воздействие пероксидаз гриба и хрена на лигноуглеводный

Êàäèìàëèåâ Ä.À., Àòûêÿí Í.À., Íàäåæèíà Î.Ñ.
ÂÎÇÄÅÉÑÒÂÈÅ ÏÅÐÎÊÑÈÄÀÇ ÃÐÈÁÀ È ÕÐÅÍÀ
ÍÀ ËÈÃÍÎÓÃËÅÂÎÄÍÛÉ ÊÎÌÏËÅÊÑ ÁÅÐÅÇÛ È ÑÎÑÍÛ
Âîçäåéñòâèå ïåðîêñèäàçû ëèãíîëèòè÷åñêîãî ãðèáà Panus (Lentinus) tigrinus è õðåíà íà ëèãíîóãëåâîäíûé êîìïëåêñ äðåâåñèíû áåðåçû è ñîñíû çàâèñåëî îò ðÍ ñðåäû è ïðèñóòñòâèÿ ïåðåêèñè âîäîðîäà.
Îêèñëåíèå àðîìàòè÷åñêîé ÷àñòè ëèãíèíîâîãî êîìïîíåíòà ëèãíîóãëåâîäíûõ êîìïëåêñîâ ãðèáíîé ïåðîêñèäàçîé ïðîèñõîäèëî ïðè ðÍ 7,0 â ïðèñóòñòâèè ïåðåêèñè âîäîðîäà.  îòñóòñòâèå ïåðåêèñè ôåðìåíò èç
ãðèáà è õðåíà âûçûâàë âòîðè÷íóþ ïîëèìåðèçàöèþ íèçêîìîëåêóëÿðíûõ ôðàãìåíòîâ ËÓÊ.
Áèîìîäèôèêàöèÿ îòõîäîâ ðàñòèòåëüíîãî
ñûðüÿ ãðèáàìè ïîçâîëÿåò èçãîòàâëèâàòü ýêîëîãè÷åñêè áåçîïàñíûå êîìïîçèöèîííûå ìàòåðèàëû áåç òîêñè÷íûõ ñâÿçóþùèõ [3, 5, 8]. Àêòèâíûìè äåñòðóêòîðàìè äðåâåñèíû â ïðèðîäå ÿâëÿþòñÿ ëèãíèíðàçðóøàþùèå ãðèáû, îáëàäàþùèå
óíèêàëüíûì êîìïëåêñîì âíåêëåòî÷íûõ îêèñëèòåëüíûõ ôåðìåíòîâ, ñïîñîáíûõ èçìåíÿòü ñòðóêòóðó è ñîñòîÿíèå ëèãíèíîâîé êîìïîíåíòû äðåâåñèíû è äðóãîãî ëèãíîöåëëþëîçíîãî ñûðüÿ.
Ñðåäè ýòèõ ôåðìåíòîâ âàæíàÿ ðîëü îòâîäèòñÿ
ëàêêàçå è ïåðîêñèäàçàì – ëèãíèíïåðîêñèäàçå,
Mn-çàâèñèìîé ïåðîêñèäàçå [13, 18]. Ìåæäó òåì
ðîëü ñåêðåòîðíûõ ïåðîêñèäàç ðàñòèòåëüíîãî
òèïà, ïðîäóöèðóåìûõ íåêîòîðûìè ëèãíîëèòè÷åñêèìè ãðèáàìè, â òîì ÷èñëå ãðèáîì P.
tigrinus, â áèîäåãðàäàöèè äðåâåñèíû äî êîíöà íå
âûÿñíåíà.  îòëè÷èå îò ðàñòåíèé, ïåðîêñèäàçà
êîòîðûõ ó÷àñòâóåò â áèîñèíòåçå ëèãíèíà [17],
ðîëü ãðèáíûõ ïåðîêñèäàç â áèîòðàíñôîðìàöèè
ëèãíèíà äî êîíöà íå âûÿñíåíà. Ïî ìíåíèþ îäíèõ àâòîðîâ, îíè ìîãóò ó÷àñòâîâàòü â ðàçðóøåíèè ëèãíèíà ïóòåì åãî îêèñëåíèÿ ïåðîêñèäîì âîäîðîäà, äåòîêñèêàöèè îáðàçóþùèõñÿ ïðîäóêòîâ
äåãðàäàöèè ïîñðåäñòâîì èõ äàëüíåéøåãî îêèñëåíèÿ èëè âòîðè÷íîé ïîëèìåðèçàöèè [13], äðóãèå ïîäâåðãàþò ñîìíåíèþ ó÷àñòèå ãðèáíûõ ïåðîêñèäàç â ïðîöåññå áèîäåãðàäàöèè ëèãíèíà
[2]. Âåðîÿòíî, íåîäíîçíà÷íîñòü âûâîäîâ ñâÿçàíà ñ îñîáåííîñòÿìè èññëåäóåìûõ øòàììîâ, óñëîâèé ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ôåðìåíòà. Êðîìå
òîãî, ýòî íå â ïîñëåäíþþ î÷åðåäü ìîæåò áûòü
îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî ëèãíèí ïðàêòè÷åñêè íå
ðàñòâîðèì â âîäíûõ ñðåäàõ, ãäå ôóíêöèîíèðóþò ôåðìåíòû. Ïîýòîìó èññëåäîâàòåëè îáû÷íî
èñïîëüçóþò â êà÷åñòâå ñóáñòðàòîâ ìîäèôèöèðîâàííûé ëèãíèí èëè åãî àíàëîãè, ÷àñòî îòëè÷àþùèåñÿ ïî ñâîèì ñâîéñòâàì îò íàòèâíîãî ëèãíèíà.
Èçó÷åíèå âîçäåéñòâèÿ î÷èùåííûõ ïðåïàðàòîâ ïåðîêñèäàçû íà ñóáñòðàòû, áëèçêèå ïî ñâîèì õàðàêòåðèñòèêàì íàòèâíîìó ëèãíèíó, íàïðèìåð ëèãíîóãëåâîäíûå êîìïëåêñû (ËÓÊ), âûäåëåííûå èç ðàçëè÷íûõ ïîðîä äðåâåñèíû, ïîçâîëèëî áû âíåñòè íåêîòîðóþ ÿñíîñòü â âîïðîñ î
ðîëè ýòîãî ôåðìåíòà â áèîäåãðàäàöèè è áèîìî-
äèôèêàöèè ëèãíîöåëëþëîçíûõ ñóáñòðàòîâ.
Öåëüþ ðàáîòû áûëî èçó÷åíèå âëèÿíèÿ óñëîâèé ñðåäû íà âîçäåéñòâèå ïåðîêñèäàçû ãðèáà Panus (Lentinus) tigrinus BKM F-3616 D è õðåíà íà ëèãíîóãëåâîäíûå êîìïëåêñû, âûäåëåííûå
èç áåðåçîâîé (ËÓÊ-Á) è ñîñíîâîé (ËÓÊ-Ñ) äðåâåñèíû.
Ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ
Ãðèá ïèëîëèñòíèê òèãðîâûé P. (L.) tigrinus
áûë âûäåëåí íà êàôåäðå áèîòåõíîëîãèè Ìîðäîâñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà èìåíè Í.Ï. Îãàðåâà èç ñóõèõ ïëîäîâûõ òåë, ðàñòóùèõ íà áåðåçîâîì âàëåæíèêå â îêðåñòíîñòÿõ Ñàðàíñêà, è äåïîíèðîâàí â ÂÊÌ ÐÀÍ êàê øòàìì
BKM F-3616 D [6].
Èíîêóëÿò P. tigrinus âûðàùèâàëè íà ñðåäå
×àïåêà-Äîêñà, ñîäåðæàùåé 20 ã/ë êóêóðóçíîãî
ýêñòðàêòà (ïî ñóõèì âåùåñòâàì). Ãðèá ñî ñêîøåííîãî ñóñëî-àãàðà âûñåâàëè â æèäêóþ ïèòàòåëüíóþ ñðåäó. Êóñî÷åê çàðîñøåãî àãàðà âíîñèëè â êîíè÷åñêèå êîëáû Ýðëåíìåéåðà îáúåìîì
500 ìë ñ 100 ìë ïèòàòåëüíîé ñðåäû è âûðàùèâàëè 4 ñóò. ïðè 260 íà êðóãîâûõ êà÷àëêàõ (235
îá/ìèí). Èíîêóëÿò îáúåìîì 5 ìë âíîñèëè â ýêñïåðèìåíòàëüíûå ïèòàòåëüíûå ñðåäû.
Ãðèá êóëüòèâèðîâàëè íà æèäêîé ïèòàòåëüíîé ñðåäå ñëåäóþùåãî ñîñòàâà (íà 1 ë): ãëþêîçà
– 3 ã; KH2PO4 – 1 ã; NàH2PO4 – 0,26 ã; MgSO4·7H2O
– 0,5 ã; (NH4)2SO4 – 0,317 ã; ÑuSO4 · 5H2O – 0,5 ìã;
ÑaCl2 ·2H2O – 74 ìã; ZnSO4 ·7H2O – 6 ìã; FeSO4
·7H2O – 5 ìã; MnSO4 ·5 H2O – 5 ìã; ÑîCl2 ·6 H2O –
1 ìã [15]. Äîïîëíèòåëüíî â ñðåäó äîáàâëÿëè áåðåçîâûå îïèëêè [7]. Êóëüòóðó ãðèáà âûðàùèâàëè ãëóáèííûì ñïîñîáîì ïðè òåìïåðàòóðå 260 â
êîíè÷åñêèõ êîëáàõ Ýðëåíìåéåðà îáúåìîì 500
ìë ñî 100 ìë ïèòàòåëüíîé ñðåäû â òå÷åíèå 6-8
ñóò. íà êðóãîâûõ êà÷àëêàõ ñî ñêîðîñòüþ 235 îá/
ìèí. Ïîëó÷åííóþ êóëüòóðàëüíóþ æèäêîñòü
öåíòðèôóãèðîâàëè ïðè 6000 îá/ìèí 10 ìèí. Â
ñóïåðíàòàíòå îïðåäåëÿëè àêòèâíîñòü ïåðîêñèäàçû – ïî îêèñëåíèþ î-äèàíèçèäèíà («ICN»,
ÑØÀ) [21]. Íà÷àëüíóþ ñêîðîñòü ðåàêöèè èçìåðÿëè íà ñïåêòðîôîòîìåòðå ÑÔ-46 («Ëîìî», Ðîññèÿ). Çà åäèíèöó àêòèâíîñòè ïðèíèìàëè êîëè÷åñòâî ôåðìåíòà, êàòàëèçèðóþùåå îêèñëåíèå 1
ÂÅÑÒÍÈÊ ÎÃÓ 9`2004
111
Åñòåñòâåííûå íàóêè
ìêì ñóáñòðàòà â òå÷åíèå 1 ìèí. ïðè îïòèìàëüíûõ óñëîâèÿõ. Êîíöåíòðàöèþ áåëêà îïðåäåëÿëè ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêè ïî ìåòîäó Áðåäôîðä, èñïîëüçóÿ â êà÷åñòâå ñòàíäàðòà áû÷èé
ñûâîðîòî÷íûé àëüáóìèí («BDH biochemicals»,
Àíãëèÿ) [12].
Ïåðîêñèäàçó ãðèáà è õðåíà âûäåëÿëè ïî ìåòîäó, ïðåäëîæåííîìó â ðàáîòå [1], â íàøåé ìîäèôèêàöèè [7]. Ëèãíîóãëåâîäíûé êîìïëåêñ áåðåçû
è ñîñíû âûäåëÿëè èç äðåâåñèíû, ïîäâåðãíóòîé
ìåõàíè÷åñêîìó ðàçìîëó íà øàðîâîé ìåëüíèöå,
ýêñòðàêöèåé äèìåòèëñóëüôîêñèäîì ñ 10%âîäû.
Ýêñòðàêò ôðàêöèîíèðîâàëè íà êîëîíêå ñ ñåôàäåêñîì G-75 («Pharmacia», Øâåöèÿ), ýëþèðóÿ âîäîé. Ïîëó÷åííûå ôðàêöèè âûñóøèâàëè [9, 10].
Âîçäåéñòâèå ïåðîêñèäàçû ãðèáà è õðåíà íà
ëèãíîóãëåâîäíûé êîìïëåêñ ïðîâîäèëè â òå÷åíèå 3 ÷àñîâ, ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ ðÍ
(3,6 – 7,0), èñïîëüçóÿ 0,1 Ì àöåòàòíûé è ôîñôàòíûé áóôåð. Ðåàêöèîííàÿ ñìåñü ñîäåðæàëà
2,5 ìë ðàñòâîðà ËÓÊ è ôåðìåíòíûé ðàñòâîð ïåðîêñèäàçû ãðèáà èëè õðåíà ñ îäèíàêîâîé àêòèâíîñòüþ. Â èíêóáàöèîííûå ñðåäû âíîñèëè
Í2Î2 â êîíå÷íîé êîíöåíòðàöèè 0,1 ìÌ. Ñïåêòðû ïîãëîùåíèÿ ðàñòâîðîâ äî è ïîñëå âîçäåéñòâèÿ ôåðìåíòîâ ñíèìàëè â äèàïàçîíå 200-440
íì íà ñïåêòðîôîòîìåòðå Specord M-40 (ÃÄÐ).
Äëÿ îöåíêè ñòåïåíè âîçäåéñòâèÿ ïåðîêñèäàçû
íà ëèãíèííóþ êîìïîíåíòó ËÓÊ èñïîëüçîâàëè
Ê⠖ êîýôèöèåíò âîçäåéñòâèÿ, ïîêàçûâàþùèé
îòíîøåíèå îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè îïûòíûõ ðàñòâîðîâ ê êîíòðîëþ ïðè 270-280 íì. Ïðè çíà÷åíèÿõ Êâ ìåíüøå 1,0 ïðîèñõîäèò äåñòðóêöèÿ
ïîëèìåðà, ïðè çíà÷åíèÿõ áîëüøå 1,0 – îáðàçîâàíèå íîâûõ àðîìàòè÷åñêèõ êîìïîíåíòîâ [10].
Ðåàêòèâû.  ðàáîòå èñïîëüçîâàíû ðåàêòèâû î-äèàíèçèäèí «ICN» (ÑØÀ), áû÷èé ñûâîðîòî÷íûé àëüáóìèí – «BDH biochemicals» (Àíãëèÿ). Îñòàëüíûå ðåàêòèâû – îòå÷åñòâåííîãî
ïðîèçâîäñòâà ìàðêè õ÷, ÷äà è ÷.
Ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå
ÓÔ-ñïåêòðû ËÓÊ-Á è ËÓÊ-Ñ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 1. Âûäåëåííûå êîìïëåêñû èìåëè
ñõîäíûå ñïåêòðû ñ ìàêñèìóìîì ïîãëîùåíèÿ
ïðè äëèíå âîëíû 280 íì ñ âûðàæåííûì ïëå÷îì
â îáëàñòè 300-360 íì, ÷òî óêàçûâàåò íà ïðèñóòñòâèå ëèãíèíà [20]. Ïðè îäíîé è òîé æå êîíöåíòðàöèè èíòåíñèâíîñòü ïîãëîùåíèÿ ïðè äëèíå
âîëíû 280 íì ó ËÓÊ-Ñ áûëà âûøå, ÷åì ó ËÓÊÁ. Ýòî ñâÿçàíî ñ áîëåå âûñîêèì ñîäåðæàíèåì
ëèãíèíà â õâîéíûõ ïîðîäàõ äðåâåñèíû ïî ñðàâíåíèþ ñ ëèñòâåííûìè [11].
Ñðàâíåíèå ñòåïåíè âîçäåéñòâèÿ ïåðîêñèäàçû ãðèáà íà ËÓÊ ðàçëè÷íûõ ïîðîä äðåâåñèíû
112
ÂÅÑÒÍÈÊ ÎÃÓ 9`2004
ïîêàçàëî, ÷òî õàðàêòåð âîçäåéñòâèÿ ôåðìåíòíîãî ïðåïàðàòà íà ËÓÊ áåðåçû è ñîñíû èìååò
îäèíàêîâóþ òåíäåíöèþ è çàâèñèò îò ðÍ ñðåäû,
ïðèñóòñòâèÿ ïåðåêèñè âîäîðîäà, à òàê æå îò
èñòî÷íèêà ËÓÊ (ðèñ. 2, ðèñ. 3).  ïðèñóòñòâèè
ïåðåêèñè âîäîðîäà ïåðîêñèäàçà ãðèáà âûçûâàëà ñíèæåíèå Êâ, êàê ïðè âîçäåéñòâèè íà ËÓÊÁ, òàê è íà ËÓÊ-Ñ, ÷òî ñâÿçàíî ñ ðàçðóøåíèåì
àðîìàòè÷åñêîãî ÿäðà ëèãíèíîâîé ñîñòàâëÿþùåé êîìïëåêñà [19]. Ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè íàáëþäàëè ïðè ðÍ 7,0, ÷åðåç 3 ÷àñà ïîñëå âîçäåéñòâèÿ ôåðìåíòà íà ËÓÊ
áåðåçû è ñîñíû. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ËÓÊ-Á Êâ
ñíèçèëñÿ íàïîëîâèíó, à ïðè èñïîëüçîâàíèè
ËÓÊ-Ñ – íà 38%.
 îòñóòñòâèå ïåðåêèñè âîäîðîäà ðàçðóøåíèå ëèãíèíîâîé êîìïîíåíòû ËÓÊ áåðåçû è ñîñíû ôåðìåíòîì ãðèáà íå ïðîèñõîäèëî. Áîëåå
òîãî, íàáëþäàëîñü íåêîòîðîå óâåëè÷åíèå îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè ðàñòâîðîâ ïðè âñåõ çíà÷åíèÿõ ðÍ. Ïðè÷åì ýòîò ýôôåêò ñòàíîâèëñÿ ìåíåå
çàìåòíûì ïðè ñäâèãå ðÍ ñ êèñëîé â íåéòðàëü-
Ðèñóíîê 1. ÓÔ-ñïåêòðû ëèãíîóãëåâîäíûõ êîìïëåêñîâ
èç äðåâåñèíû áåðåçû è ñîñíû
Ðèñóíîê 2. Âîçäåéñòâèå ïåðîêñèäàçû ãðèáà íà ËÓÊ
áåðåçû â ïðèñóòñòâèè (À) è îòñóòñòâèå (Á) ïåðåêèñè
âîäîðîäà, ïðè ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ ðÍ
(1 – ðÍ 3,6; 2 – ðÍ 4,5; 3 – ðÍ 7,0)
Êàäèìàëèåâ Ä.À.,
Àòûêÿí Í.À., Íàäåæèíà Î.Ñ.
íóþ îáëàñòü. Ïðè ðÍ 3,6 ïðèðîñò Êâ äëÿ ñðåäû
ñ ËÓÊ-Á ñîñòàâèë 31%, à ïðè ðÍ 7,0 – âñåãî 15%.
Íà ñðåäå ñ ËÓÊ-Ñ ìàêñèìàëüíûé ïðèðîñò Êâ
íàáëþäàëè ïðè ðÍ 4,5.
Âåðîÿòíî, ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî â îòñóòñòâèå
ïåðåêèñè âîäîðîäà ïåðîêñèäàçà âûçûâàåò ïîëèìåðèçàöèþ ôðàãìåíòîâ ëèãíèíîâîé ñîñòàâëÿþùåé ËÓÊ. Äðóãàÿ âîçìîæíàÿ ïðè÷èíà – âîâëå÷åíèå îêèñëåííûõ ïåðîêñèäàçîé óãëåâîäîâ â
ïðîöåññû îáðàçîâàíèÿ âåùåñòâ ñ ñîïðÿæåííûìè äâîéíûìè ñâÿçÿìè [9].
Ïåðîêñèäàçà õðåíà â ïðèñóòñòâèè ïåðåêèñè âîäîðîäà íå èçìåíÿëà Êâ êàê ïðè èñïîëüçîâàíèè ËÓÊ-Á, òàê è ËÓÊ-Ñ (ðèñ. 4, ðèñ. 5), ÷òî
óêàçûâàåò íà îòñóòñòâèå îêèñëèòåëüíûõ ïðîöåññîâ â ëèãíèíîâîé êîìïîíåíòå êîìïëåêñîâ. Â
îòñóòñòâèå ïåðåêèñè âîäîðîäà íàáëþäàëîñü íåçíà÷èòåëüíîå óâåëè÷åíèå Êâ ïðè âñåõ çíà÷åíèÿõ ðÍ. Ïðè÷åì ïðè ñäâèãå ðÍ â íåéòðàëüíóþ
îáëàñòü ïðèðîñò Êâ âîçðàñòàë. Ïðè ðÍ 7,0 äëÿ
ñðåäû ñ ËÓÊ-Á ïðèðîñò Êâ ñîñòàâèë 24%, à äëÿ
ñðåäû ñ ËÓÊ-Ñ 30%. Óâåëè÷åíèå èíòåíñèâíîñòè ïîãëîùåíèÿ ïðè äëèíå âîëíû 280 íì ìîæåò
áûòü ñâÿçàíî ñ ïðîöåññàìè ïîëèìåðèçàöèè,
ïðîèñõîäÿùèìè â ðàñòâîðàõ ËÓÊ. Èçâåñòíî,
÷òî êëàññè÷åñêàÿ ðàñòèòåëüíàÿ ïåðîêñèäàçà êàòàëèçèðóåò îäíîýëåêòðîííîå îêèñëåíèå ïðåäøåñòâåííèêîâ áèîñèíòåçà ëèãíèíà, ãåíåðèðóÿ
ôåíîêñè-ðàäèêàëüíûå èíòåðìåäèàòû, êîòîðûå
äèôôóíäèðóþò îò ôåðìåíòà è ñâÿçûâàþòñÿ ñ
äðóãèìè, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ïðîèñõîäèò ðîñò
ëèãíèíîâîãî êîìïîíåíòà [17].
Ðîëü è ìåñòî ãðèáíûõ ïåðîêñèäàç ðàñòèòåëüíîãî òèïà â áèîòðàíñôîðìàöèè ëèãíèíà äî
êîíöà íå âûÿñíåíû. Ñîãëàñíî äàííûì ëèòåðàòóðû ïåðîêñèäàçû íåêîòîðûõ ãðèáîâ îñóùåñòâëÿþò äåñòðóêöèþ ëèãíèíà ïðè íèçêèõ çíà÷åíèÿõ ðÍ, òîãäà êàê â ñëàáîêèñëîé è íåéòðàëüíîé
çîíå ðÍ ïðîèñõîäèò îáðàçîâàíèå ëèãíîïîäîáíûõ âåùåñòâ ñ àðîìàòè÷åñêèìè ñòðóêòóðàìè. Â
ðàáîòå [10] ïîêàçàíî, ÷òî ïåðîêñèäàçà ãðèáà
Phelinus igniarius â äèàïàçîíå ðÍ 3,5–7,0 ïðè îòñóòñòâèè ïåðåêèñè âîäîðîäà îñóùåñòâëÿåò äåñòðóêöèþ ËÓÊ-Á. Ïðè÷åì ïðè íèçêèõ çíà÷åíèÿõ
ðÍ ýôôåêò áûë áîëåå çàìåòíûì.  ïðèñóòñòâèè
ïåðåêèñè âîäîðîäà ôåðìåíòíûé ïðåïàðàò ãðèáà íå îêàçûâàë ðàçðóøàþùåãî äåéñòâèÿ íà ËÓÊ.
Ïî ìíåíèþ àâòîðîâ, ïåðîêñèäàçà ãðèáà Ph.
igniarius ïðîÿâëÿåò îêñèäàçíûå ñâîéñòâà, êîãäà
â ïðèñóòñòâèè êèñëîé ïåðîêñèäàçû è íåàêòèâèðîâàííîãî êèñëîðîäà âîçäóõà ïðîèñõîäèò ðàçðóøåíèå àðîìàòè÷åñêîé ÷àñòè ëèãíèíîâîé êîìïîíåíòû ëèãíîóãëåâîäíîãî êîìïëåêñà.  òîé æå
ðàáîòå ïåðîêñèäàçà õðåíà íå âûçûâàëà èçìåíåíèé â âåëè÷èíå Êâ, õàðàêòåðèçóþùåãî èçìåíå-
Âîçäåéñòâèå ïåðîêñèäàç ãðèáà è õðåíà...
íèÿ â ëèãíèíîâîé êîìïîíåíòå ËÓÊ. Âìåñòå ñ
òåì, êàê ïîêàçàíî â ðàáîòå [Cuerra et al., 2000],
äîáàâëåíèå ñèñòåìû ïåðîêñèäàçà õðåíà/ïåðîêñèä âîäîðîäà â ñòî÷íûå âîäû, ñîäåðæàùèå ðàñòâîðèìûå ôðàãìåíòû ëèãíèíà, âûçûâàëî îáðàçîâàíèå êîðè÷íåâîãî îñàäêà, âñëåäñòâèå ïîëèìåðèçàöèè ýòèõ ôðàãìåíòîâ. Íà âîçìîæíîñòü
Ðèñóíîê 3. Âîçäåéñòâèå ïåðîêñèäàçû ãðèáà íà ËÓÊ
ñîñíû â ïðèñóòñòâèè (À) è îòñóòñòâèå (Á) ïåðåêèñè
âîäîðîäà, ïðè ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ ðÍ
(1 – ðÍ 3,6; 2 – ðÍ 4,5; 3 – ðÍ 7,0)
Ðèñóíîê 4. Âîçäåéñòâèå ïåðîêñèäàçû õðåíà íà ËÓÊ
áåðåçû â ïðèñóòñòâèè (À) è îòñóòñòâèå (Á) ïåðåêèñè
âîäîðîäà, ïðè ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ ðÍ
(1 – ðÍ 3,6; 2 – ðÍ 4,5; 3 – ðÍ 7,0)
Ðèñóíîê 5. Âîçäåéñòâèå ïåðîêñèäàçû õðåíà íà ËÓÊ
ñîñíû â ïðèñóòñòâèè (À) è îòñóòñòâèå (Á) ïåðåêèñè
âîäîðîäà, ïðè ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ ðÍ
( 1 – ðÍ 3,6; 2 – ðÍ 4,5; 3 – ðÍ 7,0)
ÂÅÑÒÍÈÊ ÎÃÓ 9`2004
113
Åñòåñòâåííûå íàóêè
ó÷àñòèÿ ïåðîêñèäàç â ïðîöåññàõ ïîëèìåðèçàöèè
óêàçûâàþò è äðóãèå ðàáîòû [13, 17].
Èç íàøèõ èññëåäîâàíèé ñëåäóåò, ÷òî â îòëè÷èå îò ãðèáà Ph. igniarius ïåðîêñèäàçà, ïðîäóöèðóåìàÿ ãðèáîì P. tigrinus, îêèñëÿåò ëèãíèíîâóþ
êîìïîíåíòó ËÓÊ ïðè áîëåå âûñîêèõ çíà÷åíèÿõ
ðÍ è â ïðèñóòñòâèè ïåðåêèñè âîäîðîäà. Ðàíåå
íàìè áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ãðèá P. tigrinus ïðè ãëóáèííîì êóëüòèâèðîâàíèè, â ïðèñóòñòâèè ïîëèìåðíûõ ñóáñòðàòîâ ïðîäóöèðóåò ïåðîêñèäàçó ñ
îïòèìóìîì ðÍ 7,0, íå õàðàêòåðíûì äëÿ ãðèáîâ.
Èññëåäîâàíèÿ ñóáñòðàòíîé ñïåöèôè÷íîñòè ïîêàçàëè, ÷òî ôåðìåíò ñ áîëüøîé äîëåé âåðîÿòíîñòè
ìîæíî îòíåñòè ê ñåêðåòîðíûì ïåðîêñèäàçàì ðàñòèòåëüíîãî òèïà [7]. Èçâåñòíî, ÷òî ðàñòèòåëüíàÿ
ïåðîêñèäàçà êàòàëèçèðóåò îêèñëåíèå ñóáñòðàòîâ
äâóìÿ ïóòÿìè – ïåðîêñèäàçíûì è îêñèäàçíûì [16].
 íàøåé ðàáîòå ìû íàáëþäàëè ïðîÿâëåíèå ïåðîêñèäàçíîãî ýôôåêòà ôåðìåíòà, ïðîäóöèðóåìîãî
ãðèáîì P. tigrinus, êîãäà çà ñ÷åò àòîìàðíîãî êèñëîðîäà ïåðîêñèäà âîäîðîäà ïðîèñõîäèò îêèñëèòåëüíàÿ äåñòðóêöèÿ àðîìàòè÷åñêîé ÷àñòè ëèãíèíîâîé êîìïîíåíòû ËÓÊ-Á è ËÓÊ-Ñ. Àíàëîãè÷-
íûå ñâîéñòâà îáíàðóæåíû è ó äðóãèõ ãðèáîâ. Íàïðèìåð, ïåðîêñèäàçà, âûäåëåííàÿ èç ãðèáà
Juninghuhnia separabicina, ïðîÿâëÿëà îêñèäàçíûå
èëè ïåðîêñèäàçíûå ñâîéñòâà â çàâèñèìîñòè îò
ïðèñóòñòâèÿ ïåðîêñèäà è òèïà ñóáñòðàòà [22].
Òàêèì îáðàçîì, èñõîäÿ èç ïîëó÷åííûõ äàííûõ, ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â îòñóòñòâèå ïåðåêèñè âîäîðîäà ïåðîêñèäàçà ãðèáà P. tigrinus
ïðîÿâëÿåò àíàëîãè÷íûå ñ ïåðîêñèäàçîé õðåíà
ñâîéñòâà è âûçûâàåò ïîëèìåðèçàöèþ íèçêîìîëåêóëÿðíûõ îëèãîëèãíèíîâ. Îêèñëåíèå ëèãíèíîâîé êîìïîíåíòû ËÓÊ-Á è ËÓÊ-Ñ ïåðîêñèäàçîé ãðèáà ïðîèñõîäèò â ïðèñóòñòâèè ïåðåêèñè âîäîðîäà è çàâèñèò îò ðÍ ñðåäû.  ïðèñóòñòâèè ïåðåêèñè âîäîðîäà, â ìåíüøåé ñòåïåíè â
ñëàáîêèñëîé è â áîëüøåé ñòåïåíè â ñëàáîùåëî÷íîé è íåéòðàëüíîé ñðåäå, ïåðîêñèäàçà ãðèáà âûçûâàåò îêèñëåíèå ëèãíèíîâîé êîìïîíåíòû ËÓÊ-Á è ËÓÊ-Ñ.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ïîääåðæêå ãðàíòîâ Ìèíèñòåðñòâà îáðàçîâàíèÿ è íàóêè ÐÔ Å.02-6.0-112
è Óíèâåðñèòåòû Ðîññèè óð. 07.01.014.
Ñïèñîê èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû:
1. Ãàçàðÿí È. Ã., Ðåøåòíèêîâà È. À., Äîñååâà Â. Â., Áåêêåð Å. Ã. Âûäåëåíèå è ñðàâíèòåëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïåðîêñèäàçû
ãðèáà Phrellinus igniarius è òàáàêà // Áèîõèìèÿ, 1995. – Ò. 60. – Âûï. 7. – Ñ. 1017 – 1022.
2. Ãàíáàðîâ Õ. Ã., Ñàìåäîâà Ð. À. Áèîñèíòåç ëàêêàçû è ïåðîêñèäàçû ó äåðåâîðàçðóøàþùåãî ãðèáà Coriolus versicolor. // Èçâ.
ÀÍ Àç. ÑÑÐ. Ñåð. áèîë. íàóê, 1980. – ¹5. – Ñ. 111 – 115.
3. Êàäèìàëèåâ Ä. À., Ðåâèí Â. Â., Øóòîâà Â. Â. Âëèÿíèå ïðåññîâàíèÿ íà ñâîéñòâà ëèãíèíà äðåâåñèíû ñîñíû, îáðàáîòàííîé
ãðèáîì P. tigrinus. // Õèìèÿ ðàñò. ñûðüÿ, 2001. – ¹3. – Ñ. 111 – 118.
4. Êàäèìàëèåâ Ä. À., Ðåâèí Â. Â., Àòûêÿí Í. À. Âëèÿíèå ïîëèìåðíûõ ñóáñòðàòîâ íà áèîñèíòåç ôåðìåíòîâ ëèãíîëèòè÷åñêîãî
êîìïëåêñà ãðèáà P. tigrinus. // Âåñòíèê ÎÃÓ, 2003. – ¹5. – Ñ. 134 – 136.
5. Êàäèìàëèåâ Ä. À., Ðåâèí Â. Â., Øóòîâà Â. Â., Ñàìóèëîâ Â. Ä. Èñïîëüçîâàíèå ãðèáà P. tigrinus äëÿ ïðîèçâîäñòâà ïðåññîâàííûõ ìàòåðèàëîâ èç îòõîäîâ õëîï÷àòíèêà. // Ïðèêë. áèîõèì. è ìèêðîá., 2004. – Ò. 40. – ¹1. – Ñ. 49 – 52.
6. Ðåâèí Â. Â., Ïðûòêîâà Ò. Í., Ëèÿñüêèíà Å. Â., ×åðêàñîâ Â. Ä., Ñîëîìàòîâ Â. È. Ñâèäåòåëüñòâî î äåïîíèðîâàíèè ìèêðîîðãàíèçìà Panus (Lentinus) tigrinus (Bulliard:Fries) Fries, 317. Ðåãèñòðàöèîííûé íîìåð ÂÊÌ F-3616D ïðèñâîåí 5 ìàðòà 1998 ã.
7. Ðåâèí Â. Â., Êàäèìàëèåâ Ä. À., Àòûêÿí Í. À., Ñèòêèí Á. Â., Ñàìóèëîâ Â. Ä. Âûäåëåíèå è ñâîéñòâà ïåðîêñèäàçû ïðîäóöèðóåìîé ãðèáîì P. tigrinus. // Áèîõèìèÿ, 2000. – Ò. 65. – ¹11. – Ñ. 1305 – 1309.
8. Ðåâèí Â. Â., Êàäèìàëèåâ Ä. À., Øóòîâà Â. Â., Ñàìóèëîâ Â. Ä. Ìîäèôèêàöèÿ ëèãíèíà äðåâåñèíû ãðèáîì P. tigrinus. // Ïðèêë.
áèîõèì. è ìèêðîá., 2002. – ¹38. – Â. 5. – Ñ. 450 – 453.
9. Ðåøåòíèêîâà È. À., Åëêèí Â. Â. Âîçäåéñòâèå äåðåâîðàçðóøàþùèõ ãðèáîâ íà ëèãíîóãëåâîäíûé êîìïëåêñ áåðåçîâîé äðåâåñèíû ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ ðÍ ñðåäû. / Ìèêðîá., 1994. – Ò. 63. – Âûï. 6. – Ñ. 1045 – 1049.
10. Ðåøåòíèêîâà È. À., Åëêèí Â. Â., Ãàçàðÿí È. Ã. Âîçäåéñòâèå ôåðìåíòíîãî ïðåïàðàòà ïåðîêñèäàçû ãðèáà Phrellinus igniarius
íà ëèãíîóãëåâîäíûé êîìïëåêñ áåðåçîâîé äðåâåñèíû. // Ïðèêë. áèîõèì. è ìèêðîá., 1995. – Ò. 31. – ¹2. – Ñ. 204 – 206.
11. Boominathan K., Reddy A. C. Fungal degradation of lignin:biotechnological applications. Handbook of Appl. Mycol. New –
York. 1992. – P. 763 – 822.
12. Bradford M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of
protein-dye binding. // Annal. Biochem., 1976. – V. 72. – P. 248 – 254.
13. Buswell J. A., Odier E. Lignin biodegradation. // CRC Crit. Rev. Biotechnol., 1987. – V. 6. – P. 1 – 60.
14. Cuerra A., Ferrazz A., Cotrin A. R., da Silva F. T. P. Polimerization of fragment contained in a model effluent by polyphenoloxidases
and horseradish peroxidase/hydrogen peroxide system, // Enzyme Microb. Technol., 2000. – V. 26(5 – 6). – P. 315 – 323.
15. Eggert C., Temp U., Eriksson K. E. The ligninolytic system of the white-rot fungus Pycnoporus cinabarinus: Purification and
characterization of laccase. // Appl. Environ. Microbiol., 1996. – V. 62(4). – P. 1151 – 1158.
16. Gaspar T., Pennel C., Torpe T., Greppin H. Peroxidase 1970-1980. A surey their Biochemical roles in High plants., 1982. – Geneva.
– P. 131 – 137.
17. Higuchi T. Lignin biochemistry: biosynthesis and biodegradation. // Wood Scien Technol., 1990. – V. 24. – P. 23 – 63.
18. Kirk T. K., Farrell R. L. Enzymatic “combustion”: the microbial degradation of lignin. // Annal. Rev. Microbiol., 1987. – V. 41. – P. 465
– 505.
19. Stevanovich – Janezic T., Bujanovich B., Gelineo A. Transfarmation of the soluble part of kraft lignin by a microorganism screened
from a pulp mill. // J. Serb. Chem. Soc., 1993. – V. 10. – P. 751 – 758.
20. Theander O., Westeriund E. Quantitative analysis of cell wall components. In: Jung H. G., Buxton D. R., Hatfield R. D. and Ralph
(eds). Forage Cell Wall Structure and Degistibility. American of Agronomy, Crop Science Society of America and Soil Sciense
Society of America. Madison, Wisconsin., 1993. – 794 pp.
21. Ugarova N. N., Rozhkova G. D., Berezin I. V. Chemical modification of aminogroups of lysine resudies in norseradish peroxidase
and its effect on the catalytic properties and thermostabibility of the enzyme. // Biochim. Biophys. Acta., 1979. – V. 570. – P. 31 – 42.
22. Varies T., Lundell T. K., Hatakka A. I. Novel heme-contaning enzyme possibly involved in lignin degradation by the white – rot
fungus Junghuhnia separabilima. // FEMS Microbiol. Lett., 1992. – V. 99. – P,53 – 58.
114
ÂÅÑÒÍÈÊ ÎÃÓ 9`2004