Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Определены актуальные направления исследований олигосахаридов-пребиотиков на основе анализа библиографической карты, полученной с использованием программы VOSviewer. Показано, что актуальными являются исследования в области биосинтеза пребиотиков галактоолигосахаридов (ГОС) с использованием бета-галактозидаз дрожжей Kluyveromyces. В результате анализа литературы также установлено, что выбор фермента и формы его применения, оптимизация условий биосинтеза и очистки являются наиболее важными для регулирования выхода, состава и свойств ГОС. Бета-галактозидазы из Kluyveromyces могут одновременно катализировать реакции гидролиза и трансгалактозилирования. Применение бета-галактозидаз Kluyveromyces в виде цельноклеточных ферментов, в иммобилизованной форме или совместно с другими ферментами позволяет улучшить экономические показатели процессов биосинтеза, и/или выход и/или структуру ГОС. Прямой синтез ГОС в молоке или сыворотке дает возможность получать новые функциональные молочные продукты и добавки. К перспективным направлениям можно отнести использование побочного молочного сырья для получения продуктов с ГОС, комбинированное применение ферментов разных продуцентов, а также комплексное применение бета-галактозидаз Kluyveromyces для биосинтеза и очистки ГОС. Исследованы закономерности процессов совместного культивирования разных комбинаций 4 штаммов дрожжей из Всероссийской коллекции микроорганизмов (Kluyveromyces lactis Y-1333 и Y1339, Kluyveromyces marxianus Y-459 и Y-1338, смесей и гибридов) в побочном сырье переработки молока (творожной и подсырной сыворотке). В результате проведения экспериментов установлено, что гибриды штаммов K. lactis 1333 × K. marxianus 1338 и K. lactis 1333 × 1339 показали более высокую скорость роста, чем отдельные штаммы, в течение 24 ч в обоих видах сыворотки, разница значений lgN составила 7,6÷31% в зависимости от сырья и штамма. Наиболее активное образование летучих компонентов обнаружено в опытах со смесью K. lactis 1333 + K. marxianus 1338 в творожной и подсырной сыворотке. Установлено, что совместное культивирование и гибридизация (как межштаммовая, так и межвидовая) некоторых лактозосбраживающих дрожжей может приводить к изменению их биохимических и физиологических свойств, что соответствует данным других исследователей. Определены оптимальные параметры (продолжительность и вид сырья) накопления биомассы дрожжей. Самое высокое количество живых клеток было получено через 48 ч инкубации K. marxianus 459, гибридов K. lactis 1333 × K. marxianus 1338 и K. lactis 1333 × 1339 в подсырной сыворотке, а также гибрида K. marxianus 459× K. marxianus 1333 в творожной сыворотке. Исследованы закономерности процессов получения комбинированных бета-галактозидаз разных сочетаний 4 штаммов дрожжей Kluyveromyces lactis Y-1333 и Y-1339, Kluyveromyces marxianus Y-459 и Y-1338. Исследовано влияние времени культивирования различных смесей и гибридов 4 штаммов на активность неочищенных ферментных препаратов бета-галактозидаз, получаемых путем термоавтолиза клеток при 50°С в течение 24 ч. Определение активности ферментов проводили в соответствии с методикой, основанной на гидролизе β-галактозидазой синтетического субстрата о-нитрофенил-β-D-галактопиранозида. Установлено, что максимальная активность ферментов была получена при использовании подсырной сыворотки для культивирования гибридов K. lactis 1333 × K. marxianus 1338, K. lactis 1333 × 1339 и K. marxianus 459× K. marxianus 1333 в течение 48 часов. Спланирован и реализован двухфакторный эксперимент по исследованию влияния температуры и продолжительности термоавтолиза на активность неочищенных ферментных препаратов бета-галактозидаз отобранных гибридов. Анализ уравнений регрессии, адекватно описывающих процесс, и графиков, полученных с использованием программы Statistica, показал, что зависимость активности бета-галактозидаз изученных грибридов от температуры и времени термоавтолиза может быть описана квадратичными уравнениями, а поверхности отклика имеют четко выраженную зону максимума. установлено, что наибольшую активность проявили бета-галактозидазы двух гибридов K. lactis Y-1333 × K. marxianus Y-1338 и K. lactis Y-1333 × K. lactis Y-1339, а оптимальными режимами термического воздействия можно считать температуру (50±2)°С, время (22±2) ч. Сочетание этих параметров обработки позволили получить ферментный препарат наибольшей активности, а также обеспечило его микробиологическую чистоту. Исследовано влияние рН и добавления минеральных солей (ионов металлов Mn2+, Mg2+, Ca2+, Na+) на активность бета-галактозидазы после термоавтолиза клеток отобранных гибридов, а также её стабильность в ходе хранения. Установлено, что для гибрида K. lactis Y-1333 × K. marxianus Y-1338 при значениях рН 6,8 и 7,4 активность фермента увеличивается в процессе хранения, максимальные значения получены при рН 6,8 через 3 суток. Добавление в раствор при проведении термоавтолиза солей кальция и магния способствовало повышению активности и стабильности бета-галактозидазы, как сразу после получения, так и в процессе хранения фермента (к 3 суткам на 27 – 63% выше). В экспериментах с другим гибридом (K. lactis Y-1333 × K. lactis Y-1339) максимальная ферментативная активность была зафиксирована сразу после проведения термоавтолиза в растворах с рН 7,4, при хранении активность существенно снижалась, особенно при рН 5,0 и 8,0. Добавление солей кальция и магния способствовало повышению активности и стабильности бета-галактозидазы, как сразу после получения, так и в процессе хранения фермента (через 3 суток на 27 – 63% выше). Определены значения факторов (температуры и рН), при которых полученные бета-галактозидазы проявляют максимальную активность. Установлено, что фермент гибрида K. lactis Y-1333 × K. marxianus Y-1338 является устойчивым к действию высоких температур и сохраняет свою активность даже при 50 – 60°С. Максимальную активность бета-галактозидаза этого гибрида проявила при рН 7,0 и температуре 40°С. Бета-галактозидаза гибрида K. lactis Y-1333 × K. lactis Y-1339 оказалась чувствительной к повышению температуры, а наибольшая её активность наблюдалась также при рН 7,0 и 40°С.