Российские учёные выделили фитазу с повышенной термостойкостью и устойчивостью к перепадам кислотности

Учёные Пермского Политеха и Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН впервые выделили фермент фитазу из бактерий, обитающих в среде содового шламохранилища. Новый фермент разрушается при нагреве медленнее, сохраняет активность при разной кислотности среды и работает в 1,5–2 раза дольше по сравнению с существующими аналогами. Исследование проведено в рамках программы «Приоритет 2030» и опубликовано в журнале «Прикладная биохимия и микробиология».

Роль фитазы в сельском хозяйстве

Фосфор — ключевой минеральный элемент для сельского хозяйства, необходимый как животным (входит в состав костной ткани, участвует в энергетическом обмене), так и растениям (стимулирует развитие корней, ускоряет цветение и созревание). Однако в почве и кормах он часто находится в биологически недоступной форме, что приводит к снижению продуктивности: куры дают меньше яиц, коровы — меньше молока, у растений падает урожайность. Фитаза — фермент, который расщепляет соли фитиновой кислоты, делая фосфор доступным, что позволяет снизить потребность в дорогостоящих минеральных добавках.

Проблемы традиционных фитаз

В промышленности фитазу часто используют в свободной (растворённой) форме, но она чувствительна к внешним условиям: при нагревании, резких изменениях кислотности или долгом хранении быстро теряет свойства, что делает её использование экономически невыгодным. Другой подход — иммобилизация (закрепление на твёрдом носителе) — повышает устойчивость, но традиционные методы часто приводят к снижению активности фермента на 50–70%. Основные проблемы: разрушение при высоких температурах при производстве кормов и ограниченная активность в основном в кислой среде желудка, что снижает усвояемость фосфора в других отделах пищеварительной системы.

Новый подход и результаты

Исследователи использовали для выделения фитазы бактерии из содового шламохранилища, где среда отличается высокой щелочностью и концентрацией солей, что обеспечило устойчивость микроорганизмов к агрессивным условиям. Выделенный фермент затем закрепили на твёрдых носителях двумя способами: физическим (в геле из альгината из бурых водорослей в форме шариков) и химическим (на гранулах из хитозана из панцирей ракообразных). Эти материалы выбраны как нетоксичные, дешёвые и безопасные для животных и растений. Полученная иммобилизованная фитаза показала улучшенные характеристики: медленнее разрушается при нагреве, сохраняет активность при перепадах кислотности и работает дольше аналогов.

Значение для АПК

Разработка может повысить эффективность использования фосфора в кормах и удобрениях, снизив затраты на минеральные добавки. Устойчивость к нагреву и перепадам кислотности позволяет применять фермент в более широком диапазоне условий, включая процессы производства кормов и пищеварения животных. Это способствует росту продуктивности в животноводстве и растениеводстве, что в перспективе может повлиять на себестоимость сельхозпродукции и экспортный потенциал.

Оцените материал

Поделиться