Новый комплексный ферментный препарат ксиланазы и протеаз для использования в кормах, содержащих соевый белок

Введение: Использование ФП способствует лучшей усвояемости компонентов корма, что приводит к повышению продуктивности моногастричных животных и улучшению их физиологических параметров. К трудногидролизуемым компонентам корма относятся полисахариды клеточной стенки зерна (некрахмальные полисахариды, НПС), являющегося основой корма, а также соевый белок, содержащий антипитательные белки глицинин и β-конглицинин, проявляющие антигенные свойства и не устраняемые в процессе традиционной обработки соевых шротов. Поэтому разработка комплексных кормовых добавок, содержащих ксиланазу и протеазы для одновременного гидролиза белковой компоненты корма и гидролиза НПС зерновых культур является актуальной задачей для промышленного птицеводства и животноводства.

Цель: Целью исследования является разработка комплексных ферментных препаратов (ФП) на основе мицелиального гриба P.verruculosum ВКМ F-3972D с ксиланазной (Ксил) и протеолитической активностями, обеспечиваемые наличием неингибируемой ксиланазы, пенициллопепсином (ПС) и лейцинаминопептидазой (ЛАП).

Материалы и методы: Методология исследования предполагала создание плазмидных конструкций с целевыми генами xylE, pepA и lap1, кодирующими Ксил, ПС и ЛАП соответственно и трансформацию плазмид в реципиентный штамм гриба P.verruculosum ВКМ F-3972; скрининг рекомбинантных штаммов по критерию ферментативных активностей; получение лиофильно высушенных форм ферментных препаратов и прикладные эксперименты для анализа эффективности новых ФП по отношению к экстрактам соевой муки и ржи.

Результаты: В результате проведенных исследований были разработаны комплексные ФП PROXYL с различным сочетанием целевых активностей. ФП PROXYL-14 и PROXYL-19 характеризовались более сбалансированным уровнем активности целевых ферментов – ПС/ЛАП/Ксил. ФП PROXYL-24 проявлял преимущественно активность ЛАП (210 000±9500 Ед/г), а в PROXYL-29 баланс активностей был сдвинут в сторону ПС (1200±75 Ед/г).

Результаты по определению приведенной вязкости экстрактов ржи под действием ФП PROXYL и коммерческих ФП RONOZYME и AXTRA показали, что при равной дозировке ксиланазной активности все ФП серии PROXYL показывают от 49 до 55% снижения вязкости экстрактов ржи, что в 2 раза лучше аналогичного параметра, полученного под воздействием коммерческих ФП, имеющих в своем составе ингибируемые ксиланазы.

Результаты экспериментов по гидролизу соевой муки показали, что выход восстанавливающих сахаров под действием PROXYL-14 и PROXYL-19 составляет 0,18 и 0,17 г/л против 0,11 и 0,12 г/л PROXYL-24 и PROXYL-29, что обусловлено более высокой активностью Ксил в ФП PROXYL 14 и 19. Наилучший результат по гидролизу высокомолекулярной фракции соевой муки показал PROXYL-29, который характеризовался наибольшей активностью ПС. Наиболее сбалансированным ФП по критерию уменьшения содержания высокомолекулярных белков сои, наибольшему выходу ВС, уровню уменьшения вязкости экстрактов ржи и органолептике явился ФП PROXYL-19.

Выводы: Новые комплексные ферментные препараты предназначены для использования в качестве кормовой добавки в корма, обогащенные соевым белком, для моногастричных с/х животных и птицы.

1. Aslanidis, C., & de Jong, P. J. (1990). Ligation-independent cloning of PCR products (LIC-PCR). Nucleic acids research, 18(20), 6069–6074. https://doi.org/10.1093/nar/18.20.6069

2. Chulkin, A., Kislitsin, V., Sinelnikov, I., Sinitsyn, A., Zorov, I., Volkov, P., & Rozhkova, A. (2024). Transcription Factors ClrB and XlnR and Their Effect on the Transcription of Cellulase Genes in the Filamentous Fungus Penicillium verruculosum. International Journal of Molecular Sciences, 25(24), 13373. https://doi.org/10.3390/ijms252413373

3. Eroshenko, N., Chulkin, A., Volkov, P., Zorov, I., Dotsenko, A., Shashkov, I., Sinitsyn, A., & Rozhkova, A. (2026). Effect of Different Signal Peptides on the Expression of Glucoamylase from Aspergillus awamori in the Filamentous Fungus Penicillium verruculosum. Journal of Fungi, 12(2), 85. https://doi.org/10.3390/jof12020085

4. Fritsche, S., Reinfurt, A., Fronek, F., & Steiger, M. G. (2024). NHEJ and HDR can occur simultaneously during gene integration into the genome of Aspergillus niger. Fungal biology and biotechnology, 11(1), 10. https://doi.org/10.1186/s40694-024-00180-7

5. Hartree E. F. (1972). Determination of protein: a modification of the Lowry method that gives a linear photometric response. Analytical biochemistry, 48(2), 422–427. https://doi.org/10.1016/0003-2697(72)90094-2

6. James, P. (2000). Proteome Research: Mass Spectrometry. Springer Berlin Heidelberg.

7. Kim, J. M., Ren, D., Reverter, A., & Roura, E. (2016). A regulatory gene network related to the porcine umami taste receptor (TAS1R1/TAS1R3). Animal genetics, 47(1), 114–119. https://doi.org/10.1111/age.12374

8. Liu, H., Faruk, M. U., Teixeira, L., Fávero, A., & Vieira, S. L. (2024). Research Note: Proteases effect on soybean meal: enzyme product and area of production differences on standardized ileal amino acids digestibility of broiler chickens. Poultry science, 103(12), 104493. https://doi.org/10.1016/j.psj.2024.104493

9. Plouhinec, L., Neugnot, V., Lafond, M., & Berrin, J.-G. (2023). Carbohydrate-active enzymes in animal feed. Biotechnology Advances, 65, 108145. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2023.108145

10. Ravindran, V., & Son, J. H. (2011). Feed enzyme technology: present status and future developments. Recent patents on food, nutrition & agriculture, 3(2), 102–109. https://doi.org/10.2174/2212798411103020102

11. Ruiz, N., Parsons, C. M., Stein, H. H., Coon, C. N., Van Eys, J. E., & Miles, R. D., (2020). A review: 100 years of soybean meal. Engormix.

12. Sanger, F., Nicklen, S., & Coulson, A. R. (1977). DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proceedings of the National Academy of Sciences, 74(12), 5463–5467. https://doi.org/10.1073/pnas.74.12.5463

13. Sinelnikov, I. G., Kislitsin, V. Yu., Chulkin, A. M., Shaplin, A. A., & Rozhkova, A. M. (2023). Influence of ku70 Gene Knockout on the Transformation Frequency of Penicillium verruculosum Mycelial Fungi. Moscow University Chemistry Bulletin, 78(5), 269–274. (In Russ.). https://doi.org/10.3103/S0027131423050061

14. Smogyi M. (1952). Notes on sugar determination. The Journal of biological chemistry, 195(1), 19–23.

15. Ward N. E. (2021). Debranching enzymes in corn/soybean meal-based poultry feeds: a review. Poultry science, 100(2), 765–775. https://doi.org/10.1016/j.psj.2020.10.074

16. Xiong, Y., He, Z., Wu, Q., Xiao, H., Cao, S., Yang, X., Li, Y., Jiang, Z., Zhu, C., & Wang, L. (2025). Dietary steviol glycosides mixture supplementation modulates the gene expression of gut chemoreceptors and enhances the antioxidant capacity in weaned piglets. Porcine health management, 11(1), 6. https://doi.org/10.1186/s40813-024-00414-5