аспирант с 01.01.2024 по настоящее время
Санкт-Петербург, г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Россия
сотрудник
Санкт-Петербург, г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Россия
студент с 01.01.2025 по настоящее время
ВАК 4.1.1 Общее земледелие и растениеводство
ВАК 4.1.2 Селекция, семеноводство и биотехнология растений
ВАК 4.1.3 Агрохимия, агропочвоведение
ВАК 4.1.4 Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры
ВАК 4.1.5 Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика
ВАК 4.2.1 Патология животных, морфология, физиология, фармакология и токсикология
ВАК 4.2.2 Санитария, гигиена, экология, ветеринарно-санитарная экспертиза и биобезопасность
ВАК 4.2.3 Инфекционные болезни и иммунология животных
ВАК 4.2.4 Частная зоотехния, кормление, технологии приготовления кормов и производства продукции животноводства
ВАК 4.2.5 Разведение, селекция, генетика и биотехнология животных
ВАК 4.3.3 Пищевые системы
УДК 57.042.5 Активаторы. Кофакторы
Цель исследования – оптимизация условий культивирования Bacillus subtilis для повышения активности α-амилазы в культуральной жидкости путем подбора концентрации хлорида кальция (CaCl2), уровня pH среды и продолжительности культивирования. Исследование выполнено в 2023–2024 гг. с использованием штамма B. subtilis из музея микробиологических культур кафедры «Технологии микробиологического синтеза». Культивирование проводили методом глубинного выращивания в среде L-бульон при 37 °C в течение 48; 108 и 168 ч. По схеме полного факторного эксперимента варьировали концентрацию CaCl2 (1,0; 3,0; 5,0 г/л) и pH среды (4,0; 5,0; 6,0). Активность α-амилазы определяли спектрофотометрически йод-крахмальным методом. Каждый вариант опыта выполняли в трехкратной повторности. Построена математическая модель в виде полиномиального уравнения первого порядка, адекватно описывающая зависимость активности фермента от изучаемых факторов. Анализ коэффициентов регрессии выявил наибольшее положительное влияние фактора X2 (концентрация CaCl2, коэффициент +2,75). Наибольшая активность в рамках матрицы эксперимента (13,08 Ед/мл) наблюдалась при pH 6,0, концентрации CaCl2 5 г/л и продолжительности 168 ч. Отрицательное значение линейного коэффициента для pH (–1,68) в сочетании с сильными эффектами взаимодействия указывает на сложный, нелинейный характер влияния кислотности среды на синтез фермента. На основе анализа модели и метода крутого восхождения определены оптимальные параметры культивирования B. subtilis для синтеза α-амилазы в исследованном диапазоне: pH 6,0, концентрация CaCl2 5 г/л, продолжительность 168 ч. Концентрация хлорида кальция оказывала наибольшее положительное влияние на выход фермента. Модель предсказывает, что дальнейшая оптимизация может позволить существенно увеличить активность α-амилазы за пределами исследованного диапазона факторов.
амилолитическая активность, Bacillus subtilis, хлорид кальция, оптимизация культивирования, математическое моделирование
1. Ravi R.K., Pathak B. Microbial Biotechnology: Fundamentals and Applications. Springer Nature, 2021. 415 p.
2. Alvarez M.V.C., De Souza A.A.U., De Souza S.M.A.G.U. Optimization of amylase production and stability: from submerged fermentation to enzyme engineering // Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2022. Vol. 45. Art. 102527.
3. Souza P.M., Magalhães P.O. Application of microbial amylases in industry: A review // Brazilian Journal of Microbiology. 2020. Vol. 51, N 1. P. 1–14.
4. Walker G.M., Walker R.S. Advances in yeast fermentation biotechnology // Advances in Microbial Physiology. 2018. Vol. 73. P. 1–40.
5. Nigam P.S. Microbial enzymes with special characteristics for biotechnological applications // Biomolecules. 2017. Vol. 7, N 1. Art. 20.
6. Sharma N., Satyanarayana T. Microbial thermostable α-amylases: characteristics and industrial applications // Advances in Applied Microbiology. 2020. Vol. 112. P. 1–51.
7. Mehta D., Satyanarayana T. Bacterial and archaeal α-amylases: diversity and amelioration of the desirable characteristics for industrial applications // Frontiers in Microbiology. 2016. Vol. 7. Art. 1129.
8. Santiago M., Ramírez-Sarmiento C.A., Zamora R.A., et al. Discovery, molecular mechanisms, and industrial applications of cold-active enzymes // Frontiers in Microbiology. 2016. Vol. 7. Art. 1408.
9. de Souza P.M., de Oliveira Magalhães P. Application of microbial α-amylase in industry: A review // Brazilian Journal of Microbiology. 2020. Vol. 51, N 1. P. 1–14.
10. Li Y., Wang Y., Zhang X., et al. Molecular insights into calcium-dependent stabilization of bacterial α-amylases: Structural determinants and functional implications // International Journal of Biological Macromolecules. 2023. Vol. 253. Art. 127203.
11. Рыженков Н.С., Яценко Е.С., Микушина И.В., Ширманов М.В., Евдокимов И.Ю. Питательная среда для культивирования Bacillus subtilis. Патент РФ RU2668178C1. 27.09.2018. Бюл. № 27.
