Phytate hydrolysing activity of the Aspergillus niger L-4 micromycete strain

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The aim of the study was to study the phytase synthesis capability of Aspergillus niger L-4 strain. The method for determining phytase activity is based on establishing the content of inorganic phosphates as a result of the action of phytase on the substrate under certain standard conditions by binding them with a vanadium-molybdenum reagent to form a coloured complex. The use of phytases for the hydrolysis of phytates in animal feed is important from the point of view of preserving the environment: when phytate complexes are destroyed, phosphorus is released, which performs an important structural and regulatory function, ensuring the normal development of bone and dental tissues and supporting their safety and integrity. Phosphoric acid is involved in the synthesis of kinases responsible for the normal course of chemical reactions in cells, in fat metabolism, as well as in the synthesis and breakdown of starch and glycogen. This reduces the release of undigested phosphorus into the environment. The object of the study consisted of native solutions obtained by culturing an industrial strain of acid-forming A. niger L-4 on various carbohydrate-containing media. The A. niger L-4 strain, previously selected at the All-Russian Scientific Research Institute of Food Additives for fermentation of molasses, has the ability to synthesise extracellular phytase. This paper presents the results of studies of phytase activity during the cultivation of A. niger L-4 on carbohydrate-containing media. It was found that in order components of the sucrose-mineral medium provide an elevated level of low-molecular-weight sugars necessary for increasing the productivity of phytase biosynthesis. Phytase activity in the native solution was shown to increase over 72 hours of fermentation to reach a value of 25.8±0.1 units/cm3. The phytase activity was 1.5 times higher than the fermentation process of a corn starch hydrolysate with a dextrose equivalent DE = 21±1 %, ensuring the productive biosynthesis of citric acid.

About the authors

N. M. Musta Ogly

University of Information Technology, Mechanics and Optics

Email: nargul_m@mail.ru

N. Yu. Sharova

University of Information Technology, Mechanics and Optics; All-Russian Research Institute of Food Additives – a branch of the Federal Scientific Center named after V.M. Gorbatov

Email: natalya_sharova1@mail.ru

References

  1. Fugthong А., Boonyapakron K., Sornlek W., Tanapongpipat S., Eurwilaichitr L., Pootanakit K. Biochemical characterization and in vitro digestibility assay of Eupenicillium parvum (BCC17694) phytase expressed in Pichia pastoris // Protein Expression and Purification. 2010. Vol. 70. Issue 1. P. 60–67. https://doi.org/10.1016/j.pep.2009.10.001
  2. Hamad H.O., Alma M.H., Ismael H.M., Göçeri A. The effect of some sugars on the growth of Aspergillus niger // Doga Bilimleri Dergisi. 2014. Vol. 17. Issue 4. Р. 7–11. https://doi.org/10.18016/ksujns.28479
  3. Greiner R., Da Silva L.G., Couri S. Purification and characterisation of an extracellular phytase from Aspergillus niger 11T53A9 // Brazilian Journal of Microbiology. 2009. Vol. 40. Issue 4. Р. 795–807. https://doi.org/10.1590/S1517-83822009000400010
  4. Gargova S., Sariyska M. Effect of culture conditions on the biosynthesis of Aspergillus niger phytase and acid phosphatase // Enzyme and Microbial Technology. 2003. Vol. 32. Issue 2. Р. 231–235. https://doi.org/10.1016/S0141-0229(02)00247-8
  5. Da Silva L.G., Trugo L.C., Da Costa Terzi S., Couri S. Low phytate lupin flour based biomass obtained by fermentation with a mutant of Aspergillus niger // Process Biochemistry. 2005. Vol. 40. Issue 2. Р. 951–954. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2004.02.016
  6. Casey A., Walsh G. Purification and characterization of extracellular phytase from Aspergillus niger ATCC 9142 // Bioresource Technology. 2003. Vol. 86. Issue 2. Р. 183–188. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(02)00145-1
  7. Ptak A., Bedford M.R., Świątkiewicz S., Żyła K., Józefiak D. Phytase modulates ileal microbiota and enhances growth performance of the broiler chickens // PLoS One. 2015. Vol. 10. Issue 3. 15 p. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0119770
  8. Vucenik I., Shamsuddin A.K.M. Cancer inhibition by inositol hexaphosphate (IP6) and inositol: from laboratory to clinic // Journal of Nutrition. 2003. Vol. 133. Issue 11. P. 3778S–3784S. https://doi.org/10.1093/jn/133.11.3778S
  9. Coban H.B., Demirci A. Screening of phytase producers and optimization of culture conditions for submerged fermentation // Bioprocess and Biosystems Engineering. 2014. Vol. 37. Issue 4. P. 609–616. https://doi.org/10.1007/s00449-013-1028-x
  10. Jariwalla R.J. Rice-bran products: phytоnutrients with potential applications in preventive and clinical medicine // Drugs Experimental and Clinical Research. 2001. Vol. 17. Issue 1. P. 17–26.
  11. Grases F., Simonet B.M., Prieto R.M., March J.G. Variation of InsP4, InsP5 and InsP6 levels in tissues and biological fluids depending on dietary phytate // The Journal of Nutritional Biochemistry. 2001. Vol. 12. Issue 10. P. 595–601. https://doi.org/10.1016/S0955-2863(01)00178-4
  12. Niu J., Arentshorst M.P., Deepa S.N., Dai Z., Baker S.E., Frisvad J.C., et al. Identification of a classical mutant in the industrial host Aspergillus niger by systems genetics: LaeA is required for citric acid production and regulates the formation of some secondary metabolites // G3: Genes, Genomes, Genetics. 2016. Vol. 6. Issue 1. P. 193–204. https://doi.org/10.1534/g3.115.024067
  13. Shivanna G.B., Venkateswaran G. Phytase production by Aspergillus niger CFR 335 and Aspergillus ficuum SGA 01 through submerged and solid-state fermentation // The Scientific World Journal. 2014. Vol. 29. Article ID 392615, 6 p. https://doi.org/10.1155/2014/392615
  14. Mitchinson C., Solheim L.P. Method for liquefying starch. US patent no. 5652127, 1997.
  15. Kvist S., Carlsson T., Lawther J.M., DeCastro F.B. Process for the fractionation of cereal brans. US patent no. 20050089602, 2005.
  16. Шарова Н.Ю. Продуцирование ингибитора амилаз при ферментации гидролизатов крахмала кислотообразующим штаммом Aspergillus niger Л-4 // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2013. N 3. С. 45–47.
  17. Шарова Н.Ю., Сафронова В.И. Генетическая паспортизация штамма Аspergillus niger Л-4 – промышленного продуцента лимонной кислоты, с помощью геномного AFLPфингерпринтинга // Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51. N 2. С. 204–212. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.2.204rus
  18. Патент № 2366712, Российская Федерация. Способ получения лимонной кислоты, альфа-амилазы и глюкоамилазы / Н.Ю. Шарова, Т.А. Позднякова, Т.В. Выборнова, Д.Х. Кулев.; патентообладатель ВНИИ пищевых ароматизаторов, кислот и красителей РАСХН; заявл. 06.07.2007; опубл. 10.09.2009.
  19. Шарова Н.Ю., Никифорова Т.А. Регуляция направленности биосинтеза лимонной кислоты при биоконверсии гидролизатов крахмала плесневым грибом Aspergillus niger // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2007. N 6. С. 19–21
  20. Suleimenova Zh., Akhmetsadykov N., Kalieva A., Mustafin K., Saduyeva Zh. Effect of different cultural conditions for phytase production by Aspergillus niger in submerged fermentation // Advances in Enzyme Research. 2016. Vol. 4. Issue 2. P. 62–67. https://doi.org/10.4236/aer.2016.42007

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».