Биосинтез глюкоамилаз, аминокислот, жирных кислот липидов термотолерантным и мезофильным штаммами рода aspergillus при различных температурах

Автор: Григоров В.С., Яковлев А.Н., Яковлева С.Ф., Ковалева Т.С.

Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet

Рубрика: Биотехнология, бионанотехнология и технология сахаристых продуктов

Статья в выпуске: 4 (62), 2014 года.

Бесплатный доступ

Активный синтез ферментов термотолерантными микромицетами при повышенных температурах стимулируется наличием в среде кислых аминокислот. У мезофильных микромицетов увеличивается содержание ненасыщенных жирных кислот и снижается активность ферментов Изучено влияние повышенных температур на биосинтез глюкоамилаз и количественное изменение некоторых низкомолекулярных компонентов в клетках аспергилловых грибов. Объектом исследования были взяты микромицеты Aspergillus awamori ВУД-Т-2 и Aspergillus awamori штамм чешский. Штаммы культивировались в течение 96 ч при температурах 30, 40, 45 оС в колбах емкостью 750 см 3 на шуттель - аппарате с частотой вращения 4 с -1. Установлено, что повышение температуры культивирования термотолерантного микромицета с 30 до 45 оС в течение 96 ч способствует увеличению содержания внутриклеточных аминокислот, особенно глутаминовой и аспарагиновой, а также полярных липидов и моноациглицеридов, триглицеридов и жирных кислот с четным числом углеродных атомов. Повышение температуры культивирования термотолератного штамма способствовало увеличению содержания этих липидных фракций; у мезофильного штамма их содержание снижалось при 45 оС. В мицелии гриба Aspergillus awamori ВУД-Т-2 повышение температуры вызывает усиление синтеза пальмитиновой и стеариновой кислот, количество линолевой и линоленовой снижается. Из штамма Aspergillus awamori штамм чешский количество насыщенных жирных кислот мало изменяется, ненасыщенных - снижается. Глюкоамилазная активность в мицелии и культуральной жидкости термотолеранта достигает максимума при 45 оС, у мезофила - при 40 оС. Таким образом, при супраоптимальных температурах культивирования Aspergillus awamori ВУД-Т-2 усиливается метаболические процессы продуцента за счет взаимодействий гидрофобных аминокислот и аминокислот с ионизированными СООН-группами, увеличивается содержание насыщенных жирных кислот, что способствует повышению биосинтеза глюкоамилазы, чего не отмечено у мезофильного штамма.

Еще

Микромицет, аминокислоты, липиды, фермент, температура, рн-среды

Короткий адрес: https://sciup.org/14040316

IDR: 14040316

Текст научной статьи Биосинтез глюкоамилаз, аминокислот, жирных кислот липидов термотолерантным и мезофильным штаммами рода aspergillus при различных температурах

По изменению количественного состава клеточных метаболитов в процессе их биосинтеза можно выяснить причину термостойкости некоторых микроорганизмов.

Известно, что высокое содержание в клетке цистеина способствует термостойкости мембранного белка [1].

Активный синтез ферментов термотолерантными микромицетами при повышенных температурах стимулируется наличием в среде кислых аминокислот [2]. У мезофильных мик-ромицетов увеличивается содержание ненасыщенных жирных кислот и снижается активность ферментов [3].

Литературных данных для термотолерантных и мезофильных микромицетов рода Aspergillus по этому вопросу представлено недостаточно.

В настоящей работе изучено влияние повышенных температур на биосинтез глюкоамилаз и количественное изменение некоторых низкомолекулярных компонентов в клетках аспергилловых грибов.

Объектом исследования были взяты мик-ромицеты Aspergillus awamori ВУД-Т-2 и Aspergillus awamori штамм чешский [4]. Штаммы культивировались в течение 96 ч при температурах 30, 40, 45 ^оС в колбах емкостью 750 см³ на шуттель - аппарате с частотой вращения 4 с^-1.

Глюкоамилазную активность (ГлА) щтам-мов определяли глюкозооксидазным методом [5].

Свободные аминокислоты экстрагировали из разрушенного мицелия горячим этанолом. Спиртовые растворы выпаривали и остаток растворяли в 10 см3 ацетатного буфера рН 2,0. Разделение экстрагированных аминокислот проводили на аминоанализаторе Hd 1200 Е Их содержание в 1 г биомассы рассчитывали по формуле:

SVMk

., S 1 • H

где х – количество аминокислоты, % от асб; S – площадь пика аминокислоты; S1 - площадь пика стандартного раствора аминокислоты; M – молекулярная масса аминокислоты; k – коэффициент поправки объема дозирующего устройства = 1; H – навеска; V – объем гидролизата.

Экстракцию липидов из мицелия микро-мицетов проводили методом [6]. Количественный и качественный состав определяли хроматографически: количественный – денситометрически [7].

Денситограммы рассчитывали методом внутренней нормализации по формуле:

Гл =

Z S v i = 1 )

100 %,

где Гл – группа липидов; Si - площадь i-го компонента.

Для выделения липидов использовали свидетели с значениями Rf [8].

Жирокислотный состав нейтральных липидов определяли на газожидкостном хроматографе ЛХМ – 8МД с пламенным детектором.

В мицелий аспергилловых микромицетов входили полярные липиды и моноацелглицерины (Пол + Мг), диацилглицерингы (Дг), стерины (С), жирные кислоты (Жк), триглицерины (Тг).

Образование внутриклеточных аминокислот и биосинтез глюкоамилаз термотолерантным и мезофильным микромицетами при изменении температуры культивирования представлены в таблице 1.

Т а б л и ц а 1

Влияние температуры на биосинтез глюкоамилазы и внутриклеточных аминокислот микромицетами

t. о _С	τ. ч	ГлА		Биомасса, г СВ/100 см³	Содержание аминокислоты, % от СВ б/м
t. о _С	τ. ч	Миц, ед/г	КЖ, ед/100 см³	Биомасса, г СВ/100 см³	Глу	Асп	Лиз	Тре	Лей	Цис	Вал	Изо
Aspergillus awamori ВУД-Т-2
30	24	15,3	300	2,0	0,71	0,44	0,09	0,15	0,08	0,42	0,03	0,02
30	96	17,5	1100	1,7	0,85	0,51	0,28	0,13	0,07	0,48	0,16	0,15
45	24	18,4	400	2,0	0,80	0,56	0,22	0,19	0,10	0,46	0,20	0,12
45	96	17,7	1200	1,5	0,96	0,80	0,29	0,16	0,13	0,52	0,33	0,28
Aspergillus awamori штамм чешский
30	24	10,5	280	1,8	0,30	0,30	0,08	0,12	0,09	0,21	0,09	0,05
30	96	8,7	275	1,3	0,33	0,36	0,09	0,10	0,09	0,30	0,12	0,11
45	24	3,3	80	1,0	0,09	0,08	0,04	0,02	0,02	0,03	0,03	0,02
45	96	2,3	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

Из таблицы 1 видно, что повышение температуры культивирования термотолерантного микромицета с 30 до 45 оС в течение 96 ч способствует увеличению содержания внутриклеточных аминокислот, особенно Глу и Асп у мезофильного незначительное увеличение отмечается только при 30 оС. Глюкоамилазная активность мицелия термотолеранта мало изменяется, но возрастает в культуральной жид- кости. У мезофильного штамма она существенно снижается и в мицелии в КЖ.

Мицелий первого штамма представляет собой рыхлую войлокообразную массу; мезофильный штамм слабо образует мицелий в виде разновеликих шарообразных форм.

Изменение количества липидного и жирнокислотного состава в мицелии под действием различных температур сведены в таблице 2.

Т а б л и ц а 2

Влияние температуры на биосинтез глюкоамилазы, липидный и жирнокислотный состав мицелия микромицетов

t. о _С	τ. ч	ГлА		Биомасса,г СВ/100 см³	Содержание липидов и ЖК, % от суммы содержания
t. о _С	τ. ч	Миц, ед/г	КЖ, ед/100 см³	Биомасса,г СВ/100 см³	Пол+ Мг	Дг	С	Жк	Тг	С 15:0	С 16:0	С 18:0
Aspergillus awamori ВУД-Т-2
30	24	15,3	310	1,3	15,5	1,7	10,9	4,9	70,3	0,3	0,5	13,6
40	48	16,7	1120	1,6	17,5	1,9	13,0	5,5	75,3	0,4	-	15,0
45	96	17,8	2213	1,2	18,0	1,7	12,9	5,3	77,0	-	-	15,0
Aspergillus awamori штамм чешский
30	24	10,4	275	1,4	26,8	2,7	11,0	6,0	25,0	0,8	2,6	6,2
40	48	11,5	160	1,2	27,0	2,6	10,0	6,9	21,3	0,6	2,7	5,3
45	96	2,4	65	0,6	15,3	1,0	8,7	4,0	12,3	-	-	5,0

Как видно из таблицы 2, оба штамма при повышении температуры содержали наибольший процент полярных липидов и миноациглицеридов (Пол+Мг), триглицеридов (Тг) и жирных кислот с четным числом углеродных атомов.

Повышение температуры культивирования термотолератного штамма способствовало увеличению содержания этих липидных фракций; у мезофильного штамма их содержание снижалось при 45 ^оС. В мицелии гриба Aspergillus awamori ВУД-Т-2 повышение температуры вызывает усиление синтеза пальмитиновой и стеариновой кислот, количество линолевой и линоленовой снижается. Из штамма Aspergillus awamori штамм чешский количество

Статья научная