Изучение влияния лигноцеллюлозных субстратов на синтез основного фермента-биокатализатора деструкции

Глава 4. Результаты и обсуждение

В качестве носителей базидиальных грибов многие авторы предлагают различные материалы, среди которых поликапроамидные волокна, пеностекло, сосновая стружка, дубовые опилки, частицы вспененного полиуретана, Са -альгинатные шарики, растительная губка люфа, карбоксиметилцеллюлозные шарики, губки из нержавеющей стали, криогель ПВС.

Наиболее интересным и экологичным является использование в качестве носителей лигноцеллюлозных отходов, так как они не требуют специальных методов утилизации, в отличие от синтетических полимеров и металла, и могут быть подвергнуты биологическому разложению в естественных условиях. Либо они могут быть использованы как удобрение, поскольку такой отработанный носитель будет представлять собой ферментативно размягченный лигноцеллюлозный субстрат, обогащенный белком и ценными биологически активными веществами грибов. Известно, например, что обогащенный мицелием ксилотрофных базидиомицетов лигноцеллюлозный субстрат является хорошей кормовой добавкой для животных. Кроме того, известно, что лигноцеллюлозные субстраты индуцируют синтез лакказы при внесении их в питательную среду [Lorenzo M. et al., 2002], что будет способствовать повышению ферментативной активности в процессе биодеградации.

Изучение влияния лигноцеллюлозных субстратов на синтез основного фермента-биокатализатора деструкции

С целью изучения влияния лигноцеллюлозных субстратов на синтез основного фермента-биокатализатора деструкции был проведен эксперимент в условиях глубинного культивирования на качалке.

В качестве лигноцеллюлозных индукторов в опыте сравнивали:

- дубовые опилки;

- березовые опилки;

- сосновые опилки;

- костру льна;

- подсолнечную лузгу.

В качестве контрольной среды использовали питательную среду следующего состава (г/л): мука пшеничная – 29, 0 г/л; аммоний азотнокислый – 2, 0 г/л; калий фосфорнокислый однозамещенный – 1, 3 г/л; кукурузный экстракт сгущенный – 6, 4 г/л; сульфат меди – 0, 5 г/л; вода водопроводная – до 1 л; рН до стерилизации 5, 65-5, 85.

Индукторы предварительно стерилизовали в сухом виде в пробирках в автоклаве под давлением 1 ати в течение 60 мин и повторно через сутки при том же режиме. Индукторы вносили в колбы со стерильной средой при засеве в количестве 2 г/л.

Культуру гриба Trametes hirsutа 56 выращивали методом глубинного культивирования в колбах Эрленмейера объемом 750 мл с объемом среды 150 мл на круговой качалке при 200 об/мин и температуре 30-32⁰С. Среду инокулировали мицелиальной взвесью в количестве 10 % по объему с определением концентрации биомассы в среде после засева в пересчете на абсолютно сухую массу.

Оксидазную активность изучали в динамике, пробы из каждого варианта среды отбирали в четырех повторностях на 3, 4, 5, 6, 7 и 10 сутки опыта.

Результаты опыта приведены на рисунке 1.

Из графика видно, что все индукторы приводили к повышению оксидазной активности, но наибольшая активность фермента зафиксирована при использовании дубовых опилок (9, 7 Е_ОА) уже на 4 сутки культивирования.

Оксидазная активность в этом случае была на 33% выше активности среды с сосновыми опилками (8 Е_ОА на 5 сутки), на 31% выше активности среды с березовыми опилками (7, 6 Е_ОА на 4 сутки), на 56% (7, 1 Е_ОА на 5 сутки) - среды с подсолнечной лузгой и на 65% (6, 7 Е_ОА на сутки) - среды с кострой льна.

Активность при использовании дубовых опилок выше активности в контрольной среде (5, 5 ЕОА на 7 сутки) в 1, 8 раз.

Рисунок – 1. Динамика оксидазной активности в культуральной среде T. hirsutа 56 в зависимости от типа используемого индуктора

Таким образом, в результате проведенного эксперимента было показано, что лигноцеллюлозные отходы при введении их в состав питательной среды не только не снижают, но и существенно увеличивают (в 1, 3-1, 8 раза) синтез лакказы штаммом-продуцентом, что свидетельствует о том, что такие отходы могут быть использованы в качестве носителя для иммобилизации мицелия штамма-продуцента. Наиболее эффективны дубовые опилки, однако и такой распространенный сельскохозяйственный отход как подсолнечная лузга и костра льна отказывают положительное воздействие на синтез лакказы.