Скринінг умов культивування Trametes hirsuta ІВК 1569 для отримання пектинліази як складової пектинолітичного комплексу
DOI:
https://doi.org/10.15330/jpnubio.13.40-51Ключові слова:
ліаза, глибинне культивування, активність ферменту, лігноцелюлозні відходи, параметри культивування, біотехнологіяАнотація
Пектинліази є важливими ферментами пектинолітичного комплексу, що каталізують розщеплення пектинових речовин і мають значний біотехнологічний потенціал. Метою роботи було дослідити умови біосинтезу пектинліази штамом Trametes hirsuta ІВК 1569 за умов глибинного культивування. Досліджували вплив тривалості культивування, лігноцелюлозних відходів як джерел вуглецю, їх концентрації та розміру, джерела і концентрації азоту, вихідного значення pH, швидкості перемішування та кількості посівного матеріалу на пектинліазну активність у культуральній рідини T. hirsuta ІВК 1569. Активність визначали спектрофотометрично з використанням тіобарбітурової кислоти. Хоча максимальна активність пектинліази досягалася на 5 добу культивування, з точки зору розробки комплексного ферментного препарату доцільним було культивувати макроміцет упродовж 9 діб. Найефективнішими джерелами вуглецю були буряковий жом і шкірки помело; яблучні вичавки забезпечували статистично подібний рівень активності. Оптимальна концентрація бурякового жому становила 10 г/дм3. Найвищу активність зафіксовано при використанні частинок розміром 0–1 мм, проте в діапазоні 0–3 мм достовірних відмінностей не встановлено. Найефективнішими джерелами азоту були солі амонію, а оптимальна концентрація амоній сульфату становила 1.0 г/дм3. Для подальших досліджень обрано pH 6.0 і 120 об/хв з урахуванням комплексної продукції пектинолітичних ферментів. Оптимальна кількість посівного матеріалу становила 5 %. Буряковий жом є перспективним джерелом вуглецю та індуктором синтезу пектинліази T. hirsuta ІВК 1569. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації біотехнологічного одержання пектинолітичних ферментних препаратів.
Посилання
Atalla, S. M. M., El Gamal, N. G., Awad, H. M., & Ali, N. F. (2019). Production of pectin lyase from agricultural wastes by isolated marine Penicillium expansum RSW_SEP1 as dye wool fiber. Heliyon, 5(8), e02302. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02302
Bisko, N., Lomberg, M., Mykchaylova, O., & Mytropolska, N. (2024). IBK Mushroom Culture Collection (Version 1.8). The IBK Mushroom Culture Collection of the M. G. Kholodny Institute of Botany. https://doi.org/10.15468/dzdsqu
Bondaruk, S. V., Bulava, S. O., Korzh, R. A., Lesyk, D. S., Polovynko, V. V., Fedyk, A. V., & Al-Maali, G. A. (2025). Biotransformation of 2,6-dichloroaniline and 3,5-dichloroaniline by the mycelium of basidiomycetes. Ukrainian Botanical Journal, 82(6), 594–603. https://doi.org/10.15407/ukrbotj82.06.594
Çelik, S. Y., Demir, N., Demir, Y., Adiguzel, A., & Gulluce, M. (2014). Production of pectin lyase from Geobacillus pallidus p26, purification, characterization and fruit juice application. Acta Chimica Slovaca, 7(1), 57–63. https://doi.org/10.2478/acs-2014-0011
Danylyak, N. I., Semichaevsky, V. D., Dudchenko, L. G., & Trutneva, I. A. (1989). Enzyme systems of higher basidiomycetes [Fermentnyye sistemy vysshikh bazidiomitsetov]. Naukova Dumka.
El Enshasy, H. A., Elsayed, E. A., Suhaimi, N., Malek, R. A., & Esawy, M. (2018). Bioprocess optimization for pectinase production using Aspergillus niger in a submerged cultivation system. BMC Biotechnology, 18(1), 71. https://doi.org/10.1186/s12896-018-0481-7
Floudas, D., Binder, M., Riley, R., Barry, K., Blanchette, R. A., Henrissat, B., Martínez, A. T., Otillar, R., Spatafora, J. W., Yadav, J. S., Aerts, A., Benoit, I., Boyd, A., Carlson, A., Copeland, A., Coutinho, P. M., de Vries, R. P., Ferreira, P., Findley, K., ... Hibbett, D. S. (2012). The Paleozoic origin of enzymatic lignin decomposition reconstructed from 31 fungal genomes. Science, 336(6089), 1715–1719. https://doi.org/10.1126/science.1221748
Gül, E., Dursun, A. Y., Tepe, O., Akaslan, G., & Pampal, F. G. (2025). Optimizing pectin lyase production using the one-factor-at-a-time method and response surface methodology. Biotechnology and Applied Biochemistry, 72(3), 638–651. https://doi.org/10.1002/bab.2686
Heerd, D., Diercks-Horn, S., & Fernández-Lahore, M. (2014). Efficient polygalacturonase production from agricultural and agro-industrial residues by solid-state culture of Aspergillus sojae under optimized conditions. SpringerPlus, 3(1), 742. https://doi.org/10.1186/2193-1801-3-742
Jatav, R. S., Gupta, A. K., & Doshi, A. (2014). Effect of different temperatures and growth stages of blue oyster mushroom on the activity of enzymes. Mushroom Research, 23(1), 47–51.
Liadi, M. A., Ayodele, T. O., Tijani, A., Bello, I. A., Sarker, N. C., Igathinathane, C., & Ademola, H. M. (2026). From biomass to biofabrication: Advances in substrate treatment technologies for fungal mycelium composites. Clean Technologies, 8(2), 30. https://doi.org/10.3390/cleantechnol8020030
Machado, A. S., Valadares, F., Silva, T. F., Milagres, A. M. F., Segato, F., & Ferraz, A. (2020). The secretome of Phanerochaete chrysosporium and Trametes versicolor grown in microcrystalline cellulose and use of the enzymes for hydrolysis of lignocellulosic materials. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, Article 826. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.00826
Marzo-Gago, C., Díaz, A. B., & Blandino, A. (2023). Sugar beet pulp as raw material for the production of bioplastics. Fermentation, 9(7), 655. https://doi.org/10.3390/fermentation9070655
Mehmood, T., Saman, T., Irfan, M., Anwar, F., Ikram, M. S., & Tabassam, Q. (2019). Pectinase production from Schizophyllum commune through central composite design using citrus waste and its immobilization for industrial exploitation. Waste and Biomass Valorization, 10(9), 2527–2536. https://doi.org/10.1007/s12649-018-0279-9
Miyairi, K., Toyoda, M., & Okuno, T. (2001). Purification and characterization of endo- and exo-polygalacturonases from Fomitopsis cytisina. Journal of Applied Glycoscience, 48(2), 105–114.
Nedjma, M., Hoffmann, N. & Belarbi, A. (2001). Selective and sensitive detection of pectin lyase activity using a colorimetric test: application to the screening of microorganisms possessing pectin lyase activity. Analytical Biochemistry, 291(2), 290–296. https://doi.org/10.1006/abio.2001.5032
Ouattara, H. G., Koffi, B. L., Karou, G. T., Sangaré, A., Niamke, S. L., & Diopoh, J. K. (2008). Implication of Bacillus sp. in the production of pectinolytic enzymes during cocoa fermentation. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 24(9), 1753–1760. https://doi.org/10.1007/s11274-008-9683-9
Oumer, O. J., & Abate, D. (2017). Characterization of pectinase from Bacillus subtilis strain Btk 27 and its potential application in removal of mucilage from coffee beans. Enzyme Research, 2017, Article 7686904. https://doi.org/10.1155/2017/7686904
Oumer, O. J., & Abate, D. (2018). Comparative studies of pectinase production by Bacillus subtilis strain Btk 27 in submerged and solid-state fermentations. BioMed Research International, 2018, Article 1514795. https://doi.org/10.1155/2018/1514795
Pedrolli, D. B., & Carmona, E. C. (2009). Pectin lyase from Aspergillus giganteus: Comparative study of productivity of submerged fermentation on citrus pectin and orange waste. Applied Biochemistry and Microbiology, 45(6), 610–616. https://doi.org/10.1134/S0003683809060064
Pili, J., Danielli, A., Nyari, N. L., Zeni, J., Cansian, R. L., Backes, G. T., & Valduga, E. (2018). Biotechnological potential of agro-industrial waste in the synthesis of pectin lyase from Aspergillus brasiliensis. Food Science and Technology International, 24(2), 97–109. https://doi.org/10.1177/1082013217733574
Poturcu, K., Ozmen, I., & Biyik, H. H. (2017). Characterization of an alkaline thermostable pectin lyase from newly isolated Aspergillus niger WHAK1 and its application on fruit juice clarification. Arabian Journal for Science and Engineering, 42(1), 19–29. https://doi.org/10.1007/s13369-016-2041-6
Rashad, M. M., Abdou, H. M., Mahmoud, A. E., & Nooman, M. U. (2009). Nutritional analysis and enzyme activities of Pleurotus ostreatus cultivated on Citrus limonium and Carica papaya wastes. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 3(4), 3352–3360.
Ravindran, R., Hassan, S. S., Williams, G. A., & Jaiswal, A. K. (2018). A review on bioconversion of agro-industrial wastes to industrially important enzymes. Bioengineering, 5(4), 93. https://doi.org/10.3390/bioengineering5040093
Vasina, D. V., Pavlov, A. R., & Koroleva, O. V. (2016). Extracellular proteins of Trametes hirsuta st. 072 induced by copper ions and a lignocellulose substrate. BMC Microbiology, 16(1), 106. https://doi.org/10.1186/s12866-016-0729-0
Yadav, S., Yadav, P. K., Yadav, D., & Yadav, K. D. S. (2009). Pectin lyase: A review. Process Biochemistry, 44(1), 1–10. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2008.09.012
Zeuner, B., Thomsen, T. B., Stringer, M. A., Krogh, K. B. R. M., Meyer, A. S., & Holck, J. (2020). Comparative characterization of Aspergillus pectin lyases by discriminative substrate degradation profiling. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, Article 873. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.00873
Zheng, L., Xu, Y., Li, Q., & Zhu, B. (2021). Pectinolytic lyases: A comprehensive review of sources, category, property, structure, and catalytic mechanism of pectate lyases and pectin lyases. Bioresources and Bioprocessing, 8(1), 79. https://doi.org/10.1186/s40643-021-00432-z
Zubyk, P. R., Dzygun, L. P., & Klechak, I. R. (2026b). Pectinolytic activity of the macromycete Trametes hirsuta (Wulfen) Lloyd under surface and submerged cultivation. Biotechnologia Acta, 19(2), 53–63. https://doi.org/10.15407/biotech19.02.053
Zubyk, P. R., Klechak, I. R., Linovytska, V. M., Titova, L. O., & Dzyhun, L. P. (2026a). Pectinolytic enzymes of Basidiomycota: Genetic basis, culture conditions, biochemical properties, and industrial applications. Mikrobiolohichnyi Zhurnal, 88(1), 83–103. https://doi.org/10.15407/microbiolj88.01.083
Zubyk, P. & Klechak, I. (2026). Screening of cultivation conditions for Trametes hirsuta ІВК 1569 for endopolygalacturonase production. Scientific Herald of Chernivtsy University. Biology (Biological Systems), 18(1), 19–27. https://doi.org/https://doi.org/10.31861/biosystems2026.01.019
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Pavlo Zubyk, Oleh Nesterenko, Inna Klechak
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
