АМИЛОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ Aspergillus niger В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕТОДА ФЕРМЕНТАЦИИ

AMYLOLYTIC ACTIVITY OF ASPERGILLUS NIGER DEPENDING ON THE FERMENTATION METHOD

Aryuna Balkhanova

master's student, Department of "Biotechnology", East Siberian State University of Technology and Management,

Russia, Ulan-Ude

Evgeny Mikhailov

student, Department of "Biotechnology", East Siberian State University of Technology and Management,

Russia, Ulan-Ude

Nikolay Baldaev

scientific supervisor, PhD, associate professor Department of "Biotechnology", East Siberian State University of Technology and Management,

Russia, Ulan-Ude

АННОТАЦИЯ

В данной статье изучена амилолитическая активность ферментных препаратов, полученных различными способами культивирования культуры Aspergillus niger. В ходе работы использовали метод твердофазной и глубинной ферментации. Амилолитическая активность ферментного препарата Aspergillus niger не показала значительного отличия от способа ферментации. При этом использование метода твердофазной ферментации экономически выгоднее, чем метод глубинной ферментации.

ABSTRACT

In this article, the amylolytic activity of enzyme preparations obtained by various methods of cultivation of Aspergillus niger culture has been studied. In the course of the work, the method of solid-phase and deep fermentation was used. The amylolytic activity of the enzyme preparation Aspergillus niger did not show a significant difference from the fermentation method. At the same time, the use of the solid-phase fermentation method is more cost-effective than the deep fermentation method.

Ключевые слова: Aspergillus niger, амилолитическая активность, глубинная ферментация, твердофазная ферментация.

Keywords: Aspergillus niger, amylolytic activity, deep fermentation, solid-phase fermentation.

Животноводство - ключевая отрасль сельского хозяйства Бурятии, а решающее значение в росте продуктивности животноводства имеет обеспеченность отрасли кормами.

Многие питательные вещества в кормах находятся в труднодоступной форме. Приблизительно 25-30 % органических веществ обычно не переваривается, хотя пищеварительные железы животных вырабатывают достаточное количество пепсина, трипсина, амилазы, липазы и других пищеварительных ферментов [4].

Чтобы не происходило сокращение сельскохозяйственного поголовья необходимы полноценные корма, в том числе с достаточным содержанием ферментов способствующих пищеварению.

В нашей стране разрешен к применению в животноводстве целый ряд ферментных препаратов, содержащих амилолитические, протеолитические, пектинолитические, цитолитические и целлюлозолитические ферменты [3]. Препараты стандартизуются по активности основных ферментов.

Исходя из численности сельскохозяйственных животных в республике Бурятия на 2021 год (324,25 тыс. голов КРС, 275, тыс. овец, 51,6 тыс. лошадей и 122 тыс. свиней) [2] потребность в ферментных препаратах, обладающих амилолитической активностью составляет свыше 11 т в сутки.

В связи с этим разработки, направленные на получение ферментных препаратов для сельскохозяйственных животных, являются актуальными.

Целью нашей работы являлось сравнение амилолитической активности ферментных препаратов, полученных различными методами твердофазной и глубинной ферментацией.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- получить амилолитические ферменты микробного происхождения методом твердофазной ферментации;

- определить амилолитическую активность микробного ферментного препарата, полученного методом твердофазной ферментации;

- получить амилолитические ферменты микробного происхождения методом глубинной ферментации;

- определить амилолитическую активность микробного ферментного препарата, полученного методом глубинной ферментации;

- сравнить амилолитические активности ферментных препаратов, полученных различными методами;

- сделать анализ стоимости компонентов питательных сред для твердофазной и глубинной ферментации.

Материалы и методы.

В качестве продуцента амилолитических ферментов использовалась культура гриба Aspergillus niger из музея культур кафедры «Биотехнология» Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления.

Культивирование продуцента методом твердофазной ферментации проводили на средах следующего состава. Среда 1- отруби 100%; среда 2- отруби и опилки- 80% и 20%, соответственно; среда 3- отруби и опилки 60% и 40%, соответственно; среда 4- отруби и опилки 40% и 60%, соответственно; среда 5- отруби и опилки 20% и 80%, соответственно. Твердофазная ферментация проводилась в течении трёх суток, при температуре 25-27° С, с начальной влажностью питательных сред 60%.

Культивирование методом глубинной ферментации проводилось на видоизмененной среде Чапека. Состав: кукурузная мука 1-5%, азотнокислый натрий (NaNO₃) 0,01%, сульфат магния (MgSO₄) 0,11%, хлорид калия (KCl) 0,05%, однозамещённый фосфорнокислый натрий (NaH₂PO₄) 0,1%, сульфат железа Ⅱ (FeSO₄) 0,12%.

Определение амилолитической активности проводилось «Капельным методом (по Д.Н. Климовскому и В.И. Родзевич)» [1].

Результаты и обсуждение.

Результаты определения амилолитической активность культуры Aspergillus niger при твердофазной ферментации представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Амилолитическая активность ферментов микробного происхождения, полученных методом твердофазной ферментации культуры Aspergillus niger

Результаты по определению амилолитической активности культуры Aspergillus niger при глубинной ферментации представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Амилолитическая активность культуры Aspergillus niger при глубинной ферментации на видоизмененной среде Чапека

Как видно из приведенных данных, при твердофазной ферментации активность достигала максимального значения при использовании среды 2 и составила 240±4,6 ед/г, а на крахмалсодержащей среде Чапека амилолитическая активность достигала максимального значения при внесении 3% кукурузной муки и составила 255,5±4,3 ед/г.

Анализ стоимости компонентов питательных сред показал, что на 1 кг препарата, полученного методом твердофазной ферментации, затраты на сырье составят 160 руб., а на то же количество препарата полученного методом глубинной ферментации – 800 руб.

Таким образом, при практически одинаковых амилолитических активностях ферментных препаратов, полученных различными методами ферментации, затраты на сырье при твердофазной ферментации в 5 раз ниже по сравнению с глубинной ферментацией.

Выводы:

1. Получены амилолитические ферменты микробного происхождения методом твердофазной ферментации;
2. Определена амилолитическая активность микробного ферментного препарата, полученного методом твердофазной ферментации, максимальная активность составила 240±4,6 ед/г;
3. Получены амилолитические ферменты микробного происхождения методом глубинной ферментации;
4. Определена амилолитическая активность микробного ферментного препарата, полученного методом глубинной ферментации, максимальная активность составила 255,5±4,3 ед/г;
5. Амилолитическая активность выделенных ферментов Aspergillus niger показала максимальное значение при глубинном культивировании в среде Чапека при внесении не менее 3% кукурузной муки, чем при использовании твердофазного метода культивирования в среде 2.
6. При использовании ферментного препарата в качестве амилаз для сельскохозяйственных животных наиболее перспективным, на наш взгляд, является метод твердофазной ферментации из-за меньших затрат на сырье для получения ферментного препарата.

Список литературы:

1. Е.В. Павлова Влияние состава питательной среды на накопление амилазы при твердофазном культивировании микомицета/ Основы биотехнологии: электронный лабораторный практикум – Тольятти издательство ИГТУ, 2014 – С. 38-40
2. Профессор ВСГУТУ сравнил количество скота в Бурятии и Монголии [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.baikal-daily.ru/news/15/426945/ (дата обращения: 10.11.2022)
3. Ферментные препараты [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.tnu.in.ua/study/refs/d59/file941208.html (дата обращения: 19.10.2022)
4. Ферментные препараты в кормлении животных [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://navzvode.ru/fermentnye-preparaty-v-kormlenii-zhivotnyh/ (19.10.2022)