Работа ориентирована на получение рекомбинантных бактериальных β-галактозидаз, изучение их биохимических свойств, и на практические аспекты их применения:  получение безлактозного молока, переработка молочной сыворотки, получение галактоолигосахаридов.

Актуальность

Согласно данным международной молочной федерации (IDF), мировое производство молока в 2021 году достигло примерно 931 млн. По данным национального бюро статистики РК производство сырого молока в Казахстане в 2022 году составило 3 млн. 975 тыс. тонн. В настоящее время растет интерес к новым видам применения молочной сыворотки и ее производных для производства различных пищевых продуктов с улучшенным качеством, полезных для здоровья. Исследования направлены на изучение влияния этих продуктов на здоровье человека, и профилактику (борьбу) таких заболеваний, как остеопороз, рак и сосудистые проблемы. Лактоза — важный компонент молочной сыворотки, содержащей обычно 4-6% лактозы. β-галактозидаза может гидролизовать лактозу и образовывать галактоолигосахариды (GOS). GOS-ы — это пребиотики, полученные из гидролиза лактозы, и они обладают полезными свойствами. Способность некоторых представителей семейства Lactobacillaceae, Bifidobacterium и другой микробиоты кишечника избирательно использовать и ферментировать GOS-ы для своей пролиферации и активности делает этот пребиотик привлекательным для использования в качестве пищевого ингредиента и биологически активной добавки.

Научная новизна проекта заключается в исследовании факторов, влияющих на гидролазную и трансгликозилазную активность, изучении процессов образования галактоолигосахаридов и их влияния на пробиотические культуры.

Практическая значимость в том, что, в конечном счете, будет предложена технология по переработке молочной сыворотки с получением конкретных и востребованных продуктов. Социально-экономический эффект заключается в развитии перерабатывающей отрасли, благодаря которой сырье будет переработано в более ценные продукты, востребованные в пищевой промышленности, и имеющие экспортоориентированный потенциал.

Цель

Цель исследования заключается в сравнении биохимических параметров рекомбинантных бактериальных β-галактозидаз и изучение влияния полученных галактоолигосахаридов на рост пробиотических микроорганизмов.

Ожидаемые результаты

Будут получены изоляты микроорганизмов, утилизирующих лактозу.  Будет определена генная организация выделенных микроорганизмов, утилизирующих лактозу. Будут выделены и очищены бактериальные рекомбинантные бета-галактозидазы и изучены их биохимические параметры. Будут определены гидролизующие свойства выделенных ферментов и изучена субстратная специфичность выделенных бета-галактозидаз на различных специфичных и неспецифичных субстратах.  Будет изучена трансгликозилазная активность полученных бета-галактозидаз и проведено сравнение профиля образования галактоолигосахаридов.  Будут определены пребиотические свойства галактоолигосахаридов с различной степенью полимеризации.

Руководитель проекта

Турсунбекова Аннеля Ерназаровна — ResearcherID: HIG-8491-2022 ORCID: 0000-0002-7536-745 Scopus Author ID: 58131481100     

Члены исследовательской группы

Акишев Жигер Дастанович — ResearcherID: N-6206-2017, ORCID: 0000-0001-9943-1625, Scopus Author ID: 56674741700

Мусахметов Арман Сартамбаевич  — ResearcherID: AAQ-9945-2020, ORCID: 0000-0002-6182-3487, Scopus Author ID: 57203751227

Сагинова Малика Нуркеновна — ResearcherID: ABR-5877-2022, ORCID: 0000-0002-6948-6817, Scopus Author ID: 58189714400     

Мадуахасова Арина Кайратовна  — ResearcherID: JNE-6827-2023, ORCID: 0009-0005-1460-0802

Әуез Мәдина Қанатбекқызы  — ResearcherID: GZG-7318-2022 ORCID: 0000-0001-7159-2793

Публикации и охранные документы

1. Kiribayeva A.K., Silayev D.V, Tursunbekova A.E., Ramankulov Y.M., Khassenov B.В. Cloning, purification and study of the biochemical properties of α-amylase from Bacillus licheniformis T5 strain // Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина (междисциплинарный), 2022, № 1(112) С. 181-189. doi: 10.51452/kazatu.2022.1(112).942.
2. Акишев Ж.Д., Турсунбекова А.Е. Хасенов Б.Б. Молокосвертывающая активность рекомбинантного верблюжьего химозина // Вестник КазНУ, Серия биологическая. Том 90 №1. 2022. С. 39-49. doi:10.26577/eb.2022.v90.i1.04.
3. Aktayeva S., Kiribayeva A., Makasheva D., Astrakhanov M., Tursunbekova A., Baltin K., Khassenov B. Isolation, identification and usage of Bacillus strains in microbial inhibition test in milk // Eurasian Journal of Applied Biotechnology, 2022. No. 4. P.49-57 doi: 10.11134/btp.4.2022.6 (РИНЦ-0,117).
4. Akishev Zh., Aktayeva S., Shamsiyeva Yu., Tursunbekova A., Kalemshariv B., Tultabayeva Т., Khassenov B. Milk-clotting activity of recombinant bovine and camel chymosin for cow’s, goat’s and ewes’ milk // Eurasian Journal of Applied Biotechnology, 2023. No. 2. P.61-68. doi: 10.11134/btp.2.2023.8 (РИНЦ-0,117).
5. Aktayeva S., Sarsen A., Mussakhmetov A., Kiribayeva A., Tursunbekova A., Khassenov B. Development of microbiological diffusion inhibition test for the determination of antibiotic residues in the milk // Eurasian Journal of Applied Biotechnology, 2023. No. 2. P.44-51. doi: 10.11134/btp.2.2023.6 (РИНЦ-0,117).
6. Akishev Zh., Abdullayeva A., Mussakhmetov A., Bekbayeva A., Tursunbekova A., Kalemshariv B., Tultabayeva Т., Khassenov B. The obtaining of the recombinant camel chymosin by submerge fermentation in the pilot bioreactor // Eurasian Journal of Applied Biotechnology, 2023. No. 1. P.48-55 doi: 10.11134/btp.1.2023.4 (РИНЦ-0,117).

Полученные результаты

Результаты за 2024 год

Проведен первичный скрининг выделенных микроорганизмов по их способности гидролиза бром-хлор-индолил-галактопиранозида, и их идентификация по культурально-морфологическим признакам. На MRS-агаре были выделены 19 изолятов бактерий. Скрининг изолятов на MRS-агаре с бром-хлор-индолил-галактопиранозидом показал, что 6 изолятов не проявляют X-gal гидролазную активность. Проведена видовая идентификация штаммов молекулярно-генетическими методами по консервативным ДНК локусам секвенирования 16S рРНК и по протеомному профилю методом MALDI-TOF (Biotyper). На основе полученных результатов по β-галактозидазной активности были отобраны 6 штаммов для дальнейшего анализа. Определена их генная организация, и подобраны специфические праймеры для амплификации генов β-галактозидаз. Клонированы амплифицированные гены β-галактозидаз в составе бактериальных плазмид и получены 6 бактериальных штаммов продуцентов β-галактозидаз.