Cодержание белка в биомассе гриба Trichoderma harzianum-25/П при выращивании на различных углеродсодержащих субстратах

Definition of protein of the biomass of the fungi of Trichoderma harzianum-25/P in the mix of the substratum
Цитировать:
Мухаммадиев Б.К., Курбанмуратов Б.Б. Cодержание белка в биомассе гриба Trichoderma harzianum-25/П при выращивании на различных углеродсодержащих субстратах // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2019. № 1 (67). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/8595 (дата обращения: 31.10.2020).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

Изучен биосинтез белка биомассой гриба Trichoderma harzianum-25/П на целлюлозосодержащих субстратах. Установлено, что образование белка зависит от целлюлозосодержащего субстрата и размера его фракций в среде культивирования. Наибольшее количество белка в биомассе (19,7 %) отмечено при культивировании гриба в качестве источника углерода на кукурузной кочерыжке, измельченной до размера частиц 90 мкм. Исследование фракционного состава белка биомассы Trichoderma harzianum-25/П показало, что 41,1 % его образуется в водорастворимой фракции в экспоненциальную фазу роста, наибольшая сумма аминокислот содержится в альбуминовой фракции (32,40 %).

ABSTRACT

It is studied biosynthesis of protein in biomass of a fungis of Trichoderma harzianum-25/P On cellulose of the containing substrata. It is established that formation of protein depends on a cellulose of the containing substratum and the size of its fractions in the environment of cultivation. The greatest number of protein of a biomass (19,7 %) as a source of carbon is received at fungi cultivation on the corn cabbage stump crushed till the size of particles of 90 microns. Research of fractional composition of protein of a biomass of Trichoderma harzianum-25/P showed that 41,1 its % is formed in water-soluble fraction in the exponential growth phase, the greatest quantite of amino acids contains in albumin fraction (32,40 %).

 

Ключевые слова: кукурузная кочерыжка, белок, аминокислоты, фракции, биомассa, гриб.

Keywords: corn cabbage stump, protein, amino acids, fractions, biomass, fungi.

 

Введение. В природе мицелиальные грибы активно участвуют в биодеградации растительных материалов [1]. Сходные процессы используются в биотехнологических производствах, поскольку биомасса грибов, их ферментные комплексы, метаболиты или растительные материалы, подвергнутые биотрансформации, зачастую являются весьма ценными продуктами в производственной практике. Утилизация целлюлозосодержащего субстрата зависит от его физико-химических свойств [2].

Материалы и методы исследования. В опытах использовали четыре фракции пшеничной соломы и кукурузных кочерыжек, дезинтегрированных и просеянных сквозь сито с диаметром пор 90, 200, 300 и 400 мкм. 1 г субстрата каждой фракции стерилизовали час при 1 атм в качалочных колбах в водопроводной воде, подкисленной до рН 5,0. При этом объем среды взят с таким расчетом, чтобы субстрата в ней было 2 %.

После стерилизации в колбу добавляли равный объем среды Чапека двойной концентрации. Затем колбы с субстратом встряхивали в течение суток на качалке при 40оС, т. е. в тех же условиях, в которых выращивался гриб, после чего субстрат собирали на бумажном фильтре, высушенном до постоянной массы. Осадок на фильтре промывали равным объемом среды, используемой для выращивания гриба Trichoderma harzianum-25/П.

Биомассу T.harzianum-25/П получали выращиванием культуры в течение 120 ч при 40оС в качалочных колбах, в которые наливали 100 мл жидкой питательной среды для культивирования гриба, содержащей также 0,5 % глюкозы и 0,1 М К-фосфатного буфера (рН 6,5).

Гриб выращивали на качалках с числом оборотов 220 об/мин. Выращенную биомассу собирали на фильтре, промывали и сушили. Белок определяли по методу Романова [3], фракционирование белков – по [4], аминокислотный состав белковых фракций – общепринятыми методами [5]. Количество аминокислот вычисляли на автоматическом аминокислотном анализаторе марки ААА-881.

Результаты исследования. Мы изучали зависимость накопления белка в биомассе гриба T.harzianum-25/П от размера частиц целлюлозосодержащего субстрата при выращивании его на среде с фракциями измельченной пшеничной соломы и кукурузных кочерыжек с размерами частиц 90, 200, 300 и 400 мкм.

Установлено, что при выращивании T.harzianum-25/П на указанных целлюлозосодержащих субстратах большое влияние на образование его биомассы и содержание белка оказывает природа субстрата. Так, наибольшее количество биомассы T.harzianum-25/П и белка наблюдается при выращивании на среде с кукурузными кочерыжками в качестве природного источника углерода (таблица 1), так как в них содержится больше сахаров и крахмала, необходимых для роста гриба, по сравнению с пшеничной соломой.

Таблица 1.

Биохимическая характеристика гриба Trichoderma harzianum-25/П при культивировании на среде с целлюлозосодержащими субстратами

Характеристика

Размер частиц фракций, мкм

90

200

300

400

Пшеничная солома

Содержание белка в смеси, %

19,2

15,2

13,1

10,8

Биомасса, мг/г

254

200

183

149

Утилизация соломы, %

38,4

27,6

23,6

21,1

Кукурузные кочерыжке

Содержание белка в смеси, %

19,7

15,6

14,6

13,5

Биомасса, мг/г

262

226

197,2

176,2

Утилизация кукурузные кочерыжке, %

39,4

29,9

27,6

25,2

 

Для образования белка в биомассе Trichoderma harzianum-25/П немаловажен размер частиц исследуемых целлюлозосодержащих субстратов. С уменьшением размера фракций пшеничной соломы и кукурузных кочерыжек с 400 до 90 мкм процент утилизации субстрата грибом увеличивается, образуется большее количество биомассы с повышенным содержанием белка. Сравнительное изучение фракционного состава белка биомассы T.harzianum-25/П при культивировании его на изучаемых целлюлозосодержащих субстратах показало, что при выращивании на измельченных кукурузных кочерыжках содержание фракций выше, чем на питательной среде с пшеничной соломой.

При выращивании T.harzianum-25/П на среде с измельченными кукурузными кочерыжками с размером частиц 90 мкм через 120 ч культивирования содержание белка в биомассе водорастворимой фракции различалось (таблица 2).

Таблица 2.

Фракционный состав белка биомассы Trichoderma harzianum-25/П при культивировании на целлюлозосодержащих субстратах

Фракция

 

Экспоненциальная фаза

Фаза замедления роста

Максимальная стационарная фаза

Продолжительность культивирования, ч

64

98

120

64

98

120

64

98

120

Пшеничная солома

Водорастворимая

22,2

27,8

28,4

16,4

24,2

26,4

12,4

14,2

20,8

Солерастворимая

14,8

16,2

20,6

18,2

22,4

24,0

14,2

16,2

18,6

Спирторастворимая

13,2

18,4

19,4

6,4

8,4

16,8

14,2

17,2

26,2

Щелочнорастворимая

10,2

10,4

13,6

6,2

7,4

14,6

13,0

15,2

21,4

Кукурузные кочерыжки

Водорастворимая

20,4

25,5

41,1

14,7

20,4

22,3

9,7

12,2

19,4

Солерастворимая

12,2

14,4

19,7

16,8

23,4

28,4

10,2

11,4

14,2

Спирторастворимая

11,7

14,0

15,4

7,5

7,2

18,5

13,8

14,6

21,4

Щелочнорастворимая

9,7

10,4

11,5

5,8

6,2

15,2

11,0

13,6

25,3

 

В максимальной стационарной фазе роста гриба отмечено наибольшее количество белка в биомассе в щелочнорастворимой фракции – 25,3 % от общей его суммы.

Полученные данные свидетельствуют о том, что по мере старения T. harzianum-25/П постепенно уменьшается количество водорастворимой фракции белков биомассы и увеличиваются спирторастворимая и щелочерастворимая фракции. Отмечено, что в экспоненциальную фазу роста наиболее интенсивно образуется белок водорастворимой фракции.

При изучении содержания аминокислот в белке биомассы T. harzianum-25/П на среде с кукурузными кочерыжками (размер частиц 90 мкм), установлено (таблица 3), что количество аминокислот в альбуминовой фракции равно 26,40 %, в глобулиновой – 21,00, в проламиновой – 22,64, в глютелиновой фракции – 22,93 % от общего ее количества; незаменимые аминокислоты составляли в альбуминовой фракции 11,33 %, в глобулиновой – 9,62, в проламиновой – 9,08, в глютелиновой – 9,79 % от общего количества белка биомассы, а количество заменимых аминокислот в указанных выше фракциях соответственно 15,07; 11,38; 13,56 и 13,14 % от общего количества биомассы белка.

Таблица 3.

Аминокислотный состав (%) белковых фракций биомассы Trichoderma harzianum-25/П

Аминокислота

Белковые фракции

Альбуминовая

Глобулиновая

Проламиновая

Глютелиновая

Lys

1,07

0,75

1,44

1,65

His

0,54

1,75

1,17

1,42

Arg

0,97

1,37

1,38

1,45

Asp

2,74

1,55

1,72

2,24

Thr

5,52

1,74

1,46

1,53

Ser

1,78

0,44

1,68

1,64

Glu

3,72

3,02

3,92

30,4

Pro

0,54

0,25

0,15

0,26

Gly

2,14

1,26

1,54

1,74

Ala

2,64

1,74

2,00

1,35

Val

1,44

1,01

1,02

1,58

Cys+Met

1,64

1,36

1,17

1,38

Leu

1,34

0,78

0,44

1,26

Ile

1,55

1,96

1,21

0,74

Tyr+Phe

1,76

2,02

2,34

1,65

∑–аминокислот

32,40

21,00

22,64

22,93

Из них:

       

незаменимые

14,90

10,52

10,31

10,43

заменимые

17,50

12,81

14,62

14,56

 

Преобладающие незаменимые аминокислоты составляют от общего количества биомассы белка в %: треонин (2,52), лейцин (1,34), тирозин+фенилаланин (1,76), лизин (1,32), из заменимых-глютаминовая (3,72) и аспарагиновая кислоты (2,74), аланин (2,64).

Таким образом, результаты исследований показали, что выращивание T.harzianum-25/П на среде с кукурузными кочерыжками (размер частиц 90 мкм) способствует повышению питательной ценности целлюлозосодержащего субстрата, а гриб T.harzianum-25/П–перспективная культура для получения биомассы белка из отходов растениеводства.

 

Список литературы:
1. Ташпулатов Ж., Мухаммадиев Б., Байбаев Б., Шульман Т. Микромицеты – продуценты целлюлаз и белка //Узбекский биологич. журнал. –Ташкент, 1995. № 4–5. – С. 21–23.
2. Мухаммадиев Б.К., Байбаев Б.Г., Шульман Т.С. Мицелиальные грибы - продуценты белка и аминокислот // Современные проблемы зоологии. –Ташкент, АН РУз, 1995. – С. 84.
3. Романов С.А., Котусов В.В., Орлов В.В., Белоцерковская Н.К., Щербак Н.А.Авт.свид., 1493952, Бюлл. изоб., 26 (1989).
4. Лобанок А.Г., Бабицкая В.Г., Богдановская Ж.Н. Микробный синтез на основе целлюлозы: Белок и другие ценные продукты.—Мн.:Наука и техника, 1988,—261 с.—ISBN 5-343-00283-8.
5. Ткаченко В. В., Махов А. А., Ткаченко А. В. Изв. АН Беларуси. сер. биол. наук. 2,285.1969.

 

Информация об авторах

канд.биол.наук, доцент Ташкентского государственного аграрного университета, Узбекистан, г. Ташкент

сandidate of Biological Science, dotcent Tashkent State Agrarian University, Uzbekistan, Tashkent

студент 4 курса  Волгоградского государственного аграрного университета, РФ, г. Волгоград

4th year student of Volgograd State Agrarian University, Russia, Volgograd

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top