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

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 40^оС, 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 40^оС 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

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).

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

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

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.