм Bacillus subtilis BN-135, относится к микробиологической отрасли и касается нового штамма - продуцента пектолитических ферментов, мацерирующих растительную ткань, а именно - пектат-лиазы и пектин-лиазы, и может быть использовано при получении ферментосодержащих лекарственных средств, применяемых для лечения и профилактики заболеваний, связанных с нарушениями процессов пищеварения, а также при получении препаратов, применяемых с целью увеличения выхода и улучшения качества овощных и фруктовых соков и пюре, плодово-ягодного осветленного вина, эфирных и растительных масел, чая, при обработке трудноусвояемых растительных кормов и получении биологических добавок для сельского хозяйства.The invention is a new strain of Bacillus subtilis BN-135, relates to the microbiological industry and relates to a new strain producing pectolytic enzymes that macerate plant tissue, namely pectate lyase and pectin lyase, and can be used to obtain enzyme-containing drugs used for the treatment and prevention of diseases associated with disorders of the digestive process, as well as in the preparation of drugs used to increase yield and improve the quality of vegetable and fruit juices and drinks ie, a fruit wine clarification, essential and vegetable oils, tea during processing trudnousvoyaemyh vegetation and obtaining biological additives for agriculture.

Современное направление диетологии основано на использовании в рационе человека свыше 2/3 растительных компонентов (овощи, фрукты, крупы) к общему объему потребляемой пищи. Это обуславливает создание лекарственных препаратов пищеварительного действия с включением ферментов, активно расщепляющих растительную ткань, не затрагивая при этом пищевых волокон и не образуя глюкозы.The modern direction of dietetics is based on the use in the human diet of more than 2/3 of plant components (vegetables, fruits, cereals) to the total amount of food consumed. This leads to the creation of digestive drugs with the inclusion of enzymes that actively break down plant tissue, without affecting dietary fiber and without forming glucose.

Из литературных источников известно, что мацерирующий эффект растительной ткани максимально проявляется при сочетании комплекса ферментов пектолитического действия, таких как пектат-лиаза и пектин-лиаза, причем особая роль при мацерации растительной ткани отводится ферменту пектат-лиазе, который расщепляет негидролитическим путем пектиновые вещества, в том числе нерастворимый пектин - протопектин растительной ткани, составляющий основу межклеточных веществ и «цементирующий» растительную ткань, а фермент пектин-лиаза усиливает мацерирующее действие пектат-лиазы (Dean, M. Cell wall degradation by a pectate trans-eliminase / M. Dean, R.K.S. Wood // Natura. - 1967. - №214 - P. 408-410).From literary sources it is known that the macerating effect of plant tissue is maximally manifested when a complex of pectolytic enzymes, such as pectate lyase and pectin lyase, is combined, and a special role in the maceration of plant tissue is given to the enzyme pectate lyase, which cleaves pectin substances non-hydrolytically in including insoluble pectin - protopectin of plant tissue, which forms the basis of intercellular substances and "cementing" plant tissue, and the enzyme pectin lyase enhances matz riruyuschee action of pectate lyase (Dean, M. Cell wall degradation by a pectate trans-eliminase / M. Dean, R.K.S. Wood // Natura -. 1967. - №214 - P. 408-410).

При этом растительная ткань распадается на отдельные клетки, образуя гомогенную легкоперевариваемую массу с сохранением пищевых волокон. При расщеплении протопектина увеличивается уровень растворимого пектина и образуются олигогалактурониды, которые так же, как и растворимый пектин, являются эффективными энтеросорбентами и выводят из организма соли тяжелых металлов и токсины. Кроме того, под действием фермента пектат-лиаза сохраняются микроцеллюлозные волокна, которые чрезвычайно полезны для нормализации перистальтики кишечника и очистки его от токсинов.In this case, the plant tissue breaks up into individual cells, forming a homogeneous easily digestible mass with preservation of dietary fiber. When protopectin is cleaved, the level of soluble pectin increases and oligogalacturonides are formed, which, like soluble pectin, are effective enterosorbents and remove heavy metal salts and toxins from the body. In addition, under the action of the enzyme pectate lyase, microcellulose fibers are preserved, which are extremely useful for normalizing intestinal motility and cleaning it of toxins.

Потребность в данных ферментах вызвала необходимость изыскания сверхпродуктивных штаммов для получения высокоактивных препаратов мацерирующего действия, отличающихся не только высоким выходом целевого продукта, но и способностью к ферментации на недорогом и доступном сырье.The need for these enzymes necessitated the search for superproductive strains to obtain highly active macerating preparations that differ not only in high yield of the target product, but also in their ability to ferment on inexpensive and affordable raw materials.

Для получения пектолитических ферментов в промышленности используют бактериальные и грибные продуценты.To obtain pectolytic enzymes, bacterial and fungal producers are used in industry.

Пектолитические ферменты, синтезируемые микроскопическими грибами, обладают оптимальной зоной действия в кислой среде при рН 3,0-5,5 и температуре 28-35°С и практически неактивны в щелочной среде.Pectolytic enzymes synthesized by microscopic fungi have an optimal zone of action in an acidic environment at pH 3.0-5.5 and a temperature of 28-35 ° C and are practically inactive in an alkaline environment.

Оптимум действия пищеварительных ферментов и получаемый на их основе лекарственный препарат должны проявлять свою активность в слабощелочной зоне рН, то есть при рН, характерном для тонкого кишечника, где происходят основные процессы переваривания пищевых нутриентов. К такой группе ферментов можно отнести пектат- и пектин-лиазы, синтезируемые бактериальными культурами и активно катализирующими деградацию пектина при рН 6,5-10,0 и температуре 35-45°С.The optimum action of digestive enzymes and the drug obtained on their basis should be active in a slightly alkaline pH zone, that is, at a pH characteristic of the small intestine, where the main processes of digestion of food nutrients occur. This group of enzymes includes pectate and pectin lyases synthesized by bacterial cultures and actively catalyzing the degradation of pectin at a pH of 6.5-10.0 and a temperature of 35-45 ° C.

Кроме того, щелочные пектолитические ферменты мацерирующего действия бактериального происхождения могут применяться при обработке целлюлозы и в процессах переработки лубоволокнистых культур без нарушения механической прочности целлюлозы волокна в связи с тем, что ферментные препараты на их основе практически не содержат целлюлолитические ферменты. Нейтральные и слабощелочные пектолитические ферменты находят свое применение при обработке нейтральных овощей и фруктов с целью увеличения выхода и улучшения качества овощных и фруктовых соков и пюре, плодово-ягодного осветленного вина, для использования при обработке масличного сырья для повышения выхода эфирных и растительных масел, при обработке трудноусвояемых растительных кормов и получении биологических добавок для сельского хозяйства.In addition, alkaline pectolytic enzymes of macerating action of bacterial origin can be used in the treatment of cellulose and in the processing of bast fiber crops without violating the mechanical strength of the cellulose fiber due to the fact that the enzyme preparations based on them practically do not contain cellulolytic enzymes. Neutral and slightly alkaline pectolytic enzymes find their application in the processing of neutral vegetables and fruits in order to increase the yield and improve the quality of vegetable and fruit juices and purees, clarified fruit and berry wine, for use in the processing of oilseeds to increase the yield of essential and vegetable oils, during processing hardly digestible plant feed and obtaining biological additives for agriculture.

Для получения пектолитических ферментов известны аэробные и факультативно-анаэробные бактериальные продуценты.To obtain pectolytic enzymes, aerobic and facultative anaerobic bacterial producers are known.

Факультативно-анаэробные продуценты культивируют либо в условно-анаэробных условиях без перемешивания питательной среды, либо в аэробных условиях культивирования в погруженном состоянии при аэрации питательной среды. Аэробный процесс культивирования продуцентов является более технологичным.Optional anaerobic producers are cultivated either under conditionally anaerobic conditions without mixing the nutrient medium, or under aerobic cultivation conditions when immersed during aeration of the nutrient medium. The aerobic process of cultivating producers is more technologically advanced.

Известен штамм факультативно-анаэробной бактерий Bacillus macerans ЦМПМ В-2692 - продуцент пектолитических ферментов (А.с. СССР №1162224. Штамм Bacillus macerans ЦМПМ В-2692 - продуцент пектолитических ферментов, 1984), который в условиях глубинного культивирования в аэробных условиях образует пектат-трансэлиминазу (по новой классификации ферментов - пектат-лиаза) с активностью 9000 ед./мл, эндополигалактуроназу с активностью 6,7 ед./мл, экзо-полигалактуроназу с активностью 5,3 ед./мл. Культивирование продуцента осуществляют на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода свекловичный жом, при температуре 32-35°С, рН 6,8-7,2 в течение 18-20 ч.A known strain of facultative anaerobic bacteria Bacillus macerans CMPM B-2692 is a producer of pectolytic enzymes (A.S. USSR No. 1162224. The strain Bacillus macerans CMPM B-2692 is a producer of pectolytic enzymes, 1984), which forms pectate under deep cultivation under aerobic conditions -transeliminase (according to the new classification of enzymes - pectate lyase) with an activity of 9000 units / ml, endopoligalacturonase with an activity of 6.7 units / ml, exo-polygalacturonase with an activity of 5.3 units / ml. Cultivation of the producer is carried out on a nutrient medium containing beet pulp as a carbon source, at a temperature of 32-35 ° C, pH 6.8-7.2 for 18-20 hours.

Недостатками указанного штамма являются невысокая активность пектат-трансэлиминазы (пектат-лиазы) и отсутствие синтеза пектин-лиазы.The disadvantages of this strain are the low activity of pectate transeliminase (pectate lyase) and the lack of synthesis of pectin lyase.

Известен штамм бактерий Bacillus macerans UV-21 (Патент РФ №2323974. Штамм бактерий Bacillus macerans bkm b-2419d - продуцент пектатлиазы, пектинлиазы и полигалактуроназы и комплекса щелочных карбогидраз, содержащих ксиланазу, бета-глюканазу, галактоманназу, арабиназу, ксилоглюканазу и амилазу, 2006) - который в аэробных условиях в погруженном состоянии при температуре 37-40°С, рН 7-8 в течение 24-48 часов на питательной среде, содержащей один или несколько субстратов - источников углерода, азота и других питательных веществ, в качестве которых могут быть использованы природные нерастворимые субстраты, например свекловичный жом, или частично растворимые субстраты - кукурузный экстракт или гидролизат крахмала, синтезирует через 36-48 часов культивирования пектат-лиазу с активностью 120-210 ед./мл, пектин-лиазу - с активность 12-18 ед./мл и комплекс щелочных карбогидраз - ксиланазу -10-18 ед./мл, глюканазу 12-15 ед./мл, арабиназу - 8-12 ед./мл, ксилоглюканазу 6-10 ед./мл и амилазу 15-25 ед./мл.The bacterial strain Bacillus macerans UV-21 is known (RF Patent No. 2323974. The bacterial strain Bacillus macerans bkm b-2419d is a producer of pectatliase, pectin lyase and polygalacturonase and a complex of alkaline carbohydrases containing xylanase, beta-glucanase, galactomanazulose, arabine, 2006 ) - which under aerobic conditions when immersed at a temperature of 37-40 ° C, pH 7-8 for 24-48 hours on a nutrient medium containing one or more substrates - sources of carbon, nitrogen and other nutrients, which can be used nature insoluble substrates, for example, beet pulp, or partially soluble substrates — corn extract or starch hydrolyzate, synthesize pectate lyase with an activity of 120–210 units / ml and pectin lyase with an activity of 12–18 units after 36–48 hours of cultivation. / ml and alkaline carbohydrase complex - xylanase -10-18 units / ml, glucanase 12-15 units / ml, arabinase - 8-12 units / ml, xyloglucanase 6-10 units / ml and amylase 15-25 units ./ml.

К недостаткам данного штамма следует отнести низкие активности мацерирующих ферментов - пектат-лиазы и пектин-лиазы в культуральной жидкости и длительный период культивирования продуцента.The disadvantages of this strain include the low activity of macerating enzymes - pectate lyase and pectin lyase in the culture fluid and a long period of cultivation of the producer.

Наиболее близким по технической сущности аналогом-прототипом к заявляемому штамму является аэробный штамм бактерий Bacillus subtilis ЦМПМ В-2691 - продуцент пектолитических ферментов (А.с СССР №1160742. Штамм Bacillus subtilis ЦМПМ В-2691 - продуцент пектолитических ферментов, 1985). Оптимальные условия культивирования: рН среды 8,1-8,3; температура 37-42°С. Продуцент синтезирует на питательной среде, содержащей свекловичный жом, пектолитические ферменты: пектат-трансэлиминазу (пектат-лиазу) - 7500 ед./мл, эндо-полигалактуроназу - 20 ед./мл, экзо-полигалактуроназу - 2,0 ед./мл за 18-20 часов культивирования.The closest in technical essence to the prototype analogue of the claimed strain is an aerobic strain of bacteria Bacillus subtilis CMPM B-2691 - producer of pectolytic enzymes (A. from the USSR No. 1160742. Strain Bacillus subtilis CMPM B-2691 - producer of pectolytic enzymes, 1985). Optimum cultivation conditions: pH 8.1–8.3; temperature 37-42 ° С. The producer synthesizes on a nutrient medium containing beet pulp, pectolytic enzymes: pectate-transeliminase (pectate-lyase) - 7500 units / ml, endo-polygalacturonase - 20 units / ml, exo-polygalacturonase - 2.0 units / ml per 18-20 hours of cultivation.

Недостатками штамма являются низкая активность пектат-трансэлиминазы (пектат-лиазы) и отсутствие синтеза пектин-лиазы.The disadvantages of the strain are the low activity of pectate transeliminase (pectate lyase) and the lack of synthesis of pectin lyase.

Целью изобретения является получение штамма бактерий Bacillus subtilis BN-135 - имеющего конститутивный характер синтеза мацерирующих ферментов и обладающего повышенным синтезом пектат-лиазы и пектин-лиазы на средах, содержащих в качестве источника углерода как пектиновые вещества, так и крахмалсодержащие субстраты, проявляющего высокие пектат-лиазную и пектин-лиазную активности по отношению к пектинам из разных источников.The aim of the invention is to obtain a bacterial strain Bacillus subtilis BN-135 - having a constitutive character of the synthesis of macerating enzymes and having an increased synthesis of pectate lyase and pectin lyase on media containing both pectin substances and starch-containing substrates exhibiting high pectate lyase and pectin-lyase activity in relation to pectins from various sources.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в получении высокоактивного ферментного препарата мацерирующего действия, содержащего высокоактивные пектат-лиазу и пектин-лиазу, для применения в медицинской промышленности и других отраслях экономики.The technical result that can be obtained by carrying out the invention consists in obtaining a highly active enzyme preparation of macerating action containing highly active pectate lyase and pectin lyase for use in the medical industry and other industries.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать штамм бактерий Bacillus subtilis BN-135 - высокоактивный продуцент пектолитических ферментов, мацерирующих растительную ткань - пектат-лиазы и пектин-лиазы, а для культивирования продуцента использовать доступное и дешевое сырье.To achieve the technical result, it was proposed to use the bacterial strain Bacillus subtilis BN-135, a highly active producer of pectolytic enzymes that macerate plant tissue, pectate lyase and pectin lyase, and use affordable and cheap raw materials for cultivating the producer.

Заявляемый штамм Bacillus subtilis BN-135 выделен в результате многократного рассева на агаризованной среде при росте в аэробных условиях исходного штамма Bacillus subtilis ЦМПМ В-2691 и выделения моноспоровых вариантов. Варианты, отобранные на чашках, проверяли на продуктивность синтеза пектат-лиазы и пектин-лиазы при культивировании в жидкой среде в колбах в условиях активного аэрирования.The inventive strain of Bacillus subtilis BN-135 was isolated as a result of multiple screening on an agar medium during aerobic growth of the initial Bacillus subtilis strain CMMP B-2691 and isolation of monospore variants. The options selected on the plates were tested for the productivity of the synthesis of pectate lyase and pectin lyase when cultured in a liquid medium in flasks under conditions of active aeration.

Штамм бактерий Bacillus subtilis BN-135 депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов ФГУПГосНИИГенетика под №ВКПМВ-11964.The bacterial strain Bacillus subtilis BN-135 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms FSUE GosNII Genetics under No. VKPMV-11964.

Условия хранения. Штамм может храниться в лиофилизированном состоянии в течение нескольких лет и/или на косяках с картофельным агаром при +4°С при обязательных пересевах 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 jambs with potato agar at + 4 ° C with mandatory reseeding at least once for 3-6 months.

Штамм бактерий Bacillus subtilis BN-135 имеет следующие культурально-морфологические и физиологические признаки.The bacterial strain Bacillus subtilis BN-135 has the following cultural, morphological and physiological characteristics.

Культурально-морфологические признаки.Cultural and morphological characters.

Клетки прямые, палочковидные, 2,0-5,0×0,9-1,0 мкм, подвижные, грамположительные, встречаются в длинных и коротких цепочках. Споры эллипсоидальные, без экзоспориума, 2,0-2,4×1,0-1,2 мкм, расположены центрально или субтерминально.Cells are straight, rod-shaped, 2.0-5.0 × 0.9-1.0 μm, motile, gram-positive, are found in long and short chains. Spores are ellipsoidal, without exosporium, 2.0-2.4 × 1.0-1.2 μm, located centrally or subterminally.

На картофельном агаре: рост хороший, колонии светло-бежевые, круглые, блестящие, края ровные, размер колоний от 4 до 11 мм в диаметре. Пигмент в среду не диффундирует.On potato agar: good growth, the colonies are light beige, round, shiny, the edges are even, the size of the colonies is from 4 to 11 mm in diameter. The pigment does not diffuse on Wednesday.

На сусле-агаре: колонии светло-бежевые, круглые, блестящие, с более светлой и плотной, чуть выпуклой серединой, края ровные, размер колоний от 2 до 6 мм.On wort agar: the colonies are light beige, round, shiny, with a lighter and denser, slightly convex middle, the edges are even, the size of the colonies is from 2 to 6 mm.

На среде Чапека с глюкозой: колонии однородные, выпуклые молочно-белого цвета, блестящие, прозрачные, края ровные, рост обильный, размер колоний от 2 до 5 мм.On Czapek’s environment with glucose: the colonies are homogeneous, convex milky white, shiny, transparent, the edges are even, the growth is plentiful, the size of the colonies is from 2 to 5 mm.

На мясопептонном агаре: рост слабый, колонии точечные, бежевые.On meat and peptone agar: weak growth, dotted, beige colonies.

Физиолого-биохимическая характеристика штаммаPhysiological and biochemical characteristics of the strain

Отношение к углеводам: усваивает глюкозу, сахарозу, ксилозу, арабинозу, мальтозу и маннит с образованием кислоты и газа, гидролизует крахмал.Attitude to carbohydrates: assimilates glucose, sucrose, xylose, arabinose, maltose and mannitol with the formation of acid and gas, hydrolyzes starch.

Образует каталазу, ацетон, кристаллические декстрины. Нитраты редуцирует в нитриты. Фенилаланин не дезаминирует, тирозин не расщепляет. Аммиак и сероводород не образует. Гиппураты не гидролизует. Желатин разжижает на 1 см в верхней части. Молоко пептонизирует с образованием сгустка и газа. Растет на среде с 0,001% лизоцимом, не растет на среде с 5% хлористым натрием.Forms catalase, acetone, crystalline dextrins. Nitrates are reduced to nitrites. Phenylalanine does not deamine; tyrosine does not cleave. Ammonia and hydrogen sulfide does not form. Hippurates do not hydrolyze. Gelatin dilutes 1 cm at the top. Milk peptones with the formation of a clot and gas. It grows on a medium with 0.001% lysozyme, does not grow on a medium with 5% sodium chloride.

Хорошо растет на ломтиках моркови, картофеля, репы, капусты белокочанной, кабачка, тыквы, яблока (некислых сортов), груши с полной мацерацией субстрата; на гидролизованном крахмале, различных видах зерновой муки.It grows well on slices of carrots, potatoes, turnips, white cabbage, zucchini, pumpkin, apple (non-acidic varieties), pears with complete maceration of the substrate; on hydrolyzed starch, various types of grain flour.

Отношение к кислороду - аэроб. Минимальная температура роста +10°С, максимальная +45°С, оптимальная 37-42°С, рН 6,8-7,6.Attitude to oxygen - aerob. The minimum growth temperature is + 10 ° C, the maximum + 45 ° C, the optimal 37-42 ° C, pH 6.8-7.6.

Данный вид бактерий не числится в качестве патогенного в санитарно-эпидемиологических правилах СП 1.3.2322-08/СП 1.3.2518-09 «Безопасность работы с микроорганизмами III-IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных болезней».This type of bacteria is not listed as pathogenic in the sanitary-epidemiological rules of SP 1.3.2322-08 / SP 1.3.2518-09 “Safety of work with microorganisms of the III-IV pathogenicity (danger) groups and pathogens of parasitic diseases”.

Полученный штамм Bacillus subtilis BN-135 по своим морфологическим признакам при росте на картофельном агаре отличается от исходного штамма Bacillus subtilis ЦМПМ В-2691 большим размером колоний и более поздним вступлением в стадию спорообразования.The resulting strain of Bacillus subtilis BN-135 in its morphological characteristics during growth on potato agar differs from the original strain of Bacillus subtilis CMMP B-2691 in the large size of the colonies and the later entry into the stage of spore formation.

Полученный штамм по своим биохимическим свойствам в отличие от исходного штамма имеет конститутивный характер синтеза пектат-лиазы и пектин-лиазы, отличается от исходного повышенной потребностью к кислороду и повышенной способностью к биосинтезу ферментов при глубинном культивировании в аэробных условиях на жидких питательных средах, содержащих в качестве источника углеродного питания как пектиновые вещества, так и крахмалсодержащие субстраты.The obtained strain, by its biochemical properties, unlike the initial strain, has the constitutive character of the synthesis of pectate lyase and pectin lyase, differs from the initial one in increased oxygen demand and increased ability to enzyme biosynthesis during deep cultivation under aerobic conditions on liquid nutrient media containing a carbon nutrition source, both pectin substances and starch-containing substrates.

Культивирование штамма Bacillus subtilis BN-135 проводят в аэробных условиях в погруженном состоянии при температуре 37-42°С, рН 6,8-7,6 в течение 18-24 часов.The cultivation of the strain Bacillus subtilis BN-135 is carried out under aerobic conditions in a submerged state at a temperature of 37-42 ° C, pH 6.8-7.6 for 18-24 hours.

Активность пектат-лиазы определяли по способности расщеплять пектины низкой степени этерификации: свекловичный - со степенью этерификации 35-37% и цитрусовый - со степенью этерификации 20-34%, пектин-лиазы - по способности расщеплять пектины высокой степени этерификации: яблочный - со степенью этерификации 70% и цитрусовый - со степенью этерификации 66%. За единицу активности принято такое количество фермента, которое за 1 час при 40°С и рН 8,4 вызывает образование ненасыщенных продуктов деградации пектина, увеличивающих оптическую плотность на 0,1. Метод основан на прямом спектрофотометрическом определении ненасыщенных продуктов распада пектина, имеющих максимальную оптическую плотность в спектре при длине волны 235 нм, в кварцевых кюветах с толщиной поглощающего слоя 10 мм.The activity of pectate lyase was determined by the ability to cleave pectins of a low degree of esterification: beetroot - with an esterification degree of 35-37% and citrus - with an esterification degree of 20-34%, pectin lyase - by the ability to cleave pectins of a high degree of esterification: apple - with a degree of esterification 70% and citrus - with an degree of esterification of 66%. The unit of activity is such an amount of enzyme that for 1 hour at 40 ° C and a pH of 8.4 causes the formation of unsaturated degradation products of pectin, increasing the optical density by 0.1. The method is based on direct spectrophotometric determination of unsaturated decomposition products of pectin having a maximum optical density in the spectrum at a wavelength of 235 nm, in quartz cuvettes with an absorbing layer thickness of 10 mm.

Определение мацерирующей способности проводили по тесту, основанному на определении изменения массы растительного субстрата в результате действия ферментного препарата, полученного из культуральной жидкости заявляемого продуцента, в количестве 450 единиц пектат-лиазы на 1 г субстрата в течение 4 часов. В качестве растительного субстрата использовали измельченную морковь в трис-солянокислом буфере с рН-8,4. Степень мацерации моркови определяли по уменьшению массы обработанного ферментом субстрата по сравнению к контрольным вариантам и выражали в процентах.The determination of macerating ability was carried out according to a test based on determining the change in the mass of a plant substrate as a result of the action of an enzyme preparation obtained from the culture fluid of the claimed producer in the amount of 450 pectate lyase units per 1 g of substrate for 4 hours. As a plant substrate, crushed carrots were used in Tris-hydrochloric acid buffer with a pH of 8.4. The degree of maceration of carrots was determined by the decrease in the mass of the substrate treated with the enzyme in comparison with the control variants and was expressed as a percentage.

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

Пример 1Example 1

Культуру Bacillus subtilis BN-135 выращивали в колбах на жидкой питательной среде следующего состава, г/л:The culture of Bacillus subtilis BN-135 was grown in flasks on a liquid nutrient medium of the following composition, g / l:

Свекловичный жом молотыйGround beet pulp - 40,0- 40.0 Аммоний фосфорнокислый двузамещенныйDisubstituted Ammonium Phosphate - 75,0- 75.0 Калий фосфорнокислый однозамещенныйPotassium phosphate monosubstituted - 10,0- 10.0 Кукурузный экстрактCorn extract - 5,0- 5.0 Мелa piece of chalk - 5,0- 5.0 Вода водопроводнаяTap water - остальное- the rest

Питательную среду разливали по 50 мл в качалочные колбы вместимостью 750 мл и стерилизовали при давлении 0,1 МПа в течение 45 мин. В качестве посевного материала использовали водную суспензию спор штамма Bacillus subtilis BN-135, которые образуются на поверхности скошенного картофельного агара после инокулирования и выращивания в течение 48 ч при 40°С, в количестве 5% к объему питательной среды. рН среды перед культивированием устанавливали на уровне 7,0 с помощью растворов соляной кислоты или едкого калия. Культивирование проводили в аэробных условиях на качалке с частотой вращения 200-220 об/мин, температуре 40°С и в течение 18 ч.The nutrient medium was poured into 50 ml into rocking flasks with a capacity of 750 ml and sterilized at a pressure of 0.1 MPa for 45 minutes. An aqueous suspension of spores of the Bacillus subtilis BN-135 strain, which are formed on the surface of mowed potato agar after inoculation and growth for 48 h at 40 ° C, in an amount of 5% by volume of the nutrient medium, was used as a seed. The pH of the medium before cultivation was set at 7.0 using solutions of hydrochloric acid or potassium hydroxide. Cultivation was carried out under aerobic conditions on a rocking chair with a rotation frequency of 200-220 rpm, a temperature of 40 ° C and for 18 hours.

Пример 2Example 2

Культуру Bacillus subtilis ЦМПМ В-2691 (прототип) выращивали на питательной среде и в условиях, соответствующих примеру 1.The culture of Bacillus subtilis CMMP B-2691 (prototype) was grown on a nutrient medium and under the conditions corresponding to example 1.

Пример 3Example 3

Культуру Bacillus subtilis BN-135 выращивали в течение 20 часов в условиях, соответствующих условиям примера 1. Состав питательной среды отличался от состава примера 1 содержанием ржаной муки в количестве 25 г/л вместо свекловичного жома.The culture of Bacillus subtilis BN-135 was grown for 20 hours under conditions corresponding to the conditions of example 1. The composition of the nutrient medium differed from the composition of example 1 by the content of rye flour in an amount of 25 g / l instead of beet pulp.

Пример 4Example 4

Культуру Bacillus subtilis ЦМПМ В-2691 (прототип) выращивали в течение 24 часов на питательной среде и в условиях, соответствующих примеру 3.The culture of Bacillus subtilis CMPM B-2691 (prototype) was grown for 24 hours on a nutrient medium and under the conditions corresponding to example 3.

Пример 5Example 5

Культуру Bacillus subtilis BN-135 выращивали в течение 22 часов в условиях, соответствующих условиям примера 1. Состав питательной среды отличался от состава примера 1 содержанием ячменной муки в количестве 25 г/л вместо свекловичного жома.The culture of Bacillus subtilis BN-135 was grown for 22 hours under conditions corresponding to the conditions of example 1. The composition of the nutrient medium was different from the composition of example 1 with barley flour in an amount of 25 g / l instead of beet pulp.

Пример 6Example 6

Культуру Bacillus subtilis ЦМПМ В-2691 (прототип) выращивали в течение 24 часов на питательной среде и в условиях, соответствующих условиям примера 5.The culture of Bacillus subtilis CMPM B-2691 (prototype) was grown for 24 hours on a nutrient medium and under conditions corresponding to the conditions of example 5.

По окончании культивирования продуцента проводили определение активности ферментов в центрифугате, полученном при центрифугировании культуральной жидкости при 10000 об/мин в течение 10 минут.At the end of producer culture, enzyme activity was determined in a centrifugate obtained by centrifuging the culture fluid at 10,000 rpm for 10 minutes.

Данные результатов опытов по культивированию заявляемого штамма и прототипа представлены в таблице 1.These results of experiments on the cultivation of the claimed strain and prototype are presented in table 1.

Для определения мацерирующей способности по окончании процесса ферментации получали сухие ферментные препараты из культуральных жидкостей заявляемого штамма и прототипа, полученных на питательной среде с использованием свекловичного жома (пример 1, 2), и препараты заявляемого штамма, полученные с использованием ржаной муки (пример 3) и ячменной муки (пример 5). Для этого культуральную жидкость отделяли от биомассы центрифугированием, а центрифугат концентрировали методом ультрафильтрации на мембране УПМ-50 с размером пор 50000 Да и сушили на лиофильной сушилке. Полученные препараты использовали для мацерации моркови.To determine the macerating ability at the end of the fermentation process, dry enzyme preparations were obtained from the culture fluids of the claimed strain and prototype obtained on a nutrient medium using beet pulp (example 1, 2), and preparations of the claimed strain obtained using rye flour (example 3) and barley flour (example 5). For this, the culture fluid was separated from the biomass by centrifugation, and the centrifugate was concentrated by ultrafiltration on a UPM-50 membrane with a pore size of 50,000 Da and dried on a freeze dryer. The resulting preparations were used for maceration of carrots.

Figure 00000001
Figure 00000001

Ферментативные активности полученных препаратов и мацерирующая способность моркови представлены в таблице 2.The enzymatic activity of the preparations obtained and the macerating ability of carrots are presented in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Степень мацерации моркови препаратами заявляемого штамма была близка и составила: с использованием свекловичного жома - 38,2%, с использованием ржаной муки - 38,4%, с использованием ячменной муки -37,9%. Степень мацерации моркови препаратом, полученным из культуральной жидкости прототипа с использованием свекловичного жома, была ниже и составила 30,5%.The degree of maceration of carrots with the preparations of the claimed strain was close and amounted to: using beet pulp - 38.2%, using rye flour - 38.4%, using barley flour -37.9%. The degree of maceration of carrots with the drug obtained from the culture fluid of the prototype using beet pulp was lower and amounted to 30.5%.

Таким образом, использование заявляемого штамма Bacillus subtilis BN-135 по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:Thus, the use of the inventive strain of Bacillus subtilis BN-135 compared with the prototype has the following advantages:

1. Повышенный синтез пектат-лиазы - до 18600 ед./мл (в прототипе до 8560 ед./мл) на питательной среде, содержащей свекловичный жом, и до 26700 ед./мл на питательной среде, содержащей крахмалсодержащий субстрат (в прототипе до 1400 ед./мл).1. Increased synthesis of pectate lyase - up to 18600 units / ml (in the prototype up to 8560 units / ml) on a nutrient medium containing beet pulp, and up to 26700 units / ml on a nutrient medium containing starch-containing substrate (in the prototype up to 1400 units / ml).

2. Высокий синтез пектин-лиазы - до 5200 ед./мл (в прототипе -до 260 ед./мл) на питательной среде, содержащей свекловичный жом, и до 6900 ед./мл, на питательной среде, содержащей крахмалсодержащий субстрат (в прототипе - отсутствует).2. High synthesis of pectin lyase - up to 5200 units / ml (in the prototype up to 260 units / ml) on a nutrient medium containing beet pulp, and up to 6900 units / ml, on a nutrient medium containing starch-containing substrate (in prototype - missing).

3. Более высокую мацерирующую активность растительного сырья (моркови).3. Higher macerating activity of plant materials (carrots).

Заявляемый штамм Bacillus subtilis BN-135 в отличие от прототипа имеет конститутивный характер синтеза ферментов, мацерирующих растительную ткань - пектат-лиазы и пектин-лиазы, обладает способностью синтеза пектат-лиазы и пектин-лиазы на питательных средах, содержащих в качестве источника углерода как пектиновые вещества, так и крахмалсодержащие субстраты, имеет высокую активность по отношению к пектинам из разных источников, а препараты, полученные с использованием заявляемого штамма, обладают более высокой мацерирующей способностью.The inventive strain of Bacillus subtilis BN-135, in contrast to the prototype, has a constitutive character of synthesis of enzymes macerating plant tissue — pectate lyase and pectin lyase, has the ability to synthesize pectate lyase and pectin lyase on nutrient media containing pectin as a carbon source substances and starch-containing substrates, has a high activity against pectins from various sources, and preparations obtained using the inventive strain have a higher macerating ability.

Для достижения высокой активности штамма не требуется применения сложных и дорогих питательных сред, что позволит при его промышленном использовании получать высокоактивные препараты мацерирующего действия, содержащие пектат-лиазы и пектин-лиазы, для применения в медицинской промышленности, а также в пищевой промышленности и сельском хозяйстве.To achieve high activity of the strain, the use of complex and expensive nutrient media is not required, which will make it possible to obtain highly active macerating preparations containing pectate lyases and pectin lyases for its industrial use for use in the medical industry, as well as in the food industry and agriculture.

Claims (1)

Штамм бактерии Bacillus subtilis ВКПМ B-11964 - высокоактивный продуцент пектолитических ферментов, мацерирующих растительную ткань. The bacterial strain Bacillus subtilis VKPM B-11964 is a highly active producer of pectolytic enzymes that macerate plant tissue.
RU2014136570/10A 2014-09-10 2014-09-10 STRAINS OF BACTERIA Bacillus subtilis - HIGHLY ACTIVE PRODUCER OF PECTOLYTIC ENZYMES MACERATING PLANT TISSUE RU2555552C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014136570/10A RU2555552C1 (en) 2014-09-10 2014-09-10 STRAINS OF BACTERIA Bacillus subtilis - HIGHLY ACTIVE PRODUCER OF PECTOLYTIC ENZYMES MACERATING PLANT TISSUE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014136570/10A RU2555552C1 (en) 2014-09-10 2014-09-10 STRAINS OF BACTERIA Bacillus subtilis - HIGHLY ACTIVE PRODUCER OF PECTOLYTIC ENZYMES MACERATING PLANT TISSUE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2555552C1 true RU2555552C1 (en) 2015-07-10

Family

ID=53538438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014136570/10A RU2555552C1 (en) 2014-09-10 2014-09-10 STRAINS OF BACTERIA Bacillus subtilis - HIGHLY ACTIVE PRODUCER OF PECTOLYTIC ENZYMES MACERATING PLANT TISSUE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2555552C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA10676A (en) * 1994-02-01 1996-12-25 Ладижинське Виробниче Біофармацевтичне Об'Єднання "Еhзим" Strain of васіllus сіrсulаns бт вкпм в-5622 bacteria producent of pectolitic enzymes and xylanase
RU2272838C1 (en) * 2004-06-21 2006-03-27 Некоммерческое партнерство Научно-технический центр "Лекарства и биотехнология" (НТЦ "Лекбиотех") Strain of bacterium bacillus macerans bs-04 as producer of pectinases, protease, xylanase and amylase
RU2323974C1 (en) * 2006-09-15 2008-05-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Фермтек" STAM OF BACTERIUM BACILLUS MACERANS ARC V-2419 D - PRODUCER OF PECTATLIASE, PECTINLIASE AND POLYGALACTURONASE AND COMPLEX OF ALCALINE, CARBOHYDRASE, CONTAINS CSILANASE, β GLUCANESE, GALACTANESE, ARABINASE, CSILOGLUCANASE AND AMILASE
CN102660526A (en) * 2012-05-30 2012-09-12 山东大学 Method for producing pectate lyase by two-section pH (potential of hydrogen) control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA10676A (en) * 1994-02-01 1996-12-25 Ладижинське Виробниче Біофармацевтичне Об'Єднання "Еhзим" Strain of васіllus сіrсulаns бт вкпм в-5622 bacteria producent of pectolitic enzymes and xylanase
RU2272838C1 (en) * 2004-06-21 2006-03-27 Некоммерческое партнерство Научно-технический центр "Лекарства и биотехнология" (НТЦ "Лекбиотех") Strain of bacterium bacillus macerans bs-04 as producer of pectinases, protease, xylanase and amylase
RU2323974C1 (en) * 2006-09-15 2008-05-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Фермтек" STAM OF BACTERIUM BACILLUS MACERANS ARC V-2419 D - PRODUCER OF PECTATLIASE, PECTINLIASE AND POLYGALACTURONASE AND COMPLEX OF ALCALINE, CARBOHYDRASE, CONTAINS CSILANASE, β GLUCANESE, GALACTANESE, ARABINASE, CSILOGLUCANASE AND AMILASE
CN102660526A (en) * 2012-05-30 2012-09-12 山东大学 Method for producing pectate lyase by two-section pH (potential of hydrogen) control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Erdal et al. Production of α-amylase by Penicillium expansum MT-1 in solid-state fermentation using waste Loquat (Eriobotrya japonica Lindley) kernels as substrate
Uma et al. Production and properties of invertase from a Cladosporium cladosporioides in SmF using pomegranate peel waste as substrate
Soares et al. Pectinolytic enzyme production by Bacillus species and their potential application on juice extraction
Gummadi et al. Microbial pectic transeliminases
Geetha et al. Screening of pectinase producing bacteria and fungi for its pectinolytic activity using fruit wastes
Oyeleke et al. Production of protease and amylase from Bacillus subtilis and Aspergillus niger using Parkia biglobossa (Africa Locust Beans) as substrate in solid state fermentation
Marimuthu et al. Production and Optimization of Xylanase Enzyme from Bacillus subtilis using Agricultural Wastes by Solid State Fermentation.
Bhatia et al. Dextranase production from Paecilomyces lilacinus and its application for dextran removal from sugarcane juice
Raju et al. Production of amylase by using Pseudomonas aeruginosa isolated from garden soil
Paranthaman et al. Manipulation of fermentation conditions on production of tannase from agricultural by-products with Aspergillus oryzae
Moubasher et al. Isolation of Aureobasidium pullulans and the effect of different conditions for pullulanase and pullulan production
Darah et al. Involvement of physicochemical parameters on pectinase production by Aspergillus niger HFD5A-1
Aziz et al. Bioconversion of acid-and gamma-ray-treated sweet potato residue to microbial protein by mixed cultures
Muslim et al. Detection of the optimal conditions for inulinase productivity and activity by Acinetobacter baumannii isolated from agricultural rhizosphere soil
RU2555552C1 (en) STRAINS OF BACTERIA Bacillus subtilis - HIGHLY ACTIVE PRODUCER OF PECTOLYTIC ENZYMES MACERATING PLANT TISSUE
RU2272838C1 (en) Strain of bacterium bacillus macerans bs-04 as producer of pectinases, protease, xylanase and amylase
Surti et al. Optimization of inulinase production by a fungal species isolated from rotten garlic samples
Islam et al. Pectinase production by Aspergillus niger isolated from decomposed apple skin
Radha et al. A review on production of polygalacturonase using various organisms and its applications
Paranthaman et al. Optimization of fermentation conditions for production of tannase enzyme by Aspergillus oryzae using sugarcane baggasse and rice straw
RU2571945C1 (en) Nutrient medium to cultivate bacteria bacillus subtilis bn-135- producent of pectate lyase
Ahmed et al. Detection of the perfect condition to produce the tannase from Aspergillus niger at different medium
Fellows et al. Growth of Saccharomycopsis fibuliger and Candida utilis in mixed culture on apple processing wastes
Ogbonnaya Linamarase production by some microbial isolates and a comparison of the rate of degradation of cassava cyanide by microbial and cassava linamarases
Ezugwu et al. Properties and application of pectinase obtained from Galactomyces candidum using pectin extracted from mango peels as a carbon source

Legal Events

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

Effective date: 20200911