Ксилотрофные базидиомицеты в чистой культуре - Галина Ильина

1.3 Ксилотрофные базидиомицеты как перспективный объект биотехнологии

Искусственное выращивание грибов способно внести существенный вклад в дело обеспечения продовольствием возрастающего населения земного шара. Грибы употребляют в пищу с глубокой древности, поэтому сделать грибы такой же управляемой сельскохозяйственной культурой, как зерновые злаки, овощи, фрукты, давно уже стало актуальной задачей. Наиболее легко поддаются искусственному выращиванию дереворазрушающие грибы. Это связано с особенностями их биологии, их способность легко расти и плодоносить использовали с древнейших времен.

Искусственное разведение дереворазрушающих грибов получило довольно широкое распространение. Мицелий съедобных грибов, как и мицелий продуцентов антибиотиков можно выращивать на жидких средах, в глубинной культуре. Зачастую это полностью механизированный и автоматизированный процесс. Так, в Институте микробиологии Академии наук Белоруси (1990) разработаны и апробированы в опытном производстве способы получения белковых грибных препаратов даедалина и пантегрина из мицелия дереворазрушающих грибов дедалеопсиса бугристого (Daedaleopsis сonfragosa) и пилолистника тигрового (Panus tigrinus), с высоким содержанием белка и биологически активных веществ. По содержанию белка 1 кг этих препаратов эквивалентен 2 кг мяса. По биологической ценности белок этих препаратов не уступает растительным и приближается к животным белкам. Перевариваемость белков данных препаратов составляет свыше 80 %. В основе этого способа получения пищевого белка лежат полученные микологами данные о том, что плодовые тела грибов и их мицелиальная масса близки по своему химическому составу и пищевой ценности. Исследования в этом направлении продолжаются (Бабицкая и др., 2006).

Ксилотрофные базидиомицеты обладают богатыми комплексами целлюлозо- и лигнолитических ферментов. Целлюлозолитические ферменты очень специфичны, их действие проявляется в деполимеризации молекул целлюлозы. Обычно используются в виде комплекса, доводящего гидролиз целлюлозы до глюкозы (в гидролизной промышленности). В медицинской промышленности их используют для выделения стероидов из растений, в пищевой – для улучшения качества растительных масел, в сельском хозяйстве – как добавки в комбикорма для жвачных животных.

Базидиальные грибы, возбудители белой гнили, синтезируют мультиферментный комплекс лигнолитического действия, принимающий участие в процессе деградации лигнина (Клесов, 1985; Рабинович, 2000; Клечак и др., 1999, 2010; Титова и др., 2002; Русинова, 2009; Рагимова, 2010). Неспецифичность ферментов лигнолитического действия и их высокая окислительная способность открывают широкие возможности для использования как самих грибов лигнинолитиков, так и их лигнинолитических ферментов в системах детоксификации и деградации ксенобиотиков, биоремедиации почв и вод (Королева, 2006). Разработка экологически чистых биотехнологий как для обработки и модификации лигнинсодержащих материалов, так и для утилизации лигнинсодержащих отходов (в особенности для целлюлознобумажной и текстильной промышленности), интенсифицировала изучение механизма деградации лигнина базидиальными грибами и роли их лигнинолитических ферментов в этом процессе (Такташев, 2002; Бойко и др., 2008; Древаль, Бойко, 2009).

В работе Г.П. Александровой и С.А. Медведевой изучена лигниндеструктирующая способность базидиального гриба Daedaleopsis сonfragosa (1999). Показана перспективная возможность использования комплекса оксидазных и ксиланазных ферментов, продуцируемых грибом, для деструкции и снижения содержания остаточного лигнина сульфатных целлюлоз.

В настоящее время активизировались исследования ферментативной активности отдельных видов ксилотрофных базидиомицетов, результаты которых находят широкое практическое применение. В работе О.Н.Горбатовой и др. (2006), в результате целенаправленного скрининга по лигниндеструктирующей способности (индексу ксилолиза), в качестве объекта исследований был выбран гриб Daedaleopsis сonfragosa. За относительно короткий срок инкубирования (14 сут) при небольшой потере массы древесины (ПМД) (5 %) и целлюлозы (всего 0.9 %), потери лигнина, вызванные действием Daedaleopsis сonfragosa, составляли 23 %. Эти показатели деятельности гриба, с точки зрения эффективности и избирательности делигнификации, несколько лучше, чем для Phanerochaete sanguinea, одного из наиболее известных (Lakshminarayana et al., 1992) лигнинолитических грибов. Биоотбелка сульфатных целлюлоз может осуществляться ферментами, прежде всего, оксидазного типа за счет окислительной деструкции лигнина, что приводит к его функционализации и способствует увеличению растворимости. Среди лигнинразрушающих ферментов известны лигнинпероксидаза и лакказа, которые осуществляют одноэлектронный перенос с молекулы субстрата лигнина – и тем самым катализируют широкую серию далее протекающих с ним реакций. Кроме того, гемицеллюлазные ферменты способны гидролизовать гемицеллюлозы, переосажденные на поверхности целлюлозного волокна, облегчая последующую экстракцию лигнина (Ахмедова, 1992; Дудкин и др., 1991; Ежов и др., 1993). Среди внеклеточных ферментов, продуцируемых Daedaleopsis сonfragosa, выявили наличие лигнинпероксидазной, лакказной, ксиланазной и целлюлазной активностей (Горбатова и др., 2005). Максимальная активность перечисленных ферментов отмечена у гриба на 7 сутки культивирования. Активность лигнинпероксидазы оказалась доминирующей, а целлюлазы – минимальной. Такое сочетание ферментативной активности позволяет считать Daedaleopsis сonfragosa перспективной культурой для использования в процессах отбелки. Обработку небеленой сульфатной хвойной целлюлозы в указанной работе осуществляли семидневной культурой Daedaleopsis сonfragosa и проследили влияние продолжительности обработки на состав сульфатцеллюлозной массы в сравнении с Phanerochae tesanguinea.

Конец ознакомительного фрагмента.