Статья:

Оптимизация питательной среды для культуры мицелиального гриба Aspergillus oryzae

Конференция: LIII Студенческая международная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: естественные и медицинские науки»

Секция: Медицина и фармацевтика

Выходные данные
Володина Е.В. Оптимизация питательной среды для культуры мицелиального гриба Aspergillus oryzae // Молодежный научный форум: Естественные и медицинские науки: электр. сб. ст. по мат. LIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(52). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_nature/1(52).pdf (дата обращения: 09.08.2020)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 105 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Оптимизация питательной среды для культуры мицелиального гриба Aspergillus oryzae

Володина Елена Владимировна
магистрант, Санкт-Петербургская химико-фармацевтическая академия, Россия, Санкт-Петербург
Топкова Оксана Владимировна
научный руководитель, канд. биол. наук, доцент, Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия, Россия, Санкт-Петербург

 

Введение

В последнее время в мире, и в нашей стране в частности, возрастает рост заболеваний, связанных с желудочно-кишечным трактом. Одной из часто используемых групп препаратов в области гастроэнтерологии при нарушениях переваривания и всасывания пищеварительных веществ являются ферментные препараты [6].

Фармацевтический рынок РФ на данный момент нуждается в расширении ассортимента предлагаемых отечественных мультиферментных препаратов, это определяет актуальность создания лекарственного препарата на основе микробных ферментов гриба Aspergillus oryzae – продуцента амилолитических и протеолитических ферментов. Важная проблема ферментных препаратов состоит в том, что многие ферменты не устойчивы в кислой области рН и при попадании в желудок теряют свою активность.

Этого недостатка лишена кислая протеаза, ее стабильность и активность достигается при рН 2,0–5,0, таким образом, этот фермент активно действует в кислой среде желудка [4, 5].

На сегодняшний день очень актуален вопрос о путях повышения активности ферментов мицелиального гриба в промышленных условиях. Ферментативная активность зависит как от природы самого продуцента БАВ, так и от условий культивирования. Одним из путей повышения биосинтеза является проведение оптимизации процесса культивирования, в частности оптимизация состава питательной среды. Питательная среда является определяющим условием для развития микроорганизма и синтеза БАВ.

В состав среды культивирования должны входить все необходимые источники питания в доступной для продуцента форме [4].

Целью исследования является получение высокого уровня биосинтетической активности комплекса ферментов мицелиального гриба Aspergillus oryzae штамм 55 путем проведения оптимизации состава питательной среды по 3 факторам.

Экспериментальная часть

В качестве объекта исследований использовалась культура микромицета Aspergillus oryzae   штамм 55. Для исследования была выбрана среда следующего состава: глюкоза – 3 %, крахмал – 3 %, кукурузный экстракт – 3 %, соевая мука – 2 %, аммоний сернокислый – 0,2 %, кальция карбонат – 0,3 %. Стерилизацию среды осуществляли в автоклаве в течение 40 минут при 1,8 атм. В качестве посевного материала используется суспензия спор культуры гриба, выросшего в пробирке на скошенном сусло-агаре.

Культивирование проводили глубинным способом в колбах Эрменмейэра (750 мл) при температуре 27±1 0С в течение 72 часов.

По окончании процесса культивирования определяли ферментативную активность кислой протезы с использованием модифицированного метода Анона [2] и α-амилазы – согласно ГОСТ Р 54330-2011 [3].

В настоящей работе использовали метод математического планирования экспериментов для оптимизации питательной среды, который позволяет существенно сократить число проводимых опытов.

Используя схему ортогональных прямоугольников в экспериментальную матрицу закладывались основные факторы на разных уровнях, в качестве основных факторов выступали компоненты питательной среды: глюкоза, пшеничные отруби и калий фосфорнокислый двузамещенный, в качестве уровней – их различные концентрации. Критерием оптимизации служила активность протеолитических и амилолитических ферментов в глубинной культуре [1].

Значения концентраций компонентов варьировали по данным Таблицы 1, при этом была произведена замена крахмала на пшеничные отруби, а также в питательных средах присутствовали соли магния, железа и калия.

Таблица 1. 

Матрица планирования эксперимента

Глюкоза

Пшеничные отруби

K2HPO4

1

0

1

1,5

2

0

2

2

3

0

3

1,75

4

1

2

1,75

5

1

1

2

6

1

3

1,5

7

1,5

3

2

8

1,5

1

1,75

9

1,5

2

1,5

 

Эффект биосинтетической активности ферментов рассчитывали для каждого фактора каждого уровня и определяли их оптимальные значения (табл. 2)

Таблица 2.

Зависимость эффектов активности ферментов от концентрации компонентов питательной среды

Факторы

Уровни, %

Эффект активности кислой протеазы

Эффект активности α-амилазы

Глюкоза

0

0,219125878

-8,477957311

1

1,541026557

36,4053461

1,5

-1,760152435

-27,92738879

Пшеничные отруби

1

-0,266761939

3,490923599

2

2,462784328

21,44424496

3

-2,196022389

-24,93516856

K2HPO4

1,5

-0,352506848

52,86255735

1,75

0,312016196

-81,78735288

2

0,040490651

28,92479553

 

По расчету эффектов для биосинтетической активности кислой протеазы и α-амилазы можно сделать вывод, что все 3 фактора являются значимыми и оказывают влияние на ферментативную активность. Для глюкозы и пшеничных отрубей оптимальными значениями концентрации для комплекса ферментов оказались 1 % и 2 % соответственно. Оптимальным значением калия фосфорнокислого двузамещенного для биосинтетической активности кислой протеазы – 1,75 %, в то же время при этой концентрации достигается минимум для биосинтетической активности α-амилазы.

Таким образом, на основании проведенных экспериментов предложена оптимизированная питательная среда для биосинтеза комплекса ферментов кислой протеазы и α-амилазы культурой Aspergillus oryzae штамм 55.

Вывод

· Проведено исследование, в ходе которого определен оптимальный состав питательной среды для культивирования микромицета Aspergillus oryzae штамм 55;

· Показано, что применение оптимизированной питательной среды приводит к получению повышенного содержания комплекса ферментов.

 

Список литературы:
1. Бирюков В.В., Кантере В.М. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза. – М.: Наука, 1985. – 296 с.
2. Биссвангер, Х. Практическая энзимология / Х. Биссвангер; пер. с англ. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний.
3. ГОСТ Р 54330-2011. Ферментные препараты для пищевой промышленности. Методы определения амилолитической активности.
4. Грачева, И.М. Технология ферментных препаратов / И.М. Грачева, А.Ю. Кривова. – М.: Изд-во “Элевар”, 2010. – 512 с. 
5. Кучма, И. Ю. Ферментные препараты в лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта / И.Ю. Кучма // Провизор. – 2009. – Выпуск №7. – [Электронный ресурс] – Режим доступа.  URL: http://www.provisor.com.ua/archive/2009/N07/fplsgk_079.php?part_code=62&art_code=7148 
6. Охлобыстин А.В.,  Каленская Е.А. Применение пищеварительных ферментов при заболеваниях поджелудочной железы // Русский медицинский журнал. Человек и лекарство. Часть 2. – 2012. – №12. – 615 с.