«Биотехнология. Взгляд в будущее. Международная Интернет-Конференция Казань, 17-19 апреля 2012 года Сборник трудов Казань Казанский университет 2012 УДК 663.1(082) ББК 41.2 Б63 БИОТЕХНОЛОГИЯ. ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ. cборник ...»

ФГАОУ ВПО "Казанский (Приволжский)

федеральный университет"

Сервис виртуальных конференций Pax Grid

Биотехнология.

Взгляд в будущее.

Международная Интернет-Конференция

Казань, 17-19 апреля 2012 года

Сборник трудов

Казань

"Казанский университет"

2012

УДК 663.1(082)

ББК 41.2

Б63

БИОТЕХНОЛОГИЯ. ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ. cборник

трудов международной Интернет-конференции. Казань, 17-19 Апреля 2012 г. /Отв. редактор Изотова Е.Д. - ФГАОУ Б63 ВПО "Казанский (Приволжский) федеральный университет, Сервис виртуальных конференций Pax Grid.- Казань: Изд-во "Казанский университет", 2012. - 312с.

Сборник составлен по материалам, представленным участниками международной Интернет-конференции "Биотехнология. Взгляд в будущее". Конференция прошла с 17 - 19 апреля 2012 года. Издание освещает широкий круг воросов в области медицинской биотехнологии, взаимодействия растений и микроорганизмов.

Представлены перспективные биологически активные вещества, а так же рассмотрены вопросы применения биотехнолигии в решении хозяйственных задач. Книга рассчитана на научных работников, аспирантов, студентов, соответствующих специальностей.

Ответственный редактор: Изотова Е.Д.

Материалы представлены в авторской редакции © ФГАОУ ВПО "Казанский (Приволжский) федеральный университет, © Система виртуальных конференций Pax Grid, © Авторы, указанные в содержании, Оргкомитет Председатель Багаева Татьяна Вадимовна - профессор д.б.н., зав. кафедрой q биотехнологии ФГАОУ ВПО "Казанский (Приволжский) федеральный университет Программный комитет Чиков В.И. - д.б.н. Каз НЦ РАН q Каримова Ф.Г. - д.б.н. Каз НЦ РАН q Черезов С.Н. - к.б.н. доц. КФУ q Хусаинов М.Б. - к.б.н. ст. преп. КФУ q Якушенкова Т.П. - к.б.н. ст. преп. КФУ q Исполнительный комитет Алишева Д.А. - исполнительный секретарь Тарасов Д.С. - координатор Pax Grid Изотова Е.Д. - координатор Pax Grid

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В

ПОВЫШЕНИИ КАЧЕСТВА СЕМЕННОГО МАТЕРИАЛА

ПЕРСПЕКТИВНЫХ СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ

Абдигалиева Т.Б., Баядилов К.О., Лесова Ж.Т.

Алматинский технологический университет Картофель – одна из ведущих сельскохозяйственных культур Республики Казахстан и является одним из основных продуктов питания и по своей значимости занимает второе место среди зерновых культур.

Кроме того, картофель используется как сырье в пищевой, легкой и фармацевтической промышленности, а также входит в рацион кормления животных. Клубни картофеля содержат в среднем 22% крахмала и 2% белков, 1% сахаров, витамины С, В1, В2, В6. В условиях рыночной экономики в Республике появилась новая отрасль производства в пищевой промышленности как переработка картофеля в высококачественные продукты питания и крахмал. В этой связи возникла потребность в сортах картофеля отечественной селекции, пригодных для промышленной переработки.

Производственные площади данной культуры в республике в настоящее время составляют порядка 155,7 тыс. га. Однако из-за низкой урожайности (14-15 т/га) валовой сбор клубней картофеля не обеспечивает потребностей населения. Завоз картофеля из стран ближнего и дальнего зарубежья не оправдывает себя с экономической и стратегической точки зрения, так как по данным МСХ РК и Комитета таможенного контроля МФ РК за 2007 год, это обошлось государству в 12 млн. долларов США.

Правительство Республики Казахстан уделяет большое внимание вопросу развития семеноводства в республике. Принят закон №385- РК «О семеноводстве» от 8.02..2003 г. по обеспечению различных регионов Казахстана районированными сортами картофеля местной селекции с целью постепенного импортозамещения и расширения зоны возделывания новых высокоурожайных казахстанских сортов картофеля.

Предпринимаются попытки восстановления статуса семеноводческих хозяйств, выделяются государственные дотации для создания семенного банка республики. В сложившейся экономической ситуации, в сельском хозяйстве стало необходимым внедрение в производство современных Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

наук

оемких технологий, в том числе биотехнологий, способствующих ускоренному обеспечению семеноводства оздоровленным посадочным материалом картофеля.

В настоящее время в Казахстане остро стоит проблема рентабельности картофелепроизводящих хозяйств, связанная с низким качеством семенного материала и отсутствием высокоурожайных сортов, приспособленным к местным почвенно-климатическим условиям. По ряду сортов, созданных в селекционных учреждениях Казахстана, практически отсутствует надежный оздоровленный исходный материал для первичного семеноводства. Имеющийся в элитсемхозах предбазисный и базисный материал (меристемные микрорастения, мини-клубни, клоны, супер-суперэлита) нередко поражены различными формами вирусных болезней картофеля. В создавшейся ситуации некоторые сорта довольно быстро утрачивают конкурентоспособность и могут быть вытеснены зарубежными сортами. И стоит проблема недостаточности качественного семенного картофеля, пригодного для глубокой переработки и существует недостаток продуктов переработки картофеля, которые являются востребованными на продовольственном рынке. Результаты научных исследовании будут способствовать налаживанию производства качественного картофеля, пригодного для глубокой переработки и наполнению продовольственного рынка чипсовой и др.продукцией из картофеля.

Цель работы: получение качественного семенного материала перспективных отечественных сортов картофеля биотехнологическими методами, разработка технологии глубокой переработки картофеля для пищевой промышленности.

Задачи работы:

- получение и размножение оздоровленных от вирусной инфекции биотехнологическим методом пробирочных растений и миниклубней картофеля с низким содержанием редуцирующих сахаров и высоким содержанием сухого вещества, характерных для сортов, пригодных для глубокой переработки;

- изучение биохимических и биологических особенностей отобранных линий с целью идентификации и рекомендации этих линий для селекции и использования в пищевой промышленности;

- разработка технологии глубокой переработки картофеля.

В данной работе приведены результаты исследований по разработке и внедрению в производство системы получения качественного семенного материала картофеля методами биотехнологии.

Работа ведется в лаборатории биотехнологии на кафедре «Пищевая Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

биотехнология» Алматинского технологического университета. В лаборатории биотехнологии имеются все условия для получения оздоровленного материала картофеля перспективных сортов:

ламинар-бокс (БАВп-01-«Ламинар С»-1,2(01)) для проведения асептических работ и размножения пробирочных растений; сушильный шкаф (ШС-80-01 СПУ), автоклав (ТЮМЕНЬ) – для стерилизации материала, химической посуды, растворов и питательных сред; ионометр («ИТ» И-160 МИ), электронные весы (SHIMADZU), магнитная мешалка (ІКА RH basic2)– для приготовления растворов и питательных сред;

термостат (МТ 1,2) для культивирования клеток, и светокультуральная комната со стелажами для размножения пробирочных растений;

спектрофотометр (EN WAY6300) для определения количества и качественного состава белков.

Кафедра имеет Договор с фермерским хозяйством для размножения оздоровленных от вирусов пробирочных растений картофеля, миниклубней в условиях закрытого грунта (теплицы) и полевых условиях.

Для проведения анализов в АТУ имеется Центральная лаборатория «Контроля качества пищевой и продовольственной безопасности», оснащенная новейшими приборами и оборудованием, которая является одной крупнейших испытательных лабораторий в этой области, прошедшая государственную аккредитацию на техническую компетентность. Ее уникальные высокоточные современные приборы позволяют проведение междисциплинарных исследований и специализированных экспертиз на уровне мировых стандартов, востребованных предприятиями и организациями региона. Там выполняются иммунологические и технологические анализы клубней картофеля с применением высокоэффективных методов иммуноферментного, спектрофотометрического анализа и жидкостной хроматографии.

Объектами исследований служили разные по степени формирования и созревания клубни районированных и перспективных отечественных сортов картофеля коллекции элитсемхоза ТОО «Жолбарыс Агро»:

«Тохтар», «Аксор», «Нарли». Оздоровление сортов картофеля от вирусов и других патогенов проводилось методом культуры апикальных меристем в условиях in vitro в сочетании с методом хииотерапии, при котором клубни предварительно выдерживали при температуре 37-380С в термостате (термотерапия) для ингибирования бактериальной и грибной инфекции в течение 5-7 дней. Для ооздоровления клубней картофеля различных сортов апикальные меристемы из проросших в Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

условиях термостата клубней при температуре 37-380С были вычленены в асептических условиях ламинар-бокса. В качестве питательной среды для культивирования апикальной меристемы использовали модифицированные нами растворы стандартной питательной среды Мурасиге-Скуга (MS).

При достижении пробирочных растений высоты 10-12 см, они проверялись на наличие вирусной инфекции методом иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием набора ELLISA.

Это позволяет максимально исключать факторы, неблогоприятно влияющие на соматическую и генетическую стабильность роста. Было установлено, что для получения пробирочных растений картофеля различных генотипов оптимальным является использование питательной среды МС с добавлением фитогармонов ИУК в сочетании с кинетином.

Размножение пробирочных растений картофеля осуществлялись черенкованием с интервалом в 20-25 дней на среде МС с добавлением ИУК и БАП.

Поэтапно пробирочные растениякартофеля были высажены в условиях закрытого грунта. Через 3 месяца выращивания были получены мини-клубни (суперэлитный посадочный материал). Нами было проведено изучение урожайности пробирочных растений картофеля. От пробирочных растений были получены в среднем по 9- клубней с общей массой до 250-350г с куста.

Таким образом, при высадке в условиях закрытого грунта оздоровленного посадочного материала картофеля мы получили мини-клубни супер-супер элиты. Из них в полевых условиях получен суперэлитный посадочный материал. Длительный процесс получения элиты упрощается за счет размножения оздоровленных растений в условиях лаборатории и закрытого грунта, что обеспечивает значительные выгоды фермерам.

Обработка полученных результатов исследований осуществляется с использованием современного программного обеспечения, что подтвердит достоверность результатов.

Литература 1. Черепанова Р. В. и др. Оценка новых сортов картофеля мировой коллекции по устойчивости к вирусам. «Селекция и семеноводство картофеля» (Науч. тр. НИИКХ) – М.: 1981, вып. 38. - С. 35-38.

2. Уалиханова Г.Ж. сiмдiк биотехнологиясы // Алматы, «аза университетi» 2001. 140-169 б.

3. Бубенцов С.Т. Главнейшие болезни картофеля в Центральном Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Казахстане и агробиологические обоснование мер борьбы с ним // Автореф. докт. с.-х. наук. – Ташкент, 1970.-42 с.

4. Казенас Л.Д. Болезни с.-х. растений Казахстана.- Алма-Ата:

Кайнар,1974.-11с.

5. Мошняков Н.А., Ившин Е.И., Красавин В.Ф. Засухо- и жаростойкость сортов картофеля в условиях Алматинской области //Тематический сборник научных трудов по картофелеводству, овощеводству в Казахстане(пос.Кайнар), 1997.- С.24-32.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

СИНЕРГИЗМ ЭФФЕКТОВ САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ И

МИКОПЛАЗМ В ИНДУКЦИИ ЦИТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ

РЕАКЦИЙ КОРНЕЙ PISUM SATIVUM L.

Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, Казанский (Приволжский) федеральный университет Изучали эффекты взаимодействия салициловой кислоты (СК) и микоплазм Acholeplasma lidlawii на морфологию, ультраструктуру и дыхание клеток корневой системы гороха посевного P.sativum.

Вторичный элиситор СК (10 -4 М), как и микоплазмы (10 4 –10 5 КОЕ), ингибировал рост главного корня и стимулировал образование боковых корней, совместная же обработка приводила к торможению роста корневой системы и гибели апекса главного корня. Влияние микоплазм на мезо- и ультраструктуру клеток корня было минимальным, тогда как СК вызывала конденсацию хроматина, сильную вакуолизацию и повышение электронной плотности цитоплазмы клеточных линий экзодермы и мезодермы. Выявленные эффекты СК существенно усиливались патогенами. Последующая гибель апексов корней указывает на то, что физиологические концентрации экзогенной СК могут повышать компетентность клеток первичной коры и меристем к проведению реакций, индуцирующих их клеточную смерть. Анализ динамики общего, цитохромного и альтернативного дыхания выявил, что предобработка СК не повлияла на патоген-обусловленные изменения цитохромного дыхания, но повышала амплитуду транзиторного всплеска активности альтернативного пути. Это свидетельствует о том, что индукция клеточного ответа, включая гибель апекса, при воздействии на корневую систему микроорганизмов может проходить с вовлечением альтернативного цианид-резистентного дыхания митохондрий.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

МЕХАНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИСЛОЙНЫХ

ЛИПИДНЫХ МЕМБРАН

Адельянов А.М., Яковенко Л.В., Башкиров П.В.

МГУ им. Ломоносова Физический Факультет, ИФХЭ им. Фрумкина Аббревиатуры: БЛМ – бислойная липидная мембрана, DOPC – дипальмитоилолеилфосфотидилхолин, Chol – холестерин, ВАХ – вольтамперная характеристика Большое число фармакологических препаратов воздействуют на биологические мембраны. В силу этого представляется перспективным исследование влияния этих препаратов на модельные мембранные системы. Сенсором для изучения такого действия на мембраны может служить грамицидин. Этот антибиотик вырабатывается бактериями Bacillus brevis. Его биологическая роль в жизни бактерии до конца не изучена, но предполагают, что он участвует в генной регуляции, а также показано, что он ингибирует РНК полимеразу Escherichia coli [1]. Кроме того, перспективным выглядит направление исследований семейства аквапориновых каналов, т.к. многие фармакологические препараты растворимы в воде. В этом случае применение грамицидина как модельного канала может помочь пролить свет на работу более сложных водных каналов.

Удобной моделью клеточных мембран, которые сложны по структуре и разнообразны по составу, являются искусственные БЛМ, содержащие соединения с известными характеристиками, к которым относится и каналоформер грамицидин.

Для изучения состояния мембран применялся метод локальной фиксации потенциала, или пэтч-кламп метод. Он заключается в том, что к БЛМ, омываемой буферным раствором, с разных сторон подводят микроэлектроды. Если приложить к электродам разность потенциалов, то через мембрану потечет ток. Таким образом, можно записать ВАХ пленки модифицированной каналами. Как правило, сопротивление большинства липидных мембран порядка 10–100 МОм, поэтому при разности потенциалов в 100 мВ через них течет ток 1–10 нА. При подведении стеклянного микроэлектрода к мембране, мембрана прилипает к микропипетке и образует гигаомный контакт, пэтч.

Благодаря чему можно изучать свойства изолированного участка Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

мембраны. Это позволяет исследовать свойства БЛМ на уровне отдельных молекулярных структур [2].

В нашей работе мы встраивали грамицидиновый канал в БЛМ.

Линейные грамицидины это семейство каналообразующих пептидов с молекулярной массой около 1,9 кДа. Грамицидин D представляет природную смесь грамицидинов A (около 85%), B (около 7%) и C (около 8%). Превалирующий в смеси грамицидин А – пентадекапептид, состоящий чередующихся L и D аминокислот [2, 3].

HCO-L-Val-Gly-L-Ala-D-Leu-L-Ala-D-Val-L-Val-D-Val-L-Trp-D-Leu-L-Trp-DLeu-L-Trp-D-Leu-L-Trp-NHCH2CH2OH Схема 1. Аминокислотная последовательность грамицидина А. D аминокислоты выделены цветом, четыре остатка триптофана в положениях 9, 11, 13 и 15 выделены жирным. Валин в первом положении бывает замещен на изолейцин в 5–20% молекул.

Грамицидины B и C отличаются замещенным триптофаном в положении на фенилаланин и тирозин, соответственно. Молекула в целом довольно гидрофобна, растворимость в водных растворах около 5*10-7 М.

Грамицидин образует неселективные потенциал-независимые каналы для моновалентных катионов с проводимостью порядка 10 7 ионов в секунду. Грамицидиновый канал в мембране представляет собой димер двух молекул грамицидина обращенных голова к голове. N-концы молекул погружены в толщу мембраны, а C-концы, богатые триптофаном, обращены наружу канала. Триптофан является слабо амфифильной молекулой, которая может образовывать водородную связь за счет N-атома индольного кольца, что снижает энергетический барьер на входе и выходе канала. Наиболее термодинамически стабильная форма канала в мембране одноцепочечная 6,3 спираль. Эта форма канала обладает проводимостью. Диаметр поры канала составляет примерно 4, а длина димера около 26, что по порядку совпадает с толщиной мембраны. Боковые радикалы при этом обращены к фосфолипидному окружению, а атомы пептидного скелета выстилают просвет канала.

Селективность канала падает от Cs+ к Li+, а двухвалентные катионы, такие как Ca2+, блокируют канал. Грамицидин образует и другие формы каналов, которые, однако, обладают меньшей проводимостью, либо вообще не проводят ионы [1, 4, 5].

Длина димера грамицидина немного меньше толщины мембраны, поэтому при образовании канала происходит локальная деформация бислоя. Кроме того, при сжатии самой мембраны вероятность образования димера возрастает. Поэтому на основании развиваемых Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

модельных представлений по ВАХ канала и по статистике времен жизни канала можно судить об электро-механических свойствах мембраны и о профиле потенциальной энергии иона в канале. Кроме того, грамицидин является одним из наиболее изученных каналов наряду с калиевыми и натриевыми потенциал-зависимыми каналами. Таким образом, грамицидиновый канал выступает в качестве сенсора состояния бислойных липидных мембран [6, 7, 8, 9].

В данной работе мы применяли два типа пленок: двухкомпонентные и азолектиновые. Двухкомпонентные мембраны DOPC:Chol (70:30)% в октане/декане, азолектиновые мембраны (азолектин из бобов сои) в октане/декане. Концентрация фосфолипида в кольце около 10 мг/мл, в пленке около 20 мг/мл. Микроэлектроды изготавливали из капилляров BF-120-69-10 на P-97 (Flaming/Brown Micropipette Puller Sutter Ins.) В нашей работе мы использовали грамицидин D. Приготовляли предварительный раствор KCl 1 М с концентрацией пептида около 5*10- М. Доводили концентрацию пептида до 10 -8 М в буфере: KCl 100 мМ, Hepes 10 мМ, ЭДТА 1 мМ. Эксперименты проводили при температуре 21-22°C. Микроскоп Axiovert-40CFL Zeiss. Сигнал записывали с усилителя Axopatch 200B, АЦП/ЦАП Digidata 1440A [4].

Были проведены серии экспериментов с раствором грамицидина в этаноле 95%. Однако раствор, приготовленный на основе спирта и разбавленный буфером в 1000 раз, существенно повышал неустойчивость мембраны и изменял ее проводимость.

В экспериментах варьируется концентрация грамицидина в диапазоне 10-7 – 10-9 М. Область значений разности потенциалов, при которой наблюдается активность канала, снимается с меньшим шагом по напряжению для лучшего разрешения.

В эксперименте с грамицидином D 10 -8 M в стандартном буфере, когда пептид добавлялся в пипетку и в нижний буфер, сняли ВАХ (см.

рис.).

Аппроксимация экспонентами дает лучший результат по сравнению с аппроксимацией полиномом третьей степени. Показатели экспонент U1=34,3 мэВ и U2=40,4 мэВ (энергия kT составляет примерно 26 мэВ) являются величинами потенциальных барьеров в канале в приближении двух барьеров. В дальнейшем предстоит реконструировать профиль энергетических барьеров по известной ВАХ и сравнить количество барьеров и их величину с данными аппроксимации [10].

Запись тока в зависимости от фиксированной разности потенциалов представляет собой временной ряд. Одним из методов анализа временного ряда является расчет параметров мультифрактальности Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

спектра. Такой подход оказывается полезным при анализе потенциала взаимодействия отдельных каналов в пэтче. Разработка модели такого взаимодействия является одной из задач данной работы [11].

В перспективе исследования планируется изучить влияние тяжелой воды и хиральных агентов на систему грамицидин-мембрана. В качестве дополнительной модели исследования грамицидина планируем использовать искусственные липосомы. Также возможны исследования влияния температуры и pH среды, присутствие ионов переходных металлов.

Рис 1.ВАХ пэтча мембраны с грамицидином. Концентрация пептида 10-8 М. Грамицидин добавлялся в пипетку и в нижний буфер кюветы. Величины потенциальных барьеров в двухбарьерном приближении экспоненциальной аппроксимации составили 34,3 мэВ и 40,4 мэВ для положительной и отрицательной ветки ВАХ соответственно (синяя кривая).

Кубическая аппроксимация дает значение линейного сопротивления 0,14 ГОм (красная кривая).

Литература 1. Devaki A. Kelkar, Amitabha Chattopadhyay. The gramicidin ion channel:

A model membrane protein. Biochimica et Biophysica Acta 1768, 2007, p.

2011– 2. Axon Ins. Inc. The axon guide for electrophysiology and biophysics Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

laboratory techniques. Edition of Rivka Sherman-Gold, 3. Larry S. Liebovitch and Piotr Krekora. The phesical basis of ion channel kinetics: the importance of dynamics. Lectures in Institute for Mathematics and its Applications (IMA) at the University of Minnesota, in press, 4. E. Bamberg, P. Lauger. Channel formation kinetics of gramicidin A in lipid bilayer membrane. J. Membrane Biol., v. 11, 1972, p 174- 5. Y.N. Antonenko. Large unselective pore in lipid bilayer membrane formed by positively charged peptides containing a sequence of gramicidin A. FEBS Letters 579, 2005, p. 5247- 6. Ю.А. Ермаков. Биоэлектрохимия липидных мембран. Российский химический журнал. 2005. Т.49.№ 5. С 114- 7. Р. Геннис. Биомембраны: Молекулярная структура и функции. Пер. с англ. М.: Мир, 8. M. Goulian. Gramicidin Channel Kinetics under Tension. Biophys. J., v.

74, jan 1998, p. 328– 9. Huey W. Huang. Deformation free energy of bilayer membrane and its effect on gramicidin 10. Намиот В.А., Яковенко Л.В. Реконструкция энергетических барьеров и их флуктуации в модели одноинонного канала. Биофизика, Т. 33, вып. 2, С. 303- 11. Lyubushin A.A. Multi-fractal Properties of Low-Frequency Microseismic Noise in Japan, 1997-2008. - Book of abstracts of 7th General Assembly of the Asian Seismological Commission and Japan Seismological Society, 2008 Fall meeting, Tsukuba, Japan, 24-27 November 2008, p.92.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ СОЛОДОРАЩЕНИЯ ПШЕНИЦЫ НА

ИЗМЕНЕНИЕ АЗОТИСТЫХ ВЕЩЕСТВ В ПШЕНИЧНОМ СОЛОДЕ

Алябьев Б.А., Извекова Н.Н., Ростовская М.Ф.

ФГАОУ Дальневосточный федеральный университет, Школа Традиционное сырье для производства пива – ячменный солод, но пиво также получают из других зерновых культур: пшеница, рис, кукуруза, сорго. Причем, эти культуры могут использоваться в качестве несоложенного сырья и также в виде солода [1]. Пшеничное пиво отличается специфическим вкусовым профилем. Оно популярно в Германии, Бельгии и Великобритании, в то время как в России нет такого широкого выбора. За последние годы производство пшеничного пива увеличивается по всему миру [2].

Селекцией пивоваренного ячменя занимаются целенаправленно.

Селекцией пшеницы, предназначенной для пивоварения, специально не занимаются, потому что пшеницу в основном выращивают для мукомольной промышленности.

Требования к зерну пшеницы, предназначенной для хлебопечения и пшеницы для получения солода противоположны. Если для мукомольной промышленности необходимо высокое содержание клейковины, то есть высокий уровень белка [3], то для пивоварения больше подходят сорта с низким содержанием белка (до 12 %) и большим количеством крахмала [1].

В Приморском крае выращивают пшеницу собственной селекции.

Приморским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства (НИИСХ) постоянно проводятся испытания новых сортов.

По природным условиям в Приморском крае могут выращиваться злаковые культуры с низким содержанием белка. Согласно ГОСТ [4] в Приморском крае допускается выращивание пивоваренных сортов ячменя. Приморский край характеризуется неустойчивостью погодных условий, неравномерным выпадением осадков в течение вегетации растений и в период уборки, что негативно влияет на технологические качества зерна, выращенного в различные годы (табл. 1).

Из табл. 1 видно, что содержание белка в пшенице одного сорта в зависимости от года урожая может значительно отличаться.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Хотя в зерне, предназначенном для солодоращения, ограничивается содержание белка, согласно последним данным китайских исследований возможно получение пшеничного солода удовлетворительного качества из зерна с содержанием белка 16 % [5].

Таблица 1. Характеристика зерна пшеницы в зависимости от года урожая Приморская Приморская Московская озимая СВ* - на сухое вещество Цель данного исследования - оценить влияние режима солодоращения на уровень азотистых веществ в солоде. Было проведено лабораторное солодоращение пшеницы, имеющей самый высокий уровень содержания белка в зерне, Приморской 40 (15,80 %) урожая 2010 года при разных режимах. В первом случае проращивание вели при постоянной температуре 15 °С, второй режим – в режиме убывающих температур 19-15 °С, третий – при возрастающих температурах 11-15 °С [6].

В процессе солодоращения постоянно контролировали влажность, уровень азотистых веществ в зерне, в эндосперме и в ростках, а также уровень аминного азота. С целью определения потерь азотистых веществ при дыхании зерна, а также через корни и ростки ежедневно контролировали потери массы зерна в процессе проращивания, а также массу корней и ростков.

Корни и ростки в готовом солоде необходимо удалять, так как они придают горький вкус пиву. Корни и ростки проращиваемых злаков богаты гидролизуемыми белками, поэтому через корни и ростки могут происходить высокие потери гидролизуемых белков, тем самым, уменьшая количество азотистых веществ в эндосперме [7].

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Из проведенных опытов установлены потери сухих веществ зерна в процессе солодоращения, которые расходуются на дыхание и образование ростков и корней. При 3 режиме потери составили около %, это связано с тем, что проращивание начинали при низких температурах и длительность солодоращения увеличилась. А при остальных режимах потери сухих веществ составили около 20 % (рис. 1).

Во время солодоращения постоянно контролировали уровень потерь сухих веществ (при дыхании зерна и с ростками), общее содержание белка в зерне, эндосперме и ростках (метод Кьельдаля) и аминного азота (нингидриновый метод).

Потери сухих веществ рассчитывали следующим образом:

Потери на дыхание: Пд=(1-М1 / М0)100 % ;

Потери на корни и ростки: Пр=М3 / М1100 % ;

Общие потери на дыхание и ростки: Побщ=(1-М2 / М1)100 %.

М0 – изначальная масса 100 зерен, на СВ;

М1 – масса 100 зерен во время солодоращения, на СВ;

М 2 – масса 100 зерен во время солодоращения, с удаленными ростками и корнями, на СВ;

М3 – масса ростков, удаленных со 100 зерен, на СВ.

В процессе солодоращения также было измерено содержание азотистых веществ отдельно в зерне, отдельно в эндосперме и отдельно в ростках. Оказалось, что их уровень в ростках меньше, чем в эндосперме.

Таким образом, через ростки теряется меньшая доля азотистых веществ, чем остается в эндосперме, при этом максимальное количество азотистых веществ переходит в корни и ростки в последний день проращивания (рис. 2).

По уровню аминного азота можно судить о гидролизе белков (рис. 3).

Чем выше этот показатель, тем больше белков распалось. Для пшеничного солода предпочтительно менее интенсивное расщепление белков, по сравнению с ячменным, с целью достижения типичного для пшеничного солода аромата. Для пшеничного солода этот показатель должен находиться в пределах 90-120 мг/100 г СВ [1].

Из трех режимов видно, что при низких температурах гидролиз идет очень медленно и в 3-м режиме он не достигает должного уровня. Также на показатель аминного азота существенно влияет качество сушки. Если стадия подвяливания длинная и во время сушки влага удаляется не достаточно, то показатель аминный азот увеличивается. Если же сушка проходит сильно с мощной вентиляцией, то аминный азот может существенно снизится и в готовом солоде его будет меньше чем в свежепроросшем.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Характеристики образцов солода полученных при разных режимах показаны в табл. 2.

Наиболее оптимальным является режим солодоращения с убывающими температурами. В образце солода, полученном при этом режиме, оказался наименьший уровень белка, была достигнута набольшая степень растворения солода, образовалось наибольшее количество амилолитических ферментов (диастатическая сила).

Таким образом, режим солодоращения с убывающими температурами оказался наиболее оптимальным для Приморских сортов пшеницы. Используя данный режим для пшеницы с меньшим содержанием белка (Приморская 39), возможно получить солода с уровнем белка до 12 %.

Таблица 2. Показатели готового солода Показатели Содержание белка в зерне СВ, % 15, Содержание аминного азота, г/ г СВ до сушки Содержание аминного азота, г/ Диастатическая сила на СВ, °WK 327,6 384,65 364, Рис 1. – Общие потери сухих веществ на дыхание и ростки Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Рис. 2 - Изменение содержания азотистых веществ в зерне во время солодоращения Рис. 3 - Изменение содержания аминного азота во время солодоращения Литература 1. Кунце, В. Технология солода и пива / В. Кунце. – 3е изд., перераб. и доп. – Пер. с нем. 9-го изд. – СПб.: Профессия, 2009. – 1064 с.

2. Mejlholm, O. Beer identity in Denmark / O. Mejlholm, M. Martens // Food quality and preference.

– 2006. – № 17 – p. 108 – 115.

3. Казаков, Е. Д. Биохимия зерна и хлебопродуктов: учеб. пособие для вузов / Е. Д. Казаков, Г.

П. Карпиленко. – 3-е изд. – СПб.: ГИОРД, 2005. – 512 с.

4. ГОСТ 5060 – 89. Ячмень пивоваренный. Технические условия. – Введ. 1998 – 07 – 01. – М.:

Изд-во стандартов, 1986. – 7 с.

5. Jin, Y. Effects of wheat protein content on endosperm composites and malt quality / Y. Jin, K.

Zhang and J. Du // Journal of the institute of brewing. – 2008. – 114 (4). – p. 289-293.

6. Нарцисс, Л. Технология солодоращения / Л. Нарцисс; пер. с нем. под общей ред. Г. А.

Ермолаевой и Е. Ф. Шапенко. – СПб.: Профессия, 2007. – 584 с.

7. Agu, R. C. Some relationships between malted barleys of different nitrogen levels and the wort Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

properties. / R. C. Agu // Journal of the institute of brewing. – 2003. – 109 (2). – p. 106-109.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

СОЗДАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ НИЗКОДОЗОВЫХ

БИОКОМПЛЕКСОВ ШИРОКОГО СПЕКТРА ДЕЙСТВИЯ НА

ОСНОВЕ ЛИШАЙНИКОВЫХ ОЛИГОСАХАРИДОВ

МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ БИОТЕХНОЛОГИЕЙ

Северо-Восточный федеральный университет Процесс создания новых лекарств, биопрепаратов является длительным и требует больших вложений - именно поэтому актуальным является поиск путей повышения интенсивности уже существующих фарм- и биопрепаратов.

Нами, совместно с ИБПК СО РАН, разработана механохимическая биотехнология получения супрамолекулярных высокоактивных твёрдофазных наноструктурированных комплексов, состоящих из «активного наполнителя» - лишайниковых b-олигосахаридов, и фармакона любой природы (лишайниковые кислоты антибиотического действия, известные препараты антибиотического, иммуномодуляторного, адаптогенного, цитостатического действия, витаминно-микроэлементные комплексы, физиологически активные вещества лекарственных растений и т.д.). Методами АСМ, СЗМ, ЯМР и ИК-спектрометрии установлено, что «активный наполнитель»

образуется при механоактивации части лишайниковых b-полисахаридов одновременно с образованием супрамолекулярных комплексов с фармаконом. Доклинические виварные испытания на мышах линии CD- доказали возрастание адаптогенного терапевтического эффекта биокомплексов в 8-10 раз. Благодаря этому, клинически эффективная доза может быть снижена в десятки раз. Столь высокий эффект можно объяснить не только возрастающей биодоступностью, но и тем, что наполнитель проявляет и детоксикационные свойства, будучи хорошим сорбентом, элиминирую из организма токсины любой этиологии, в том числе, например, токсин усталости молочную кислоту.

Для пищевой промышленности нами разработан способ повышения качества жидких пищевых продуктов, хлебобулочных изделий и сохранения их свежести [1], заключающийся в том, что для улучшения их качества и увеличения сроков хранения используют пищевую добавку «Ягель», получаемую при механохимической переработке слоевищ Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

лишайников рода Cladonia. Результатом является обогащение хлебобулочных изделий эссенциальными микроэлементами, негормональными ФАВ, повышение степени их усвояемости и улучшение физико-химических показателей пищевых продуктов, а также увеличение сроков хранения при снижении доли вводимой ягелевой пищевой добавки до 0,2-0,5% по массе.

Вся совокупность биотехнологических процессов по получению биопрепаратов протекает в одну стадию в твердой фазе с получением порошкового продукта, который далее может быть либо капсулирован, либо таблетирован или использован как порошковая добавка для пищевой промышленности.

Литература 1. Аньшакова В.В., Кершенгольц Б.М., Жуков М.А. Способ увеличения сроков хранения соков, цельного молока, жидких молочных и других пищевых продуктов с помощью механохимического биопрепарата НАНОЯГЕЛЬ-М // Патент РФ № 243758 С1 от 16.04.2010.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

ВЛИЯНИЕ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ГИДРОЛИЗАТА ХЛОРОФИТУМА

ХОХЛАТОГО НА МОРФОЛОГИЧЕСКУЮ ЦЕЛОСТНОСТЬ ПЕЧЕНИ

КРЫС ПРИ ЕЁ ТОКСИЧЕСКОМ ПОВРЕЖДЕНИИ

ЧЕТЫРЁХХЛОРИСТЫМ УГЛЕРОДОМ.

Арешидзе Д.А, Козлова М.А., Снисаренко Т.А.

Влияние ферментативного гидролизата Хлорофитума хохлатого на морфологическую целостность печени крыс при её токсическом повреждении четырёххлористым углеродом.

Арешидзе Давид Александрович, Козлова Мария Александровна, Снисаренко Татьяна Александровна, НОЦ Биологии клетки и прикладной биотехнологии МГОУ, г. Москва.

В условиях современного мегаполиса практически невозможно избежать проникновения в человеческий организм разнообразных токсикантов. Общая нагрузка, складывающаяся из множества факторов, становится серьезным стрессом для защитных систем организма, и может превышать доступные им возможности.

Как известно, основная часть ксенобиотиков, так или иначе поступивших в организм, нейтрализуется в печени. Однако, как сами токсиканты, так и продукты их связывания, могут вызывать повреждения в гепатоцитах. При значительной токсической нагрузке эти повреждения весьма обширны, что приводит к возникновению воспалительного процесса, структурным изменениям в печени, и, в конечном итоге, к нарушению ее детоксикационной функции. Кроме того, повреждения печени плохо поддаются коррекции с помощью лекарственных средств, так как продукты метаболизма многих фармпрепаратов, в свою очередь, являются повреждающим агентом для гепатоцитов.

Проблему восстановления печени после токсических нагрузок и повышения ее устойчивости к ним помогают решить биологически активные добавки (БАД), изготовленные из природного сырья и предназначенные для употребления вместе с пищей. БАД стимулируют собственные адаптационные механизмы систем и органов строго в пределах их физиологической нормы. Диапазон доз, не вызывающих токсического эффекта, у этих веществ значительно шире, чем у Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

лекарственных препаратов, поэтому их употребление не влечет за собой дополнительного повреждения печени. Помимо компонентов, поддерживающих и регулирующих функции органов, пищевые добавки содержат необходимые питательные вещества, витамины и микроэлементы в доступной для организма форме.

Одной из наиболее физиологичных и эффективных форм БАД являются ферментативные гидролизаты, получаемые путем ферментного расщепления белков исходного сырья животного или растительного происхождения. Продукты ферментного расщепления физиологичны и легко усваиваются клетками органа-мишени, встраиваясь в их метаболизм. Концентрация биологически активного вещества в гидролизате значительно выше, нежели в исходном сырье.

Поддержанию функций органа способствует также присутствие в гидролизатах незаменимых аминокислот, являющихся природным строительным материалом для клеток.

В качестве сырья для приготовления гепатопротективного гидролизата нами использовался Хлорофитум хохлатый (Chlorophytum comosum). Данное декоративное растение активно поглощает из воздуха и нейтрализует такие токсические вещества, как формальдегид, угарный газ и соединения бензола, ксилола и толуола. Способность растения к нейтрализации гепатотоксичных соединений позволила предположить, что препараты Хлорофитума будут обладать гепатопротективным действием.

В лаборатории НОЦ Биологии клетки и прикладной биотехнологии МГОУ был получен ферментативный гидролизат из листьев Хлорофитума и проведены исследования его гепатопротективных свойств.

Проведенное исследование гидролизата на безвредность показало его безопасность в отношении организма млекопитающего.

Комплексный анализ химического состава гидролизата хлорофитума выявил содержание в нем важнейших, в том числе незаменимых, аминокислот. Особое значение среди них имеют L-гистидин гидрохлорид и L-орнитин моногидрохлорид, играющие важную роль в ликвидации последствий воспалительного процесса, в том числе и при токсическом поражении печени, создавая условия для оптимального регулирования сосудистых реакций в очаге воспаления и снижения степени выраженности патологической направленности воспалительного процесса.

Исследование проведено на крысах линии Вистар обоих полов в возрасте трех месяцев, содержавшиеся в виварии в стандартных условиях.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Для моделирования токсического повреждения печени использовался четыреххлористый углерод (CCl4), обладающий доказанными и хорошо изученными свойствами гепатотропного яда.

Крысы были разделены на 2 группы, численность каждой составляла животных:

1. Контрольная группа (ингаляция CCL4);

2. Экспериментальная группа (CCL4+гидролизат).

Животные контрольной группы подвергались воздействию четыреххлористого углерода путем ингаляции в закрытом эксикаторе по 2 минуты в течение 6 дней. Животные второй (экспериментальной) группы также запылялись четыреххлористым углеродом, одновременно получая с питьем гидролизат хлорофитума в вышеприведённой дозировке.

Для оценки степени повреждения печени проводилось ее патоморфологическое исследование, гистохимически определялись суммарные белки, липиды, гликоген, ДНК и РНК в гепатоцитах; при помощи окуляр-микрометра измерялись линейные размеры ядер и клеток, подсчитывались апоптический, некротический и митотический индексы.

В процессе исследования было выявлено значительное поражение печени у животных, подвергавшихся воздействию CCl4. У животных этой группы отмечаются вакуольная, белковая, реже жировая дистрофии, достаточно обширные очаги некроза, обширный периваскулярный и межбалочный инфильтрат, нарушение балочного строения долек.

Некротический индекс составляет 15,29±2,15%, апоптический индекс – 4,42±0,27%. У животных, принимавших гидролизат Хлорофитума (экспериментальная группа) некротический индекс составляет 2,71±0,32%, что ниже показателей контроля в 5 раз. Митотический индекс у затравленных животных значительно ниже, чем у экспериментальных (1,83±0,26% против 3,21±0,15%), равно как и скорость пролиферации (37,1±5,33% против 66,21±2,6%). Достоверно ниже и число двуядерных клеток: 0,99±0,092% против 1,32±0,082%.

Линейные размеры ядер в гепатоцитах затравленных животных резко увеличиваются (6,97±0,17 мкм), в то время как размеры клетки практически не изменяются, что ведет к достоверному увеличению ядерно-цитоплазматического отношения. У животных, выпаиваемых гидролизатом, размеры ядер и клеток существенно меньше, что связано с высокой скоростью пролиферации с появлением большого количества мелких молодых клеток. Кроме того, в печени крыс экспериментальной группы отмечена только баллонная дистрофия, некрозы Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

моноцеллюлярные, инфильтрат умеренный, в большей степени сохранено балочное строение органа.

Перечисленные изменения говорят о значительном поражении печени и сниженной способности к регенерации у животных, ингалируемых четыреххлористым углеродом, и, напротив, о серьезном повышении регенераторного потенциала печени под влиянием биологически активных веществ гидролизата.

Таким образом, проведенные исследования позволяют утверждать, что ферментативный гидролизат Хлорофитума хохлатого обладает значительным гепатопротективным эффектом, сохраняя морфологическую целостность печени при токсическом повреждении.

Различия в величинах митотического, некротического и апоптического индексов, а также скорости пролиферации в исследованных группах указывают на выраженное регенераторное влияние гидролизата.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЫДЕЛЕННЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ

АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ЭКСТРАКТОВ НЕКОТОРЫХ РАСТЕНИЙ

АСТРАХАНСКОГО РЕГИОНА

Астраханский государственный университет Использование противомикробных препаратов растительного происхождения взамен химических аналогов является актуальным направлением современной медицины, фармакологии и косметологии.

Перспективными для этих целей являются выделенные биологически активные вещества растительных экстрактов. Активность экстрактов во многом обусловлена наличием в них определенных химических веществ (флавоноидов, сапонинов, гликозидов, эфирных масел и др). Эти действующие биологически активные вещества имеют разнообразный состав и относятся к различным классам химических соединений (Муравьева Д.А., 2002).

Целью работы является исследование свойств растительных экстрактов и выделенных активных компонентов из растений и применение их в производстве препаратов различного назначения, в том числе и для нужд косметологии.

Направление данного исследования – выделение биологически активных компонентов растительных экстрактов - является новым и актуальным как для России, так и для Астраханского региона в частности. Оригинальность и новизна выделения и производства биологически актвиных экстрактов с противомикробными, фитонцидными, антиоксидантными и другими свойствами из растений экологически благополучных районов Астраханского региона заключается в том, что природные условия: высокая инсоляция, высокие температуры и низкая влажность способствуют формированию биологически активных веществ с повышенными концентрациями.

Мы изучали и отрабатывали методы экстрагирования комплекса биологически активных компонентов (например, флавоноидные соединения корня солодки голой Glycyrrhiza glabra и соцветий цмина песчаного Helichrysum arenarium L).

Также исследовали противомикробные и антиоксидантные свойства экстрактов некоторых растений Астраханской области, а также Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

возможность применения экстрагированных БАВ изучаемых растений в противомикробных косметических средствах и других продуктах.

Была исследована противомикробная активность водноспиртовых и водных экстрактов соцветий цмина песчаного (Helichrysum arenarium L.), тысячелистника мелкоцветкового (Achillea micranta L.), корней солодки голой (Glycyrrhiza glabra) в отношении штаммов Staphylococcus aureus (6538 ДСМ 799) и выделенного из внешней среды (из кожи рук, микрофлоры воды) Staphylococcus aureus, Escherihia coli.

Также были проведены предварительные исследования химического состава экстрактов исследуемых растений методами тонкослойной хроматографии, препаративной хроматографии, ВЭЖХ.

Исследуемые растительные экстракты, содержащие разнообразные по химическому составу биологически активные компоненты с противомикробным, бактерицидным, ранозаживляющим, антиоксидантным и другим действием могут использоваться в качестве основных компонентов при создании косметических средств и биологически активных добавок.

Литература 1. Brunella Carrat, Elisabetta Sanzini. Sostanze biologicamente attive presenti negli alimenti di origine vegetali// Ann Ist Super Sanit 41 (1), 2005, 7-16.

2. Vivek K. Gupta, Atiya Fatima, Uzma Faridi. Antimicrobial potential of Glycyrrhiza glabra roots // Journal of Ethnopharmacology 116 (2008) 377–380.

3. Зорина О.В. Будущее официальной фитотерапии и фитофармакологии в России // «Провизор». – 2010. – вып. 6. – с. 15- 23.

4. Муравьева Д.А., Самылина И.А., Яковлев Г.П. Фармакогнозия. - М.:

“Медицина”, 2002. – 656 с.

5. Сухенко Л. Т. Сравнительные исследования противомикробных свойств некоторых растений семейства бобовых//Тезисы докладов итоговой научной конференции АГУ 29 апреля 2003 г. Биология.

География. Химия. – 2003 –41 с.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

ВЛИЯНИЕ РИЗОСФЕРНЫХ БАКТЕРИЙ НА ОБРАЗОВАНИЕ

КЛУБЕНЬКОВ РИЗОБИАЛЬНЫМИ КУЛЬТУРАМИ

Багаева Т.В., Шершнева А.А., Карамова Н.С., Надеева Г.В.

Казанский (Приволжский) федеральный университет Известно, что эффективность слабовирулентных штаммов ризобий может быть усилена присутствием бактерий-спутников [1-2]. Известны случаи, когда бобовые растения не отвечали на инокуляцию Rhizobium до тех пор, пока они не были дополнительно инокулированны ризосферными микроорганизмами. Предполагается, что ризосферные микроорганизмы способны облегчать проникновение клубеньковых бактерий в корневые волоски бобовых, способствуя тем самым формированию клубеньковых структур, повышающих азотфиксацию, особенно при недостаточной обеспеченности растений минеральным азотом и тем самым способствуя повышению урожайности бобовых культур [3]. Некоторые ризосферные микроорганизмы могут участвовать в приживаемости ризобий на корнях бобовых растений, помогать преодолевать конкуренцию со стороны малоактивных штаммов [4].

Целью настоящей работы было изучение влияния ризосферных бактерий на образование клубеньков ризобиальными культурами.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В работе использовали штамм Rizobium, полученный нами ранее из клубеньков гороха посевного, сорт «Ватан».

Штаммы ризосферных бактерий выделяли из различных образцов почв, таких как дерново-подзолистая, серая лесная и чернозем, в том числе в районе корней бобовых культур. Выделение штаммов и последующее получение чистых культур проводили с использованием общепринятых и элективных сред для бактерий [5].

Для анализа действия ризосферных штаммов в качестве опытного варианта растения-хозяина использовали горох выше указанного сорта.

Схема опыта включала вариант без инокуляции бактериями, с инокуляцией штаммом ризобий, и с комплексной инокуляцией ризобий+бактерии из ризосферы.

Вирулентность оценивали по количеству клубеньков на одно растение. Эффективность симбиоза определяли по массе наземной части растений [6].

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ ризосферных бактерий показал, что независимо от вида почв, в образцах содержалось значительное количество микроорганизмов.

Наиболее часто в составе бактерий ризосферы бобовых растений встречались Pseudomonas sp., Bacillus sp., Azotobacter sp. и другие микроорганизмы, идентифицированные по морфо-физиологическим свойствам.

Для дальнейшего эксперимента в опыт были взяты штаммы Pseudomonas sp., Pseudomonas fluorescens, Bacillus subtilis, Flavobacterium sp., 2 штамма Azotobacter sp., Streptomyces sp., Arthrobacter sp. Результаты исследований представлены на рисунке 1-2.

Рисунок 1. Количество клубеньков на одно растение гороха овощного при инокуляции ризобиями и консорциумом ризобий с различными ризосферными бактериями: 1-контроль (без инокуляции), 2- при инокуляции Rizobium, 3- + Pseudomonas sp., 4- +Pseudomonas fluorescens, 5- +Bacillus subtilis, 6- +Azotobacter sp.1, 7- + Azotobacter sp.2, 8- + Flavobacterium sp., 9-+Streptomyces sp., 10-+Arthobacter sp.

Таблица 2. Растительная масса при инокуляции ризобиями и консорциумом ризобий с различными ризосферными бактериями:

1-контроль (без инокуляции), 2- при инокуляции Rizobium, 3- + Pseudomonas sp., 4-+Pseudomonas fluorescens, 5-+Bacillus subtilis, 6-+ Azotobacter sp.1, 7- +Azotobacter sp.2, 8-+Flavobacterium sp., 9-+ Streptomyces sp., 10-+Arthobacter sp.

Как видно из полученных результатов внесение всех штаммов ризосферных бактерий способствовали росту бобовых растений, и усилению образования на них клубеньков. Установлено, что горох слабо отвечал на инокуляцию только штаммом Rhizobium. Усиление образования клубеньков наблюдалось при дополнительном внесении всех штаммов ризосферных микроорганизмов. Каждый из ризосферных штаммов бактерий оказывал положительное влияние на соответствующее растение, исключением являлся штамм Streptomyces sp., внесение которого в почву не оказывало существенного влияния на образование клубеньков и развитие растения. Бактеризация растений гороха смесью клубеньковых бактерий с бактериями, относящимися к Pseudomonas sp. и Pseudomonas fluorescens, показала наиболее значимый результат, поскольку на корнях образовывалось больше клубеньков и растения имели большую растительную массу по сравнению с растениями, бактеризованными монокультурами клубеньковых бактерий и в консорциуме с другими ризобактериями.

Таким образом, использование ризосферных бактерий в консорциуме Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

с ризобиями способствует повышению образования клубеньков и следовательно повышению продуктивности растения.

Литература 1. Кадыров Р.М., Хайлова Г.Ф. Бактериальный азотфиксирующий комплекс Bacillus macerans – Rhizobium meliloti // Материалы VI Всес.

Бахов. коллок., Чернигов, сент-окт. 1980 г. – Киев, 1983. – С. 112-113.

2. Dryanovska O.A., Zakova N.S., Combined cultivation of Rhizobium leguminosarum with Chlamydomonas reinhardi //Докл.

Болг.АН.-1985.-V.38.-№10.-С.1383-1385.

3. Burdass D., Hurst J., Wood S. Rhizobium, Root Nodules and Nitrogen Fixation // Society for General Microbiology. – 2002. – V. 1. – P. 1-4.

4. Умаров М.М. Ассоциативная азотфиксация. – М.: МГУ, 1986. – 133 с.

5. Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии. - М: Академия, 2005. с.

6. Теппер Е.З., Шильникова В.К..Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии.-М.:Агропромиздат,1987.-239с.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

ЛЕКТИНЫ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА

ЯСНОТКОВЫХ (LAMIACEAE)

Багаева Т.В., Нугманова А.И., Габитов Р.А., Хусаинов М.Б.

Казанский (Приволжский) федеральный университет В настоящее время важным направлением современной биотехнологии является разработка технологии получения биологически активных веществ, в частности, лектинов, которые находят широкое применение в медицине, фармакологии, биологии и других отраслях промышленности.

Лектины представляют собой гетерогенную группу белков (гликопротеинов) не иммунного происхождения, способных специфично узнавать и обратимо связываться с углеводами [1]. Они обнаружены в различных организмах, начиная с вирусов и заканчивая высшими животными, для некоторых из них установлено участие в метаболических процессах клеток.

Среди растительных организмов особое внимание уделяется лектинам бобовых растений, как объектам взаимодействия высших растений и микроорганизмов. Изучаются вопросы, связанные со структурой лектинов, их расположением в растении, в органоидах растительных клеток [2-3].

В последние годы делаются попытки использования лектинов растительных организмов в качестве лекарственных препаратов [4].

Ведется поиск гликопротеинов, обладающих антифунгальной активностью [5]. Однако работ посвященных лектинам лекарственных растений в литературе имеется незначительное количество.

Целью настоящей работы явилось определение присутствия лектинов в составе лекарственных растений семейства Яснотковых (Lamiaceae).

Материалы и методы Объектом исследования служили семена растений семейства Яснотковых (Lamiaceae).

Выделение фракции растворимых лектинов осуществляли с помощью экстракции клеток раствором соляной кислоты. Фракции лектинов клеточных стенок получали обработкой остатка растительных клеток, после удаления растворимых лектинов, раствором Тритона Х-100 с NaCl [4].

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Эритроциты для реакции гемагглютинации получали по методу Луцика с соавторами [4]. Белок определяли по методу Лоури [5].

Определение активности лектинов проводили методом микротитрования с использованием трипсинизированных эритроцитов человека 1 группы крови, по принятой методике [4].

Активность лектинов выражали в величинах, обратных минимальной концентрации белка, при которой проявлялась реакция гемагглютинации.

Статистическую обработку данных проводили с помощью стандартного пакета программ Microsoft Excel 2003. Данные на графиках представлены как медиана±персентиль. Уровень значимости, принятый в работе, равен 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Лекарственные растений находят широкое применение в медицине, фармакологии, сельском хозяйстве. Основное их действие на макроорганизмы связано с синтезом вторичных метаболитов. Однако в последние годы в литературе появились данные о возможном участии лектинов растений в качестве лекарственных препаратов. В связи с этим был поставлен вопрос о присутствии лектинов в лекарственных растениях. Ранее в работах ряда исследователей было установлено, что лектины в растениях находятся в свободном и связанном состоянии.

«Классические» лектины, включают растворимые свободные лектины, локализованные в цитоплазматических компартментах клетки и вакуолях, другие лектины, связанны с цитоплазматическими мембранами и клеточной плазмолеммой. Кроме того, лектины обнаруживаются в различных органах растений, есть основание считать, что большее содержание лектинов обнаруживается в семенах.

В наших экспериментах, было решено изучить содержание лектинов в семенах четырех видов лекарственных растений семейства Яснотковых (Lamiaceae): Salvia officinalis L.-Шалфея лекарственного, Hysspus officinlis-Иссопа лекарственного, Satureja hortensis L.-Чабера садового, Thymus vulgaris-Тимьяна обыкновенного. Для данного семейства Яснотковых характерно, в основном, противовоспалительное и иммуномодулирующее действие.

Результаты исследований по присутствию лектинов в семенах перечисленных выше растений показали, что гемагглютинирующей активностью обладали как растворимые белки, так и белки клеточной стенки всех исследуемых растений (рис. 1).

Интересным являлся факт, что количество белка полученного при экстракции семян раствором соляной кислоты (растворимые лектины) Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

было близким по показателям для всех перечисленных растений и составляло 2,20-2,50 мг/мл. Исключением являлся Тимьян обыкновенный, в семенах которого, содержание растворимого белка было в 1,5-1,7 раза меньше. Однако активность растворимых лектинов у данного растения была наибольшей и составляла 85,3±10,3 мкг/мл - (таблица 1).

Таблица 1. Содержание лектинов в растениях семейства Яснотковые Экстракты Содержание белка связанного с клеточной стенкой у разных растений находилось в пределах 0,53-2,06 мг/мл. Наибольшие значения по белку принадлежали Иссопу лекарственному, а минимальные Тимьяну обыкновенному.

Наибольшая активность лектинов, связанных с клеточной стенкой, наблюдалась в семенах Чабера садового и Шалфея лекарственного и составляла 32,7±5,2 мкг/мл-1 и 18,6±2,2 мкг/мл-1 соответственно.

Сравнительные данные по гемагглютинирующей активности фракции растворимых лектинов и лектинов клеточных стенок семян лекарственных растений семейства Яснотковых (Lamiaceae) показали, что активность растворимых лектинов была выше, чем активность лектинов клеточной стенки, такая же закономерность наблюдалась нами ранее для лектинов амаранта [6].

Таким образом, все семена семейства Яснотковых (Lamiaceae): Salvia officinalis L.-Шалфея лекарственного, Hysspus officinlis-Иссопа лекарственного, Satureja hortensis L.-Чабера садового, Thymus vulgaris -Тимьяна обыкновенного, содержат в своем составе гликопротеины, обладающие гемагглютинирующей активностью. Среди исследуемых семян растений в качестве источника получения растворимых лектинов наибольший интерес представляют семена Тимьяна обыкновенного, а лектинов, связанных с клеточной стенкой – семена Чабера садового и Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Шалфея лекарственного.

Гемагглютинирующая активность фракции растворимых лектинов и лектинов клеточных стенок семян лекарственных растений Литература 1. Konska G. Lectins of higher fungi (macromycetes) - their occurrence, physiological role, and biological activity// International Journal of Medicinal Mushrooms. - 2006. - V. 8. - No1. - P. 19– 30.

2. Вершинина З.Р. Использование лектинов бобовых для повышения урожайности культурных растений // Материалы XV Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2008». Москва, 2008. - Т. I.- Подсекция 1. С. 12–13.

3. Шакирова Ф. М., Безрукова М. В. Современные представления о предполагаемых функциях лектинов растений //Журнал Общей биологии. - 2007. - Т. 68. - № 2. - С. 109-125.

4. Луцик М.Д., Панасюк Е.Н., Луцик А.Д. Лектины. - Львов: Виша школа, 1981. – 156c.

5. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L., Randall R.J. Protein measurement with the Folin phenol reagent// J. Biol. Chem. - 1951. - T. 193. - No1. - P.

265–275.

6. Габитов Р.А., Кочнева Т.А., Багаева Т.В. Лектины Амаранта //Актуальные проблемы биохимии и бионанотехнологи // Сб. труд. II Междунар. Интернет-Конференции. -Казань, 2011. - Т. 2. - С. 75-80.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

ИЗУЧЕНИЕ ЦЕНООБРАЗОВАНИЯ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ

НЕКТАРОВ НА РЫНКЕ РОССИИ С ПОМОЩЬЮ НЕЧЕТКИХ

МНОЖЕСТВ

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики Органолептические оценки можно рассматривать как лингвистические переменные теории нечетких множеств [1]. Это позволяет одновременно в одной серии экспертных исследований оптимизировать биотехнологические (содержание ингредиентов) и экономический параметр продукта (цена). Обозначим ингредиенты через порядковые номера 1 и 2 ( это может быть, например, содержание витаминов и сахаров) и сосредоточим внимание на цене. В результате органолептической оценки дегустаторами профилактического нектара «Витанект» [2] были получены три матрицы оценок следующего вида.

Таблица 1.

Обозначе-ние матриц 1-матрица 2-матрица 3- матрица В таблице приведены три пары нечетких множества, которые принимают некоторые информативные значения по отношению содержания ингредиентов 1 и 2 в нектаре Витанект и ее цены. Мнения экспертов представляли собой степень принадлежностей : вкусно -1, почти вкусно -0.8, не очень вкусно – 0.3, невкусно – 0, а также дешево -1, довольно дешево - 0,8, дороговато – 0,3, слишком дорого -0. Поскольку экспертов пять человек, то их оценки отличаются и в таблице уже приведены математические ожидания оценок экспертов. По данным таблицы № 1 очевидно, что для нечеткого множества по цене 3, нельзя построить простую симметричную функцию принадлежности, Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

как для двух предыдущих. Не останавливаясь на промежуточных операциях, приведем вид функции (1) принадлежности для третьего множества в обозначениях Mathcad 14 :

h (h,A3,B3) = if [h 12,6, h 0 (h,A3,B3)] (1) где h – цена в таблице № 1, A3 – статистическая дисперсия правой части строки h таблице №1, B3 – среднее арифметическое правой части строки h в таблице №1.

С целью оптимизации находим пересечение трех функций принадлежности виде функции трех переменных Составим программу расчета в Маткаде по примеру из практикума Янькова [3], стр. 43, дополнив её до расчета трех множеств. В программе величина G0 – это максимальное значение функции. В программе каждый участок изменения величин g, b и h делится на 500 отрезков и для каждого сочетания величин gi, bi и hi на этих отрезках вычисляются значения d1, (начиная с d = 0) которые сравниваются с предыдущим значением d. Если новое значение d1 больше предыдущего, то величины G0, G1, G и G 3 запоминаются в векторе G. В конечном счете получаем четырехмерную функцию принадлежности, где G1 = 25, и G2 = - оптимальные с точки зрения экспертов величины ингредиентов, а G = 3,5 наилучшая цена. Этот результат на первый взгляд банален, поскольку естественно, что эксперты считают наилучшей ценой минимальную -3.5 руб. Но важно другое – третья функция принадлежности показывает, что потребитель еще при цене 6. склонен покупать нектар, а при 12 рублей и выше число желающих резко падает, что следует учесть при построение планов продаж. Еще важнее то, остальные элементы вектора важны с позиции биотехнологической оценки рецептуры, а следовательно теория нечетких множеств позволяет проводит оптимизацию по факторам совершенно разной природы, используя один и тот же состав экспертов на одной одновременной дегустационной сессии.

Литература 1. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и ее применение к принятию приближенных решений.М.:Мир,1976.- с. 165.

2. Колодязная В.С., Байченко Л.А. Рецептуры и технология плодово-ягодных нектаров, обогащенных биологически активными веществами для профилактики вредного воздействия фенола и анилина на организм человека.

Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.- № 25 - 2011.- С.131-136.

3. Яньков В.Ю. Лабораторный практикум по Маткаду. Модуль 3. Моделирование в Маткаде. -М.: МГУТУ, 2009.- с. 68.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ БИОГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА

ПОЛИГОНАХ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ В РОССИИ

ООО Управляющая компания "Мечел-Транс" Научно-техническое развитие общества, с одной стороны, способствовало росту материального благополучия населения, разработке и внедрению новых технологий, изменению уровня потребления продукции, с другой – привело к возрастанию объемов образования твердых бытовых отходов (далее ТБО). В России ежегодно образуется 35-40 млн. тонн ТБО, из них перерабатывается только 3-4%, остальные отходы (органическая часть ТБО) подвергаются естественным процессам биологического разложения с образованием и поступлением в атмосферный воздух свалочного газа.

В настоящее время одним из направлений в биоэнергетике является утилизация свалочного газа с полигонов ТБО.

Одним из важнейших научных шагов в истории развития биогазовых технологий являются успешные эксперименты А. Бусвелла по комбинирова-нию различных видов органических отходов в 30-х годах прошлого века. В качестве исходного сырья использовались органические отходы от животно-водческих ферм.

Первая биогазовая установка объемом 10 м3 для переработки органи-ческой части отходов была разработана Т. Неманом и построена в Алжире в 1938 году [7].

В большинстве развитых стран переработка органических отходов в биогазовых установках чаще используется для производства тепловой и электрической энергии. Производимая таким образом энергия составляет около 3-4% всей потребляемой энергии в европейских странах. По оценкам экспертов [3], в общем энергетическом балансе доля альтернативной энерге-тики составляет: в Германии и Дании – более 12%, Австрии и Швеции – 24%, Финляндии – 19%, Португалии – 17,5%, Италии и Испании – более 10%, Ве-ликобритании, Франции, Нидерландах и Бельгии – свыше 7%. В Германии на сегодняшнее время зафиксировано более 2000 установок анаэробного сбраживания отходов.

В США производство свалочного газа поддерживается законодательно как на федеральном уровне, так и на уровне штатов. В соответствии с Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Федеральным законом 1987-го года (United States Clean Air Act) и 40-й главой Кодекса федерального регулирования (Code of Federal Regulations) собственникам мусорных сва¬лок предписано оценивать количество выделяющихся неметановых органических веществ. В случае превышения этих веществ 50 тонн в год собственник обязан собирать свалочный газ (от англ. landfill gas) и, как пра¬вило, сжигать в факельных установках, поскольку отдаленность мусорных свалок делает экономически невыгодным производить из газа электричество.

Россия пока отстает от многих стран по объемам производства свалочного газа. Анализ отечественной литературы показал [1], что история развития биогазовых технологий в нашей стране начинается с 60-х годов прошлого века. Изучение свойств биогаза и его дальнейшее использование было начато учеными Института биохимии имени А.Н.Баха АН СССР. Эти исследования стали точкой отсчета в создании отечественной промышленной биоэнергетики и активного фундаментального исследования процессов биосинтеза метана из органического субстрата. Было установлено, что из одного килограмма ТБО может образоваться до 600 литров свалочного газа с содержанием метана 50%. Однако дальше лабораторных исследований процесс не продвинулся, поскольку в то время свалочный газ был в пять раз дороже природного и синтетического газов.

В 80-е годы на пике роста отечественной биотехнологии были приня-ты Постановления Правительства СССР о производстве биогаза из органиче-ских сельскохозяйственных отходов, стоков и ТБО.

Разрабатывались вопро-сы теории, предпринимались практические шаги.

Пионером в разработке биогазовых установок стал Запорожский конструкторско-технологи¬ческий институт сельскохозяйственного машиностроения. Однако в период после экономического кризиса 90-х годов исследования биогаза, как альтернатив-ного источника энергии, были практически прекращены [6].

Тем не менее, во время кризиса и перестройки экономики в 1990- годах, несмотря на то, что общий объем выбросов загрязняющих веществ в нашей стране сократился почти в два раза, уменьшение выделения свалочно-го газа на полигонах ТБО не наблюдалось. Наоборот, был зафиксирован непрерывный рост свалочного метана. Это связано с увеличением складирования ТБО и ростом несанкционированных свалок.

К 2005 году выбросы метана (основного компонента свалочного газа) превысили выбросы 1990 года на 49%. Ожидается, что такая тенденция, хотя возможно и с более низкими темпами роста выбросов, продолжится в будущем [4].

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Согласно данным Межправительственной группы экспертов по изме-нению климата (IPCC) на полигонах ТБО в России ежегодно выделяется 1,1 млн. тонн свалочного метана, что составляет 2,5% от общего планетарного потока [2]. Существуют прогнозы, что в России потенциал для ежегодного производства свалочного газа составляет млрд. м3. Для этого могут быть использованы 300 млн. тонн органичес¬ких отходов в сухом эквиваленте, из них 250 млн. тонн – в сельскохозяйственном производстве, 50 млн. тонн – в виде ТБО.

На сегодняшний день технологии сбора и утилизации свалочного газа рассмотрены многими отечественными специалистами, среди которых А.Н. Ножевникова, А.Б. Лифшиц, Я.И. Вайсман, Л.В. Рудакова, Н.Ф.

Абрамов, А.Н. Мирный, В.В. Разнощик, М.П. Федоров и многие другие.

Использование газа, образующегося на полигонах ТБО, имеет огром-ные перспективы, так как его можно получать в больших количествах. В Рос-сии по состоянию на 2010 г. зарегистрировано семь проектов утилизации свалочного газа на полигонах ТБО возле городов Дмитрова, Екатеринбурга, Казани, Челябинска, возле деревни Баратаевка Ульяновской области, вблизи поселков Хметьево и Тимохово Московской области.

Технология получения свалочного газа имеющимся данным [5] вклю-чает две технологические схемы: получение газа с эксплуатируемых полиго-нов и получение свалочного газа с закрытых полигонов ТБО. Перед разра-боткой проекта системы сбора и утилизации свалочного газа с эксплуатируемого полигона ТБО определяют состав и свойства поступающих на него ТБО, вместимость и срок эксплуатации полигона, схему и максимальную высоту складирования отходов, кислотность среды в отходах, гидрогеологические условия земельного участка, а также составляют уравнение водного баланса полигона. На основании этих материалов подготавливается количественный прогноз образования свалочного газа с одной тонны ТБО и дается заключение о целесооб-разности его утилизации.

Перед разработкой проекта системы сбора и утилизации свалочного газа с закрытого полигона ТБО на нем бурятся скважины, определяется со-став свалочного газа, его свойства, степень разложения ТБО, содержание в них органики, кислотность, влажность среды. Так как содержащееся в ТБО органическое вещество имеет различную интенсивность разложения, необхо-димо определить общее органическое вещество и активное органическое вещество. С учетом этих данных, а также анализа климатических условий расположения Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

полигона ТБО дается заключение о целесообразности разработки проекта.

В России полученный с полигонов ТБО свалочный газ может исполь-зоваться в качестве топливного материала для коммунально-бытовых целей и сельского хозяйства, а также, как уже было отмечено выше, для выработки тепловой и электрической энергии.

Кроме того, утилизация свалочного газа позволит улучшить экологическую обстановку на полигонах ТБО, умень-шить загрязнение атмосферы и практически исключить самовозгорание ТБО.

Несмотря на то, что история развития российских биотехнологий по утилизации свалочного газа на полигонах ТБО насчитывает чуть более 50 лет, можно с уверенностью утверждать, что в нашей стране активно разви-ваться самостоятельная отрасль биоэнергетики.

Литература 1. Василов Р.Г. Перспективы развития производства биотоплива в Рос-сии // Вестник биотехнологии, 2007. № 3. С. 54-61.

2. Интернет-ресурс: сайт Межправительственной группы экспертов по изменению климата www.ipcc.ch.

3. Интернет-ресурс: http://www.ukrproject.gov.ua.

4. Нахутин А.И., Имшенник Е.В. Выбросы метана со свалок и полиго-нов ТБО в общий выброс парниковых газов России (По мат-лам российск.

кадастра парниковых газов // Тез. докл. Междунар. семинара «Коммерческое использование свалочного газа». М.: НП «ИНКО», 2007. С. 24.

5. Технологический регламент получения биогаза с полигонов твердых бытовых отходов. М.: АКХ им. К.Д. Памфилова, 1990. 22 С.

6. Шаланда А.В. Развитие биогазовых технологий в России / Интернет-ресурс: интернет-журнал «Коммерческая биотехнология»

http://www.cbio.ru.

7. Newman T. Fertility Farming. London, 1951.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

ЦИАНОБАКТЕРИИ С ПОЛЕЗНЫМИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ

Астраханский государственный университет Особое место в почвенных ценозах занимают водоросли и цианобактерии. Цианобактерии в отличие от других почвенных водорослей фиксируют из атмосферы молекулярный азот, продуцируют биологически активные вещества и образуют первичную продукцию органического вещества. Цианобактерии образуют слизистые чехлы и в природных условиях всегда развиваются в сообществе с другими микроорганизмами, вследствие чего обладают адаптационными возможностями и устойчивостью к резко изменяющимся физико-химическим условиям среды. Такие свойства цианобактерий оказывают благоприятное воздействие на структуру и плодородие почвы, а также на рост и развитие растений. Это создает предпосылки для использования цианобактерий в качестве удобрений для культурных растений. Кроме того, эти микроорганизмы экономичны при культивировании и обладают высокими скоростями роста, что очень важно для биотехнологического производства.

Возможность использования цианобактерий в качестве удобрений активно изучается в мире в настоящее время, так как они оказывают положительное влияние на рост и урожайность растений [1,2,3,4].

В лабораторных и вегетационных опытах показана эффективность применения цианобактерий, выделенных на территории Астраханской области, в качестве стимуляторов роста растений. Исследуемые цианобактерии оказались нетоксичными для семян кресс-салата (семейство крестоцветные) и пырея бескорневищного (семейство злаковые). Всхожесть семян, обработанных цианобактериями, во всех вариантах была больше, чем в контроле. Также исследовали влияние цианобактерий на фитопатогенные грибы родов Fusarium и Alternaria.

В результате проведенных экспериментов отобрано несколько сообществ цианобактерий, обладающих наиболее активными ростстимулирующими и фунгицидными свойствами, которые можно использовать для дальнейших опытов, в том числе и полевых, с растениями, произрастающими в Астраханской области, а также для Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

дальнейших разработок в агробиотехнологиях.

Литература 1. Батаева Ю.В. Скрининг циано-бактериальных сообществ из экосистем Нижнего Поволжья, обладающих ростстимулирующими свойствами / Батаева Ю.В., Дзержинская И.С., Чан Минь Куан, Мвале Камуквамба // Вестник Алтайского государственного аграрного университета, № (88), 2012, С. 46-49.

2. Голлербах М.М., Штина Э.А. Почвенные водоросли / М.М. Голлербах, Э.А. Штина. – Л.: Наука, 1969. – 228 с.

3. Кондратьева Н.В. Флора водорослей континентальных водоёмов Украины. Прокариотические водоросли (Procaryophycobionta). Вып.1.

Общая характеристика. Часть 2. Экология, значение, вопросы систематики. – Киев, 2001. – 342 с.

4. Чан Ван Ни Физиолого-биохимические основы использования свободноживущих азотфиксирующих цианобактерий в рисоводстве северного Вьетнама: Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. биол. наук.

– Пущино на Оке, 1990. – 20 с.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

САХАРОСОДЕРЖАЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛУФАБРИКАТОВ И

КАЧЕСТВА ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Березина Н.А., Орлова А.М., Жданова О.В., Мазалова Н.В.

ФГБОУ ВПО Государственный университет- учебно-научно производственный комплекс Улучшение качества, пищевой ценности и расширение ассортимента продуктов функционального назначения является важной проблемой в настоящее время.

Основными сахаросодержащими добавками, используемыми при производстве хлебобулочных изделий являются такие виды сырья, как крахмальная патока, рафинадная патока и сахар. Многократная очистка исходного сырья для производства этих сахаристых продуктов при которой неизбежны потери значительного количества биологически активных компонентов, большие материальные и технологические затраты, позволяют получить рафинированные продукты с низкой пищевой и биологической ценностью.

В связи с этим актуальными являются исследования, посвященные разработке способов получения сахаристых продуктов путем переработки цельного растительного сырья, обеспечивающего экономию основного и дополнительного сырья, повышение качества продукции и интенсифицирующего процесс производства.

Нами была разработана технология получения сахаросодержащего порошка из картофеля методом ферментативного гидролиза цельного картофеля с последующей сушкой. Полученный продукт содержит до % редуцирующих сахаров на сухое вещество, а также практически все важные в пищевом и биологическом отношении компоненты: пектин, клетчатку, азотистые и минеральные вещества и др.

Анализ химического состава сахаросодержащего порошка из картофеля показал, что значительная часть сухих веществ приходится на углеводный комплекс, при этом углеводы представлены в основном глюкозой.

Содержание клетчатки и пектиновых веществ в сахаросодержащем порошке из картофеля составляет 0,1 и 0,9 % соответственно. Известно, что клетчатка и пектин, будучи гидрофильными компонентами, Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

позволяют улучшить реологические свойства мучных изделий и, кроме того, играют заметную роль в процессе пищеварения.

Содержание витаминов В 1 и В 2 в сахаросодержащем порошке из картофеля составляет 0,033 и 0,05 % соответственно. Известно, что витамины являются биостимуляторами процессов организма человека, а так же биотехнологических свойств полуфабрикатов хлебопекарного производства.

Содержание белка в сахаросодержащем порошке из картофеля составляет 3,61 %. Больше всего из незаменимых аминокислот содержится лизина. Анализ аминокислотного состава показывает, что сахаросодержащий порошок может оказывать влияние не только на биологическую ценность продуктов питания, но и интенсифицировать технологический процесс хлебопекарного производства.

Исследования содержания минеральных веществ сахаросодержащего порошка из картофеля показывают, что добавка имеет богатый минеральный состав. Содержание нормируемых микроэлементов не превышает предельно допустимых норм. Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, как белки и углеводы, но для питания человека и жизнедеятельности бродильной микрофлоры имеют большое значение.

Нами проведены исследования влияния замены сахара или рафинадной патоки на сахаросодержащий порошок из картофеля в рецептурах хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки на качество ржано-пшеничного теста и готового хлеба. Контрольные образцы готовили по рецептурам хлеба орловского и столового.

В результате проведенных исследований установлено, что внесение сахаросодержащего порошка из картофеля увеличивает объем теста, приготовленного по рецептуре хлеба орловского и столового, при брожении на 4,44 и 15,4 % соответственно, что свидетельствует об увеличении активности бродильной микрофлоры. Физико-химические показатели качества готовых хлебобулочных изделий опытных и бисульфитсвязывающих соединений хлеба орловского с заменой рафинадной патоки сахаросодержащим порошком из картофеля больше, чем у контрольного образца на 5,9 %, а хлеба столового с заменой сахара сахаросодержащим порошком из картофеля – на 1,89 %.

Кроме того, замена сахара или рафинадной патоки на сахаросодержащий порошок из картофеля с заменой рафинадной патоки сахаросодержащим порошком из картофеля увеличивает срок сохранения свежести хлебобулочных изделий.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Таким образом, комплексное исследование состава сахаросодержащего порошка из картофеля показало, что он может быть эффективно использован в качестве углеводсодержащего сырья, функциональной добавки, а так же оказывать влияние на биотехнологические процессы производства и качество хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки.

Литература 1. Корячкина, С.Я. Использование сахаросодержащей пасты из картофеля в технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки [Текст] / С.Я. Корячкина // Хранение и переработка сельхозсырья, №10.

– 2002. – с. 53-55.

2. Корячкина, С.Я. Сахарная паста из картофеля [Текст] / С.Я.

Корячкина, Н.А. Березина// Хлебопекарная и кондитерская промышленность Украины, №7. – 2002. – с. 35.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

ПРОДУКЦИЯ КСИЛИТА У КСИЛОЗОАССИМИЛИРУЮЩИХ

ДРОЖЖЕЙ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Болотникова О.И., Михайлова Н.П., Гинак А.И.

Петрозаводский государственный университет, Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) Микроаэробная ферментация D-ксилозы - основного пятиатомного сахара гемицеллюлозы - ксилозоас-симилирующими дрожжами приводит к накоплению ксилита [1]. Обладая эквивалентной глюкозе сладостью, пятиатомный спирт выгодно отличается меньшей калорийностью, бактериостатичностью и непатогенностью для кишечной микрофлоры человека [2]. За рубежом ксилит широко используют в диетическом питании, лечебных и профилактических целях [3], он является традиционным сырьем для производства лаков, стабилизаторов влажности, пластификаторов, наполнителей, поверхностно-активных веществ. По сравнению с химической гидратацией D-ксилозы микробиологический способ отличает высокая селективность и мягкость технологического режима, легкость выделения и очистки целевого продукта [4].

Биологическая функция ксилита до сих пор не установлена.

Экспериментальные результаты [5] показывают, что его накопление следствие дисбаланса коферментов НАД(Ф)Н- зависимой D-ксилозоредуктазы (1) и ДНФ-ксилитол (D-ксилулозо)-дегидрогеназы (2), трансформирующих D-ксилозу в D-ксилулозу (рисунок 1).

Известно, что НАДФ•Н+Н + - продукт окислительного этапа гексозомонофосфатного цикла, а НАД + высвобождается в ходе перемещения электронов и протонов на дыхательную цепь митохондрии.

Высокая НАДФН- специфичность D-ксилозоредуктазы некоторых дрожжей (таблица 1) определяет независимую регенерацию упомянутых коферментов. При недостатке О 2 (микро- и анаэробиоз) НАДH, доминирующий в цитозоле, частично либо полностью блокирует распад D-ксилозы на этапе образования ксилита. Таким образом, продукция ксилита у ксилозоассимилирующих дрожжей регулируется интенсивностью аэрации ферментационной среды (таблица 2), хотя низкая чувствительность кислородных электродов не позволяет длительно поддерживать оптимальные значения OTR [6]. Даже Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

незначительные их смещения приводят к блокированию ассимиляции D-ксилозы либо накоплению этанола.

Еще одним фактором, улучшающим выход ксилита, считают концентрацию D-ксилозы, равную 120 - 172 г/л [3]. Однако в процессе деструкции гемицеллюлозы высвобождаются не только D-ксилоза и L-арабиноза, но также D-глюкоза, D-манноза, D-галактоза и L-рамноза, на долю которых приходится от 65 до 92%. Это обуславливает диауксический характер потребления D-ксилозы, значительно уменьшая эффективность ее конверсии. Разделение пентозной и гексозной фракций необходимо для производства ксилита из многокомпонентных растительных субстратов.

Широко распространенный в промышленности кислотный гидролиз приводит к образованию, наряду с моносахарами, фурфурола, оксиметилфурфурола, летучих органических кислот и веществ лигнофуранового комплекса [7]. Их токсическое влияние на ксилозоассимилирующие дрожжи остается мало исследованным.

Энзиматический гидролиз за счет целого комплекса специфических целлюлаз и ксиланаз нитчатых грибов характеризуется мягким режимом обработки растительного сырья, отсутствием токсических примесей [8].

Однако его коммерческая привлекательность невысока из-за длительности технологического цикла и больших финансовых затрат.

Тем не менее, возможности для преодоления упомянутых трудностей существуют. Они заключаются в направленном изменении внутриклеточной регуляции общих путей катаболизма дрожжей, внедрении чувствительных методов регистрации уровня аэрации, оптимизации приемов деструкции гемицеллюлозы и обогащения ферментационных субстратов D-ксилозой. Этот подход, несомненно, позволит разработать и успешно апробировать экологически-безопасное производство ксилита, широко востребованного современной мировой экономикой.

Начальные этапы катаболизма D-ксилозы у дрожжей Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Литература 1. Яблочкова Е.Н., Болотникова О.И., Михайлова Н.П., Немова Н.Н., Гинак А.И.// Прикладная биохим. и микробиол. 2003. Т.39. №3. С.303.

2. Ly K.A., Milgrom P., Rothen M.// J. Americ. Dent. Assoc. 2008. V.139. No.5.

P.553.

3. Ojamo H. Yeast xylose methabolism and xylitol production.// VTT Biotech.

Food Research, Finland. 1994. No.176. 91p.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

4. Чепиго С.В.// Гидролизная и лесохим. пром-сть. 1991. №4. C.13.

5. Яблочкова Е.Н., Болотникова О.И., Михайлова Н.П., Немова Н.Н., Гинак А.И.// Микробиология. 2004. Т. 73. №2. С.163.

6. Болотникова О.И., Михайлова Н.П., Гинак А.И., Немова Н.Н.// Ученые записки Петрозаводского государственного университета, Серия:

естественные и технические науки. – 2010г. -№ 6(III), сентябрь. – С.14-18.

7. Taherzadeh M.J., Keikhosro K.//BioResource 2007. V.3, N.2. P.472-499.

8. Martin C., Galbe M., Wahlbom C.F., Hahn-Hgerdal B., Jnsson L.J.// Enzym Microb. Technol. 2002. V.31 P.274.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

ДИНАМИКА ТРАНСФОРМАЦИИ 2- И 4 -ЦИАНОПИРИДИНА

КЛЕТКАМИ ШТАММА PSEUDOMONAS FLUORESCENS C

Васильев Д.М., Максимова Ю.Г., Овечкина Г.В., Демаков В.А.

Пермский государственный национальный исследовательский университет, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН Биотехнологический способ получения пиридинзамещенных карбоновых кислот – предшественников фармацевтических препаратов, таких как изоникотиновая и пиколиновая кислоты, основан на гидролизе цианопиридинов (ЦП) ферментами нитрильного метаболизма микроорганизмов – нитрилазой, нитрилгидратазой и амидазой [1].

Изоникотиновая кислота – предшественник гидразида изоникотиновой кислоты (изониазида), используемого при лечении туберкулеза.

Некоторые производные пиколиновой кислоты, образующейся при гидролизе 2-ЦП, в частности 6-метилпиколиновая кислота – промежуточные продукты в синтезе лекарственных средств, например, димеколина. Известно, что химический гидролиз ЦП инициируется повышенной температурой и характеризуется неконтролируемой экзотермичностью. Биологический способ выгодно отличается от химического мягкими условиями проведения процесса, экологической безопасностью и высокой степенью конверсии.

Целью данной работы является изучение динамики трансформации 2-ЦП и 4-ЦП в пиколиновую и изоникотиновую кислоты, соответственно.

Трансформацию катализировали суспендированными клетками бактерий штамма Pseudomonas fluorescens C2, обладающими нитрилазной активностью.

Штамм Pseudomonas fluorescens C2 был получен в лаборатории химического мутагенеза Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН. Данный штамм был выделен из антропогенно загрязненных почв и впоследствии модифицирован обработкой мутагенами [2]. Клетки бактерий выращивали до стационарной фазы роста на минимальной среде, содержащей 0,1% глюкозу. Реакцию трансформации 50-200 мМ растворов субстратов проводили в 10 мл калий-фосфатного буфера (рН 7,2), содержащем 29 мг клеток (по сухому весу), при 30°С в течение 2 ч, пробы отбирали через каждые 30 мин. Концентрацию субстрата и продуктов определяли Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

методом ВЭЖХ на хроматографе LC–10 «Shimadzu» (Япония) с колонкой C18 (250х4,6 мм), в качестве подвижной фазы использовали 10 мМ раствор КH2PO4 c 25% ацетонитрила, скорость потока составляла 0, мл/мин при 25°С.

Нами изучена трансформация растворов разной концентрации 2- и 4-ЦП клетками бактерий штамма Pseudomonas fluorescens C2. За мин происходила 77,6 % конверсия 50 мМ раствора 2-ЦП. Остаточное содержание субстрата в 10 мл реакционной среды составляет 11,6 мг. В результате конверсии образуется 40,7 мг пиколиновой кислоты. При трансформации такого же количества 4-ЦП 92,5% конверсия субстрата наблюдалась уже после 60 минут реакции. Остаточное содержание 4-ЦП составило 3,9 мг на 10 мл реакционной среды. В результате конверсии образуется 58,5 мг изоникотиновой кислоты (рис.1).

Изучена динамика трансформации более высоких концентраций субстратов – 100 и 200 мМ. При конверсии 100 мМ раствора 2-ЦП через 120 минут реакции трансформировалось 58,6% субстрата, с образованием 35,3 мг пиколиновой кислоты. Остаточное количество 2-ЦП составило 43,8 мг. При конверсии 200 мМ раствора 2-ЦП в течение 120 мин конвертировалось 51,7 % субстрата с образованием 45 мг пиколиновой кислоты и остаточным количеством 2-ЦП 100,4 мг.

При трансформации 100 и 200 мМ растворов 4-ЦП за 60 мин наблюдалась 75,3% и 68% конверсия субстрата с образованием 83,9 и мг изоникотиновой кислоты с остаточным количеством 4-ЦП 25,9 и 66, мг соответственно.

Сравнивая трансформацию этих субстратов, можно отметить, что 4-ЦП является более предпочтительным субстратом для нитрилазы штамма Pseudomonas fluorescens C2. При конверсии низких концентрации 2- и 4-ЦП (50мМ) нитрилазная активность не отличается.

Однако при концентрации субстрата 200 мМ наблюдаются различия в активности фермента (0,2 мкмоль/мг/мин и 0,5 мкмоль/мг/мин для 2- и 4-ЦП соответственно) и для данной концентрации она выше по сравнению с таковой при конверсии 100 мМ раствора (0,1 мкмоль/мг/мин и 0,4 мкмоль/мг/мин для 2- и 4-ЦП соответственно). Таким образом, гидролиз цианопиридинов в соответствующие карбоновые кислоты может быть эффективно осуществлен бактериальными клетками, содержащими нитрилазу.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

Рис. Динамика конверсии 50 мМ раствора 2-цианопиридина (а) и 4- цианопиридина (б) клетками Pseudomonas fluorescens C2. 1 –2и 4-цианопиридин, 2 – пиколиновая и изоникотиновая кислота, соответственно Литература 1. Immobilization of fungal nitrilase and bacterial amidase – two enzymes working in accord / V. Vejvoda [et al.] // Biocatal. Biotransform. – 2006. – Vol. 24, № 6. – P. 414–418.

2. Козлов С.В. Биологическая характеристика бактериальных штаммов – активных продуцентов нитрилгидролизующих ферментов : дис. канд.

биол. наук. – Пермь, 2007. – 139 с.

Интернет-конференция "Биотехнология. Взгляд в будущее."

ОЦЕНКА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МУЛЬТИПОТЕНТНЫХ

МЕЗЕНХИМНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК КРУПНОГО РОГАТОГО

СКОТА К ВИРУСАМ ЖИВОТНЫХ.

ГНУ Всероссийский НИИ экспериментальной ветеринарии им.

Я.Р.Коваленко (Россельхозакадемии) В биотехнологии существует острая необходимость в разработке эффективных клеточных систем для проведения фундаментальных медико-биологических исследований. Это производство вакцин, антигенов, диагностических препаратов, репродукции существующих и выделения новых штаммов вирусов. В виду этого, исследования по изучению чувствительности мультипотентных мезенхимных стволовых клеток (ММСК) к вирусам, являются особенно перспективными. Такие исследования являются ключевыми для понимания сложных процессов, происходящих на молекулярном и клеточном уровнях, и позволяют получить новые данные о роли механизмов, ответственных как за связывание, так и за блокирование взаимодействия вируса и клетки-хозяина. Исследования в данном направлении только начинаются [1; 2; 3].

Целью настоящего исследования являлась оценка чувствительности ММСК, выделенных из костного мозга (КМ) и жировой ткани (ЖТ) крупного рогатого скота (КРС) к вирусам животных.

В экспериментах использовали ММСК, выделенные из КМ и ЖТ КРС, по разработанной методике ранее [4]. Клетки обладали адгезией к культуральному пластику и высокой эффективностью образования колоний. ПЦР-РВ в этих клетках был выявлен продукт экспрессии гена коллагена 1-го типа. Клетки обладали потенцией к направленной дифференцировке и при индукции формировали клетки костной и жировой тканей [5].