W-d 1 dr inż. I.Gientka
Mikologia
-nauka obejmująca całokształt wiedzy o grzybach
-grec. Mykes
-łac. Fungi
-mykologia- mikologia
-mykotoksyna- mikotoksyna
-mykoryza- mikoryza
Grzyby
-organizmy eukariotyczne
-jądro, ściana komórkowa
-pod mikroskopem widoczny przepływ cytoplazmy
-brak barwników fotosyntetyzujących
-chemoorganoheterotrofy
-pleśnie
-drożdze
*praktyczne kryterium podziału
zdolność do wytwarzania plechy
-podstawczaki
Znane gatunki grzybów dzieli się, ze względu na sposób życia na:
-saprofity
-pasożyty
-symbionty
Saprofity to najliczniejsza grupa. Pobierają one pokarm ze szczątków roślin i zwierząt i
pospolicie występują tam, gdzie mają dostęp do podłoża organicznego-zapobiegają
gromadzeniu się martwych resztek organicznych w przyrodzie.
Symbionty to grzyby, które współżyją z roślinami i zwierzętami a współżycie to przynosi
obopólne korzyści.
-Spotyka się symbiozę grzybów z glonami zielonymi i jest ona tak ścisła, że
wyodrębniono osobną grupę organizmów roślinnych porostów
-Innym przykładem mutualizmu jest zjawisko mikoryzy- zjawisko współżycia z
korzeniami roślin wyższych
-Nieliczne są gatunki współżyjące z owadami (korniki, mrówki, termity) i należą tu grzyby
drożdżoidalne z klasy Blastomycetes a wśród nich z rodziny Cryptococcaceae, które współżyją
z chrząszczami żyjącymi w drewnie.
-Grzybów powszechny jest pasożytniczy sposób życia. Grzyby pasożytują zarówno na
niższych, jak i wyższych organizmach zwierzęcych i roślinnych powodując ich choroby.
-Pewne nieliczne gatunki pasożytują na pasożytniczych grzybach i takie zjawisko
nazywane jest nadpasożytnictwem- przykładem są grzyby rozwijające się w postaci strzępek
w strzępkach grzybni gatunków mączniaków czy rdzy.
Klasyfikacja
Opiera się na podstawach biologicznych uwzględniających formy morfologiczne związane z
rozmnażaniem.
Grzyby są klasyfikowane w czterech gromadach:
-sprzężniaki (Zygomycota, Zygomycetes)
-workowce (Ascomycota, Ascomycetes)
-podstawczaki (Basidiomycota, Basidiomycetes)
-grzyby konidialne (Deuteromycota, Deuteromycetes)
Na podstawie analizy 18S rRNA do królestwa grzybów dodano także gromadę
Chytridiomycetes.
PLEŚNIE
Kosmopolityczny charakter
-małe wymagania pokarmowe a jednocześnie duże zdolności przystosowania się do
środowiska oraz łatwość rozprzestrzeniania się i zasiedlania wciąż nowych podłoży i
środowisk
Organizmy tlenowe
-(wyjątki przystosowanie niektórych gatunków skorelowane ze zmianami morfologicznymi)
Bardzo intensywna przemiana materii
-(różne produkty przemiany materii, w tym związki o działaniu antybiotycznym i toksycznym
dla mikroorganizmów, roślin, zwierząt i człowieka, enzymy, kwasy organiczne)
Od -10 do 55C (opt 20-35C)
-termofile, mezofile, psychrotrofy i psychrofile, ekstremalne psychrofile
Ogólnie wrażliwe na wysokie temp.
-(temp. pasteryzacji niszczą wszystkie formy morfologiczne)
Dobrze rosną w środowisku wilgotnym
-przy braku wody mogą wytwarzać formy przetrwalnikowe (np. chlamidospory)
Wartość graniczna zawartości wody wynosi 11-14%
Wymagania w stosunku do wilgoci są mniej precyzyjne niż bakterii (aw 0,98-0,99)
-istnieją też kserofilne odmiany
Światło pobudza do wzrostu niektóre gatunki i hamuje wzrost innych
Lepiej rosną w środowisku o niskim pH (3,0-3,5)
-ale mają możliwość wzrostu przy pH 1,5-10
Organizm uformowany z grzybni (cymelium) składającej się ze strzępek (śr. ok. 5 mm)
(hyphae)
Strzępki (substratowe, powietrzne)
-nieseptowane (grzybnia ceno centryczna)
-septowane (septa- przegroda poprzeczna)
Na podłożu stałym wykazują tendencję do rozrastania się promienistego
W podłożu płynnym pozostają w skupieniu
Wzrost
U większości grzybów każda część grzybni ma potencjalną możliwość rozwojumały
fragment grzybki jest wystarczający jako inokulum do wytworzenia nowej plechy
Wzrost strzępek ma charakter wierzchołkowy (aplikalny) w wyniku doprowadzenia tam
nowych materiałów koniecznych do rozbudowy ściany komórkowej. Materiały te
wytwarzane są na ER skąd w postaci pęcherzyków są przenoszone do miejsca
przeznaczenia końcowej części strzępki (enzymy lityczne, enzymy syntetyzujące i
substraty)
-W tym fragmencie występują tak duże nagromadzenie pęcherzyków
wydzielniczych, że nie ma miejsca na inne organelle (mitochondria, wakuole, jądra).
Wzrost interkalarny (podobnie jak u roślin) najczęściej przy wydłużaniu się trzonka
zarodnikonośnego.
Budowa ściany komórkowej
ściana komórkowa grzybów dość cienka (0,2 mm)
wielocukry aminowych tj. chityna (acetyloglukozoamina) i chitozan (deacylowana
pochodna chityny) oraz polisacharydy nieaminowe celuloza i glukany
wiele enzymów, barwników i innych substancji
komórki niektórych grzybów po usunięciu ściany mogą dobrze prosperować
Rozmnażanie
Grzyby rozmnażają się bezpłciowo i płciowo
Struktury rozmnażania
-wegetatywnego nazywane są amorficznymi
-zaś płciowego telemorficznymi
Rozmnażanie bezpłciowe (mitoza)
Pleśnie rozmnażają się przez fragmentację grzybni lub tworzenie spor
Poprzez wytwarzanie nastepujących zarodników
Artrospory tworzone poprzez fragmentację strzępek. Uwalniające fragmenty są
początkowo prostokątne, pózniej stają się zaokrąglone
Chlamydospory powstają wtedy, gdy krótki odcinek strzępki ulegnie zgrubieniu. Jeśli
powstanie na szczycie strzępki to zwane są szczytowymi, mogą też być boczne. Maja one
grubą podwójna ścianę i są oporne na niekorzystne wpływy środowiskowe (f.przetrwalna)
Blatospory powstaja przez pączkowanie komórek. Po pączkowaniu odrywają się lub
mogą pozostawać z komórką macierzysta i pączkować dalej.
Makrokonidia powstają bezpośrednio na strzępkach, są dużych rozmiarów,
wydłużone i mają przegrody (fragmospory)
Aleurospory (konidia, endospory):
powstają na specjalnych strukturach utworzonych przez pęczki strzępek powietrznych.
Struktury mogą mieć różny kształt i wymiary
-zarodniki powstające w workowatych organach, zarodniach (sporangium) nazywane są
endosporami, zarodnikami sporangialnymi lub tylko zarodnikami. Endospory jeśli są nagie i
opatrzone jedną lub dwiema wiciami (zoospory, pływaki) przenoszone są dzięki ruchom wody,
jeśli są bez wici- dzięki ruchom powietrza
-zarodniki powstające na specjalnych odgałęzieniach strzępek, trzonkach konidialnych,
konidioforach- konidiami lub egzosporami
Rozmnażanie płciowe
Podobnie jak u wszystkich eukariontów jest to połączenie się dwóch komórek (gamety męskiej i
żeńskiej)
W procesie płciowym można wyróżnić 3 fazy:
Plazmogamia łączenie się dwu protoplastów, powstająca komórka zawiera dwa jądra
(dikarion). Nie muszą się one połączyć natychmiast a pozostawać w stadium dikariotycznym w
czasie kolejnych podziałów komórki. Oba jądra dzielą się równocześnie (podział koniugacyjny)
Kariogamia łączenie się dwu haploidalnych jąder może następować pózniej, dopiero w
formującym się owocniku grzyba a powstające diploidalne jądro jest zygotą
Mejoza podział redukcyjny przywracający haploidalna liczbę chromosomów.
Plazmogamia, kariogamia i mejoza mogą występować niezwłocznie jeden po drugim lub u
innych gatunków mogą przebiegać w zupełnie różnych stadiach rozwojowych.
Małe zamieszanie&
Struktury rozmnażania wegetatywnego nazywane są anamorficznymi, zaś płciowego
teleomorficznymi.
W mikologii używa się oddzielnych nazw do obydwu stadiów i w rezultacie wiele grzybów ma
dwie różne nazwy:
Anamorficzne Teleomorficzne
Aspergillus flavipes Emericella nidulans
Botrytis cinerea Eurotium repens
Penicillium vermiculatum Talaromyces flavus
Charakterystyka rodzajów
Liczba
Typ (klasa) Polska nazwa Główne cechy
gatunków
Typ I
Pleśniaki Rozmnażają się płciowo tworząc
Zygomycota
600 Grzybnia spory (zarodniki) i bezpłciowo tworząc
(Zygomycetes)
cenocentryczna spory w sporangiach
(zygomycotina)
Typ II Workowce
Wytwarzają askospory (worki) cykl
Ascomycota Grzybnia złożona z
35 000 rozmnażania płciowego, bezpłciowe
(Ascomycetes) podzielnych
rozmnażanie przez konidia
(Ascomycotina) strzępek
Typ III Rozmnażanie płciowe- wystepowanie
Podstawczaki
Basidiomycota basidiów I charakterystycznych
30 000 Grzybnia z
(Basidiomycetes) basidiosporów, rozmnażanie
przegrodami
(Basidiomycotina) bezpłciowe przez konidia
Typ IV
Deuteromycota Grzyby
(Deutromycetes) niedoskonałe Wytwarzają konidia, nie rozmnażają
30 000
(Deutromycotina) Grzybnia z się płciowo.
(Fungi imperfecti) przegrodami
(Adelomycetes)
Zygomycota
najbardziej rozpowszechniona grupa grzybów
wytwarzają luzne kolonie o strukturze zbliżonej do filcu lub waty, składające się z obfitej
grzybni powietrznej
najczęściej barwy jasnej, rzadziej ciemnoszare lub brunatne
szybko zarastają naczynie, w którym się je hoduje
gatunki zaliczane do tego typu występują przede wszystkim jako saprofity w glebie
(Mucor, Absidia, Mortierella), na rozkładających się szczątkach roślin i zwierząt, wiele z
nich żyje wyłącznie na odchodach (Pilobolus cristalinus), inne na przejrzałych owocach
(Rhizopus, Mucor) lub na różnych przechowywanych produktach spożywczych
(Rhizopus)
Niewiele rodzajów patogenicznych:
*Absidia ramosa (choroby dróg oddechowych), Mucor (mukormykoza- u chorych na cukrzycę)
Rodzaje:
-Absidia
-Actinomucor
-Circinella
-Cunninghamella
-Mortierella
-Mucor
-Phycomytes
-Rhizopus
-Rhizomucor
-Thamnidium
-Zygorhynchus
Rhizopus sp.
silnie rozgałęziona grzybnia w kolorze szarym
trzonki zarodnikonośne (sporangiofory) tworzą się w pęczkach po 2-3, nie bywają
rozgałęzione
powstają na rozłogach (stolonach), które wrastają w podłoże chwytnikami (rhizoidami)
kulista zarodnia (sporangium) za młodu biała, potem szara, czarna lub brązowa
po pęknięciu zarodni ściana jej z kolumelą i apofizą przyjmują kształt kapelusza co
jednoznacznie charakteryzuje Rhizopus
Rhizopus nigricans
jeden z najpospolitszych
najczęściej na dojrzałych owocach powodując u nich zgniliznę przechowalniczą,
wywołuje wady niektórych serów (cammembert), jako skażenie pojawia się na żywności
zdolny do fermentacji alkoholowej, powoduje transformację niektórych steroidów
stwierdzono,że wytwarza toksyny, enzymy, kwasy
Rhizopus oryzae
wyglądem zbliżony do R.nigricans
opt. Temp. 30-40C
prowadzi fermentację alkoholową-wykorzystywany na Dalekim Wschodzie do napoju
zwanego arakiem (w Japonii pod nazwą drożdże Ragi )
Rhizopus arrhizus
syntetyzuje hormony kortykoidalne
Rhizopus cohnii
toksyny
Mucor sp.
kolonie białe (różne odcienie), od kilku mm do kilkunastu cm
trzonki zarodnikonośne bardziej lub mniej rozgałęzione, zakończone zarodniami bez
apofizy z kolumelą kulistą, owalną lub gruszkowatą
ściana zarodni rozrywa się nieregularnie a jej pozostałość zachowuje się jako kołnierzyk
występowanie: gleba, chleb, resztki roślin, butwiejące drewno, masło- wady (wł.
Lipolityczne)
Mucor racemosus
rozpowszechniony w glebie, w ryzosferze upraw polowych, na przechowywanym ziarnie,
w siadłym mleku i serach
wykorzystywany przy dojrzewaniu sera norweskiego gamelost
powoduje fermentacje alkoholową (do 7%) w roztworach cukru (zmienia
morfologię)komórki pojedyncze, tzw. drożdże mukorowe
powoduje zapalenie wymion u bydła
wytwarza toksyny i antybiotyki o wł. Bakteriobójczych
Mucor mucedo
na odchodach, butwiejących resztkach
powoduje niekorzystny smak i zapach masła, sera, mleka
często na ścianach mleczarń i pomieszczeń chłodniczych
wytwarza enzymy (amylaza) i kwasy
Mucor fragilis
Mucor piriformis
Absidia sp.
strzępki grzybni powietrznej mają wzrost nieograniczony
tworzą chwytniki, ale trzonki zarodnikonośne powstają na strzępce głównej (w
odróżnieniu od Rhizopus
przeważnie w glebie
niektóre są patogeniczne
Absidia glauca
zasiedla korzenie traw, ma właściwości pektyno lityczne
Absidia ramosa
na ziarnie różnego rodzaju, izolowano z rozmaitych przypadków chorobowych u ludzi
termofilny, wytwarza toksyny
Absidia corymbifera
w powietrzu, glebie, gatunek termofilny
może powodować schorzenia organów oddechowych lub tkanek mózgowych u zwierząt
(bydło i świnie), poronienia i mykozy
często powstają komórki olbrzymie
Absidia spinosa
Absidia cylindospora
Thamnidium elegans
trzonki zarodnikonośne zakończone dużą zarodnią pod którą znajdują się rozgałęzienia
zakończone niewielkimi sporangiami
obficie na nawozie końskim i w glebie
w chłodniach na przechowywanym mięsie wołowym, któremu daje przyjemny smak
wytwarza antybiotyk hamujący rozwój Mycobacterium
Ascomycota
grupa grzybów właściwych (grzybnia septowana, rozmnażanie płciowe w wyniku czego
powstają worki z zarodnikami)
nazwa klasy pochodzi od wytwarzania worków (ascus) z zarodnikami
wewnątrz worków następuje kariogamia i redukcyjny podział
worki występują często wewnątrz specjalnych ciał owoconośnych (kleistotecjum,
perytecjum, apotecjum)
należą m.in. Chaetomium i Byssochlamys oraz Eurotium, Emericella, Talaromyces i
Eupenicillium będące doskonałym stadium Aspergillus i Penicillium
Chaetomium sp.
np. Chaetomium globusum
rozmnażaja się wyłącznie poprzez tworzenie worków z zarodnikami
ciała owocujące perytecja są beczkowatego kształtu, pokryte spiralnie skręconymi
strzępkami
worki cylindryczne, askospory owalne lub cytrynowa te
wysoka aktywność celulolityczna (gleba, rozkłada błonnik)
Byssochlamys sp.
niebezpieczne dla przemysłu spożywczego
Byssochlamys nivea,
Byssochlamys fulva
powodują psucie się pasteryzowanych przetworów owocowych pleśń truskawkowa
wytwarzane askospory są ciepłooporne i wytrzymują 30/80C
Penicillium sp.
ogromnie rozpowszechniony w świecie
tworzą sfilcowaną, niską grzybnię o odcieniu zielonym
cechą charakterystyczną jest pędzelkowata struktura konidioforu
niektóre gatunki, obok stadium konidialnego, tworzą kleistotecja (małe, kuliste owocniki z
zarodnikami w workach) Ascomycota
rozróżnianie poszczególnych gatunków trudne, oparte na budowie konidioforu i układu
jego członków (odgałęzień, metul, fialid)
duża zmienność szczepów powodowana zmianą podłoża
wytwarzają antybiotyki
Penicillium roqueforti
kolonie typowo aksamitne, niskie, gładkie, szeroka warstwa brzegowa jest biała,
grzybnia w okresie zarodnikowania niebieskozielona do ciemnozielonej
zdolny do wzrostu w środowisku kwaśnym i przy niskich stężeniach tlenu (5%)
bierze udział w procesach związanych z dojrzewaniem sera typu Roquefort
wytwarza enzymy lipolityczne, proteolityczne, jest odporny na wysokie stężenia soli
Penicillium camemberti
kolonie wełniste lub kłaczkowate, brzeg kolonii biały
powierzchnia konidioforów miejscami chropowata
grzyb znany ze swojej proteolitycznej aktywności
wykorzystywany przy produkcji sera Camembert
Penicillium notatum
aksamitna z głębokimi promienistymi zmarszczkami aż do dolnej strony kolonii, pigment
zwykle przenika do podłoża
pierwszy gatunek u którego Fleming wykrył wytwarzanie penicyliny
wytwarza inne związki- witaminy, ale także toksyny
Penicillium chrysogenum
czasem środek kolonii bez zarodników
żółty pigment często barwi podłoże
Peniciullium italicum
powoduje znana niebieską zgniliznę cytryn
Penicillium expansum
powoduje niebieską zgniliznę jabłek
enzymy lityczne
wytwarza miko toksyny: Paulinę i cytryninę i aflatoksynę
Aspergillus sp.
charakterystyczne główkowate zakończenie konidioforów
każdy konidiofor rozszerza się na szczycie stopniowo lub nagle tworząc pęcherzyk o
kształcie kulistym, maczugowatym lub elipsoidalnym
na całej powierzchni pęcherzyka lub tylko na jego części powstają fial idy- fial idy maja
kształt butelkowaty, na wierzchołku zwężają się w krótką szyjkę, przez którą przesuwają
się konidia tworzące się w bazypetalnych łańcuszkach
konidia mogą być kuliste, elipsoidalne gruszkowate lub owalne o powierzchni gładkiej,
chropowatej lub kolczastej
niektóre gatunki mają stadium płciowe i wytwarzają owocniki typu kleistotecjum
występowanie powszechne, liczne gatunki patogeniczne, wiele wytwarza bardzo silne
toksyny
Aspergillus glaucus
u większości gatunków na czerwonych strzępkach rozwijają się kuliste owocniki barwy
żółtej
charakteryzuje się silna aktywnością enzymatyczną głównie proteolityczną i lipolityczną
(powoduje psucie masła, tłuszczy spożywczych, serów, mleka skondensowanego)
występuje także na zbożach i suszonych owocach
Aspergillus repens
żółtozielone lub szarozielone
znajdowany na słodkich owocach, sokach, dżemach, na zbożach, maśle
Aspergillus nidulans
kolonie aksamitne, ciemnozielone, płaskie obficie zarodnikują
dojrzałe owocniki Emerciella nidulans kuliste często z żółtymi (cynamonowymi)
strzępkami i zarodnikami workowymi purpurowo czerwone
wytwarza toksyny, patogeniczny (grzybica paznokci)
Aspergillus fumigatus
kolonie niskie, aksamitne, zielononiebieskie
rozpowszechniony w całym świecie (gleba, mąka, wilgotne ziarno)
gatunek termofilny 37C (rośnie także przy 50C)
wytwarza substancje antybiotykowe
znany jako patogen ludzi i zwierząt
u człowieka wywołuje grzybicę płuc i inne
u drobiu wywołuje choroby podobne do gruzlicy
wytwarza miko toksyny: fumigatynę i gliotoksy
Aspergillus niger
bardzo szybko rośnie, grzybnia biała watowata w okresie dojrzewania konidiów, cała
powierzchnia pokrywa się konidioforami z główkami brunatnymi do czarnych
jeden z najczęściej badanych obiektów
bardzo rozpowszechniony
wytwarza wiele kwasów organicznych (cytrynowy, galusowy, fumarowy, glukonowy,
szczawiowy), wiele enzymów i tłuszcze
wytwarza toksyny
może wywoływać choroby płuc przypominające gruzlice, wewnętrznego ucha i
alergicznych stanów zapalnych oskrzeli
Aspergillus oryzae
gatunek rozpowszechniony na Dalekim Wschodzie i ze względu na duże zdolności
fermentacyjne szeroko wykorzystywany (fermentacja ryżu, sosy sojowe- kojl Asp. Sojae,
morami, miso, tofu)
wytwarza enzymy amylolityczne, proteolityczne, lipolityczne
wytwarza toksyny
Aspergillus ochraceus
powszechny w glebie i butwiejących szczątkach
odznacza się właściwościami fermentacyjnymi ( jego obecnośc przy fermentowaniu
kawy nadaje jej przyjemny aromat)
pojawia się na przechowywanym zbożu, ryżu i orzeszkach ziemnych
wytwarza toksyny: ochra toksynę aflatoksyny
Fusarium sp.
występuje saprofitycznie w glebie i na częściach roślin (czasem symbioza z komórkami
korzeni) a pasożytniczo na roślinach wyższych
powodują gnicie m.in. pomidorów, jabłek, kukurydzy i choroby całych roślin
wytwarzaja makrokonidia, chlamidospory, skleroty
Fusarium solani
grzybnia niska, fioletoworóżowa lub czerwonofioletowa
atakuje bulwy ziemniaczane, owoce pomidorów, nasiona zbóż
Fusiarium oxysporum
Fusarium avenaceum
grzybnia pomarańczo czerwona, makrokonidia powstają w kroplach śluzu
atakuje wiele roślin jedno- i dwuliściennych powodując gnicie nasion i korzeni
występuje na przechowywanych owocach i warzywach
Fusarium graminearum
wytwarza toksyny(zearalenon) wywołujące gastroenterotoksykozy u świń, owiec i koni
pasożyt w stadium konidialnym na roślinach użytkowych i ozdobnych (groch, ziemniaki,
gozdziki)
Cladosporium sp.
grzybnia przeważnie oliwkowa lub ciemnobrunatna
zróżnicowane konidia kuliste, owalne, walcowe, w kształcie cytryn, nieregularne
psychrofilne, rosną w temp do -6C
powodują alergie dróg oddechowych
czasami w czarnych nalotach na powierzchni liści
Cladosporium herbarium
pojawia się na produktach żywnościowych: mięsie, serach, warzywach,
przechowywanym zbożu
Cladosporium fulvum
alergenny
atakuje pomidory w szklarniach wywołując plamistość liści
Trichoderma sp.
Trichoderma viride
obficie występuje na drewnie, zbożach a także owocnikach grzybów kapeluszowych
wytwarza silnie fungistatyczny antybiotyk zwany giotoksyną (wykorzystywany przeciwko
grzybom fito patogennym lub niszczącym drewno)
wytwarza toksyny: scirpeny
wytwarza silnie fungistyczny antybiotyk zwany gliotoksyną
Alternaria sp.
wytwarzają charakterystyczne konidia, podzielone przegrodami (mogą się układać w
łańcuchy)
na podłoży naturalnym wytwarzają kolonie niskie, aksamitne, czarnoszare i
oliwkowobrunatne
w kulturach dochodzi do całkowitej bezpłodności grzybni
Alternaria alternata
psychrofilny, rozwija się w 0C
na roślinach przyczyna ciemnych plam nekrotycznych
powoduje skórzastą chorobę pomidorów
Deutromucota
grupa ta obejmuje większość workowców oraz niektóre podstawczaki w stadium
bezpłciowym
wiele z nich poznano niedostatecznie (dotychczas nie stwierdzono u nich stadium
doskonałego)
u grzybów u których znane jest stadium doskonałe (workowce, podstawczaki)
pozostawia się nazwę stadium konidialnego (niedoskonałego) co powoduje, że jeden
gatunek ma dwie nazwy
podstawową część plech stanowi septowana grzybnia, która wytwarza konidia,
artrokonidia, chlamydospory, makrokonidia a czasem pozostaje bezpłodna
Monilia sp.
tworzą obfitą grzybnię powietrzną przeważnie jasną
jako saprofity lub jako pasożyty roślin (monilioza owoców pestkowych)
Monilia sitophila
nazywany grzybem piekarskim gdyż powszechnie występuje w piekarniach, na mące i
na resztkach pieczywa
Botrytis sp.
Botrytis cinerea
jasno-brązowo-szare meszkowate murawki z szarą warstwą konidiów, spodnia strona
brunatna
powszechnie w przyrodzie na różnych resztkach organicznych, czasem na żywych
roślinach u których wywołuje zmiany chorobowe
stany alergiczne u ludzi
wytrzymuje niską temperaturę -2C, znajdowany na zamrożonym mięsie
powoduje gnicie winogron wykorzystywane w praktyce (specyficzny bukiet)
węgierskie Tokaje, francuskie Sauternes, Coteaux de Layon czy niemieckie
Trockenbeerenausiese
Pożywki
-agar sienny
-agar śliwkowy
-agar ziemniaczano-marchwiowy
-agar słodowy
-Pożywka Czapek-Doxa (NaNO3,KH2PO4, KCl, MgSO4, sacharoza, agar, woda)
-Pożywka Sabourauda (glukoza, pepton, agar, woda)
-Brzeczka melasowa
Omówione Ascomycetes, Basidiomycetes i Deutromycetes należą do grzybów wyższych
(Eucomycota).
Gromada Mycota, do której należą, zawiera również grzyby niższe:
Phycomycota
- Chitridiomycota- grzyby wodne
- Oomycota- wodne i lądowe organizmy rozmnażające się za pomocą dwuwiciowych
pływek
Acrasiomycota (akrazjowce) śluzowce komorkowe), tzw. ameby gromadne- swobodnie
żyją w glebie, w hodowli na podłożu stałym lub płynnym odżywiają się bakteriami (E.
coli, Enterobacter aerogenes)
Myxomycota ( tworza owocowania podobne choć mniejsze do Acrasimomycota)
Negatywne znaczenie grzybów strzępkowych
Claviceps purpurea
buławnika czerwona
grozny pasożyt zbóż- żyta (i traw)
w okresie kwitnienia zarodniki buławinki dostają się na słupki roślin (głównie zbóż i trwa),
powodując ich chorobę nazywaną powszechnie sporyszem (ang.ergot) i powstawanie
przetrwalników zwanych sporyszem
są one postaci długich purpurowo czarnych rożków (rogali) wyrastających z dojrzałych
kłosów
owocniki wyrastają wiosną ze skleroty uformowanej z ziarniaka trawy porażonej w
uprzednim roku i opadnięciu z kłosa, leżącej na ziemi.
Objawy zatrucia sporyszem (ergotyzm) to:
-m.in. ból brzucha, mdłości, biegunka, wymioty (w początkowej fazie)
-potem pojawiaja się różne symptomy ze strony układu nerwowego: bóle głowy, uczucie
kłucia lub parzenia skóry, spazmy, konwulsje, utrata świadomości, a także halucynacje i
psychoza= ergotyzm konwulsyjny ( choroba św. Wita, ogień św. Antoniego)
W szczególnie ciężkich przypadkach zatrucie sporyszem doprowadza do przykurczów mięśni,
zaburzeń krążenia obwodowego i związanych z tym martwicy tkanek i gangreny, co może
konczyć się śmiercią = ergotyzm gangrenopodobny
Sporysz zawiera bardzo interesujący koktajl różnych alkaloidów, w tym ergotaminę.
Alkaloidy ze sporyszu
Ergotamina
budowa zbliżona do budowy amin biogennych (dopamina, serotonina, noradrenalina)
powoduje skurcz mięśni gładkich macicy i naczyń krwionośnych
stosowana w medycynie jako lek hamujący krwawienie z dróg rodnych oraz
przeciwmigrenowy
podawana doustnie słabo się wchłania i ulega detoksykacji w wątrobie dlatego powoduje
się ją pozajelitowo
Ergometryna:
inna nazwa- ergobazyna lub ergo nowina
małocząsteczkowy, rozpuszczalny w wodzie alkaloid stymuluje skurcze macicy
słabsze działanie na mięśnie gładkie innych narządów
stosowana w położnictwie do wzmożenia skurczów porodowych
W-d 2
Wpływ pleśni na zdrowie
*Zależnie od: natury gatunku, produktów metabolicznych, ilości, okresu narażenia na pleśnie lub
ich produkty, odporność danego osobnika
*Efekty zdrowotne:
-alergie
-infekcje
-podrażnienia (błon śluzowych)
-intoksykacje
Charakterystyka mikotoksyn
Definicje mikotoksyn:
-drugorzędowe metabolity, wtórne produkty przemiany materii nie majace znanej bezpośredniej
roi w procesach wzrostu grzyba
-nie można w pełni ustalić warunków sprzyjających syntezie mikotoksyn
-ich wytwarzanie jest determinowane składem i formą podłoża, obecnością mikroelementów
(miedz, kobalt, cynk), wilgotność [WWP>70% a surowca roślinnego >15%], temp i aw (często
inna od optymalnej)
-zachorowania spowodowane oddziaływaniem mikotoksyn określane są jako mikotoksykozy
Drogi skażenia mikotoksynami
Rośliny pasze zwierzęta
Ż Ż
Artykuły artykuły
Spożywcze człowiek spożywcze
Roślinne zwierzęce
Bioareozole kontakt przez skórę mleko matki
Mikotoksyny powoduja uszkodzenia
-wątroby
-nerek
-zakłócają funkcje przewodu pokarmowego
-zakłócają funkcje układu immunologicznego
Wykazują działanie
-kancerogenne
-mutagenne
-dermatotoksycznie
-teratogenne /do śmierci płodu/, embriotoksyczne
-neurotoksyczne
-estrogenne
-działanie toksyczne
Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem umieściła:
-na liście ludzkich kancerogenów
Aflatoksyna B1
-na liście substancji o potencjalnym działaniu rakotwórczym
Ochratoksyna A
Sterigmatocystyna
Aflatoksyna M1
Gryzeofulwina
Fumonizyna B1
Toksyny wytwarzane przez Fusarium moniliforme
CHARAKTERYSTYKA NAJWAŻNIEJSZYCH MIKOTOKSYN
Aflatoksyny
-pleśnie wytwarzające: Asp. Flavus, A.parasiticus, A.nominus
-B1, B2, G1, G2- zdolne do fluorescencji w świetle UV
-Aflatoksyna B pod wpływem promieniowania nadfioletowego emituje światło niebieskie, a
aflatoksyna G światło zielono-żółte, róznice te wynikają z różnej budowy chemicznej
-dodatkowo, występują jeszcze dwa metabolity oznaczone M1 oraz M2, które są głównymi
aflatoksynami zanieczyszczającymi produkty żywnościowe oraz pasze. Pierwszy raz
zidentyfikowano je w mleku karmiących ssaków. Stąd też pochodzi ich oznaczenie (ang. Milk).
Przechodzenie do mleka, w wyniku spożywania pasz wynosi 1-3%
-rozpuszczalne w wodzie, przenikają przez błony biologiczne, oporne na podwyższoną temp,
ulegają rozkładowi pod wpływem H2O2, w środowisku alkalicznym oraz pod wpływem UV
-wszystkie typy aflatoksyna maja bardzo podobną strukturę i budowę chemiczną
-pochodne difuranokumaryny z charakterystyczną grupą o wysokim stopniu utleniania
-najbardziej toksyczna aflatoksyna B1 ponieważ tworzy połączenia z DNA (ad dukty) i hamuje
jego syntezę
-rakotwórcze- w wątrobie
-wysokie ryzyko: orzechy brazylijskie, pistacjowe, ziemne, laskowe, migdały, ziarna zbóż
-pasta pistacjowa, figi
-przyprawy (papryka, chilli, gałka muszkatołowa, curry)
-mleko
-marcepan, mąka kukurydziana, orzechy włoskie, ziarno słonecznika
Ochratoksyny
-producenci Penicillium verrucosum (klimat umiarkowany, P.nordicum, Asp. Ochraceus,
Asp.carbonarius, A.niger
-ochratoksyna A (OTA), B(OTB), C (OTC)
-Ohcratoksyna A związek rakotwórczy, teratogenny, neurotoksyczny, powoduje zakłócenia
oksydatywnej fosforylacji w mitochondriach, zaburzenia w krzepliwości krwi, w przemianach
lipidów, pękanie nici DNA, odpowiedzialna za endemiczną nefropatię bałkańską (winogrona)
-wysokie ryzyko: produkty zbożowe, chleb, kawa, piwo, czerwony sok winogronowy, czerwone
wino, kakao, rodzynki, produkty pochodzenia zwierzęcego pasza
-Największe ilości kumulowane w mięsie świń i drobiu a wędliny zawierające ich krew lub
podroby są najbardziej zanieczyszczone
" Mają charakter kwasowy (dzięki obecności grupy karboksylowej)
" Peptyd złożony z a-fenyloalaniny i pochodnej kumaryny
" OTA zawiera atom chloru
Trichoteceny
-metabolity; Fusarium sp., F.graminearum, F.culmorum
-do tej pory znane jest ponad 150 związków ale największe znaczenie mają:
*ZEA
*Deoksyniwalenol DON (toksyna wymiotna, womitoksyna)
*Niwalenol (NIV)
*Toksyna T-2, HT-2
" Opisano rolę trichotecenów w zapadaniu na chorobę nazywaną toksyczną białaczką
żywieniową (ang. Alimentary Toxic Aleukia ATA) w Rosji. Choroba jest znana od XIX
wieku, a w latach 1942-1947 wiele ognisk zatrucia wystąpiło na Syberii w okręgu Orenburg
(dawna nazwa Czekałow), gdzie liczba ofiar śmiertelnych wyniosła 100 000. Przyczyną
choroby było spożywanie pszenicy przechowywanej na wolnym powietrzu, porażonej
Fusarium. Choroba objawiała się plamami na skórze, martwiczą anginą, zmniejszeniem
liczby leukocytów we krwi, rozległymi krwotokami i zanikiem szpiku kostnego.
o Zatrucia metabolitami Fusarium są określane jako choroba pijanego zboża ,
ponieważ jednym z objawów są zakłócenia równowagi
o Objawy po spożyciu trichotecen w żywności mogą być różnorodne. Należą do
nich biegunki, wymioty, oraz anoreksja wywołana stanami zapalnymi nabłonka
jelita cienkiego.
o UWAGA odrębną grupą tych samych związków są toksyny wytwarzane przez
Stachybotrys (dostają się drogą wziewną do osób przebywających w
zagrzybionych pomieszczeniach hamują procesy wytwarzania przeciwciał i
komórek odpornościowych w organizmie, wywołuja krwotoki)
Zearalenon ZEA
-Zearalenon (toksyna F2) (klasa Trichotecen)
-metabolit Fusarium graminearum, F.culmorum
-występuje w licznych gatunkach zbóż: owies, żyto, pszenica, ryż, kukurydza i sorgo silny
patogen roślin zbożowych a także motyklowych, wywołuje fuzariozę kłosów czy fuzariozę kolb
kukurydzianych
-może występować w piwie, gdzie jest przyczyną nadmiernego pienienia
-u zwierząt hodowlanych powoduje zapalenia skóry oraz choroby tzw. syndromu
estrogenicznego
-pod względem chemicznym jest laktonem
Deoksyniwalenol DON
-womitoksyna- toksyna wymiotna
-zboża
-Fusarium
-toksyczne- osłabia układ immunologiczny
-na poziomie komórkowym hamuje syntezę białka
Fumonizyny
-odkryte stosunkowo niedawno mikotoksyny (15 związków) grzybów Fusarium moniliforme,
F.verticillioides, F.poliferatum (tzw. grzyby polowe atakujące rośliny w czasie wzrostu)
-stwierdzono oddziaływanie tych mikotoksyn na komórki nerwowe (rozmiękniecie mózgy) oraz
powstawanie nowotworów przełyku i wątroby
-Fumonizyna B1- kancerogenna
-wystepowanie kukurydza, ryż, piwo, przyprawy
Patulina
" Wytwarzana przez Penicillium expansum,
P. patulum, P. cyclopium, A. terreus, Byssochlamys fulva
" Toksyna zanieczyszcza przede wszystkim jabłka porażone mokrą zgnilizną oraz
wytworzone z nich przetwory: jabłka, soki z jabłek (!!!), musy z jabłek, kompoty z jabłek,
rzadziej na gruszkach, warzywach (pomidory dotknięte brązową zgnilizną), winogronach i ich
przetworach
" Pod względem chemicznym to dwupierścienowy lakton
" Toksyczność wynika z wysokiej reaktywności z białkami i DNA uszkodzenia watroby,
uszkadza płód, zwiększa przepuszczalność naczyń krwionośnych i powoduje spadek liczby
limfocytów
PRZEPISY PRAWNE DOTYCZCE MIKOTOKSYN
Znaczenie mikotoksyn w biotechnologii
-szczep pleśni wykorzystywany technologicznie powinien być GRAS
-szczep pleśni nie powinien wytwarzać mikotoksyn
-jeżeli szczep technologiczny wytwarza mikotoksynę(y) to powinny być znane warunki
zapewniające najniższy poziom mikotoksyn oraz znana możliwość oddzielenia mikotoksyn od
produktu (bardzo trudne niewykonalne)
Grzyby pleśniowe w pomieszczeniach
- czarne pleśnie
-rodzina Dematiaceae
-Alternaria, Aureobasiudium, Cladosporium, Epicoccum, Humicola, Stachybotrys, Penicillium
Aerozol grzybowy
-zarodniki (bakterie, wirusy)
-alergeny
-mikotoksyny
-glukany
-MVOC mikrobiologiczne lotne związki organiczne
Zarodniki
-2-100mm
-duże zarodniki w górnych drogach oddechowych
-mniejsze aż do płuc i do przestrzeni pęcherzyków płucnych
-elergie (oddechowe, skóra)
-infekcje YOPI
Aspergillus
-Aspergilozy (skóra, oczy, płuca inee irgany) A.fumigatus, A.flavus
-astma (odma płuc, alergiczne zapalenie pęcherzyków płucnych)
Alternaria
-może osadzać się w nosie i górnych drogach oddechowych- powszechny czynnik alergenny
- astma piekarza
Cladosporium
-alergenny
-mikozy
Stachybotrys
-satratoksyna H-
-niebezpieczna drogą wziewną
Glukany
-1,3-b-glukany
-efekt immunomodulacyjne, stany zapalne
-wiąże się do specyficznych receptorów makrofagów i tam rozkładany na drodze utleniania (do
kilku miesięcy)
*drażni błonę śluzową
*zwiększona skłonność do alergii
*znacznik ryzyka dolegliwości podobnych do SBS SBS (sick building syndrom)
zmęcznie, ból głowy, wrażliwość i zapadlaność na choroby układu oddechowego
*Niejednoznaczne wyniki badań!
VOC
-VOC- lotne związki organiczne
-alkohole, aldehydy, kwasy
-w skumulowanych stężeniach mogą podrażniać błony śluzowe oczu i dróg oddechowych
-gazy toksyczne z substratów (np. arseniak)
-podrażnienia błon, zaburzenia centralnego układu nerwowego: ból głowy, zaburzenia
koncentracji, zawroty głowy, wydłużony czas reakcji
-udział w sensorycznych negatywnych skutkach, nawet przy uwzględnieniu efektów-znikomy
-wyniki badań niejednoznaczne!
Grzyby w technologii żywności
" Serowarstwo, przemysł mięsny, przemysł winiarski
" Żywność orientalna
" Biomasa pleśniowa- mikoproteiny
" Grzyby makroskopowe ważne w technologii żywności
Pleśnie w serowarstwie
-produkcja serów polega na wytrąceniu kazeiny z mleka, oddzieleniu serwatki i dojrzewaniu
masy serowej pod wpływem działania enzymów dbn
Wyróżniamy sery:
" podpuszczkowe twarde, czyli prasowane (holenderski, szwajcarski)
" miękkie, nie prasowane (camembert, limburger, brie, bryndza)
" sery twarogowe,
" topione,
" serwatkowe,
" wysuszone (np. ziołowe).
Wśród serów miękkich wyróżnia się sery:
Ą z porostem pleśniowym (brie, camembert),
Ą sery z przerostem pleśniowym (roquefort, stilton, gorgonzola, dana blue)
Ą sery maziowe (limburski, romadur).
Ą Intensywny rozwój mikroflory powierzchniowej
i zazwyczaj nieduża waga serów miękkich powodują,
że takie sery dojrzewają od zewnątrz, do wewnątrz. Pleśnie i bakterie maziowe są
organizmami tlenowymi, lubiącymi wilgoć, dlatego nie wolno zawijać, czy powlekać
takich serów przed zakończeniem dojrzewania.
Sery z przerostem
-pasteryzacja mleka
-dodatek szczepionki bakterii mlekowych oraz podpuszczki lub innego preparatu
enzymatycznego- dodatek zarodników pleśni
-wytrącenie skrzepu
-oddzielenie serwatki i ociekanie
-dodatek zarodników pleśni (masę serową rozdrabnia się i posypuje konidiami)
-dojrzewanie
*3-5 tygodni
*95-98% wilgotności powietrza
*6-10C
-nakłuwanie
-pakowanie
Sery z przerostem
Penicillium roqueforti
-charakteryzują się niższą aktywnością proteolityczną a wyższą lipolityczną (powstają kwasy
tłuszczowe: masłowy, kapronowy, kaprylowy)
-sery mają zwartą strukturę i są pikantniejsze w smaku
Peniciullium camemberti
-charakteryzuje się wyższą aktywnością proteolityczną a nizszą aktywnościa lipolityczną
-sery miękkie, mazistej struktury
Sery z porostem
-pasteryzacja melka
-dodatek bakterii mlekowych, podpuszczki lub enzymu i zarodników pleśni
-wydzielanie skrzepu
-oddzielanie serwatki
-ociekanie
-dojrzewanie
*14 dni
*95% wilg powietrza
*10-16C
-pakowanie
Ser z porostem
-szczepy Penicillium camemberti, P.candidum, Geotrichum candidum
-powierznia sera pokrywa się białą grzybnią, która rozwijając się powoduje peptonizację białek I
rozkład lipidów, co nadaje produktowi właściwe walory smakowe i stukturalne.
Pleśnie w przemyśle mięsnym
-grzyby pleśniowe Penicillium nalgiovensis i P.candidum mają zastosowanie w produkcji wędlin
-nanosi się je na powierzchnię produktów, gdzie rozwijają się tworząc charakterystyczny biały
nalot i nadając określony smak i zapach, dzięki aktywności proteolitycznej i lipolitycznej.
-Salami, chorizo, fuet
Przemysł winiarski
-węgierskie tokaje, francuskie Sauternes, Coteaux de Layon czy niemieckie
Trockenbeerenauslese
-Botrytis cinerea
-Wytrzymuje niską temperaturę -20C, znajdowany na zamrożonym mięsie
-Powoduje gnicie winogron ą wykorzystane w praktyce (specyficzny bukiet)
Mikroproteiny
-grzyby pleśniowe SA też producentami białek (mikroprotein) stosowanych jako żywność lub
pasza
-Quorn (Marlow Foods)
-produkowany z Fusarium venenatum PTA-2864 (niemodyfikowany)
-hodowla w fermentatorach, tlenowa na podłoży z glukozą, witaminami- biotyna i solami
mineralnymi
-po obfitym wzroście ekstrakcja białek i proces termiczny (aby rozłożyć RNA i DNA)
-białko dalej jest suszone i mieszane z albuminami jaj kurzych (spoina), a następnie formowane
w odpowiednie kształty
Zalety:
-zamiennik mięsa
-niskokaloryczne
-nie zawiera cholesterolu
-zawiera dużo kwasów tłuszczowych
-zawiera witaminy B12
-zródło cynku
Pleśnie w produkcji żywności orientalnej
-za żywnośc orientalną uznaje się żywność ludów Wschodu i Afryki wytwarzana zarówno
metodami tradycyjnymi jak i przemysłowymi
-bardzo często jest to żywność fermentowana, jej liczba jest bardzo duża
-różni się ona rodzajem użytego surowca, mikroorganizmami, formą i sposobem spożywania
-mikroorganizmy: bfm, Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Geotrichum, Saccharomyces,
Zygosaccharomyces, Candida
-Sos sojowy, pasta sojowa, tempeh, gari, ogi
Sos sojowy
-rodzaj hydrolizatu białkowego tworzącego się podczas zacierania namoczonego ziarna soi
(ryzu lub pszenicy), w wyniku działania bakterii mlekowych z rodzaju Lactobacillus, drożdży
Zygosaccharomyces rouxii i pleśnie Aspergillus oryzae lub A.soyae
-w zalezności od kraju pochodzenia, szczegółów receptury i dodanych przypraw sos nabiera
różnej konsystencji i smaku. W kuchni chińskiej jest gęsty i słony, indonezyjskiej rzadki i
słodki, japońskiej- bardzo rzadki i słony
- Gotowy produkt jest pasteryzowany
-!!! w wyniku zmieszania wody, soli, białka suszonych warzyw i środków koloryzujących i
alkoholu - 3 dni (ponad 90% rynku)
Pasta sojowa
-pastę sojową otrzymuje się z parowanego ziarna soi, ryżu i jęczmienia stosując bfm:
Lactobacillus, drożdże Torulopsis etchellsii i pleśnie Aspergillus oryzae, Rhizopus oligosporus
-fermentacja trwa kilka miesięcy
-gotowy produkt się pasteryzuje
-miso- Japonia
-jang- Korea
-tao chieo- Tajlandia
Tempeh (tempe)
-otrzymuje się z odtłuszczonego ziarna soi lub roślin strączkowych (fasola, groch)
-proces prowadzi się z udziałem bfm oraz Rhizopus oligosporus NRRL-2710 lub Rhizopus
oryzae, R.chinensis, Mucor indicus (szczególnie bogate w enzymy hydrolityczne)
-bogate zródło białka, nienasyconych kwasów tłuszczowych, aminokwasów i witamin z grupy B
-na rynkach zachodnich jest spożywany pod postacią hamburgerów
Nasiona soi
Ż
Moczenie w wodzie (temp.pokojowa, 12-24h) Ź rozwój mikroflory kwaszącej pH<5 np.Lb.casei
Ż
Gotowanie (0,5-1h)
Ż
Auskanie nasion, osuszanie
Ż
Inokulacja
Rhizopus oligosporus, R.oryzae, R. chinensis, Mucor indicus
Ż
Pakowanie w drewniane pojemniki lub perforowane worki foliowe
Ż
Fermentacja (temp 30-36C/24-36h)
Ż
Wywóz
OGI
-otrzymuje się z kukurydzy w procesie fermentacji z użyciem Lactobacillus plantarum, Candida
myco derma, Saccharomyces cerevisae, Rhodotorula oraz Fusarium, Peniciullium, Aspergillus.
Po wysuszeniu w temp 60C przyjmuje postać placka, który przed spożyciem moczy się w
wodzie i gotuje do uzyskania żelu
Inne zastosowania w technologii żywności oparte nie na zdolnościach fermentacyjnych ani na
biomasie grzybowej to wykorzystanie metabolitów pleśniowych:
-enzymy
-kwasy organiczne
-witaminy
-tłuszcze
-inne
-antybiotyki, leki, insektycydy&
Biotechnologiczne wykorzystanie pleśni
Produkcja kwasu cytrynowego
Kwas cytrynowy
-2-hydroksy-1,2,3-propanotrikarboksylowy
-Mcz=192, temp topnienia 153C
-w postaci krystalicznej kwas ten występuje w postaci bezwodnej lub jednowodnej. Jednowodna
forma jest otrzymywana przez krystalizację w temperaturze poniżej 36,6C, powyżej tej temp
powstaje forma bezwodna
-kwas cytrynowy występuje w przyrodzie w owocach cytrusowych i ananasach
-światowa produkcja kwasu cytrynowego przekracza 400 000 ton rocznie (wartość rynkowa
około 1400 mln dolarów) co jest podyktowane bardzo dużym zapotrzebowaniem ze strony
przemysłu spożywczego, farmaceutycznego, chemicznego oraz metalurgicznego.
Zastosowanie kwasu cytrynowego i jego pochodnych
-jego wykorzystanie wynika m.in. z działania konserwującego na skutek obnizania wartości pH
środowiska. jednocześnie jest związkiem nietoksycznym, o dobrych walorach smakowych i
zapachowych
-kwas i jego sole stosowany jako E330-E333 bez limitowania dziennego spożycia w produkcji i
przetwórstwie żywności jest stosowany (za zgodą FAO/WHO)
-do produkcji napojów, słodyczy, owoców kandyzowanych i win, jako środek zakwaszający i
stabilizujący
-w mleczarstwie wodne roztwory kwasu cytrynowego są stosowane do usuwania z aparatury
kamienia mlecznego (osad białka, tłuszczu i soli mineralnych mleka)
-estry kwasu cytrynowego znalazły zastosowanie jako nietoksyczne plastyfikatory w cienkich
powłokach ochraniających żywność
-w przemyśle farmaceutycznym stosowany jest jako środek dodawany do tabletek powodujacy
efekt musujący
-zdolność do wiązania metali ciężkich umożliwiła wykorzystanie kwasu cytrynowego do
oczyszczania powierzchni metali przed spawaniem lub pokrywaniem powłokami ochronnymi
-w stacjach krwiodawstwa pochodne kwasy cytrynowego są stosowane jako środki
zapobiegające krzepnięciu krwi
-w chemii gospodarczej sole kwasu cytrynowego wypierają trudno biodegradowane fosforany
ze składu detergentów
Producentami kwasu cytrynowego są
-wyselekcjonowane szczepy Aspergillus Niger, A.wentii, A.clavatus
-kwas cytrynowy wytwarzają także Penicillium citrinum, Mucor piriformis. Jednak w praktyce
przemysłowej największe znaczenie mają szczepy Asp.niger
*drożdże z rodzaju Y.lipolytica, C.tropicalis, C.intermedia, które syntezują kwas
cytrynowy w środowisku zawierającym n-alkany
Biochemiczne uwarunkowania nadprodukcji kwasu cytrynowego
-nadprodukcja jest wynikiem zakłócen w cyklu Krebsa
-kwas cytrynowy powstaje w początkowych przemianach cyklu Krebsa w wyniku kondensacji
acetylo-CoA i szczawiooctanu (synteza cytrynianowa)
-defekt biochemiczny polegajacy na braku lub niskiej aktywności enzymów odpowiedzialnych za
jego dalszą konwersję jest uwarunkowany genotypowo
*ale poprzez odpowiednie warunki hodowli aktywność szczepów w procesie biosyntezy
może być zintensyfikowany
Do mechanizmów regulujących syntezę kwasu należy osłabienie aktywności 3 enzymów:
-hydratazy akonitanowej (hamowana niedoborem jonów Mn2+, Fe2+, Zn2+)
-dehydrogenazy izocytrynianowej (hamowana cytrynianem i niska wartością pH)
-dehydrogenazy a-ketoglutaranowej (hamowanej wysokim stężeniem glukozy i jonów NH4+)
EMP/HMP
-heksozy są asymilowane w szlaku glikolizy (EMP) oraz pentozo fosforanowym (HMP)
-szlak HMP uaktywnia się w fazie intensywnego rozwoju grzyba (trofofaza) i ustępuje glikolizie
w fazie produkcji kwasu cytrynowego (idiofaza)główny regulator szybkości glikolizy
fosfofruktokinaza jest jednocześnie regulatorem biosyntezy kwasu
-fosfofruktokinaza jest wrażliwa na obecnośc cytrynianiu w środowisku
*niedobór Mn2+ w podłożu zakłóca przemiany białkowe i w komórkach zwiększa się ilość
NH4+, która znosi represję fosfofruktokinazy przez cytrynian
-ATP jest inhibitorem fosfofruktokinazy
*ograniczenie syntezy ATP jest mechanizmem regulującym biosyntezę kwasu
cytrynowego- dowód na obecność alternatywnej tlenowej drogi oddechowej jałowej
energetycznie, nie blokującej glikolizy
Alternatywna droga oddechowa
-ten typ oddychania tlenowego często występujący u roślin, nie został jeszcze zbadany u
Asp.niger. Wykazano natomiast jego istnienie w grzybni Naurospora crasa oraz drożdży
Candida i Rhodotorula
-ujawnia się w momencie osłabienia oddychania z udziałem oksydazy cytrochromowej (wtedy
synteza oksydazy alternatywnej układu enzymatycznego katalizującego przenoszenie
elektronów na tlen- wywołane: nagromadzeniem NADH, niedobór ADP w mitochondriach,
niedobór Cu2+)
-alternatywna oksydaza cytochromowa cechuje się niskim powinowactwem do tlenu co
oznacza, że wymaga znacznie wyższego stężenia tlenu w środowisku (21%) znaczenie dla
wgłębnej metody produkcji podczas której uruchomiona jest droga alternatywna kiedy zaczyna
brakować tleny zahamowanie syntezy na korzyść biomasy
Korzystne warunki procesu
-wysokie stężenie cukru 9ok.10% w hodowli wgłębnej i 16% w powierzchniowej)
-niedobór jonów metali: Mn2+, Zn2+, Fe2+ (,0,1mg/100cm3)
-ograniczona ilość związków azotu i fosforu (limitacja wzrostu grzybni)
-niska wartość pH (ok.2,4-2,6 dla hodowli wgłębnej i 6,4-6,8 w hodowli powierzchniowej)
-dobre natlenienie środowiska (dotyczy procesu wgłębnego na pożywkach syntetycznych)
Metody produkcji
Metoda powierzchniowe
-grzyb rozwija się na powierzchni pożywki tworząc zwartą plechę złożona w rozgałęzionych
strzępek
-proces dwufazowy
*intensywny rozwój grzybni do 72h (trofofaza)
*potem wytwarzanie kwasu cytrynowego przy ograniczonym wzroście grzybni (idiofaza)
-surowiec:
*melasa buraczana lub trzcinowa (rozcieńczana do zawartości około 16% sacharozy)
*+KH2PO4 0,008%
*+ZnSO4 7H2O 0,0008%
*+K4Fe(CN)6 0,08%
*zakwaszona kwasem siarkowym do pH 6,3
W-d 3
Wady melasy
-zakłócenie rozwoju grzybni albo jej nieprawidłowy rozwój i np. zatopienie
Substancje szkodliwe dla dbn w melasie pochodzą z:
*procesów gnicia buraków w trakcie przechowywania środków chemicznych
stosowanych w celu zapobiegania gniciu preparatów używanych podczas upraw (nawozy,
preparaty chwasto- i owadobójcze)
*procesów przerobu buraka na sok i dalej na cukier, kiedy to stosuje się flokulanty,
emulgatory, dezynfekanty, środki do gaszenia piany (kwasy lotne, azotany (V), związki barwne)
-nadmiar jonów ciężkich (głownie żelaza) usuwa się poprzez dodanie do podłoża żelazocyjanku
potasu. Stosuje się też odsalanie melasy na wymiennikach jonowych
Zakażenia: Bacillus, Pseudomonas, E.coli, Enterobacter aerogenes, Lactobacillus,
Leuconostoc- antagonistyczny wpływ na pleśń
Metoda powierzchniowa
-komory fermentacyjne zawierają ok. 80 płytkich tac fermentacyjnych, które napełnia się r-rem
melasy buraczanej i szczepi zarodnikami kultury Asp.niger (wyhodowanymi na podłożu z
ziemniaczanym, równomiernie rozprowadzana na powierzchnię tac wodna zawiesina grzyba
jest pistoletem natryskowym)
-po około dwóch dniach powierzchnia pożywki pokrywa się białą grzybnią kiełkujących
zarodników
-dojrzała grzybnia ma grubość 2-3cm a jej dolna warstwa jest odpowiedzialna za syntezę
-w czasie fermentacji tworzy się duża ilość CO2, który usuwa się poprzez nawiew jałowego
powietrza
-nadmierne przewietrzanie wzmacnia jednak procesy oddechowe pleśni i zmniejsza wydajność
fermentacji. Ponadto przyczynia się do nadmiernego parowania pozywki
-proces fermentacji trwa 7 9 dni (168 216h) w temp. 30 34C
Wydajność ferm wynosi 70 80% w stos do użytego cukru, przy czym obok cytrynianu do
podłoża wydzielany jest kw szczawiowy i glukonowy oraz w śladowych ilościach kwasy z cyklu
Krebsa
Zanieczyszczenia mikrobiol:
Pochodzące z melasy buraczanej (Bacillus Pseudomonas, E. coli, Enterobacter
aerogenes) oraz wody stos w procesie technologicznym redukują one azotany V do III
które działają hamująco na rozwój grzybni Lactobacillus Lecuconostoc
antagonistyczny wpływ na pleśni
Pochodzące z powietrza pleśnie, Penicilium purpurogeum (właściwości hydrolityczne i
mogą prowadzić lizę grzybni, A. niger)
Wydzielanie kwasu cytrynowego
Kwas cytrynowy jest wytrącany za pomocą wodorotlenkiem wapnia (dając cytrynian
wapnia [Ca3(C6H5O7)2]) potem krystalizuje się go i uwalnia przy użyciu kwasu sirkowego.
Od wytrąconego gipsu oddziela się przez filtrację. Otrzymany produkt to jednowodny kw
cytrynowy
o Jest to tzw. metoda cytrynianowa, bardzo uciążliwa ze względu na duże użycie
kwasu siarkowego, wodorotlenku wapnia a także wytwarzania dużych ilości
gipsu
Metoda wgłębna
Surowce o wyższej czystości niż w powietrznej, sacharoza, cukier handlowy, soki
cukrownicze, mączki cukrowe, hydrolizaty skrobiowe, ważny dodatek niezbędnych soli
mineralnych (NH4)2SO4, MgSO4, KH2PO4
Niższe pH 2,4 3,0
Prowadzona w bioreaktorach o pojemności 50 100 m3
Etapy:
o Zanieczyszczenie pożywki:
ż Zawiesiną konidów (105/cm3) po 6 8h inkubacji
ż Zawiesiną grzybni inokulacyjnej po 24 36h (10%v/v)
o Rozwój grzybni w całej objętości (pellets)
o Po 48 h rozpoczyna się biosynteza kw cytrynowego trwa do wyczerpania zródła
węgla (120 168h, 5 7 dni w temperaturze 30 32C)
Zalety:
Krótszy czas trwania procesu
Mniejsze zagrożenie rozwojem obcej mikroflory (niskie pH i zamknięte)
Możliwość wydzielania kwasu cytrynowego na drodze krystalizacji
Mniejsze obciążenie ściekami
Trochę wyższa nawet 90% wydajności
Wady:
Trudności bioinzynieryjne (wynik specyficznej morfologii grzyba w tych warunkach
pellets)
Gęsta zawiesina (50 kg s. m./m3)
Niekorzystne warunki reologiczne utrudniona wymiana masy, dyfuzja tlenu
Metoda bezcytrynianowa
Stosowana dla tzw czystych surowców (gł. metoda wgłębna)
Polega na:
o Oddzieleniu grzybni o d roztworu handlowego
o Usunięciu białek zw barwnych i soli mineralnych
ż Oczyszczeniu garbnikami i ziemią okrzemkową filtratu
ż Odbarwienie na kolumnie węglowej
o Zatężeniu w wyparce próżniowej do 72%
o Krystalizacja w 7C
ż Zagęszczenie do 50% (jako produktu spożywczego)
Kwas itakonowy
Kw metylenobursztynowy
Mcz = 130, temp. topnienia 167C
Ważna cecha duży potencjał łatwo polimeryzuje w roztworach wodnych
Spolimeryzowane estry kwasu itakonowego (metylowy, etylowy, winylowy)
Ł Masy plastyczne, substancje klejące, żywice, powłoki ochronne
(można uzyskiwać nowe rodzaje mas plastycznych, dzięki reakcji
kopolimeryzacji różnych estrów kw itakonowego)
Kwas itakonowy w przemyśle włókienniczym do włókien poliakrylonitrylowych (trwale się
barwiący)
Produkcja roczna 16000 ton = około 70 mln $ (Chiny)
Metabolit pleśni Aspergillus glaucus (A. itaconicus)A. terreus
Charakteryzują sie obfitym tworzeniem konoidów o beżowym zabarwieniu (A. itaconicus)
oraz cynamonowy (A. terreus)
Po selekcji mutagenizacji A. itaconicus oraz A. terreus wytwarzają kwas z wydajnością
ponad 60% w stosunku do ilości substratu
Kw itakonowy produkcja
Proces tlenowy
Metoda wgłębna
Surowce węglowodanowe o różnym stopniu czystości
o Glukoza sacharoza syropy glukozowe [100 200g/dm3] [10 20%]
o Azot niorg lub org
o Makro- (P, Mg) i
o Mikroelementy (Fe, Mn, Zn, Cu)
Początkowe pH 3 5
Temp 37 40C
Czas 120 - 164 h
Wydajność ponad 60% kwas itakonowy stanowi 80-90%puli kwasów
Metoda powierzchniowa,
surowiec: melasa
dłuższa od metody wgłębnej
Wydajność około 50%
Wydzielenie kwasu: odbarwianie roztworów, zagęszczanie, krystalizacja, ponowna
rekrystalizacja i wymieniacze jonowe
Kw itakonowy stanowi 80 90% puli metabolitów kwasowych (metabolity cyklu TCA:
jabłkowy i inne: itawinowy, cytrakonowy)
Skłąd kw wydzielanych do pożywki zależy od:
o Specyfiki szczepu
o Warunków hodowli
Wydzielanie kwasu:
o Odbarwianie roztworów
o Zagęszczanie
o Krystalizacja
o Ponowna rekrystalizacja
o Wymieniacze jonowe
Kwas Glukonowy
Kw pentahydroksykapronowy
Synteza tego kw na drodze mikrobiol opiera się na reakcji utleniania glukozy
katalizowanej przez oksydazę glukonową związaną z FAD
Enzym zlokalizowany w błonie cytoplazmatycznej i specyficznie związany ze ścianą
komórkową
Nośnik enzymu: Aspergillus niger , Penicillium, (Gluconobacter, Pseudomonas)
Roczna produkcja około 40 000 ton (ponad 90 mln USD)
Przemysł spożywczy:
Przyprawa do zakwaszenia produktów przy wytwarzaniu sztucznego miodu niektórych
serów i kiełbas w produkcji napojów gazowanych i proszków do pieczenia
Przemysł chemiczny:
Jako sole wapnia, sodu i potasu
Glukoniany wapnia łatwo przyswajalne związki wapnia zdolność do rozpuszczania
skrzepów krwi, jako dodatki do antybiotyków (poprawiają stabilność, rozpuszczalność
oraz poziom antybiotyków we krwi)
Przemysł włókienniczy
Do wybielania i nabłyszczania tkanin (glukonian sodu)
Biochemia
Oksydaza glukozowa wykazuje wysoką specyficzność reakcji utleniania b D
glukopiranozy poprzez glukozolakton do kwasu glukonowego
Produkcja:
Metodą hodowli wgłębnej grzybni Aspergillus niger
Podłoże: ponad 30% glukozy (hydrolizaty skrobii ziemniaczanej) niewielkie ilości N, P
(do 20mM)
pH 6,0 6,5
ważne odpowiednie stężenie tlenu rozpuszczonego O2 oraz neutralizacja
wytwarzanego kwasu glukonowego roztworem wodorotlenku sodu potasu lub węglanem
wapnia ą optymalne dla sacharozy glukozowej pH 6,5 temp 30 33C
czas 24 - 48, 60 70h
wydajność sięga 90%
grzybnia po produkcji do izolacji oksydazy glukozowej
Kwas winowy
kwas dihydroksybursztynowy
szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym jako środek zakwaszający
Roczna produkcja na poziomie 50 000 ton
Aspergillus griseus,
Aspergillus niger
Kwas winowy i jego sole są stosowane jako dodatki do żywności regulujące kwasowość.
Ich oznaczenia wg norm UE:kwas winowy to E334, winian sodu E335, winian potasu
E336, winian sodowo-potasowy (tzw. sól Seignette'a) E337.
Kwas winowy i jego sole wykorzystuje się też przy produkcji serów topoinych.
kwas jabłkowy
kwas hydroksybursztynowy
do produkcji wykorzystywane są szczepy Aspergillus went ii o wysokiej aktywności
hydratazy kumarynowej która przekształca kwas fumarowy w jabłkowy
kw fumarowy otrzymuje się we wcześniejszym etapie z sacharozy z wykorzystaniem
Schizopchyllum commune lub z glukozy z wykorzystaniem Rhizopus nigricans
Do zakwaszania żywności
Zastosowanie:
Ze względu na swą strukturę (dwie grupy karboksylowe oraz wiązanie podwójne) kwas
fumarowy jest:
o Dogodnym substratem do reakcji polimeryzacji co wiąże się ściśle z
zastosowaniem kwasu fumarowego do produkcji polimerów takich jak
nienasycone żywice poliestrowe, żywice papierowe czy alkilowe
o stosowany jest w przemyśle spożywczym jako dodatek do żywności i napojów (o
symbolu E297) pełniący głównie rolę regulatora kwasowości używanego czasami
w zamian za kwas cytrynowy,
o jako substrat w produkcji kwasu bursztynowego czy maleinowego.
o estry kwasu fumarowego stosowane są do leczenia ciężkich przypadków
łuszczycy.
o potencjalnym zastosowaniem jest użycie kw. fumarowego jako dodatku do pasz
dla bydła niedawne badania wykazały bowiem, iż dodatek taki powoduje
znaczną (do 70%) redukcję emisji metanu przez bydło, będącego jednym z
gazów cieplarnianych.
o inne zastosowania to produkcja olei nawilżających, tuszy, lakierów czy
kosmetyków.
o Zidentyfikowane rodzaje produkujące kw. fumarowy to Rhizopus, Mucor,
Cunnighamella i Circinella wśród których szczepy Rhizopus sp. (nigricans,
arrhizus, oryzae i formosa) odznaczały się najwyższą produktywnością w
warunkach zarówno tlenowych jak i beztlenowych
Kwas galusowy
Wytworzony przez Aspergillus niger z taniny: liście, herbata (garbnika roślinnego)
powstaje także glukoza
Kwas galusowy z solami żelaza daje niebiesko czarne zabarwienie ą do wyrobu
barwników i atramentu do produkcji leków
Jako pochłaniacz tlenu
Kwas mlekowy
Kw 2-hydroksypropionowy
Produkowany przez Rhizopus oryzae (prowadzą fermentację mlekową szlakiem
fosfoketolazy pentozowej jak b.f.m.) Rhizopus arrhizus
Optycznie czysty kwas L(+) mlekowy
Powstają także niewielkie ilości kw: fumarowy, bursztynowy, mrówkowy, octowy i etanol
Produkcja oparta na metodzie wgłębnej z glukozą jako substratem (odpady przemysłu
kukurydzianego i skrobiowego)
20 gskrobii/L., pH 6,0 temp 30C
Niższa wydajność niż dla bfm
Stosowany jako regulator kwasowości w przemyśle spożywczym
Kwas giberelinowy
Hormon roślinny (giberlina A3)
Wykorzystywany w uprawach roślin ponieważ pobudza strefę wzrostu
Jako stymulator kiełkowania jęczmienia w procesie słodowania
Do uzyskiwania owoców bez nasion
Otrzymywany z hodowli wgłębnej Gibberella fujikuroi po ekstrakcji ze środowiska
hodowlanego
ENZYMY
Podstawy nadprodukcji
O efektywności biosyntezy produktów metabolizmów drobnoustrojowych decyduje ich genotyp
oraz warunki środowiskowe. Znajomość mechanizmów regulujących przemiany metaboliczne
stanowi podstawę do opracowania wydajności technologii umożliwiających nadprodukcje
enzymów i innych interesujących metabolitów w ilościach znacznie przewyższających potrzeby
własnych komórek
Wśród enzymów można wyróżnić dwie zasady:
Enzymy konstytutywne stale syntetyzowane niezbędne do fazy hodowli i warunków
środowiskowych uczestniczą w najbardziej podstawowych przemianach realizowanych
niezmiennie przez całe życie komórki (enzymy szlaku glikoli tycznego EMP, HMP, cyklu
Krebsa)
Enzymy indukowane są syntetyzowane w sposób ściśle regulowany. Mechanizmy indukcji
substratowej i represji katabolicznej odgrywają podstawową rolę w regulacji katabolicznej
przemian zródła węgla i energii czy organicznych związków azotowych. Głównym
mechanizmem regulacji procesów biosyntezy jest represja wywołana przez produkt końcowy
Występowanie zjawiska indukcji substratowej i represji enzymów umożliwiających komórce
przyswojenie trudniej metabolizowanego substratu. Mechanizm ten stanowi podławe zjawiska
diauksji dwufazowości wzrostu drobnoustrojów
Przykładem może być biosynteza antybiotyków która wymaga ograniczenia szybkości wzrostu.
Uzyskuję się to przez obniżenia stężenia glukozy (łatwo przyswajalnego cukru) do poziomu
niezbędnego dla szybkiego namnożenia i wprowadzenie do podłoża wolniej przyswajalnego,
np. laktozy.
Represji glukozowej podlega również synteza glukoamyazy i izomerazy glukozowej (enzymy
indukowane) synteza glukoamylazy u pleśni jest zwykle indukowana przez skrobię i dekstryny
ale podłoże nie może zawierać glukozy ani innych związków niskocząsteczkowych
wywołujących represję (laktoza, aminokwasy)
Pleśnie mają wiele cech wyróżniających je od innych organizmów jeśli chodzi o system
ekspresji białek.
Główną cechą jest wydzielanie znacznej ilości białek do podłoża (np. A. niger w warunkach
przemysłowych może wydzielać ponad 30g amylazy/l)
Zdolne do przeprowadzenia modyfikacji postsyntetycznych białek (cecha org. eukariotycznych):
Glukozylacji
Ograniczonej proteolizy
Produkcja enzymów
Obejmuje następujące procesy jednostkowe:
Otrzymanie biomasy drobnoustrojów lub cieczy pofermentacyjnej o dużej zawartości
określonego enzymu metodą: powierzchniową lub wgłębną (okresową, półciągłą, ciągłą) w
ciekłej pożywce lub w stałym podłożu (SSF solid state fermentation)
Wydzielanie białek enzymów (w postaci kompleksów lub pojedyńczych enzymów z biomasy)
oraz ich oczyszczanie
Zawartość enzymów w nieoczyszczonym preparacie powinna przekraczać 10%
Do otrzymania preparatów białkowych dużej czystości wymagane jest 6 12 operacji
(po których aktywność enzymu wzrasta nawet setki lub tysiące razy ale straty mogą
przekroczyć nawet 95% wskutek: ogrzewania, proteolizy rodzimymi proteazami, pH,
związków denaturujących, niedoboru kofaktorów
Niektóre preparaty są stosowana w postaci biomasy (wewnątrzkomórkowe) lub w
postaci skoncentrowanej pożywki hodowlanej z dodatkiem środków stabilizujących
Najczęściej preparaty produkowane są w postaci zagęszczonych roztworów lub
proszków
IDEOWY SCHEMAT PRODUKCJI PREPARATÓW ENZYMATYCZNYCH
Przygotowanie do dystrybucji
Postać zagęszczona
o Często klarowne roztwory, pozbawione składników o małej masie cząsteczkowej
(cukrów, soli miner.) zagęszczone metodami membranowymi (ultrafiltracja) lub w
wyparce próżniowej (działanie ciągłe, 30C) syrop o aktywności 4- 5 razy
większej od początkowej
Postać sproszkowana
o Wymaga standaryzacji aktywności którą zapewniają:
ż Stabilizatory (albuminy osocza, polisacharydy, sole, jony metali)
ż Kowalentna modyfikacja anionami kwasów tłuszczowych i detergentami
ż Immobilizacja
o Wymaga suszenia
ż Sublimacyjnego
ż Rozpryskowego w obecności substancji ochronnych (laktoza, skrobia,
sacharoza, karboksyceluloza)
o Trwałe, przechowywane w temp. Chłodniczych
Otrzymywanie preparatów enzymatycznych
Hydrolazy (amylazy proteazy, lipazy, poligalakturonazy, celulazy) zew.
Oksydoreduktazy (katalaza, oksydaza glukozowa) wew.
Główne zródło: mikroorganizmy
Grzyby strzępkowe:
o Aspergillus
o Penicillium
o Mucor
o Rhizopus
o Trichoderma
Do przemysłowej produkcji są zalecane szczepy syntetyzujące enzymy pozakomórkowe
Szczegóły technologii preparatów enzymatycznych stanowią tajemnice producentów i są
chronione patentami
ENZYMY PLEŚNI I ICH ZASTOSOWANIE W PRZEMYŚLE
Amylazy
Do grupy amylaz należą:
a-amylaza EC 3.2.1.1 (pleśniowa pH 5-7, 50-550C)
b-amylaza EC 3.2.1.2
Glukoamylaza EC 3.2.1.3
a-D-glukozydaza EC 3.2.1.20
Pululanaza EC 3.2.1.41
Izoamylaza EC 3.2.1.68
Transferaza glukozowa cyklodekstryn EC 2.4.1.19
Zastosowanie w przemyśle:
-otrzymywanie syropów glukozowych
-otrzymywanie skrobi zbożowej, zwłaszcza kukurydzianej
-cukiernictwo i piekarnictwo
-piwowarstwo i gorzelnictwo (scukrzanie skrobi)
-przetwórstwo zbożowe
W zależności od drobnoustroju różnią się miejscem działania (tj. wiązania alfa-1,4-glukozydowe
w różnych miejscach skrobii) oraz optymalnymi warunkami hydrolizy (temp., pH)
Przemysłowa synteza amylaz
Aspergillus niger NRRL 337 A. awamori, A. foetidus
Pożywka:
o 5 20% hydrolizatu mielonej kukurydzy
o Namok klukurydzy I nieorganiczne sole
ż Skrobia ziemniaczana C, mąka sojowa N
o pH 4,0
warunki napowietrzane
czas 4 5 dni
po hodowli wydzielanie enzymu:
1)* odwirowanie grzybni
*zagęszczanie cieczy pofermentacyjnej (do ok. 5% aktywnego enzymu, niwielkiie ilości
amylaz i proteaz) A. niger
2)* ekstrakcja wodna sładnikópodłoża porośniętego grzybnią
*wytrącenie osadu z ekstraktu etanolem w obecności 0,2% CaCl2 w 5C
*odwirowanie osadu przemycie go etanolem i ponowne odwirowanie
*wysuszenie osadu w suszarce próżniowej przy ciśnieniu 800 Pa do zawartości 90% s.s.
*zmielenie preparatu
*standaryzacja wypełniaczem (NaCl) do standardowej aktywności
*A. awamori (preparat amylaz)
3)*namnożenie biomasy w stałym podłożu
*ekstrakcję enzymu wodą o temp. pokojowej z suchego preparatu surowego
*usunięcie 55-60% substancji balastowych przez 24h dializę
*wytrącenie enzymu izopropanolem przy stężeniu do 55% w temp.do 200C
*odwirowanie osadu i suszenie go powietrzem o temp. do 400C
*A.oryzae I-476 (preparat amylaz)
w Polsce jedynym producentem enzymów (amylaz, pektyna, proteaz) spożywczych są
Zakłady Przemysłu Owocowo Warzywnego PEKTOWIN w Jaśle
ENZYMATYCZNY PREPARAT AMYLOLITYCZNY DO HYDROLIZY SKROBI W
PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM AMYLPOL P jest skoncentrowanym preparatem
enzymatycznym zawierającym kompleks enzymów amylolitycznych, proteolitycznych i
celulolitycznych otrzymywanym w procesie biosyntezy z wykorzystaniem szczepu
Aspergillus oryzae. Przeznaczony jest do likwidacji zmętnień skrobiowych, białkowych i
śluzowych w surowych ekstraktach kawy zbożowej przed koncentracją i suszeniem oraz
do wstępnej hydrolizy skrobi przy produkcji syropów ziemniaczanych.
ALFA - AMYLAZA DO HYDROLIZY SKROBI W ZASTOSOWANIACH SPOŻYWCZYCH
AMYLOGAL CS
jest preparatem enzymatycznym zawierającym alfa-amylazę, otrzymywaną w procesie
biosyntezy z wykorzystaniem szczepu bakterii Bacillus subtilis. Enzym ten hydrolizuje
szybko i w przypadkowy sposób wiązania alfa-(1,4) glikozydowe w cząsteczce skrobi (
amylozie, amylopektynie ) tworząc cząsteczki dekstryn, oligocukrów i maltozy.
GLUKOAMYLAZA ENZYM DO ROZKAADU SKROBI W SOKU JABAKOWYM
GLUKPOLP 15
jest preparatem enzymatycznym zawierającym glukoamylazę, otrzymywaną w procesie
biosyntezy z wykorzystaniem szczepu Aspergillus avamorii. Enzym ten hydrolizuje
wiązania alfa-(1,4) oraz alfa-(1,6) glikozydowe odrywając pojedyncze cząsteczki glukozy
od nieredukcyjnego końca łańcucha skrobi, dekstryn i oligosacharydów.
GLUKOAMYLAZA - ENZYM SCUKRZAJCY DLA GORZELNICTWA
GLUKOPOL P-15
jest preparatem enzymatycznym zawierającym glukoamylazę, otrzymywaną w procesie
biosyntezy z wykorzystaniem szczepu Aspergillus avamorii. Enzym ten hydrolizuje
wiązania alfa-(1,4) oraz alfa-(1,6) glikozydowe odrywając pojedyncze cząsteczki glukozy
od nieredukcyjnego końca łańcucha skrobi, dekstryn i oligosacharydów
W-d 4
b-galaktozydaza
-hydrolizuje wiązanie beta-(1-1) glikozydowe między glukozą i galaktozą
-producenci: A.niger, A.oryzae, A.flavus, Alternaria tenis (drożdże, b.f.m. /bakterie fermentacji
mlekowej/, E.coli)
-syntetyzowana przez grzyby jest termostabilna I aktywna w środowisku kwaśnym hydroliza
laktozy w serwatce
Szczep Optymalne pH Optymalna temp C
Aspergillus niger 3-4 55
Asp. Oryzae 4,8 46
E.coli 6,9-7,5 45
Saccharomyces fragilis 6,5 50
Glukoamylaza
szczep Zakres pH 4,5-5Opt pH Opt C inaktywacja
Asp. Niger 3-6 3-5 55-60 90
Asp. Awamori 2-7 3-5,5 55-65 85
Rhizopus niveus 3-6 55-60 70-80
Enzymy pektolityczne
Związki pektynowe w owocach i warzywach odgrywaja rolę strukturotwórczą, zlepiając komorki
roślinne. Są rozpuszczalne w wodzie i mogą przechodzić w stan żelu.
Aby uzyskać większy wydatek soku, obniżyć jego lepkość i aby był klarowny stosuje się enzymy
pektolityczne, celulolityczne i hemicelulityczne.
Enzymy pektolityczne:
Zastosowanie w przemyśle ow-waez i winiarstwie
-do klarowania soków owocowych i win
-zwiększanie wydajności tłoczenia miazgi
-zwiększenia wydajności filtracji
-zwiększenia ekstraktywności
(depektynizacja miazgi i moszczu, zwłaszcza jabłkowego, do produkcji zagęszczonych soków
owocowych- bez enzymów pektyno litycznych produkcja zagęszczonych soków byłaby
niemożliwa ze względu na powstający żel)
Pektynoesterazy (odłączają metanol od grupy karboksylowej kwasu poligalakturunowego)
Depolimerazy (transeliminaza pektyn, transeliminaza kwasu pektynowego, poligalakturonaza)
-producenci: Asp.ochraceus, Asp.niger, Rhizopus, Coniothyrium diplodiella
-pierwsze hodowle na otrębach pszennych, które po namnozeniu grzybmni suszono I używano
jako preparaty pektolitycznego (esteraza, depolimeraza). Pierwsze preparaty pektolityczne
stosowane w 1930r (USA)
-obecnie głównie metodą powierzchniową, głównym składnikiem podłoża są odpady przemysłu
rolnego zawierające pektyny
-pleśnie syntetyzują cały KOMPLEKS enzymów a określenie dynamiki syntezy jest bardzo
trudne (najczęściej zmianą kwasowości można modyfikować przebieg syntezy)
-w celu otrzymania poszczególnych enzymów pektolitycznych z płynu pohodowlanego,
niezbędne jest zastosowanie specjalnych metod rozdziału
-ważne- optimum kwasowości preparatów handlowych powinna wynosić 4,2-4,8 (do obróbki
miazgi)
yródło Typ Opt pH
Asp. Niger Endo-polimetylogalakturonaza 5,2
Asp. Niger Endo-polimetylogalakturonaza 5,5
Flavobacterium pectinovorum Endo-polimetylogalakturonaza 7,4-8,2
Asp. Niger Endo-poligalakturonaza 4,7-4,8
Aspergillus Endo-poligalakturonaza 3,7-4,2
Coniothyrium diplodiella Endo-poligalakturonaza 4,4
Asp.soyae Endo-pektynotranseliminaza 5,5
Bacterium polymyxa Endo-pektynotranseliminaza 8,9-9,1
Enzymatyczny preparat pektolityczny ułatwiający tłoczenie miazg i klarowanie soków
owocowych PEKTOPOL PT-400
- jest pektolitycznym preparatem enzymatycznym zawierającym kompleks enzymów
pektolitycznych
i otrzymywanym w procesie biosyntezy z wykorzystaniem szczepu Aspergillus niger.
Enzymy pektolityczne wchodzące w skład kompleksu (poligalakturonazy, pektynoesterazy, liazy
pektynianowe) powodują rozkład pektyny w miazgach i sokach owocowych.
Oprócz enzymów pektolitycznych preparat zawiera celulazy, hemicelulazy, proteazy i inne
enzymy, które hydrolizują polisacharydy i białka wspomagając proces obróbki miazg i
klarowanie soków owocowych.
Charakterystyka preparatu
-ogólna aktywnośc pektolityczna-nie mniej niż 400 000PM
Jednostka ogólnej aktywności pektolitycznej - stopień PM (PM) jest ogólnie przyjętą jednostką
porównawczą i określa w ilu litrach 0,5% roztworu substratu pektynowego można osiągnąć
spadek lepkości o 85% w czasie 5 godzin w temperaturze 20C pod wpływem działania 1 kg
preparatu pektolitycznego.
-Postać płynna o barwie brunatnej
-Całkowicie rozpuszczalny w wodzie i sokach owocowych.
-Odczyn preparatu: pH 3,1 - 3,7
-Gęstość: 1,22 - 1,26 g/ml
-Optymalny zakres pH działania: 3,0 - 5,0
-Optymalna temperatura działania: 40 - 55C, ale enzym działa również efektywnie od 15C
(przerób miazgi jabłkowej).
-Obecność innych enzymów wspomagających.
ZASTOSOWANIE
Enzymatyczny preparat pektolityczny PEKTOPOL PT - 400 jest stosowany do obróbki miazg i
depektynizacji soków owocowych przeznaczonych do produkcji soków pitnych, soków
zagęszczonych i win owocowych.
Użycie PEKTOPOLU PT - 400 do obróbki miazg umożliwia:
} zwiększenie uzysku soku podczas tłoczenia miazg owocowych,
} zwiększenie szybkości tłoczenia miazg.
} wytłoczenie soku z owoców o bardzo wysokiej zawartości związków pektynowych np.:
czarnej porzeczki,
} uzyskanie dobrze odciśniętych wytłoków,
} zwiększenie zdolności przerobowych zakładu.
Użycie PEKTOPOLU PT - 400 do depektynizacji soków owocowych umożliwia:
} zmniejszenie lepkości soków,
} ułatwienie procesu klarowania,
} ułatwienie filtracji soków,
} podniesienie klarowności koncentratu,
} poprawienie stabilności koloidalnej koncentratu,
} zmniejszenie kosztów produkcyjnych przez skrócenie i optymalizację procesu.
DOZOWANIE
Dawka PEKTOPOLU PT - 400 zależna jest głównie od czasu działania i temperatury reakcji
enzymatycznej oraz rodzaju i dojrzałości obrabianych owoców.
} Przed użyciem PEKTOPOL PT - 400 rozcieńczyć sokiem lub wodą w stosunku 1:10.
} Do miazg owocowych należy dodawać enzym przy pomocy pompy dozującej podczas
rozdrabniania owoców. Dozując enzym bezpośrednio do strugi owoców podawanych do
rozdrabniacza osiąga się równomierne rozprowadzenie enzymu w całej masie miazgi.
} Do depektynizacji soku najlepiej wprowadzić całą dawkę enzymu do zbiornika
reakcyjnego w początkowej fazie napełniania, gdy poziom soku osiągnie łopatki
mieszadła.
Celulazy
Najlepsi producenci: Trichoderma, Sporotrichum, Fusarium, Aspergillus
Calulazy: Asp. Niger, Trichoderma reesei (raczej w towarzystwie enzymów pektolitycznych-
przy produkcji soków owocowych)
1.cellulase (CE 3.2.1.4), an Endo-1,-1-D b-glucanase
2.glucan 1,4-b-glucosidase (EC 3.2.1.74), exo-1,4-b-glucosidase
3.cellulose 1,4-b-cellobiosidase (EC 3.2.1.91), an exo-cellobiohydrolase (see Figure 4.4).
Hemicelulazy: A. niger, T. reesei, T. viride, P. emersonii (do rozkładu hemiceluloz odpadów
drzewnych i ługów posiarczynowych, do rozluzniania tkanek roślinnych przed podaniem ich
ekstrakcji, tłoczeniu, do usuwania zmętnień w sokach owoców cytrusowych, do hydrolizy beta-
glukanu filtracja piwa i zapobieganie zmętnieniom)
Pożywka musi zawierać induktor enzymów: celulozę, celobiozę, laktozę, środki zwiększające
przepuszczalność błony komórkowej grzyba
Zastosowanie w :
-przetwórstwie owoców
-przemyśle paszowym
-przemyśle papierniczym
Na skalę przemysłową preparaty celulaz całkowicie degradujące celulozę są uzyskiwane w
powierzchniowej hodowli A. niger
Enzymy proteolityczne
W zależności od budowy centrum aktywnego podzielono na 4 grupy
" Proteinazy serynowe (trypsyna, chymotrypsyna, subtilizyna) niewiele u pleśni
" Metaloproteinazy (metaloproteinazy mikrobiologiczne) opt. pH 5-9
" Proteinazy tiolowe (bromelina, ficyna, papaina)cysteinowe
" Proteinazy kwaśne (pepsyna, chymozyna, substytuty podpuszczki), asparaginianowe
opt. pH 3-4 szeroko rozpowszechnione u pleśni
Zastosowanie enzymów proteolitycznych
-przemysł mleczarski (koagulacja białek mleka w procesie wyrobu sera)
-przemysł rybny (przyspieszenie 6-10 krotnie dojrzewania solonych i marynowanych śledzi oraz
hydrolizy odpadków rybnych)
-mięsnym (gł.E.bakteryjne) w procesie dojrzewania mięsa, do oddzielania resztek mięsa od
kości, zmiękczania
Np. transglutaminaza mikrobiologiczna- Activa bakteryjna, dodatek do mięs
restrukturyzowanych w celu połączenia rozbitych fragmentów tkanek, do wspomagania
żelowania białek w farszach wędlinowych i galaretkach
-Koncentratów spożywczych (hydrolizaty białkowe, sosy sojowe)
-Paszowym (hydrolizaty z odpadów przemysłu rybnego, mięsnego i skórzanego, w celu
polepszenia przyswajalności pasz
-Piekarskim (polepszacze- pulchności, konsystencji ciasta, skrócenie czasu wyrabiania,
zmiękczanie ciasta i zwiększenie objętości bochenka)
-Do wytwarzania tzw. plastein
-reakcja plesteinowa-przekształcanie białek w reakcji polegającej na amidowym wiązaniu
pożądanych reszt aminokwasów do peptydów hydrolizatu białkowego
Efekt:
-produkt o większej wartości biologicznej
-plasteiny wolne od reszt fenyloalaniny
-można zmniejszyć gorzkość hydrolizatu (usuwając hydrofobowe aminokwasy i gorzkie
peptydy)
-białko wzbogacone w metioninę
klasa zródło wykorzystanie pH zakres/opt
Trzustka zwierzęca Farmaceutyczne
(trypsyna, chymotrypsyna)
Proteinazy 5-12/9-11
Bacillus amyloliquefaciens , Detergenty
serynowe
B. licheniformis żywność
(subtilizyna)
Tenderyzacja mięsa
Proteinazy Papaja (papaina)
zapobieganie mętnieniu
tiolowe Ananas (bromelaina)
piwa
Proteinazy Aspergillus Mucor
Żywność, serowarstwo 2-6/2-5
kwaśne Cielęta, świnie
Metalloprot Bacillus amyloliquefaciens, Żywność , piwowarstwo,
7-9/7-8
einazy B. subtilis, Aspergillus sp. produkcja aspartamu
GRZYBY JAKO PRODUCENT ENZYMÓW PROTEOLITYCZNYCH, GAÓWNIE JAKO
SUBSTYTUTÓW PODPUSZCZKI
W technologii serowarstwa do koagulacji mleka używano podpuszczkę otrzymaną metodą
ekstrakcji z trawieńców młodych cieląt żywionych mlekiem.
Podpuszczkę otrzymuje się prowadząc ekstrakcję chymozyny z pokrojonych trawieńców
roztworem chlorku wapnia lub chlorkiem sodu o pH 5,6-5,8, następnie poddaje wirowaniu lub
filtracji w celu usunięcia niepożądanych drobnoustrojów a następnie obniża się pH poniżej 5,0
aby uaktywnić prochymozynę.
Z powodu ograniczenia uboju cieląt wystąpił znaczny deficyt i zaczęto poszukiwać jej
substytutów
-np. pepsyna otrzymana z czerwonej części trawieńców wieprzowych (ekstrakcję prowadzi się
pH ok.2 kwasem solnym)- zastosowanie samej pepsyny nie przynosi rezultatów tj., korzystniej
używać pepsynę z podpuszczką.
-np. Preparaty koagulujące pochodzące z bakterii nie znalazły szerszego zastosowania w
serowarstwie ze względu na zbyt dużą aktywność proteolityczną , która znacznie obniża
wydatek sera i pogarsza jego cechy organoleptyczne
-Suparen (jeden z pierwszych preparatów koagulujących, 1966r- Endothia parasitica)
-Meito (1967- Mucor pusillus na podłożu stałym z otrąb pszennych, Japonia)
-Rennilase, Fromase, Marzyme (Mucor miehei) (najbardziej zbliżone do podpuszczki 70 do
tej pory używane na całym świecie)
-Chymax- preparat 100% chymozyny (komórki Asp. Niger var. Awamori (oryzae) z genami
odpowiedzialnymi za syntezę prochymozyny pochodzącymi z komórek trawieńca cielaka,
mechanizm sekrecji prochymozymy w chymozynę)
" Chymogen (E. coli) 60% serów twardych dojrzewających
" Maxiren (Kluyveromyces marxianum var. Lactis)
Proteazy koagulujące
-przemysłowa biosynteza proteaz koagulujących przy użyciu prowadzona jest:
*w warunkach hodowli wgłębnej wstrząsanej w pożywce zawierającej: mąkę sojową,
glukozę, hydrolizaty skrobiowe, sole mineralne, czasem serwatkę lub białka mleka (Endothia
parasitica, Mucor miehei)
*w podłożu półstałym z otrębami pszennymi (Rhizopus pusilus, Mucor pusilus)
Do wyodrębnienia proteaz koagulujących stosuje się:
koncentrację cieczy pofermentacyjnej przez ultrafiltrację lub odparowanie
następnie wytrącanie acetonem, etanolem, metanolem o temp. -150C do -200C.
osady są odwirowywane, przemywane schłodzonym eterem etylowym,
oczyszczane i suszone sublimacyjnie lub rozpryskowo.
Enzymy Proteolityczne
-ROTEOPOL FP-T jest preparatem enzymatycznym zawierającym enzymy proteolityczne,
otrzymywane w procesie biosyntezy z wykorzystaniem szczepu Aspergillus niger.
Enzymy te hydrolizują białka do polipeptydów, peptydów i aminokwasów w środowiskach o
odczynie kwaśnym. Preparat zawiera enzymy towarzyszące działające na substancje
organiczne.
ROTEOPOL FP-T Asp.niger
Charakterystyka preparatu
} Aktywność proteolityczna - co najmniej 80 000 JH/ml.
Jednostka aktywności proteolitycznej ( JH ) określa ilość enzymu, która przy rozkładzie
hemoglobiny w standardowych warunkach ( 2% roztwór hemoglobiny denaturowanej
mocznikiem o pH 4,0 , temperatura 30C, czas reakcji 60 minut ) uwalnia w czasie 60
minut taką ilość produktów rozpuszczalnych w kwasie trójchlorooctowym, która
równoważy w reakcji z odczynnikiem Folina - Ciocalteu jeden milimol 10-4 tyrozyny.
} Postać płynna o barwie ciemnobrązowej.
} Całkowicie rozpuszczany w wodzie.
} Odczyn preparatu: pH 3,4 - 3,8
} Gęstość: 1,21 - 1,26 g/ml
} Obecność enzymów towarzyszących.
Preparat zawiera również inne enzymy, z których w największej koncentracji występują
pektynazy, celulazy i glukoamylaza.
} Optymalna temperatura działania proteaz w PROTEOPOLU FP-T: 35- 50C
(optimum 45C).
} Optymalny zakres pH działania wynosi 3,5 - 5,0 (optimum pH 4,5).
Kontrola produkcji
Proces piklowania skór owczych z dodatkiem PROTEOPOLU FP-T musi być prowadzony pod
ścisłą kontrolą. Należy kontrolować i regulować poziom aktywności enzymu w kąpieli piklującej,
pH i temperaturę środowiska reakcji oraz ściśle przestrzegać czasu procesu.
Dotrzymanie parametrów piklowania na wymaganym poziomie pozwala na rozpuszczenie
białek bezpostaciowych nie naruszając siatki kolagenowej i nie dopuszcza do obluznienia
obsady włosa.
Zalety piklowania skór owczych z dodatkiem PROTEOPOLU FP-T:
} Osiągnięcie większej wydajności o ok. 5% (przyrost powierzchni skóry w stosunku do
wagi zielonej).
} Poprawa jakości skóry poprzez zwiększenie jej pulchności i ciągliwości.
} Zmniejszenie zużycia kwasu mrówkowego.
} Skrócenie czasu trwania procesu.
} Możliwość wielokrotnego wykorzystania kąpieli piklującej po uzupełnieniu aktywności
enzymatycznej do ustalonego poziomu.
Enzymy lipolityczne
-hydrolazy&
Nazwa potoczna enzymu Nazwa chemiczna enzymu
Lipaza Triacyloglicerol hydrolaza
Cholesteroloesteraza Hydrolaza estrów steroli
Fosfolipaza Fosfatydylo-acylohydrolaza
Lizo fosfolipaza Lizolecytyno-acylohydrolaza
fosforanofosfataza Fosfatydylo-fosfohydrolaza
-ogólnie są zdolne do hydrolizy acylogliceroli do kwasów tłuszczowych, diacylogliceroli,
monoacylogliceroli, glicerolu
-dzielą się na 3 grupy (pod względem specyficzności działania):
ć% Działające na wszystkie wiązania estrowe w cząsteczce triacyloglicerolu
ć% Działające na wiązanie 1-3 w triacyloglicerolu
ć% Działające na wiązanie 2 w triacyloglicerolu
-są aktywne w szerokim zakresie pH i temperatury (opt. 8-9, temp. 30-400C)
-producenci: Rhizopus arrhizus, Asp.niger, Geotrichum candidum, Rhizomucor lipolyticus,
Rhizopus delmar
-pożywka
*proste lub złozone węglowodany, mąka sojowa, glicerol, pepton, nafta, siarczan amonu
*olej (z oliwek) lub trójbutyryna lub alternatywne tłuszcze
*pH 6-9
*temp hodowli 30-50C
*hodowle powierzchniowe i wgłębne
Humicola lanuginosa
Producent termostabilnej lipazy (zachowuje do 25% aktywności po ogrzewaniu w 100C przez
10 )
Zastosowanie enzymów lipolitycznych
-poprawa cech organoleptycznych serów (ważna rola w czasie dojrzewania) gruye er, cheddar,
ementalski, pleśniowe), skracanie okresu dojrzewania serów
-produkcji koncentratów zapachowych z tłuszczu mlekowego (sosy, przyprawy do zup)
-polepszenie smaku w wyrobach cukierniczych
-produkcji pełnego mleka w proszku przeznaczonego do produkcji czekolad
-odtłuszczania skór i kości
-syntezy substancji powierzchniowo-czynnych, smakowo-zapachowych
Syntezy tłuszczów teksturyzowanych
Lipazy
yródło Zakres pH Opt pH Temp
Porcine pancreas 6,5-9,5 7,5-8,5 40-45
Rhizopus 6-7,5 7 35-40
Mucor javanicus 5,5-8 7 40-45
Asp.niger 3-7/7,5-9 ? 40-50
Psedumonas ? 4-5/7-8,5 50-60
Candida 5-7,5 ? 40-45
*lipazy grzybowe działają w niższych temperaturach w porównaniu z lipazami bakteryjnymi (30-
370C / 37-550C) i w niższym pH (5,6-8,0 / 8,8-9,5)
Katalaza
-wytwarzana przez gatunki: Asp.noger (wątroba cielęca)
Zastosowanie w:
-przemyśle spożywczym- rozkłada nadtlenek wodoru
jako środek konserwujący np. w krajach tropikalnych do surowego mleka
Oksydaza glukozowa
-wykazuje wysoką specyficzność reakcji utleniania b-D-glukopiranozy poprzez glukozolakton
do kwasu glukonowego
Zastosowanie w przemyśle rolno-spożywczym
-do usuwania glukozy handlowych preparatów białka kurzego lub masy jajecznej przed ich
suszeniem (zapobiega ciemnieniu produktu, powstającego wskutek pojawienia się reakcji
Maillarda)
-nadaje się do usuwania tlenu z produktów spożywczych
-przeciwdziała rozkładowi kwasu askorbinowego w naturalnych środkach spożywczych,
zwłaszcza w pasteryzowanych produktach owocowo-warzywnych,
-jest dobrym stabilizatorem wina i piwa.
-chroni przed jełczeniem produkty zawierające tłuszcz i tym samym przedłuża ich świeżość, na
przykład w majonezach.
-jako odczynnik do ilościowego oznaczania glukozy oraz otrzymywania soli sodowej kwasu
glukonowego.
Asp.niger:
-pożywka: namok kukurydziany, sacharoza, sole mineralne
-pH 5,6
-28C
-napowietrzanie, 24h
P.purpurogenum
-pożywka: melasa z solami mineralnymi
-pH 6,0
-30C
-napowietrzanie, 72h
BIOTECHNOLOGICZNE WYKORZYSTANIE PLEŚNI
PRODUKCJA WITAMIN
Ryboflawina
Ryboflawina (witamina B2) to związek o barwie żółtej, rozpuszczalny w wodzie,
prekursor w syntezie koenzymów flawinowych FMN i FAD, służących jako akceptory
elektronów dla oksydoreduktaz.
bierze udział w procesach utleniania i redukcji,
współdziała w prawidłowym funkcjonowaniu układu nerwowego,
współuczestniczy z witaminą A w prawidłowym funkcjonowaniu błon śluzowych, dróg
oddechowych, śluzówki przewodu pokarmowego, nabłonka naczyń krwionośnych i
skóry,
uczestniczy w przemianach aminokwasów i lipidów,
odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu narządu wzroku.
Objawem jej niedoboru może być zapalenie skóry.
Jest stosowana do wzbogacania żywności i pasz oraz jako barwnik (E101). Jest
rozpuszczalna w wodzie, odporna na ogrzewanie i stosowana w produktach
mleczarskich, zbożowych i w deserach.
Producenci ryboflawiny
-Eremothecium ashbyii (syn. Ashbya gossypii)- jest grzybem strzępkowym, patogenem roślin,
przenoszonym przez owady. Został opisany po raz pierwszy w roku 1926, przez Ashby ego i
Nowella, jako strzępkowe drożdże , ponieważ zaobserwowali oni, że jego grzybnia przypomina
pseudogrzybnię Saccharomyces cerevisiae.
-Candida famata
-Bacillus subtillis
" Candida guilliermondi
" Candida flaveri
" Hansenula polymorpha
" Clostridium acetobutylicum
" Micrococcus lactis
" Streptomyces testaceus
" Spory A. gossypii mają haploidalny genom,
a budowa ściany komórkowej jest zbliżona do tej z S. cerevisiae.
" Bardzo szybko rośnie na zdefiniowanych mediach i jest podatny na modyfikacje genetyczne.
" Cechy te sprawiły, że A. gossypii został organizmem modelowym dla badania wzrostu
nitkowatego grzybów, a także biologii rozwojowej grzybów.
" Rozpoczęto projekt poznania genomu A. gossypii, kiedy zauważono wysokie podobieństwo
w kolejności i orientacji genów tego gatunku do S. cerevisiae. Pełną sekwencję
opublikowano w roku 2004 w Science.
" Spośród wolno żyjących Eukaryota ma najmniejszy genom.
" Ostatecznie, uwzględniając filogenezę rDNA, do rodziny Saccharomycetaceae
Porównanie genomów A.gossypii i S.cerevisiae
Cecha A.gossypii S.cerevisiae
Wielkość genomu 8,8 Mb (+powtórzenie rDNA) 12,1 Mb (+powtórzenie rDNA)
Liczba chromosomów 7 16
Zawartość par GC 52% 38%
Liczba genów 4718 5570
Liczba intronów 221 ~250
Sekwencja kodująca 80% ~70%
W hodowli nadprodukcja witaminy B2 objawia się żółtym kolorem kolonii, co jest
wykorzystywane w poszukiwaniu najwydajniejszych mutantów. U grzybów produkcja
ryboflawiny jest limitowana ilością prekursora.
" Mimo intensywnych badań nad A. gossypii ciągle nie jest do końca wyjaśniona funkcja
nadprodukcji ryboflawiny.
Prawdopodobnie ryboflawina chroni spory grzybów przed szkodliwym wpływem
promieniowania ultrafioletowego.
" Prekursorem ryboflawiny w hodowli grzybów jest GTP (guanozynotrifosforan) i rybulozo-5-
fosforan.
" Dlatego poszukuje się sposobów zwiększenia syntezy prekursorów ryboflawiny,
szczególnie GTP, na przykład poprzez znoszenie kontroli przez ujemne sprzężenia
zwrotne.
Można w ten sposób zwiększyć produkcję ryboflawiny nawet dziesięciokrotnie.
-nadekspresja genu AgGLU1 kodującego aldolazę treoniny- potencjalnego prekursora GTP
- wyłączenie genu AgVMA1 kodującego podjednostkę wakuolarnej ATPazy (A.gossypii)
Biosynteza ryboflawiny
-pożywka
*zródło C: sacharydy, n-alkany, oleje roślinne 9sojowy, kukurydziany)
*zródło N: namok kukurydziany, ekstrakt drożdżowy, wywar gorzelniczy, hydrolizaty
białek
*obecność w pożywce glicyny- glicyny-prekursora guaniny zwiększa wydajność o 10-
30% (GTP)
-pH 7-8
-temp 32C
-czas: 7-8dni
-nadprodukcja ryboflawiny zaczyna się w momencie przejścia hodowli z fazy wzrostu do fazy
stacjonarnej, kiedy hodowla staje się coraz bardziej zagęszczona
-wydajność: kilka g/dm3 (niekiedy powyżej 10)
Produkcja ryboflawiny przez A. gossypii
" sposobem na utylizację odpadów powstających przy produkcji olejów
spożywczych.
" Dużą ich część stanowi zanieczyszczony odpadowym olejem ABE.
" ABE (ang. Activated Bleaching Earth) to proszek składający się głównie z krzemionki,
używany do adsorbowania ciemno zabarwionych odpadów o nieprzyjemnych
zapachach.
" Jako, że w procesie produkcji ryboflawiny przez A. gossypii można wykorzystywać oleje
spożywcze, postanowiono wykorzystać odpadowy ABE z olejem palmowym.
" Uzyskano wysoką zawartość ryboflawiny, natomiast zawartość oleju palmowego w ABE
została zredukowana pięciokrotnie, z jednoczesnym jego odbarwieniem. Podobne
doświadczenia przeprowadzono przy użyciu odpadów pochodzących z procesu
produkcji oleju rzepakowego i uzyskano równie dobre wyniki.
Karotenoidy
" to Fitozwiązki, substancje odżywcze pochodzenia roślinnego.
" Występują razem z chlorofilem w chloroplastach, nadając owocom, warzywom
charakterystyczny kolor (pomarańczowy, żółty i czerwony) zapach i smak.
" Zwierzęta nie mają zdolności syntetyzowania karotenoidów, ale mogą wchłaniać i
gromadzić barwniki dostarczane z pożywieniem.
" Podział na dwie główne grupy:
o węglowodory, które nazwano karotenami
o pochodne karotenów zawierające w swojej strukturze tlen, nazwane
ksantofilami
" Karotenoidy zaliczane są do lipidów z racji swej nierozpuszczalności w wodzie i oleistej
konsystencji. Rozpuszczają się w niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych.
Witamina A spełnia wiele fizjologicznych funkcji:
" prawidłowe odbieranie bodzców wzrokowych w siatkówce oka
" zapewnienie normalnego wzrostu kości i zębów przez regulację aktywności komórek
tkanki kostnej
" regulacja wzrostu i funkcjonowania tkanki nabłonkowej
" udział w procesie widzenia i umożliwia rozróżnianie barw
" chroni nabłonek układu oddechowego przed drobnoustrojami
" utrzymuje prawidłowy stan skóry, włosów i paznokci
Witamina A
Najważniejszymi prekursorami witaminy A są:
" a-karoten
" b-karoten
" g-karoten
" kryptoksantyna
Karoteny
Są prowitaminami witaminy A, z których najbardziej czynny jest b-karoten.
Składa się z dwu pierścieni b-jononu, połączonych łańcuchem polienowym zbudowanym
z 4 jednostek izoprenowych o wzorze:
CH2 = C CH = CH2
izopren
CH3
" Z dużej grupy karotenoidów prekursorami witaminy A są tylko te, które w cząsteczce mają
pierścień beta-jononowy.
" Jest to przede wszystkim beta-karoten, z którego powstają dwie cząsteczki witaminy A.
" Formami czynnymi witaminy A są
ż retinol (witamina A1)
ż 3, 4-didehydroretinol (witamina A2).
" Retinol występuje tylko w tkankach zwierzęcych, natomiast surowce roślinne zawierają
prekursory retinolu karotenoidy, a głównie beta-karoten.
Producenci b-karotenu
Pleśnie: Blakeslea trispora (3000 mg/dm3)
Glony: Chlorophyceae (50 mg/100g s.s), Euglenophyceae (80mg/100 g s.s), Chrysophyceae
(73mg/100g s.s.)
Drożdże: Rhodotorula gracilis (5 mg/100g s.s.)
Blakeslea trispora
" W laboratorium grzyb przechodzi kilka stadiów rozwojowych: spory, nitkowata
grzybnia, specyficzny owocnik.
" Syntezę wykorzystującą grzyba miała swoje początki w latach pięćdziesiątych.
Doświadczenia wskazały, że pleśń jest nietoksyczna i niepatogenna. Przeprowadzono
także analizę produktów fermentacji w tym testy immunoenzymatyczne mające
sprawdzenie
występowania mikotoksyn. Umożliwiło to wprowadzenie karotenu wyprodukowanego przez
grzyba do przemysłu spożywczego.
Produkcja
-we Francji opracowano technologię b-karotenu, która umozliwia uzyskane ponad 3g/l
-hodowlę szczepu B.trispora NRRL 2456 (+) I b.TRISPORA nrrl 2457 (-) początkowo prowadzi
się w temp 26C/48h, oddzielenie na pożywkach zawierających: wyciąg kukurydziany, skroie
kukurydzianą, mąkę sojową, olej bawełniany, antyoksydant, tiaminę, izoniosyd, naftę, sole
manganowe
-następnie hodowle łączy się i przez 40h prowadzi wspólną hodowlę, która potem stanowi
inokulum
-pożywka produkcyjna o pH 6,3 zawiera: wywar gorzelniczy, skrobię kukurydzianą, mąkę
sojową, olej bawełniany, antyoksydant, sole manganowe, tiaminę, izoniosyd, naftę
-po inkubacji prowadzi się napowietrzaną 185h hodowlę, dodając po 48h b-jonon, a pod koniec
hodowli glukozę
-Wysuszona biomasa stanowi zródło b -karotenu, który dodaje się do paszy lub też
ponownie poddaje ekstrakcji i oczyszczaniu, otrzymując preparat b -karotenu na potrzeby
medyczne i spożywcze.
-produkcja karotenu przebiega wydajniej jeśli stosuje się stymulatory takie jak:
*analogi beta-karoteny: re tinol, beta-jonon
*fenole: kwas cynamonowy, ftalen dwumetylu
*azotowe związki heterocykliczne: izoniosyd, iproniazyd
-wydajność można również zwiększyć (ok.15x) wykorzystując surfaktant Span 20
-Blakesela trispora może również produkować inny karotenoid: likopen (czerwony barwnik np.
nadający zabarwienie pomidorom)
-likopen jest pośrednim produktem w produkcji b-karotenu toteż by faworyzować wytwarzanie
likopenu dodaje się imidazol lub pirydynę (wskazuje się na szczepy grzyba poddane
mutagenezie, które nie wymagają podawania inhibitorów syntezy b-karotenu)
-Grzyb produkuje głównie all-trans-likopen stanowiący około 90% i znacznie mniejsze ilości 13-
cis-likopenu, a także - i ł-karoten. Ekstrakcji dokonuje się przy pomocy izopropanolu i octanu
izobutylu.
-W sprzedaży jest dostępny przykładowo jako 5 lub 20% roztwór likopenu w oleju
słonecznikowym.
Synteza tłuszczów:
Grzyby strzępkowe:
" Mortierella vinacea,
" Mortierella isabellina
" Mucor circinelloides
" Aspergillus terreus
" Penicillium lilacinum
Drożdże:
" Apiotrichum curvatum ATCC 20509
" Trichosporon cutaneum
" Rhodotorula gracilis
" Yarrowia lipolytica
" Lipomyces starkeyi
Glony:
" Chlorella pyrenoidosa
" Pennales
" Pożywka w procesie mikrobiologicznej syntezy tłuszczów zawiera
" n-alkany. (Wtedy grzyby wytwarzają tłuszcze zawierające kwasy tłuszczowe
zwykle nie występujące w tłuszczach pochodzenia mikrobiologicznego, tj. kwasy
o krótkich łańcuchach C12, C14 i parzystej liczbie atomów węgla)
" syntetyczna z glukozą, solami kwasu octowego, kwasem mlekowym, mannitolem
i glicerolem
" Wykorzystanie odpadów (melasa, serwatka, celuloza) Apiotrichum curvatum,
Trichosporum cutaneum
" Optymalne warunki:
" stężenie n-alkanów 10%v/v
" Inokulum komórek w fazie logarytmicznej
" Inokulum w ilości 3-10%
" Tlenowe metodą hodowli wgłębnej w pożywce z nadmiarem C
" Tlenowe w stałym podłożu
" Po hodowli biomasa oddzielana met. wirowania i sekwencyjna ekstrakcja lipidów
z biomasy i ich rafinacja
" Do bioprodukcji tych kwasów :(rodzina kwasu linolowego i kwasu a-linolenowego)używa
się głównie grzybów z rzędu Mucorales z rodziny Phycomycetae. Wytwarzają one
głównie kwasy ł-linolenowy, arachidonowy AA, eikozapentaenowy EPA i
dokozaheksaenowy DHA.
" Innymi mikroorganizmami syntetyzującymi PUFA są glony z rodziny Chlorophyceae i
Cryptophyceae, które wytwarzają kwasy EPA i arachidonowy, Dinophyceate
wytwarzające EPA i DHA oraz część morskich Eubacteria wytwarzających kwas EPA.
" Biosynteza tych kwasów jest opłacalna tylko przy użyciu tanich pożywek w warunkach
selektywnej inhibicji lub aktywacji specyficznych enzymów (np. desaturaz
wprowadzających do kwasów tłuszczowych wiązania nienasycone lub elongaz
wydłużających łańcuchy kwasów tłuszczowych), optymalizacji hodowli i sposobu
przetwarzania produktu.
" Często, aby uzyskać pożądany skład oleju należy zmodyfikować genetycznie wybrany
szczep mikroorganizmu lub prowadzić modyfikację oleju.
Mikrobiologiczna modyfikacja lipidów
" Procesy stosowane w modyfikacji składu i właściwości tłuszczów to:
" Utlenianie
" Estryfikacja wewnętrzna
" Epoksydacji
" Procesy te można prowadzić z udziałem mikroorganizmów lub z udziałem enzymów
pochodzenia mikrobiologicznego
Modyfikacja tłuszczów
Modyfikacje składu, struktury i właściwości triacylogliceroli są prowadzone w celu:
" Ograniczenia spożycia kwasów tłuszczowych nasyconych oraz izomerów trans
nienasyconych kwasów tłuszczowych
" Zwiększenia zawartości kwasów tłuszczowych polienowych
" Ograniczenia wartości energetycznej lipidów
" Poprawy właściwości fizykochemicznych tłuszczów, np. stabilności oksydacyjnej,
temperatury krzepnięcia i topnienia
" Syntezy tłuszczów przydatnych w przemyśle spożywczym, tłuszczów piekarniczych i
cukierniczych oraz olejów smażalniczych
" Otrzymania tłuszczów o właściwościach prozdrowotnych, np. triacylogliceroli [sTAG] o
większym udziale sprzężonych dienów kwasu linolenowego (ang. CLA conjugated
linolenic acid)
" Otrzymania substytutów tłuszczów i olejów o pożądanych cechach fizykochemicznych
(substytuty masła kakaowego i oleju jojoba) oraz żywieniowych
Strukturyzowane (strukturowane) triacyloglicerole [sTAG] są związkami chemicznymi o
zmodyfikowanych w stosunku do naturalnych triacylogliceroli właściwościach żywieniowych i
fizykochemicznych, charakteryzującymi się ściśle zdefiniowaną budową chemiczną i
stereochemiczną.
Triacyloglicerole zawierające średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe (MCT 8-12 atomów węgla)
są bardzo atrakcyjnym składnikiem pokarmowym dla organizmu:
" Zawierają nasycone kwasy tłuszczowe ale są ciekłe w temperaturze pokojowej.
" Nie powodują arteriosklerozy i są znacznie łatwiej przyswajalne niż triacyloglicerole
zawierające inne kwasy tłuszczowe.
" Trawienie ich odbywa się z pominięciem układu limfatycznego i bez konieczności
hydrolizy oraz reestryfikacji trafiają do krwioobiegu.
" MCT nie odkładają się w tkance tłuszczowej jako tłuszcz zapasowy, charakteryzujący
się mniejszą wartością energetyczną,
" są stabilne oksydacyjnie i z powodzeniem są stosowane w produkcji cukierniczej, jako
rozpuszczalniki i nośniki barwników, witamin itp.
Struktryzacja lipidów polega na estryfikacji glicerolu z kwasami polienowym. Sprzężony kwas
linolenowy (CLA) jest mieszaniną izomerów geometrycznych i pozycyjnych kwasu
linolenowego. Redukuje niebezpieczeństwo wywołania nowotworów, zapobiega arteriosklerozie
oraz korzystnie wpływa na system immunologiczny. Kwasy polienowe, tj. DHA; 22:6, kwas
dokozaheksanowy i EPA; 20:5 wchodzące w skład sTAG są szybciej adsorbowane przez
organizm ludzki i korzystnie oddziałują na mózg, wątrobę niż te same kwasy polienowe
występujące jako wolne kwasy tłuszczowe
" Przykłady reakcji katalizowanych przez lipazy i stosowanych w syntezie sTAG:
" W enzymatycznej modyfikacji kwasów tłuszczowych stosuje się lipooksygenazy.
o Z ich udziałem przeprowadza się konwersję kwasu linolowego, linolenowego i
kwasów o podobnej strukturze do pochodnych hydroperoksydowych a z nich po
dalszych reakcjach otrzymuje się alkohole lub ketony a po hydratacji kwasy
tłuszczowe które korzystnie wpływają na jakość suszonych produktów
wysokotłuszczowych
" Fosfolipidazy pleśniowe stosuje się w procesie modyfikacji lecytyny i poprawia jej
właściwości emulgujące
Przetwarzanie tłuszczów odpadowych
" Przemysł spożywczy (zakłady tłuszczowe) zbiera tłuszcze odpadowe:
" Porafinacyjne kwasy tłuszczowe
" Szlamy olejowe
" Olej autoklawowy
" Zaolejowana ziemia bieląca
" Ich zagospodarowanie jest poważnym
i dotychczas nie rozwiązanym problemem gospodarczym i ekologicznym
" Aspergillus oryzae do utylizacji ścieków po ekstrakcji oleju palmowego oraz A. niger do
utylizacji ekstraktu z wytłoków rzepakowych wzbogaconych glukozą, do biosyntezy kwasu
cytrynowego w pożywkach z udziałem oleju kokosowego, palmowego, rzepakowego
" Acylohydrolazy z różnych zródeł wykazują właściwości hydrolizy, ale także syntezy oraz
wewnętrznej estryfikacji różnego rodzaju estrów.
" Np. Z pomocą lipaz pochodzących z Aspergillus niger, Rhizopus arrhizus można
hydrolizować olej z oliwek, olej bawełniany czy łój wołowy (stopień hydrolizy zależy od
substratu, zródła lipazy, warunków procesu głównie temperatura i dawka enzymu)
" Hydrolizę tłuszczów stosuje się w produkcji wolnych kwasów tłuszczowych lub do
otrzymywania tłuszczów modyfikowanych
POLIMERY
Pullulan
Rok 1938 Bauer pierwszy opisuje czarne drożdże z rodzaju Pullularia
Rok 1958 Bernier sugeruje obecność pozakomórkowego polisacharydu
Rok 1959 Wallenfelds i wsp. nadają mu nazwę pullulan
a w 1961 podają jego strukturę i właściwości
Złożony wielocukier wydzielany na zewnątrz komórek grzyba Aureobasidium pullulans
Budowa pullulanu
" Jednostki ą-glukopiranozydowe połączone po trzy
dwoma wiązaniami (14)-ą-D-glikozydowymi
" Jednostki trisacharydowe połączone wiązaniami
(16)-ą-D-glikozydowymi
" Masa cząsteczkowa: 1x103 3x106 j.m.a.
Aureobasidium pullulans - A.p. - 3
Szczep dziki występujący w przyrodzie
Należy do klasy Euascomycetes
Duża zmienność form morfologicznych
Uznawany za niepatogenny
Ma zdolność wytwarzania różnych metabolitów wtórnych
Aureobasidium pullulans mutant biały B-1
Otrzymany w wyniku mutagenizacji skojarzonej (etylenoimina + UV)- prof.M.Gniewosz.
Wyższa wydajność biosyntezy pullulanu
w stosunku do szczepu rodzicielskiego
Ponad 35g/dm3
Brak związków melaninowych
Produkcja pullulanu
Hodowla wgłębna grzyba przez 96 h
Silne napowietrzanie
6% dodatek sacharozy jako zródła węgla (glukoza, laktoza, skrobia)
Siarczan amonu jako zródło azotu
( azotany, azotyny, związki amonowe)
pH podłoża 6,0 6,5 (4,5-7,5)
Optymalna temp.28C
w zależności od składu pożywki i pH ten sam szczep A. pullulans może syntetyzować
pullulan o różnej masie cz.
Miazga z pestek winogron
Odpady z produkcji oleju z oliwek
Odpadki skrobiowe z produkcji krochmalu
Melasa
Produkcja przemysłowa
" Hayashibara Biochemical Laboratories
" Sumitumo Company
" Sigma - Aldrich
Otrzymywanie pullulanu
Odwirowanie biomasy
Wytrącanie pullulanu z supernatantu etanol 96% w stosunku 1:1
Odwirowanie i suszenie polisacharydu
Oczyszczanie pullulanu
Właściwości pullulanu
" W środowisku naturalnym występuje w postaci śluzów bądz zanieczyszczonych
wodnych roztworów
" Oczyszczony preparat jest białym proszkiem pozbawionym smaku i zapachu
" Bardzo dobrze rozpuszcza się w ciepłej i zimnej wodzie dając lepki roztwór
" Nie rozpuszcza się w etanolu, metanolu czy acetonie
" Odporny na działanie zasad i słabych kwasów
" Ma silne właściwości adhezyjne
" Całkowicie biodegradowalny, rozkłada się do cząsteczki wody i dwutlenku węgla
" Ciepło spalania wynosi około 16,7 kJ/g (4 kcal/g)
" Posiada niską kaloryczność 8,7 kJ/g (2,1 kcal)
" Można go rozłożyć do glukozy na drodze hydrolizy kwasowej 1M HCl w 100C przez 2h,
lub kompleksem enzymów
(1-6) ą-pullulanaza i (1-4)- ą- pullulanaza.
Uzyskiwane są one na drodze mikrobiologicznej ze szczepów Klebsiella pneumoniae i Bacillus
sp.
Trawienie i bezpieczeństwo zdrowotne pullulanu
" Częściowa hydroliza przy udziale amylazy ślinowej i trzustkowej
" Rozkład w jelicie cienkim do niewielkich ilości glukozy / ok. 2,7% /
" W jelicie grubym rozkładany do krótkich łańcuchów kwasów tłuszczowych
" Niska kaloryczność 8,7 kJ/g (2,1 kcal)
" Brak toksyczności i właściwości mutagennych
Zastosowanie pullulanu
Przemysł farmaceutyczny
Przemysł kosmetyczny
Produkcja opakowań
Przemysł spożywczy:
o Zamiennik skrobi w produkcji żywności niskokalorycznej
o Zagęszczacz sosów i soków owocowych nadający odpowiednią strukturę i
lepkość
o Czynnik kształtujący teksturę w produktach mięsnych
o Czynnik przedłużający trwałość produktów spożywczych
Cechy pullulanu istotne w przedłużaniu trwałości żywności
" Trudno przyswajalne zródło węgla dla drobnoustrojów odpowiedzialnych za psucie
" Jadalny nie wymaga usuwania z powierzchni żywności
" Dobrze rozpuszczalny w wodzie
" Możliwość tworzenia cienkich, elastycznych powłok na powierzchni żywności
Powłoki jadalne
Cienkie warstwy na bazie biopolimerów bezpośrednio pokrywające żywność
Bez smaku i zapachu
Selektywne w stosunku do pary wodnej i gazów
Stabilne fizycznie, chemicznie i mikrobiologicznie
Bezpieczne dla człowieka
Aatwe do wytworzenia
Rola -ochrona żywności i przedłużenie jej przydatności do spożycia
Powłoki pullulanowe:
Bezbarwne, bezzapachowe, bezsmakowe
Duża wytrzymałość mechaniczna
Mogą mieć grubość 0,01 mm
Jadalne
Kruche dodatek plastyfikatora
Wrażliwe na wilgoć
Skleroglukan
Produkcja skleroglukanu przez Sclerotium glucanicum została po raz pierwszy
stwierdzona przez Halleck a, który zaobserwował wydzielanie przez grzyba tegoż
polisacharydu.
Pillsbury Company wprowadziła skleroglukan na rynek pod nazwą handlową Polytran,
który w 1976 został skomercjalizowany przez CECA S.E. (Francja) pod nazwą
Biopolimer CS.
Pózniej Satia oddział francuskiej firmy Mero-Rousselot zaczął produkować
skleroglukan pod nazwą handlową Actigum CS6.
Następnie firma Sanofi Bio-Industries (Francja) uzyskała prawa od Satia i CECA i stała
się głównym producentem skleroglukanu.
Firma Sanofi została nabyta przez firmę Degussa Food Ingredients (Niemcy) w 1995
roku, która rozpoczęła produkcję skleroglukanu pod nazwą fabryczną Actigum.
W 2006 roku firma została przejęta przez inną - Cargill (Niemcy), która produkuje
skleroglukan dalej pod tą samą nazwą.
jest produkowany i wydzielany
poza komórkę przez gatunki:
Sclerotium glucanicum,
Sclerotium rolfsii
Sclerotium delphinii.
(to heterotroficzne grzyby, które są opisywane jako patogeny roślinne oraz
pasożyty)
Corticium rolfsii oraz Schizophyllum commune produkują inne polisacharydy, ale
strukturalnie bardzo podobne do skleroglukanu.
Skleroglukan jest obojętnym polisacharydem, w roztworach wodnych jest obecny jako
trimer o strukturze helikalnej.
Po całkowitej hydrolizie daje jedynie D-glukozę.
Polimer ten składa się z głównego łańucha zbudowanego z jednostek -D-(1-3)-
glukopiranozylowych. Do co trzeciej podjednostki dołączona jest reszta -D-(1,6)-
glukopiranozylowa
Długość polimeru jest zależna od użytej kultury grzyba. Średnia masa skleroglukanu
wynosi w granicach od (0,13-0,32) do (0,3-6,0) MDa.
jest chemicznie (pH 2-12) oraz termicznie (do 135C) stabilny.
Ą ma właściwości zagęszczacza,
Ą jest ponadto stosowany do leczenia ran,
Ą w przeróbce ropy naftowej,
Ą oraz jako materiał do opakowań (skleroglukan jako film charakteryzuje się małą
przepuszczalnością tlenu).
Pożywka stosowana w hodowli składa się z elementów, które zaspokajają
zapotrzebowanie pokarmowe grzybów oraz zapewniają optymalne warunki dla produkcji
skleroglukanów.
Najważniejsze składniki pożywki:
Ą glukoza;
Ą NaNO3;
Ą KH2PO4;
Ą kwas cytrynowy;
Ą KCl;
Ą MgSO4;
Ą FeSO4;
Ą Ekstrakt drożdżowy;
Ą Tiamina;
Ą ZnSO4.
Stwierdzono, że zastosowanie azotanu w pożywce daje większy poziom produkcji
skleroglukanu niż zastosowanie siarczanu amonu. Jony amonowe zalicza się do
inhibitorów enzymów syntezy glukanów.
Optymalne stężenie cukru to 30-35 g/l. W tych warunkach maksymalna produkcja
skleroglukanu wynosi: 8,5-10 g/l (stosunkowo mało). Stwierdzono, że stężenie
sacharozy powyżej 45 g/l hamuje już wzrost Sclerotium glutamicum, a tym samym
ogranicza produkcję skleroglukanu.
Sytuacja wygląda inaczej w przypadku Sclerotium rolfsii. Stężenie sacharozy 30g/l
prowadzi do produkcji skleroglukanu w ilości tylko 7g/l, natomiast trzykrotny wzrost
stężenia skleroglukanu (do wartości 21g/l) uzyskuje się, gdy stężenie sacharozy w
pożywce wynosi 150g/l.
Jednym ze sposób odzysku jest wysuszenie całego roztworu po fermentacji.
Niezwiązane z komórkami produkty mogą również być oddzielone od nich wirowanie
różnicowe bądz filtrację.
Dodatek acetonu, etanolu bądz alkoholu izopropylowego może prowadzić do precypitacji
polimeru i służyć usunięciu wody. Precypitację może ułatwić dodatek elektrolitu (poprzez
neutralizację ładunku obecnego na polisacharydzie).
Odzysk rozpuszczalnika jest ważny ze względów ekonomicznych. Jeśli to konieczne
precypitat może być następnie dalej oczyszczany poprzez rozpuszczenie go w wodzie a
następnie odwodnienie oraz wysuszenie. Istnieją trzy zasadnicze techniki
przeprowadzania odzysku skleroglukanu,
Bulion fermentacyjny jest na początku neutralizowany z użyciem NaOH lub HCl,
następnie trzy- bądz czterokrotnie rozcieńczany dejonizowaną wodą, ogrzewany w
temperaturze 80 C przez 30 minut, homogenizowany a następnie wirowany (10000 g,
30 minut). Pelet otrzymany tą drogą jest myty dejonizowaną wodą i suszony w
temperaturze 105C. Supernatant kolejno służy do odzysku skleroglukanu.
W I metodzie czysty supernatant jest schładzany w temperaturze 5C, a potem
precypitowany przy użyciu odpowiedniej ilości etanolu (96%) bądz izopropanolu.
Precypitacja tą drogą trwa przez około 8 godzin i przeprowadzana jest w temperaturze
5C. Po precypitacji skleroglukan jest odzyskiwany przy użyciu drobnego sita i ponownie
rozpuszczany w dejonizowanej wodzie. Potem następuje dwukrotne oczyszczenie
poprzez reprecypitację 96% etanolem. Ostatecznie polimer jest suszony przez 8 godzin
w temperaturze 55C.
W II metodzie używane są dwudodatnie kationy (takie jak: jony wapnia, magnezu,
żelaza, kobaltu czy niklu). Preferowany jest chlorek wapnia w stężeniu 0,5-2%. Jego
dodatek powoduje precypitację szczawianu wapnia, który jest usuwany poprzez filtrację
bądz wirowanie. Następnie dodawany jest alkohol izopropylowy bądz etanol w stężeniu
20-40%. Precypitat jest kolejno oddzielany przez wirowanie bądz filtrację.
W III metodzie odzysk glukanu następuje poprzez zastosowanie 0,5-2% chlorku wapnia,
kolejno dodaje się wodorotlenek metalu w celu zwiększenia pH. Chlorek wapnia, tak jak
w poprzedniej metodzie jest wykorzystywany do precypitacji szczawianu wapnia.
Precypitat jest zbierany poprzez wirowanie bądz filtrację.
Proces produkcji skleroglukanu jest przeprowadzany z wykorzystaniem hodowli grzyba
Sclerotium rolfsii ATCC 15205.
Hodowla ma charakter ciągły tzn. że następuje stałe doprowadzanie świeżej pożywki do
komórek, ale równocześnie odprowadzanie przyrostu biomasy.
Proces jest przeprowadzany w bioreaktorze/reaktorze chemicznym.
Standardowa wartość pH w bioreaktorze wynosi 1,5-4. 5. Zakres temperatury panującej w
bioreaktorze: 22-30C. Składniki pożywki są dostarczane w określonej (zdefiniowanej) lub
ograniczanej ilości na jednostkę czasu (chemostat). Szybkość przepływu medium: 0,01-0,8 h-1.
Szybkość rotacji wirnika: 30-300 rpm.
Poziom napowietrzenia: 0,06-2,1 V/VM.
Pre-kultura:
dla pierwszej prekultury, 100 ml standardowego medium StdM jest umieszczane w płaskiej butli,
a następnie dokonuje się zaszczepienia z użyciem 10 ml inokulum; inkubacja trwa przez ok.
100 h na wytrząsarce, w ciemności, w temperaturze 27C;
dla drugiej prekultury 500 ml standardowego medium StdM jest umieszczane w płaskiej butli o
pojemności 2000 ml, następnie dokonuje się zaszczepienia z użyciem 5% objętości pierwszej
prekultury; inkubacja trwa przez 75 h, w ciemności, w temperaturze 27C.
W przemyśle farmaceutycznym Sclg (dzięki biodegradowalności, stabilności chemicznej oraz
fizycznej) znalazł zastosowanie jako środek przeczyszczający, składnik osłonek i wypełnień
tabletek, substancja stabilizująca zawiesiny, składnik kropli do oczu. Obecnie prowadzone są
badania nad zastosowaniem Sclg jako substancji przeciwnowotworowej, przeciwwirusowej
oraz przeciwbakteryjnej. Sclg ma zdolność stymulowania odpowiedzi immunologicznej, co
również może znalezć swoje zastosowanie przy produkcji leków. Skleroglukan znalazł
pierwotne zastosowanie w przemyśle paliwowym, kiedy to okazało się, iż wykazuje on
większą stabilność od ksantanu w szerokim zakresie temperatur i pH oraz wartości sił
ścinających i zanieczyszczeń. Podczas ekstrakcji ropy naftowej Sclg zwiększa lepkość, a co
za tym idzie - ciśnienie hydrauliczne, wody morskiej lub solanki używanej w tym procesie, co
zwiększa znacząco wydajność ekstrakcji. Dodatkowo Sclg (w formie surowej lub
oczyszczonej) nawilża wiertło i zapobiega ciśnieniu wstecznemu generowanemu podczas
odwiertów. Sclg jest bardzo użyteczny jako stabilizator i zagęszczacz płuczek wiertniczych,
co pozwala na zwiększenie lepkości nawet bardzo cienkich płuczek, na których bez tego nie
można by przeprowadzić odwiertów. Właściwości reologiczne płuczek ze skleroglukanem
pozostają niezmienione w zakresie temperatur od 20 do 80C. Ze względu na te właściwości
prowadzi się badania nad polepszeniem Sclg. Okazało się, iż dodatek cytrynianu cynku jako
środka deflokulującego i czynnika dyspergującego do Sclg zwiększało zdolności
zagęszczające polimeru, zmniejszało potrzebę rozcieńczania płuczki i zmniejszało koszty
zużycia Sclg o 44%.
Przemysł spożywczy
Przemysł spożywczy na świecie zużywa rocznie 70 000 ton polisacharydów jako czynników
zagęszczających i stabilizujących. Obecnie poszukiwani są nowi producenci i wytwarzane
przez nich substancje, które mogłyby modyfikować lepkość oraz strukturę produktów
spożywczych.
Do tychże substancji należy zaliczyć skleroglukan, który może być używany jako
zagęszczacz, czynnik żelujący lub stabilizujący. Jednakże nadal na rynku dominuje ksantan
substancja o podobnych właściwościach, która mogłaby zostać wyparta przez
skleroglukan, o ile koszty i wydajność jego produkcji uległyby poprawie, przez co stałby się
on przydatny w produkcji dżemów, marmolad, zup, wyrobów cukierniczych, żeli na bazie
wody, mrożonek czy produktów nabiałowych (jogurtów, lodów). Skleroglukan byłby
szczególnie przydatny podczas procesów produkcji wymagających wysokiej temperatury
dzięki swojej termostabilności. Okazało się również, iż Sclg wydajnie przeciwdziała
procesowi synerezy bez wpływu na pH, właściwości żelujące, twardość czy kolor substancji,
co czyniłoby go dobrym stabilizatorem zapobiegającym utracie wody przez niektóre produkty
spożywcze.
Inne zastosowania
W przemyśle kosmetycznym, Sclg może być używany do produkcji lakierów do włosów,
kremów, środków zmiękczających skórę i łagodzących podrażnienia. W rolnictwie Sclg jest
używany do produkcji aerozoli zapobiegających zakażeniu roślin (wydajna adhezja polimeru
do powierzchni liściowej), pestycydów oraz środków ochronnych spłaszczających nasiona.
Innymi sugerowanymi zastosowaniami Sclg jest produkcja porcelany, glazury, farb, tuszy
oraz pasz.
Produkcja polimerów: chityna, chitozan
Glukozamina
Jednostkę budowy mer, naturalnych polimerów chityny i chitozanu stanowi D-
glukozamina
(2-amino-2-deoksy-D-glukoza) zawierajcych wolne grupy aminowe lub
acetyloaminowe.
Glukozamina to aminocukier występujący w macierzy chrząstki stawowej w organizmie
człowieka. Związek jest niezbędny do budowy glikozaminoglikanów. Glukozamina jest
substancją o dużej biodostępności przyjęta doustnie przez człowieka wchłania się w
ok. 98% do krwi
Związek odgrywa ważną rolę w tworzeniu błon komórkowych, skóry, ścigien, zastawek
sercowych oraz naczyń krwionośnych.
Najbogatsze zródło glukozaminy to raki, krewetki, homary, kraby i małe
morskie.
D-glukozamina jest otrzymywana z chityny lub chitozanu.
Uzyskuje się ją poprzez hydrolizę chityny zawartej w pancerzach skorupiaków morskich
kraby, krewetki, kryl w ciągu 8-10 godz.
w stężonym kwasie solnym w temperaturze wrzenia po usunięciu pozostałości białek oraz
węglanu wapnia.
Otrzymana brunatna zawiesina oprócz chlorowodorku D-glukozaminy zawiera
duże ilości kwasu octowego i produktów reakcji ubocznych (estryfikacja grup hydroksylowych).
Mieszaninę wytrząsa się z trietyloaminą(1-2 dni) w celu związania chlorowodoru od 2 do 3
powtórzeń. D-glukozaminę oczyszcza się przez krystalizację z etanolu.
W przedstawionej metodzie powstają trudne do usunięcia produkty uboczne: kwas octowy, jego
estry i chlorowodorek trietyloaminy.
Proces otrzymywania związku jest długotrwały i do uciążliwy.
D-glukozamina otrzymywana jest równie z chitozanu produktu deacetylacji chityny, o
wysokim stopniu deacetylacji (SD ok. 90%).
Chitozany o wyższym SD można uzyska w temperaturze powyżej 100C i przy ciśnieniu
powyżej 2 atm, jednakże prowadzi to do jednoczesnej degradacji łańcucha chitozanu
(znacznie niższa masa cząsteczkowa).
Inny sposób otrzymywania chitozanu to wydzielenie ze ścian komórkowych grzybów
strzępkowych Zygomycetes poprzez alkaliczną separację frakcji nierozpuszczalnej w
zasadach.
Chitozan
Polisacharydy o szerokim
zastosowaniu w przemyśle spożywczym, kosmetycznym, farmaceutycznym, medycznym.
Otrzymywane z pancerzy skorupiaków.
wydzielane ze ścian komórkowych grzybów strzępkowych Zygomycetes:
Ą Phycomyces blakesleeanus,
Ą Aspergillus giganteus,
Ą Aspergillus niger
Ą Mucor rouxii
Mogą stanowić 7-10% s.m. grzyba
(hodowla na podłożu stałym zapewniającym obfity wzrost)
" Mucor rouxii
" 2-dniowa kulutura:
8,9% chityny/s.s. i 7,3% chitozanu/s.s.
" Wydzielanie:
" 2% r-r NaOH w 90 C przez 2 h,
" Ekstrakcja chitozanu z 10% kwasem octowym w 60 C przez 6 h
" Frakcjonowana precypitacja chitozany przy pH = 9.0.
" Chitozan zawiera ponad 80% glukozaminy.
20 g chitozanu w 150 cm3 stężonego (38%) kwasu solnego ogrzewano w 60C pod
chłodnicą zwrotną przez 5 godzin do uzyskania homogenicznego roztworu o barwie
ciemnożółtej.
Roztwór ochłodzono do temp. pokojowej i po dodaniu węgla aktywnego (pył) mieszano
mechanicznie przez 1 godz.
Zawiesinę przesączono na lejku Schotta barwa słomkowożółta i zatężono do połowy
objętoci (80 cm3) na wyparce próżniowej pod zmniejszonym ciśnieniem (0,5 mmHg), a
następnie dodano aceton (80 cm3).
Wytrącony biały osad po odsączeniu krystalizowano z 50 cm3roztworu metanol-aceton
(1:1v/v).
Otrzymano 19 g krystalicznego chlorowodorku D-glukozaminy (wydajność 95%)
stopień czystości >99%. Porównano widma 1H NMR związku i wzorca Merck
Pleśnie w Farmacji
Antybiotyki
Po odkryciu penicyliny (1929r. Fleming)do połowy lat 50. XX w. dominowały metabolity
grzybów. Wykryto:
" Penicylina G (Penicillium chrysogenum)
" Cefalosporyna C (Acremonium chrysogenum)
" Kwas fusydowy (Fusarium coccineum)
" Wariotyna (Paecilomyces varioti)
" Gryzeofulwina (Penicillium griseofulvum)
" i znacznie pózniej Cyklosporyna A (Tolypocladium niveum, Beauveria nivea)
Lata 55-90 dominacja metabolitów promieniowców
Ostatnie 15 lat dominacja grzybów (ponad 50% nowo odkrytych)
około 22% rynku antybiotyków to antybiotyki pleśniowe
Regulatory syntezy cholesterolu
" Lowastatyna
" (Mevacor, Anlostin, Liprox, Lovastatinum, Lovasterol, Lovastin, Lowastatyna; w dawkach
10, 20 i 40 mg)
" Wskazania:
" Podwyższony poziom cholesterolu i trójglicerydów u pacjentów
" Zapobieganie powiększeniu się zmian miażdżycowych w chorobie wieńcowej serca
u pacjentów ze zwiększonym stężeniem cholesterolu we krwi.
" Aspergillus terreus
" Monascus ruber
" Penicillium brevicompactum
Substancje przeciwnowotworowe
" TAXOL, Paclitaxel, cytostatyk- zaburza podział komórkowy (w leczeniu nowotworów
jajnika i sutków)
" Naturalna substancja przeciwnowotworowa oryginalnie izolowana z roślin (cis zachodni,
pacyficzny), z 200 letniego drzewa o średnicy około 25 cm produkuje się 1/5 grama
taxolu a dawka lecznicza to 2 gramy)!
" Taxomyces andreanae
" 1 mld dolarów, Bristol Myers-Squibb
" Kwas octowy i fenyloalanina jako prekursory
Związki immunosupresyjne
" Cyklosporyny A, przeciwrzybowy peptyd
" Tolypocladium nivenum
" Stosowane przy transplantacjach serca, wątroby, nerek
Alkaloidy
Ergotamina:
" budowa zbliżona do budowy amin biogennch (dopamina, serotonina, noradrenalina)
" powoduje skurcz mięśni gładkich macicy i naczyń krwionośnych
" stosowana w medycynie jako lek hamujący krwawienie z dróg rodnych oraz
przeciwmigrenowy
" podawana doustnie słabo się wchłania i ulega detoksykacji w wątrobie, dlatego podaje
się ją pozajelitowo
" otrzymuje się z niej kwas lizergowy stosowany do produkcji LSD
Ergometryna:
" inna nazwa ergobazyna lub ergonowina
" małocząsteczkowy, rozpuszczalny w wodzie alkaloid
" stymuluje skurcze macicy
" słabsze działanie na mięśnie gładkie innych narządów
" stosowana w położnictwie do wzmożenia skurczów porodowych
Claviceps purpurea
Insektycydy
" preparaty do zwalczania owadów, zawierające żywe mikroorganizmy chorobotwórcze
dla owadów; mogą być w prosty sposób przygotowane, np. przez roztarcie w wodzie. Do
produkcji insektycydów mikrobiologicznych najwcześniej zastosowano grzyby
(muskardyny). Preparaty te okazały się skuteczne w stosunku do wielu owadów
i roztoczy, np. przeciw stonce ziemniaczanej
" Rozpylone nad uprawą dostają się na powierzchnię organizmu owada, gdzie wytwarzają
strzępkę rostową, która wnika do wnętrza, rozwija się , powoduje paraliż prowadzący do
zamierania owada
Preparaty handlowe:
" Preferal
" Boverin
" Mycotal
" Vertalec
" Mycar
W-d 5 ???
Biotechnologiczne wykorzystanie pleśni
SKRINNING
" To pozyskiwanie szczepów o znaczeniu technologicznym obejmujące zespół zabiegów
mających na celu wykrycie
i wyizolowanie spośród dużej liczby możliwych drobnoustrojów tych które odpowiadają
stawianym technologiom
Kryteria doboru szczepu pleśni
Odpowiednio aktywny szczep produkcyjny powinien odpowiadać trzem podstawowym
kryteriom:
" Musi być niepatogenny
" Nie może wytwarzać toksycznych produktów (mikotoksyn)
" Nie może ulegać degeneracji (wykazywać stabilność biologiczną)
Najstarszą metodą skriningu szczepów produkcyjnych jest izolowanie ich ze środowisk
naturalnych: gleba, produkty naturalne obecnie częściej są to specyficzne nisze ekologiczne
i środowiska ekstremalne.
Poszukiwanie pleśni o pożądanych cechach obejmuje 4 zasadnicze etapy:
1. Wybór miejsca i pobranie próbek
2. Wstępna obróbka
3. Namnażanie drobnoustrojów i selekcja czystych kultur (wyprowadzanych z
pojedynczych komórek) IZOLACJA
4. Testowanie przydatności wyizolowanych szczepów (do wytwarzania określonych
produktów lub pożądanych przemian) TESTOWANIE
Izolacja
Gleba:
" 106-107 kom bakterii
" 104-106 konidiów promieniowców
" 102-104 zarodników grzybów
Pobraną próbkę ekstrahuje się roztworem soli fizjologicznej z dodatkiem czynnika
emulgującego (Tween 80) i wysiewa na płytki z różnymi podłożami.
Dobierając skład chemiczny pożywki, pH, temp. hodowli, natężenie światła, natlenienie, czas
hodowli i stosując selektywne inhibitory stymuluje się wzrost wybranych grup przy
jednoczesnym ograniczaniu innych.
" Dla izolacji pleśni:
" Niższa temperatura
" Niższe pH
" Dużo światła
" Alternatywne rozwiązanie to wysiew próbek gleby bezpośrednio na płytki z podłożem
testowym
" Izolacja pleśni ze zródeł naturalnych, połączona z ich selekcją pod kątem określonych
aktywności enzymatycznych (umożliwiających przeżycie izolowanej kultury na
odpowiednio skomponowanym podłożu lub/i w odpowiednio dobranych warunkach)-
określana mianem skriningu, stała się procedurą dostarczającą materiału genetycznego
do modyfikacji
" [wcześniej stanowiła główną metodę poszukiwań pierwszej generacji drobnoustrojów
przemysłowych]
Testowanie
" Selekcję wariantów naturalnych i mutantów do celów biotechnologicznych prowadzi się
używając w tym celu testów skriningowych (już podczas izolacji) lub testowania
wcześniej wyizolownych szczepów (pracochłonne i mało wydajne testowanie losowo
wybranych kolonii w próbach fermentacyjnych)
" Ważne jest zatem opracowanie metod szybkiej oceny aktywności metabolicznej
najczęściej w postaci podłóż agarowych
Wytwarzanie kwasów
" Podłoża z cukrami prostymi z wskaznikiem pH
" Zastosowanie odpowiednich barwników
(błękit bromotymolowy, czerwień obojętna)
w testach z użyciem pożywek agarowych na płytkach petriego, zmieniających barwę
w określonych przedziałach pH umożliwia identyfikację kultur wytwarzających kwasy
organiczne lub aminy.
Skrinning enzymów
W ocenie enzymów (hydrolaz) duże znaczenie mają testy płytkowe opracowane przez Dingle a i
wsp., które pózniej były rozwijane
i modyfikowane przez innych autorów.
W większości te testy opierają się na wykorzystaniu zjawiska dyfuzji pozakomórkowych
produktów metabolizmu w podłożu agarowym i określeniu powstających stref ich przenikania,
ujawnianych najczęściej przy użyciu odpowiednich wskazników, specyficznych wywoływaczy
lub drobnoustrojów testowych.
Technika płytkowa polega na wprowadzeniu odpowiedniego substratu do zbuforowanego
roztworu agaru, który wylewa się na płytki Petriego.
Po zastygnięciu agaru wycina się w nim studzienki i napełnia testowanym roztworem enzymu
lub przesączami pohodowlanymi badanych mutantów (0,05ml).
Płytki inkubuje się w 370C w ciągu 18h w celu ułatwienia dyfuzji enzymu do agaru. Potem płytki
się wywołuje.
W wyniku działania enzymu na substrat powstają strefy, których wielkość średnicy jest miarą
aktywności badanego enzymu.
Amylazy
Substratem jest skrobia rozpuszczalna
w buforze o pH 4,5. Po zalaniu płytek roztworem jodu w jodku potasu powstają strefy
niewybarwione na kolor granatowy
Proteazy
Substratem jest żelatyna w buforze o pH 4,5. Po inkubacji pojawiają się jasne stfery na
opalizującym tle (kontrast zwiększa się przez traktowanie płytek kwasem sulfosalicylowym)
Podłoże Fraziera (agar+żelatyna) wywoływane sublimatem
Lipazy
Substratem jest monolaurynian glikolu polietylenowego w buforze o pH 4,5. Płytki są
wywoływane 10% r-rem siarczanu miedzi, dając mętne strefy na przezroczystym tle.
Podłoże z trójgliceryną
Celulazy
Substratem jest sól sodowa karboksymetylocelulozy w buforze o pH 4,8. Płytki wywołuje się
10% r-rem octanu miedzi dając jasne strefy na opalizującym tle
Substratem jest fosfoceluloza (zbuforowana) wokół aktywnych szczepów przezroczyste strefy
Pektynazy
Substratem jest zbuforowana pektyna, płytki zalewane są r-rem cetaflonu (bromek
cetylotrimetyloamonowy), wokół kolonii przezroczyste strefy rozłożonej pektyny na opalizującym
tle
Ksylanazy
Substratem jest ksylan w buforze o pH 4,5. Płytki wywoływane są kwasem solnym dajac jasne
strefy na opalizującym tle
Katalaza
Substratem jest nadtlenek wodoru i skrobia w agarze. Płytki wywołuje się 2% r-rem jodku
potasu zakwaszonym do pH 4,0. wokół kolonii bezbarwne strefy z rozłożonym nadtlenkiem
wodoru.
Oksydaza glukozowa
Substratem jest glukoza w buforze o pH 7,0. do agaru dodaje się peroksydazę i o-dianizydynę.
W wyniku utlenienia glukozy powstaje H2O2, który przy udziale peroksydazy utlenia o-
dianizydynę na kolor brązowy.
Substratem jest glukoza, skrobia i jodek potasu. Wokół kolonii niebieskie strefy - na skutek
reakcji jodu ze skrobią (jod powstaje w następstwie utleniania jodku przez nadtlenek wodoru,
który tworzy się w reakcji oksydazy glukozowej z glukozą
DN-azy, RN-azy
" Podłoża z kwasami nukelinowymi za pomocą kwasu solnego który powoduje
zmętnienie w miejscach zawierających niezhydrolizowany kwas nukleinowy
" Opisane metody wstępnego różnicowania metabolicznych aktywności są wystarczająco
czułe podczas selekcji kultur izolowanych ze środowiska lub mutantów w początkowym
etapie ich doskonalenia (wielkości stref wzrostu lub zahamowania niewielka)
" W procesie selekcji szczepów wysokoaktywnych są mniej przydatne
" Można zwiększyć ich czułość przez: zmniejszenie grubości warstwy podłoża,
zmniejszenie stężenia substratu, pH, temp.
" W celu identyfikacji drobnoustrojów wytwarzających aminokwasy lub witaminy stosuje
się metodę auksanografii
Przechowywanie
" Skosy agarowe z namnożoną wcześniej hodowlą w temp +40C (zachowana aktywność
do kilku miesięcy)
" Fiolki zamrożone w temperaturze -50C do -200C (zachowana aktywność do 2 lat)
" Szklane lub propylenowe słomki w -600c do -800C lub w ciekłym azocie -1560C do -
1960C
" Niezbędny dodatek czynników ochronnych: glicerol, glikol propylenowy, DMSO
substancje osmogenne wnikające do komórki lub sacharydy, dekstran, ksilitol,
glikol polietylenowy substancje powodujące powolne odwodnienie
" Liofilizaty (liofilizacja -suszenie próżniowe kultury zawieszonej w odpowiedniej pożywce
ochronnej)- przechowywanie w temp poniżej 50C lub a zamrażarkach -200C do -700C
" Suche konidia
" suszenie hodowli bezpośrednio na podłożu wzrostowym (dla pleśni obficie
zarodnikujących) (zachowana aktywność kilka lat)
" Suszenie próżniowe w eksykatorze w temp. pokojowej (zawiesinę konidiów
nanosi się na nośnik: piasek kwarcowy, kulki szklane, paski bibuły)
" Np. 1 cm3 gęstej zawiesiny spor dodaje się do 5g sterylnego suchego piasku
kwarcowego, całość miesza się w próbówce którą zamyka się korkiem z waty i
przetrzymuje w 250C aż do wysuszenia
Wykłady powstały dzięki: B.Kostrzewa, M.Ścibisz, K.Kubikowska, M.Strzelczak, K.StósJ
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Botanika i mikologiamikologia wyklad 1Analiza kwasów mikolowych techniką HPLCmikologia4mikologia wyklad2mikologiaMIKOLOGIA EGZAMIN OPRACOWANE PYTANIAmikologia biol 2011 2012 wyklad5MIKOLOGIApodstawy mikologiimikologia1wykłady mikologia 2012mikologia pytaniaMikologia systematyczna wykłady skryptwięcej podobnych podstron