СКРИНІНГ УМОВ КУЛЬТИВУВАННЯ TRAMETES HIRSUTA ІВК 1569 ДЛЯ ОТРИМАННЯ ЕНДОПОЛІГАЛАКТУРОНАЗИ

Автор(и)

  • П. ЗУБИК Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Автор https://orcid.org/0000-0003-0435-0254
  • І. КЛЕЧАК Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Автор https://orcid.org/0000-0002-7382-0259

DOI:

https://doi.org/10.31861/biosystems2026.01.019

Ключові слова:

біотехнологія, пектинолітичні ферменти, параметри культивування, склад поживного середовища, вихід ферменту

Анотація

У роботі досліджено умови синтезу ендополігалактуронази штамом Trametes hirsuta 1569 при глибинному культивуванні. Встановлено, що максимальна активність ферменту досягалася на 9 добу, після чого спостерігалося її зниження. Серед досліджених джерел вуглецю найбільш ефективним виявився буряковий жом, тоді як пивна дробина не індукувала синтез ферменту. Оптимальна концентрація бурякового жому становила 10 г/дм3, що забезпечувало високий рівень активності без подальшого ефекту насичення. Максимальний синтез ферменту спостерігався при використанні сечовини та сульфату амонію як джерел азоту, причому оптимальна концентрація (NH4)2SO4 становила 1,0 г/дм3. Найсприятливіше для синтезу ендополігалактуронази значення pH середовища знаходилось у межах 5–7 з максимумом за pH 6. Помірна швидкість перемішування (120 об/хв) та внесення 5 % посівного матеріалу забезпечують максимальний синтез ферменту. Отримані результати свідчать про доцільність використання лігноцелюлозних відходів, зокрема бурякового жому, для біосинтезу ендополігалактуронази та можуть бути використані для оптимізації біотехнологічних процесів.

Посилання

1. Alcantara, S. R., Leite, N. J., & da Silva, F. L. H. (2013). Scale up of polygalacturonase production by solid state fermentation process. In Food Industry (pp. 399–420). InTech. https://doi.org/10.5772/53152

2. Alqahtani, Y. S., More, S. S., R., K., Shaikh, I. A., K. J., A., More, V. S., Niyonzima, F. N., Muddapur, U. M., & Khan, A. A. (2022). Production and purification of pectinase from Bacillus subtilis 15A-B92 and its biotechnological applications. Molecules, 27(13), 4195. https://doi.org/10.3390/molecules27134195

3. Anand, G., Yadav, S., & Yadav, D. (2017). Production, purification and biochemical characterization of an exo-polygalacturonase from Aspergillus niger MTCC 478 suitable for clarification of orange juice. 3 Biotech, 7(2), 122. https://doi.org/10.1007/s13205-017-0760-3

4. Bassim Atta, M., & Ruiz-Larrea, F. (2022). Fungal pectinases in food technology. In Pectins - The New-Old Polysaccharides. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.100910

5. Bennamoun, L., Hiligsmann, S., Dakhmouche, S., Ait-Kaki, A., Labbani, F.-Z., Nouadri, T., Meraihi, Z., Turchetti, B., Buzzini, P., & Thonart, P. (2016). Production and properties of a thermostable, pH-stable exo-polygalacturonase using Aureobasidium pullulans ssolated from Saharan soil of Algeria grown on tomato pomace. Foods, 5(4), 72. https://doi.org/10.3390/foods5040072

6. Bevilaqua, G. C., Gonçalves, I. S., & Forte, M. B. S. (2026). Comparison of pretreatment strategies for the integrated production of pectin and fermentable sugars from cocoa pod husk within a biorefinery approach. Biomass and Bioenergy, 212, 109245. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2026.109245

7. 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. The IBK Mushroom Culture Collection of the M.G. Kholodny Institute of Botany. https://doi.org/https://doi.org/10.15468/dzdsqu

8. Bocchini Martins, D. A., do Prado, H. F. A., Ribeiro Leite, R. S., Ferreira, H., Souza Moretti, M. M. de, Da, R., & Gomes, E. (2011). Agroindustrial wastes as substrates for microbial enzymes production and source of sugar for bioethanol production. In Integrated Waste Management - Volume II. InTech. https://doi.org/10.5772/23377

9. 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

10. Danylyak, N. I., Semichaevsky, V. D., Dudchenko, L. G., & Trutneva, I. A. (1989). Enzyme systems of higher basidiomycetes (in russian: Fermentnyye sistemy vysshikh bazidiomitsetov). Kyiv: Naukova Dumka.

11. dos Santos, E. G., Assis, S. A. de, Ferreira, A. N., de Almeida Bezerra, M., de Paula, S. A., Valasques, L. M., do Nascimento Junior, B. B., & Lima Valasques Júnior, G. (2024). Production, characterization and application of polygalacturonase produced by Lentinus tigrinus CCMB 553. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 58, 103216. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2024.103216

12. Dudka, I. A., Wasser, S. P., Ellanskaia, I. A., et al. (1982). Methods of experimental mycology (in russian: Metody eksperimental’noy mikologii) (V. I. Bilai (Ed.)). Kyiv: Naukova Dumka.

13. 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

14. Falcão, L. de S., Monteiro, T. E. de A., do Amaral, T. S., Azevedo, S. C. M., Batista, B. N., Jordão, A. M., & Albuquerque, P. M. (2024). Optimized production of fungal polygalacturonase using cupuaçu (Theobroma grandiflorum) peel as substrate and its effect on clarification of cupuaçu juice. Beverages, 11(1), 6. https://doi.org/10.3390/beverages11010006

15. Fontana, R. C., & Silveira, M. M. (2012). Influence of pectin, glucose, and pH on the production of endo- and exo-polygalacturonase by Aspergillus oryzae in liquid medium. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 29(4), 683–690. https://doi.org/10.1590/S0104-66322012000400001

16. Giouroukou, E.-L., Zervakis, G. I., & Karnaouri, A. (2026). Harnessing the potential of basidiomycetes for sustainable degradation of plastics and catalytic upcycling. Biotechnology for the Environment, 3(1), 3. https://doi.org/10.1186/s44314-026-00038-9

17. Hao, M.-J., Wu, D., Xu, Y., Tao, X.-M., Li, N., & Yu, X.-W. (2022). A novel endo-polygalacturonase from Penicillium rolfsii with prebiotics production potential: cloning, characterization and application. Foods, 11(21), 3469. https://doi.org/10.3390/foods11213469

18. Heidarizadeh, M., Fathi Rezaei, P., & Shahabivand, S. (2018). Novel pectinase from Piriformospora indica, optimization of growth parameters and enzyme production in submerged culture condition. Turkish Journal of Biochemistry, 43(3), 289–295. https://doi.org/10.1515/tjb-2017-0192

19. Ibrahim, D., Salikin, N.-H., Lim, S. H., Ahmad, R., & Weloosamy, H. (2013). Pomelo peels as alternative substrate for extracellular pectinase production by Aspergillus niger HFM-8. Malaysian Journal of Microbiology. https://doi.org/10.21161/mjm.52713

20. Jahan, N., Shahid, F., Aman, A., Mujahid, T. Y., & Qader, S. A. U. (2017). Utilization of agro waste pectin for the production of industrially important polygalacturonase. Heliyon, 3(6), e00330. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2017.e00330

21. Javaid Asad M, N. M. (2015). Production, purification and characterization of endopolygalacturonase by Bacillus subtillus. Biochemistry & Analytical Biochemistry, 04(03). https://doi.org/10.4172/2161-1009.1000181

22. Jayani, R. S., Shukla, S. K., & Gupta, R. (2010). Screening of bacterial strains for polygalacturonase activity: its production by Bacillus sphaericus (MTCC 7542). Enzyme Research, 2010, 1–5. https://doi.org/10.4061/2010/306785

23. Larios, G., Garcia, J. M., & Huitron, C. (1989). Endo-polygalacturonase production from untreated lemon peel by Aspergillus sp. CH-Y-1043. Biotechnology Letters, 11(10), 729–734. https://doi.org/10.1007/BF01044106

24. Liu, J., Liu, W., Cai, Y., Liao, X., Huang, Q., & Liang, X. (2014). Laccase production by Trametes hirsuta, characterization, and its capability of decoloring chlorophyll. Polish Journal of Microbiology, 63(3), 323–333.

25. Martins, E. da S., Leite, R. S. R., da Silva, R., & Gomes, E. (2012). Production and characterization of polygalacturonase from thermophilic Thermoascus aurantiacus on submerged fermentation. Annals of Microbiology, 62(3), 1199–1205. https://doi.org/10.1007/s13213-011-0360-0

26. Mathew, A., Eldo, A. N., & Molly, A. G. (2008). Optimization of culture conditions for the production of thermostable polygalacturonase by Penicillium SPC-F 20. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 35(9), 1001–1005. https://doi.org/10.1007/s10295-008-0375-0

27. 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, 1–10. https://doi.org/10.1155/2018/1514795

28. Patel, D. G. B., Joshi, D. A., & Shah, D. K. R. (2024). A review on pectinolytic enzyme. In Futuristic Trends in Biotechnology Volume 3 Book 4 (pp. 244–256). Iterative International Publishers, Selfypage Developers Pvt Ltd. https://doi.org/10.58532/V3BJBT4P2CH5

29. Patidar, M. K., Nighojkar, S., Kumar, A., & Nighojkar, A. (2018). Pectinolytic enzymes-solid state fermentation, assay methods and applications in fruit juice industries: a review. 3 Biotech, 8(4), 199. https://doi.org/10.1007/s13205-018-1220-4

30. Ravichandran, A., Kolte, A., Dhali, A., Gopinath, S., & Srid, M. (2022). Transcriptomic analysis of the white-rot basidiomycete Lentinus squarrosulus to provide insights into its lignocellulose biodegradation ability. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-1136812/v1

31. Rozendo, A. S., Vandenberghe, L. P. de S., de Mattos, P. B. G., Rogez, H. L. G., & Soccol, C. R. (2024). Pectinase production from cocoa pod husk in submerged fermentation and its application in the clarification of apple juice. Fermentation, 10(7), 337. https://doi.org/10.3390/fermentation10070337

32. Samreen, P., Mangipudi, M., Grover, S., Rajan, H., & G, S. (2019). Production of pectinases and pectinolytic enzymes: microorganisms, cultural conditions and substrates. Advances in Biotechnology & Microbiology, 14(2). https://doi.org/10.19080/AIBM.2019.14.555884

33. Serrat, M., Bermúdez, R. C., & Villa, T. G. (2004). Considerations on endopolygalacturonase activity and determination of comparison ratios with emphasis on the influence of the degree of substrate esterification. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52(6), 1534–1538. https://doi.org/10.1021/jf030415e

34. Sharma, N., Patel, S. N., Rai, A. K., & Singh, S. P. (2024). Biochemical characterization of a novel acid-active endopolygalacturonase for pectin depolymerization, pectic-oligomer production, and fruit juice clarification. International Journal of Biological Macromolecules, 267, 131565. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.131565

35. Shrestha, S., Chio, C., Khatiwada, J. R., Mokale Kognou, A. L., Chen, X., & Qin, W. (2023). Optimization of cultural conditions for pectinase production by Streptomyces sp. and characterization of partially purified enzymes. Microbial Physiology, 33(1), 12–26. https://doi.org/10.1159/000528257

36. Singh nee’ Nigam, P., & Pandey, A. (Eds.). (2009). Biotechnology for agro-industrial residues utilisation. In Biotechnology for Agro-Industrial Residues Utilisation (pp. 197–226). Dordrecht: Springer Netherlands. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9942-7

37. 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

38. Zhou, X.-W., Su, K.-Q., & Zhang, Y.-M. (2012). Applied modern biotechnology for cultivation of Ganoderma and development of their products. Applied Microbiology and Biotechnology, 93(3), 941–963. https://doi.org/10.1007/s00253-011-3780-7

39. Zubyk, P., Klechak, I., Dzyhun, L., Titova, L., & Linovytska, V. (2025). Utilization of lignocellulosic waste from the agro-food industry by edible basidiomycetes Pleurotus spp. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, e11647. https://doi.org/10.55251/jmbfs.11647

40. Zubyk, P. R., & Klechak, I. R. (2024). Evaluation of pectinolytic activity and growth of Trametes versicolor and Trametes ochracea strains on pectin-containing agarified medium. Biotechnologia Acta, 17(5), 33–44. https://doi.org/10.15407/biotech17.05.033

Завантаження


Переглядів анотації: 0

Опубліковано

2026-07-04

Номер

Розділ

ОРИГІНАЛЬНІ СТАТТІ