Оценка возможности применения молочной сыворотки для получения протеаз термофильных бактерий рода Bacillus
- Авторы: Мирзалиева Н.А.1, Белодед А.В.1, Романова М.В.1
-
Учреждения:
- Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
- Выпуск: Том 28, № 9 (2025)
- Страницы: 39-44
- Раздел: Биологическая химия
- URL: https://ogarev-online.ru/1560-9596/article/view/310636
- DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2025-09-05
- ID: 310636
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Введение. Протеолитические ферменты имеют большой потенциал для внедрения в современные промышленные технологии, медицинскую и научную практику, сельское хозяйство и другие сферы деятельности человека. Термофильные бактерии являются перспективными продуцентами протеаз, поскольку они отличаются большим разнообразием, часто достаточно несложным культивированием и возможностью использования недорогих субстратов по сравнению со стоимостью источников ферментов растительного и животного происхождения, а продуцируемые термофилами ферменты обладают высокой стабильностью при повышенной температуре и экстремальных значениях pH. Молочная сыворотка характеризуется наличием белков, углеводов, минеральных веществ, что делает ее ценным субстратом для культивирования микроорганизмов.
Цель исследования – оценка возможности использования молочной сыворотки в качестве субстрата для получения протеаз термофильных бактерий рода Bacillus.
Материал и методы. В качестве объекта исследования использовали термофильный штамм Bacillus velezensis Кб.1.Гл.8. Сыворотку получали путем осаждения казеина обезжиренного молока в изоэлектрической точке. Методами Лоури, Къельдаля и ВЭЖХ определяли содержание основных компонентов (белков и углеводов) полученной молочной сыворотки. Активность протеаз культуральной жидкости устанавливали по гидролизу казеина. Молекулярные массы полученных протеолитических ферментов выявляли при помощи зимографии.
Результаты. Концентрация белков в молочной сыворотке составила 7,11 г/л, сырого протеина – 10,63 г/л, лактозы – 47,01 г/л. При культивировании термофильного штамма Bacillus velezensis Кб.1.Гл.8. на обезжиренной молочной сыворотке протеолитическая активность ферментов культуральной жидкости составила 278,68 ед. акт/мл в первые сутки и 600,41 ед. акт/мл во вторые сутки культивирования, что значительно превосходило активность протеаз при росте культуры на стандартной среде LB. В ходе зимографического анализа в культуральной жидкости обнаружены ферменты с молекулярными массами 17, 32, 35, 55, 75 кДа.
Выводы. Молочная сыворотка является перспективным сырьем для культивирования бактерий с целью получения протеолитических ферментов с высоким выходом. Дальнейшие исследования могут быть направлены на оптимизацию состава питательных сред и условий культивирования для повышения выхода протеаз.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Н. А. Мирзалиева
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Автор, ответственный за переписку.
Email: mirzalievanargiz02@gmail.com
ORCID iD: 0009-0000-7076-1794
магистр кафедры биотехнологии
Россия, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20А. В. Белодед
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: beloded.a.v@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0002-4425-8068
SPIN-код: 2852-6740
к.б.н., доцент кафедры биотехнологии
Россия, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20М. В. Романова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: romanova.m.v@muctr.ru
ORCID iD: 0000-0003-3109-8445
SPIN-код: 6777-7438
аспирант, ассистент кафедры биотехнологии
Россия, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20Список литературы
- Zandona E., Blažić M., Režek Jambrak A. Whey Utilization: Sustainable Uses and Environmental Approach. Food Technology and Biotechnology. 2021; 59(2): 147–161. doi: 10.17113/ftb.59.02.21.6968.
- Короткий И.А. Плотников И.Б., Мазеева И.А. Современные тенденции в переработке молочной сыворотки. Техника и технология пищевых производств. 2019; 49(2): 227–234. doi: 10.21603/2074-9414-2019-2-227-234.
- Золоторёва М.С., Володин Д.Н., Топалов В.К. и др. О переработке молочной сыворотки и внедрении наилучших доступных технологий. Переработка молока. 2016; 7(201): 17–19.
- Tariq M.R., Sameen A., Khan M.I. et al. Nutritional and therapeutic properties of whey. 2013: 14(1): 19–26.
- Шувалова Е.Г., Долгорукова М.В. Использование подсырной молочной сыворотки для культивирования кефирного грибка. Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2015; 1: 33–36.
- Ващекина С.К. Отходы АПК как сырье для культивирования микроорганизмов. Науч. журн. молодых ученых. 2020; 2(19): 27–34.
- Rama G.R., Kuhn D., Beux S. et al. Potential applications of dairy whey for the production of lactic acid bacteria cultures. International Dairy Journal. 2019; 98: 25–37. doi: 10.1016/j.idairyj.2019.06.012.
- Saggu S.K., Mishra P.C. Characterization of thermostable alkaline proteases from Bacillus infantis SKS1 isolated from garden soil. PloS one. 2017; 12(11): e0188724. doi: 10.1371/journal.pone.0188724.
- Балабан Н.П., Шарипова М.Р. Практическое применение бациллярных протеаз. Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2011; 153(2): 29–40.
- Solanki P., Putatunda C., Kumar A. et al. Microbial proteases: ubiquitous enzymes with innumerable uses. 3 Biotech. 2021; 11: 428. doi: 10.1007/s13205-021-02928-z.
- Осмоловский А.А., Крейер В.Г., Баранова Н.А. и др. Протеолитические ферменты мицелиальных грибов с плазминоподобной и активаторной к плазминогену активностью. Успехи современной биологии. 2021; 141(5): 467–482. doi: 10.31857/S0042132421050069.
- Ванюшенкова А.А., Шокодько М.И., Кушнерев К.С. и др. Использование наночастиц серебра и протеаз при создании новых биомедицинских материалов для ранозаживления. Химическая промышленность сегодня. 2023; 1: 14–23. doi: 10.53884/27132854_2023_1_14.
- Zeldes B.M., Keller M.W., Loder A.J. et al. Extremely thermophilic microorganisms as metabolic engineering platforms for production of fuels and industrial chemicals. Frontiers in microbiology. 2015; 6: 1209. doi: 10.3389/fmicb.2015.01209.
- Rekadwad B., Gonzalez J.M. Multidisciplinary involvement and potential of thermophiles. Folia Microbiol. 2019; 64: 389–406. doi: 10.1007/s12223-018-0662-8.
- Gomes E., de Souza A.R., Orjuela G.L. et al. Applications and Benefits of Thermophilic Microorganisms and Their Enzymes for Industrial Biotechnology. In: Schmoll, M., Dattenböck, C. (eds) Gene Expression Systems in Fungi: Advancements and Applications. Fungal Biology. Springer, Cham. 2016. doi: 10.1007/978-3-319-27951-0_21.
- Романова М.В., Кузнецов А.Е., Белодед А.В. Молекулярно-биологическая и биохимическая характеристика внеклеточных протеаз термофильных бактериальных штаммов. 2021; 68(12): 103–111. doi: 10.37952/ROI-jbc-01/21-68-12-103.
- Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L. et al. Protein measurement with the Folin phenol reagent. The Journal of biological chemistry. 1951; 193(1): 265–275.
- Oliver G.W., Stetler-Stevenson W.G., Kleiner D.E. Zymography, Casein Zymography, and Reverse Zymography: Activity Assays for Proteases and their Inhibitors. In: Sterchi E.E., Stöcker W. (Eds.). Proteolytic Enzymes. Springer Lab Manual. Springer, Berlin, Heidelberg. 1999: 63–76. doi: 10.1007/978-3-642-59816-6_5.
- Yang M., Ye A., Yang Z. et al. Pepsin-induced coagulation of casein micelles: Effect of whey proteins and heat treatment. Food chemistry. 2023; 402: 134214. doi: 10.1016/j.foodchem.2022.134214.
- Xiao F., Li Y., Zhang Y. et al. A new CcpA binding site plays a bidirectional role in carbon catabolism in Bacillus licheniformis. iScience. 2021; 24(5): 102400. doi: 10.1016/j.isci.2021.102400.
- Harwood C.R., Kikuchi Y. The ins and outs of Bacillus proteases: activities, functions and commercial significance. FEMS microbiology reviews. 2022; 46(1): fuab046. doi: 10.1093/femsre/fuab046.
Дополнительные файлы
