Enzymatic activity of extracts from higher fungi for manufacturing fermented dairy products

封面

如何引用文章

全文:

详细

The present study investigates the enzymatic activity and chemical composition of extracts obtained from the substrate mycelium of higher fungi. The investigated object is the biomass of fungi Piptoporus betulinus (substrate mycelium) gathered after solid-phase cultivation on natural substrate. The extracts were obtained using distilled water (pH=7.0), acetate (pH=4.7) and phosphate (pH=7.4) buffers, and Mcllvaine buffer (pH=4.0). Milk-clotting, proteolytic, cellulosolytic and lipolytic activity, as well as protein content, were determined in both aqueous or buffer extracts. As a result, the values of cellulosolytic (3.75–3.90 units/g), lipolytic (40.00–44.24 units/g) and milk-clotting (65.80–66.60 units/mL) activity of the substrate mycelium was determined. These values differ slightly in the extracts prepared on distilled water and buffers. Moreover, the concentration of protein substances in the native aqueous extract from the substrate mycelium of P. betulinus was 14.50 mg/mL. The values of proteolytic activity varied from 0.22 to 0.78 units/mL. Distilled water was found to be the most effective solvent for achieving high values of milk-clotting activity. Extract purification by microfiltration or with bentonite leads to a significant decrease in protein concentration (up to 5.90 mg/mL), cellulose(up to 1.40 units/g), lipo(up to 5.30 units/g), and proteolytic (up to 0.11 units/mL) activity, and an increase in milk-clotting activity values (up to 285.80 units/mL). The bentonite sorbs cellulosolytic, lipolytic, and non-specific proteolytic enzymes, resulting in a noticeable increase in the value of milk-clotting activity. In the aqueous extract of P. betulinus fungi, a high ratio of milk-clotting to proteolytic activity was found with a value of 2598.20. This may lead to an increased yield and improvement of the organoleptic properties of cheese and its storage period.

作者简介

D. Minakov

Altai State University; Biysk Institute of Technology (branch) of the Polzunov Altai State Technical University

Email: minakovd-1990@yandex.ru

Ya. Urazova

Altai State University; Biysk Institute of Technology (branch) of the Polzunov Altai State Technical University

Email: urazova.iav@bti.secna.ru

N. Bazarnova

Altai State University

Email: bazarnova@chem.asu.ru

S. Tikhonov

Ural State Economic University

Email: tihonov75@bk.ru

M. Minakova

Biysk Institute of Technology (branch) of the Polzunov Altai State Technical University

Email: marianna.minakova@mail.ru

参考

  1. Fasim A., More V.S., More S.S. Large-scale production of enzymes for biotechnology uses // Current Opinion in Biotechnology. 2021. Vol. 69. P. 68–76. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2020.12.002 .
  2. Kishimoto M., Nakamura K., Kanemaru K., Tasaki T., Nakamura T., Sato K., et al. Crude enzymes from a Hericium edible mushroom isolated in Japan: variability in milk-clotting activity and the ability to coagulate ultra-high-temperature pasteurized milk // Food Science and Technology Research. 2018. Vol. 24, no. 1. P. 139–143. https://doi.org/10.3136/fstr.24.139 .
  3. Christensen L.F., García-Béjar B., Bang-Berthelsen C.H., Hansen E.B. Extracellular microbial proteases with specificity for plant proteins in food fermentation // International Journal of Food Microbiology. 2022. Vol. 381. P. 109889. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2022.109889
  4. Sommano S.R., Suksathan R., Sombat T., Seehanam P., Sirilun S., Ruksiriwanich W., et al. Novel perspective of medicinal mushroom cultivations: a review case for «Magic» mushrooms // Agronomy. 2022. Vol. 12, no. 12. P. 3185. https://doi.org/10.3390/agronomy12123185.
  5. Usman A., Mohammed S., Mamo J. Production, optimization, and characterization of an acid protease from a filamentous fungus by solid-state fermentation // International Journal of Microbiology. 2021. Vol. 190. P. 1–12. https://doi.org/10.1155/2021/6685963.
  6. Prabhu G., Bhat D., Bhat R.M., Selvaraj S. A critical look at bioproducts co cultured under solid state fermentation and their challenges and industrial applications // Waste and Biomass Valorization. 2022. Vol. 13, no. 4. P. 3095–3111. https://doi.org/10.1007/s12649-022-01721-0.
  7. Petraglia T., Latronico T., Liuzzi G.M., Fanigliulo A., Crescenzi A., Rossano R. Edible mushrooms as source of fibrin(ogen)olytic enzymes: comparison between four cultivated species // Molecules. 2022. Vol. 27, no. 23. P. 8145. https://doi.org/10.3390/molecules27238145.
  8. Berger R.G., Ersoy F. Improved foods using enzymes from basidiomycetes // Processes. 2022. Vol. 10, no. 4. P. 726. https://doi.org/10.3390/pr10040726
  9. Pallavi P., Avanti K., Pallavi K. Production of milk clotting enzyme from Aspergillus oryzae under solid-state fermentation using mixture of wheat bran and rice bran // International Journal of Scientific and Research Publications. 2012. Vol. 2, no. 10. P. 1–12.
  10. Hamrouni R., Molinet J., Mitropoulou G., Kourkoutas Y., Dupuy N., Masmoudi A., et al. From flasks to single used bioreactor: scale-up of solid-state fermentation process for metabolites and conidia production by Trichoderma asperellum // Journal of Environmental Management. 2019. Vol. 252, no. 2. P. 109496. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.109496.
  11. Lebedev L.R., Kosogova T.A., Teplyakova Т.V., Kriger A.V., Elchaninov V.V., Belov A.N., et al. Study of technological properties of milk-clotting enzyme from Irpex lacteus (Irpex lacteus (Fr.) Fr.) // Foods and Raw Materials. 2016. Vol. 4, no. 2. P. 58–65. https://doi.org/10.21179/2308-4057-2016-2-58-65.
  12. Shamtsyan M., Dmitriyeva T., Kolesnikov B., Denisova N. Novel milk-clotting enzyme produced by Coprinus lagopides basidial mushroom // LWT – Food Science and Technology. 2014. Vol. 58, no. 2. P. 343–347. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2013.10.009.
  13. Melanouri E., Dedousi M., Diamantopoulou P. Cultivating Pleurotus ostreatus and Pleurotus eryngii mushroom strains on agro-industrial residues in solid-state fermentation. Part I: screening for growth, endoglucanase, laccase and biomass production in the colonization phase // Carbon Resources Conversion. 2021. Vol. 5, no. 1. P. 61–70. https://doi.org/10.1016/j.crcon.2021.12.004.
  14. Cho N.S., Wilkolazka A.J., Staszczak M., Cho H.Y., Ohga S. The role of laccase from white rot fungi to stress conditions // Journal of the Faculty of Agriculture. 2009. Vol. 54, no. 1. P. 81–83. https://doi.org/10.5109/14041.
  15. Thomas L., Larroche H., Pandeya A. Current developments in solid-state fermentation // Biochemical Engineering Journal. 2013. Vol. 81. P. 146–161. https://doi.org/10.1016/J.BEJ.2013.10.013.
  16. Salomao R.M., Larissa S.C.S., Leilane B.S., Edson J.C., Mircella M.A., Marne C.V., et al. Teixeira Pleurotus albidus: a new source of milk-clotting proteases // African Journal of Microbiology Research. 2017. Vol. 11, no. 17. P. 660–667. https://doi.org/10.5897/AJMR2017.8520.
  17. Cirium V.C., Vidya C., Rani A., Singh S.A. Production of highly active fungal milk-clotting enzyme by solid-state fermentation // Preparative Biochemistry and Biotechnology. 2019. Vol. 49, no. 9. P. 858–867. https://doi.org/10.1080/10826068.2019.1630647.
  18. Zagnitko Yu.P. Some physical and chemical properties of enzymic preparations derived from strain V-02 of Irpex lacteus FR. Immunology // Allergology, Infectiology (Section: Fingal Biotechnologies in Medicine and Industry). 2010. Vol. 1. P. 60–65.
  19. Sato K., Goto K., Suzuki A., Miura T. Characterization of a milk-clotting enzyme from Hericium erinaceum and its proteolytic action on bovine caseins // Food Science and Technology Research. 2018. Vol. 24, no. 4. P. 669–676. https://doi.org/10.3136/fstr.24.669.
  20. А.С. N 962303, СССР, C12N 9/58. Способ очистки молокосвертывающего ферментного препарата из Mucor, Pusillus, Mucor michei / К.А. Калунянц, Т.А. Смирнова, В.М. Денисов, Р. Джалмухамедова, А.П. Шарапов, Н.П. Шурупова. Заявл. 25.12.1980; опубл. 30.09.1982.
  21. Минаков Д.В., Уразова Я.В., Минакова А.А. Скрининг и исследование продуцентов молокосвертывающих ферментов среди культур высших базидиальных грибов // Ползуновский вестник. 2022. N 3. С. 173–180. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2022.03.024. EDN: LFMEJT.
  22. Mamo J., Getachew P., Kuria M.S., Assefa F. Application of milk-clotting protease from Aspergillus oryzae DRDFS13 MN726447 and Bacillus subtilis SMDFS 2B MN715837 for danbo cheese production // Journal of Food Quality. 2020. Vol. 4. P. 1–12. https://doi.org/10.1155/2020/8869010.
  23. Kumura H., Saito C., Taniguchi Y., Machiya T., Takahashi Y., Kobayashi K., et al. Adjunctive application of solid-state culture products from Aspergillus oryzae for semi-hard cheese // Advances in Dairy Research. 2017. Vol. 5, no. 3. P. 188. https://doi.org/10.4172/2329-888X.1000188.
  24. Musoni M., Destain J., Thonart P., Bahama J., Delvigne F. Bioreactor design and implementation strategies for the cultivation of filamentous fungi and the production of fungal metabolites: from traditional methods to engineered systems // Biotechnology, Agronomy and Society and Environment. 2015. Vol. 19, no. 4. P. 430–442.
  25. Мягконосов Д.С., Абрамов Д.В., Делицкая И.Н., Овчинникова Е.Г. Протеолитическая активность молокосвертывающих ферментов разного происхождения // Пищевые системы. 2022. Т. 5. N 1. С. 47–54. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2022-5-1-47-54. EDN: FKAOJB.
  26. Kishimoto M., Nakamura K., Kanemaru K., Tasaki T., Nakamura T., Sato K., et al. Crude enzymes from a Hericium edible mushroom isolated in Japan: variability in milk-clotting activity and the ability to coagulate ultra-high-temperature pasteurized milk // Food Science and Technology Research. 2018. Vol. 24, no. 1. P. 139–143. https://doi.org/10.3136/fstr.24.139.
  27. Nakamura K., Kobayashi N., Tanimoto M. Screening of edible mushrooms producing milk-clotting enzyme // Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi. 2014. Vol. 61, no. 9. P. 444–447. https://doi.org/10.3136/nskkk.61.444.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».