vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2014-4-213-219vguit-522Research ArticleБиотехнология и бионанотехнологияBiotechnology, bionanotechnology and sugary products technologyПОЛУЧЕНИЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ИНУЛИНАЗЫ SACCHAROMYCES CEREVISIAE ВГШ-2PRODUCTION, PROPERTIES AND APPLICATION OF SACCHAROMYCES CEREVISIAE VGSH-2 INULINASEШуваеваГ. П.ShuvaevaG. P.

доцент, кафедра биохимии и биотехнологии. тел. (473) 2555557

Assistant Professor, Department of biochemistry and biotechnology. phone (473) 2555557

gpschuvaeva@mail.ruКорнееваО. С.KorneevaO. S.

профессор, кафедра биохимии и биотехнологии. тел. (473) 2555557

professor, Department of biochemistry and biotechnology. phone (473) 2555557

gpschuvaeva@mail.ruМальцеваО. Ю.MaltsevaO. Iu.

доцент, кафедра биохимии и биотехнологии. тел. (473) 2555557

assistant Professor, Department of biochemistry and biotechnology. phone (473) 2555557

gpschuvaeva@mail.ruСвиридоваТ. В.SviridovaT. V.

доцент, кафедра биохимии и биотехнологии. тел. (473) 2555557

assistant Professor, Department of biochemistry and biotechnology. phone (473) 2555557

gpschuvaeva@mail.ruВоронеж. гос. ун-т. инж. технол.РоссияVoronezh State University of Engineering TechnologiesRussian Federation20140612201504213219Copyright © Шуваева Г.П., Корнеева О.С., Мальцева О.Ю., Свиридова Т.В., 20142014Шуваева Г.П., Корнеева О.С., Мальцева О.Ю., Свиридова Т.В.Shuvaeva G.P., Korneeva O.S., Maltseva O.I., Sviridova T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/522

Реферат. В работе представлены экспериментальные данные по кислотной и термической инактивации высокоочищенной инулиназы (2,1-β-D-фруктанфруктано-гидролаза, КФ 3.2.17) дрожжей Saccharomyces cerevisiae расы ВГШ-2. Продуцент получен методом индуцированного мутагенеза и депонирован в музей чистых культур кафедры биохимии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ВГУИТ). Клетки исходной культуры (S. cerevisiae р. XII) ступенчато подвергались действию ультрафиолетового излучения (УФЛ) и УФЛ в комплексе с химическим мутагеном (этиленимином). Культуру выращивали методом жидкофазного глубинного культивирования на несменяемой питательной среде. Экспериментально подобраны условия выделения инулиназы разной степени очистки. Выявлены зависимости активности фермента от действия физико-химических факторов (рН и температуры), определены численные значения основных кинетических констант: Km и Vmax. Методом инфракрасной-спектроскопии изучена структура молекулы фермента: определены тип и относительное количество элементов вторичной структуры фермента, установлены группы активного центра энзима, связывающие субстрат. Проведена сравнительная оценка отдельных ферментных препаратов по степени гидролиза инулина, содержащегося в топинамбуре, и сравнительная оценка рас дрожжей S. cerevisiae ВГШ-2 и S. cerevisiae XI по способности к последующему его сбраживанию. Установлены оптимальные условия ферментативного гидролиза полисахарида (инулина). Проведены исследования по сбраживанию крахмалсодержащего сырья дрожжами рас S.cerevisiae ВГШ-2 и S.cerevisiae XI. Установлено, что использование культуры S. cerevisiae ВГШ-2 для сбраживания зернового сусла и экстракта из топинамбура позволяет увеличить выход этанола по сравнению с контрольной расой, улучшить качественные показатели продукта, а так же прогнозировать перспективу её внедрения в пищевой промышленности для получения этанола из зернового и инулинсодержащего сырья.

Summary. Experimental data on an acid and thermal inactivation of a high refined inulinase (2,1-β-D- fructanfructanohydrolase, KF 3.2.17), produced by the race of Saccharomyces cerevisiae VGSh-2 yeast are presented. The strain of S. cerevisiae VGSh-2 was produced by the method of the induced mutagenesis and deposited to the collection of pure cultures of the chair of biochemistry and biotechnology of Voronezh state university of engineering technologies. The cells of source culture (S. cerevisiae XII) were affected step-by-step by the ultra-violet radiation (UFR) and UFR in a complex with a chemical mutagen (etilenimine). The culture was grown up by the method of liquid-phase deep cultivation on a constant nutrient medium. Refining conditions for inulinase are sorted out. Activity of enzyme dependence on physical and chemical factors (рН and temperature) is obtained and numerical values of the main kinetic constants – Km and Vmax are determined. The structure of enzyme molecule is studied by an infrared-spectroscopy method: the type and relative quantity of elements of secondary structure of protein are defined. Substrate binding groups of the active center of an inulinase are found. The comparative analysis of the ability to hydrolysis of inulin in several enzyme preparations from Jerusalem artichoke and to the subsequent their fermentation by the VGSh-2 and XI S. cerevisiae yeasts is carried out. Optimum conditions of enzyme hydrolysis of inulin are selected. Research of the fermentation process of starchcontaining raw materials by yeasts of VGSh-2 and XI races is done. It is established that the using of VGSh-2 S. cerevisiae yeast for a grain wort and the Jerusalem artichoke fermentation, allows to increase an extraction of ethyl alcohol comparing to control race, to improve its quality characteristics, and also allows to predict the using of new race in the food industry for production ethanol from grain raw materials and a fermentation of inulin containing raw materials.

ферментные препаратыпротеолитическая активностьинулининулиназаSaccharomyces cerevisiaenutrient mediumhydrolysisproducerfermental preparationsinulininulinaseSaccharomyces cerevisiaeReferencesПат. № 2147034, RU, 7 С12 N 1/16, C12 R 1:865. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae ВГШ-2 для бродильных производств / Шуваева Г.П., Гарманова Е.Л., Мальцева О.Ю. № 98121097/13; Заявл. 2000132175; Опубл. 27.03.2000, Бюлл. № 9.Shuvaeva G. P., Garmanova E.L., Maltseva O. Iu. Saccharomyces cerevisiae VGSh- 2 yeast for fermentative productions. Patent RF, no. 2147034, 2000. (In Russ.).Singh R. S., Singh R.P. Production of Fructooligosaccharides from Inulin by Endoinulinases and Their Prebiotic Potential // Food Technol. Biotechnol. 2010. vol.48. no 4. Р. 435–450.Singh R. S., Singh R.P. Production of Fructooligosaccharides from Inulin by Endoinulinases and Their Prebiotic Potential. Food Technol. Biotechnol, 2010, vol.48, no 4, pp. 435–450.Корнеева О.С. Карбогидразы: препаративное получение, структура и механизм действия на олиго- и полисахариды. Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 2001. 184 с.Korneeva O. S. Carbohydrases: prepa-rative production, structure and the mechanism of action on oligo-and polysaccharides. Voronezh: Voronezh State University, 2001. 184 p. (In Russ.).Шуваева Г.П., Рутковская Т.Р. Особенности инулиназ продуцентов различных таксономических групп // Сб. статей «Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов». Воронеж. 2008. № 19. С. 292-295.Shuvaeva G. P., Rutkovskaia T.R. The features of inulinase producers of various taxonomical groups. "Organization and Regulation of physiological and biochemical Processes". Voronezh, 2008, no. 10, pp. 292-295. (In Russ.).Рутковская Т.Р., Шуваева Г.П., Корнеева О.С. Инулиназа дрожжей S.cerevisiae ВГШ- 2. Препаративное получение и некоторые физико-химические свойства // Фундаментальные исследования. 2010. № 10. С. 17-25.Rutkovskaia T.R., Shuvaeva G. P., Korneeva O. S. Inulinases of S.cerevisiae VGSh-2 yeast. Preparative production and some physical and chemical properties. Basic researches, 2010, no. 10, pp. 17-25. (In Russ.).Шуваева Г.П., Рутковская Т.Р., Корнеева О.С. Исследование физико-химических свойств инулиназы дрожжей S. cerevisiae ВГШ- 2 // Вопросы современной науки и практики. 2010. Вып.11. Т.31. № 10-12. С. 60-64Shuvaeva G. P., Rutkovskaia T.R., Korneeva O. S. Research of physical and chemical properties of an inulinaza of VGSh-2 S. cerevisiae yeast. Questions of modern science and practice, 2010, issue 11, vol.31, no. 10-12, pp. 60- 64. (In Russ.).Шуваева Г.П., Рутковская Т.Р., Корне- ева О.С. Исследование молекулярной структуры инулиназы Saccharomyces cerevisiae // Материалы 111 Межд. н-т конф. «Инновационные технологии и оборудование для пищевой пром-ти (приоритеты развития), Воронеж, 22-24 сентября. 2009. Т. 2. С. 30-32.Shuvaeva G. P., Rutkovskaia T.R., Korneeva O. S. The study of molecular structure of an inulinase of Saccharomyces cerevisiae. Materials of international conf. "Innovative technologies and equipment for a food industry (development priorities), Voronezh, September 22-24. 2009, vol. 2, pp. 30-32. (In Russ.).Вагабов М-З. В. и др. Интенсификация процесса гидролиза инулинсодержащего сырья с целью получения этанола // Хранение и переработка сельхозсырья. 2006. № 2. С. 43-45.Vagabov M-Z. V. et al. An intensification of process of hydrolysis of inulin containing raw materials for ethanol production. Storage and processing of agricultural raw materials, 2006, no. 2, pp. 43-45. (In Russ.).Фертман Г.И., Шойхет М.И. Химико- технологический контроль спиртового и ликеро-водочного производства. М.: Пищевая пром-сть, 1975. 440 с.Fertman G. I., Shoykhet M. I. Chemical and technological control of alcohol and beverage production. Moscow, Food industry, 1975. 440 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.