BADANIA AKTYWNOÅšCI
BADANIA AKTYWNOÅšCI
ENZYMATYCZNEJ
ENZYMATYCZNEJ
GRZYBÓW
GRZYBÓW
1
ZASTOSOWANIE ENZYMÓW
(DANE WYBRANE)
Dziedzina Wykorzystanie
üð hydroliza
üð synteza
Badania naukowe
üð analiza
üð biotransformacja
üð preparaty do pielÄ™gnacji skóry
Kosmetyka
üð Å›rodki czyszczÄ…ce protezy zÄ™bowe
üð oznaczanie glukozy we krwi
üð mocznika
Diagnostyka medyczna i analizy
üð cholesterolu
chemiczne
üð system ELISA
üð biotesty
üð czynniki przeciwzakrzepowe
üð terapia przeciwnowotworowa
üð czynniki przeciwdziaÅ‚ajÄ…ce stanom
Zastosowania terapeutyczne
zapalnym
üð Å›rodki wspomagajÄ…ce trawienie
üð produkcja wina i piwa
üð mleczarstwo
üð przetwórstwo owocowo-warzywne
üð przemysÅ‚ miÄ™sny
üð modyfikacja skrobi
üð przemysÅ‚ skórzany
üð przemysÅ‚ papierniczy
üð przetwórstwo cukru i przemysÅ‚
Zastosowania w przemyśle
cukierniczy
üð produkcja fruktozy
üð detergenty i czynniki czyszczÄ…ce
üð synteza aminokwasów
üð synteza chemikaliów
üð oczyszczanie Å›cieków i bioremediacja
2
üð wstÄ™pna obróbka baweÅ‚ny
SZKODLIWA DZIAA
ALNOŚĆ
SZKODLIWA DZIAA
ALNOŚĆ
DROBNOUSTROJÓW
DROBNOUSTROJÓW
(1) są przyczyną wielu chorób wśród ludzi,
(1) są przyczyną wielu chorób wśród ludzi,
przenoszonych zarówno w kontaktach
przenoszonych zarówno w kontaktach
bezpośrednich, jak i przez środowisko;
bezpośrednich, jak i przez środowisko;
(2) powodują choroby zwierząt i roślin;
(2) powodują choroby zwierząt i roślin;
(3) powodują psucie surowców i produktów
(3) powodują psucie surowców i produktów
żywnościowych pochodzenia zarówno
żywnościowych pochodzenia zarówno
roślinnego, jak i zwierzęcego;
roślinnego, jak i zwierzęcego;
(4) wyrządzają duże szkody w wielu
(4) wyrządzają duże szkody w wielu
gałęziach przemysłu (uszkadzanie
gałęziach przemysłu (uszkadzanie
powłok malarskich, produktów naftowych,
powłok malarskich, produktów naftowych,
papieru, kamienia i betonu, szkła, skór, itd.).
papieru, kamienia i betonu, szkła, skór, itd.).
3
BIODETERIORACJA CZYLI ROZKA
AD I KOROZJA BIOLOGICZNA
Są to niepożądane zmiany właściwości materiału, powodowane przez
aktywność życiową drobnoustrojów.
Procesy zachodzÄ…ce w biodeterioracji klasyfikuje siÄ™ w 4 grupach:
1. procesy mechaniczne, w których materiał ulega uszkodzeniu w wyniku
bezpośredniego działania organizmu (np. uszkodzenia spowodowane przez
owady i gryzonie);
2. chemiczna asymilacyjna biodeterioracja - ma miejsce gdy materiał jest
degradowany z racji swej wartości odżywczej; jest najczęstszą formą tego
procesu (np. enzymatyczny rozkład celulozy przez drobnoustroje
celulolityczne);
3. chemiczna dysymilacyjna biodeterioracja - ma miejsce, gdy metabolity
drobnoustrojów uszkadzają materiał, powodując korozję, pigmentację lub
wydzielanie toksycznych metabolitów do materiału (zatruwanie ziarna przez
mykotoksyny, mikrobiologiczna korozja metali, betonu, itp.);
4. obrastanie powierzchni materiałów przez organizmy żywe ( biofouling );
występuje, gdy sama obecność organizmu lub wydzieliny staje się
niepożądana dla materiału lub jego właściwości (obrastanie kadłubów
statków przez organizmy morskie, tworzenie się śluzów biologicznych,
4
np. w instalacjach wodnych  biofilmy).
KATASTROFY, AWARIE I ZAGROŻENIA MIKROBIOLOGICZNE
Katastrofa to wydarzenie nagłe, tragiczne w skutkach, w którym ktoś ucierpiał
lub poniósł śmierć i które spowodowało straty materialne.
Awaria to uszkodzenie, zepsucie siÄ™ maszyny, urzÄ…dzenia mechanicznego,
uniemożliwiające lub ograniczające użytkowanie danego obiektu.
Zanim dojdzie do awarii lub katastrofy mikrobiologicznej powstaje sytuacja,
którą można określić jako zagrożenie mikrobiologiczne.
Zgodnie z definicją Międzynarodowej Komisji ds. Wymagań
Mikrobiologicznych dla Żywności, to nieakceptowane zanieczyszczenie, wzrost
lub przeżywalność w żywności drobnoustrojów, które mogłyby spowodować jej
zepsucie lub wytwarzanie się w niej toksyn, enzymów lub produktów
metabolizmu. Pojęcie to można rozszerzyć na wszystkie materiały techniczne.
Nieakceptowane zanieczyszczenie w materiale technicznym w postaci
drobnoustrojów daje w kolejnej fazie taki ich wzrost, że dochodzi do awarii na
linii technologicznej lub w obiekcie technicznym, którą należałoby definiować
jako awariÄ™ mikrobiologicznÄ…. W skrajnych przypadkach dochodzi do
tragicznego w skutkach wydarzenia, w którym człowiek zostaje narażony na
zagrożenie zdrowia a nawet życia.
5
PODZIAA
ENZYMÓW
PODZIAA
ENZYMÓW
Oksydoreduktazy: enzymy katalizujÄ…ce
Oksydoreduktazy: enzymy katalizujÄ…ce
reakcje utleniania i redukcji
reakcje utleniania i redukcji
Transferazy: enzymy katalizujÄ…ce
Transferazy: enzymy katalizujÄ…ce
reakcje przeniesienia grupy atomów
reakcje przeniesienia grupy atomów
z jednej molekuły na inną
z jednej molekuły na inną
Hydrolazy: enzymy katalizujÄ…ce
Hydrolazy: enzymy katalizujÄ…ce
reakcje hydrolizy różnych związków
reakcje hydrolizy różnych związków
Izomerazy: enzymy katalizujÄ…ce
Izomerazy: enzymy katalizujÄ…ce
konwersję związków w ich izomery
konwersję związków w ich izomery
Liazy: enzymy katalizujÄ…ce reakcjÄ™
Liazy: enzymy katalizujÄ…ce reakcjÄ™
przyłączenie małych molekuł,
przyłączenie małych molekuł,
np. wody czy grupy amonowej
np. wody czy grupy amonowej
do podwójnego wiązania
do podwójnego wiązania
Ligazy: enzymy katalizujÄ…ce
Ligazy: enzymy katalizujÄ…ce
reakcje tworzenia wiązań
reakcje tworzenia wiązań
w celu tworzenia większych
w celu tworzenia większych
molekuł na bazie małych molekuł
6
HYDROLAZY
HYDROLAZY
EC 3.1 Działające na wiązania estrowe
EC 3.1 Działające na wiązania estrowe
EC 3.2 Glikozylazy
EC 3.2 Glikozylazy
EC 3.3 Działające na wiązania eterowe
EC 3.3 Działające na wiązania eterowe
EC 3.4 Działające na wiązania peptydowe
EC 3.4 Działające na wiązania peptydowe
(peptydazy)
(peptydazy)
EC 3.5 Działające na wiązania C-N inne
EC 3.5 Działające na wiązania C-N inne
niż wiązania peptydowe
niż wiązania peptydowe
EC 3.6 Działające na bezwodniki kwasowe
EC 3.6 Działające na bezwodniki kwasowe
EC 3.7 Działające na wiązania C-C
EC 3.7 Działające na wiązania C-C
EC 3.8 Działające na związki
EC 3.8 Działające na związki
metalohalogenkowe
metalohalogenkowe
EC 3.9 Działające na wiązania P-N
EC 3.9 Działające na wiązania P-N
EC 3.10 Działające na wiązania S-N
EC 3.10 Działające na wiązania S-N
EC 3.11 Działające na wiązania C-P
EC 3.11 Działające na wiązania C-P
EC 3.12 Działające na wiązania S-S
EC 3.12 Działające na wiązania S-S
EC 3.13 Działające na wiązania C-S
EC 3.13 Działające na wiązania C-S
7
ENZYMY O NAJWI
KSZYM
ENZYMY O NAJWI
KSZYM
ZNACZENIU BIOTECHNOLOGICZNYM
ZNACZENIU BIOTECHNOLOGICZNYM
LIPAZY
LIPAZY
AMYLAZY
AMYLAZY
PROTEAZY
PROTEAZY
8
M IK ROO RGANIZM Y SYNTETYZUJ
CE LIPAZY
O RA Z ICH W YK O R ZY STANIE
M ikroorganizm y
W ykorzystanie
Bakterie Grzyby
Achromobacter sp. Aspergillus sp.
Acinetobacter sp. Aspergillus niger
Acinetobacter alcoaceticus Aspergillus oryzae
Alcaligenes sp. Coelomycetes
Alcaligenes denitrificans Candida sp.
Arthrobacter sp. Candida antarctica
Bacillus laterosporus Candida cylindracea
Bacillus sphericus Candida curvata
Bacillus thermocatenulatus Candida lipolytica
Bacillus thiaminolyticus Candida pellioculosa
Chromobacterium sp. Candida rugosa
Chromobacterium viscosum Candida tropicalis
Enterococcus faecalis Candida valida
Flavobacterium ferruginem Cryptococcus laurentii
w produkcji leków,
Ò!
M icrothrix parvicella Geotrichum candidum
w wytwarzaniu pestycydów,
Ò!
M ycobacterium chelonae Glomus versiforme
Nocardia amarae H ansenula anomala
w wytwarzaniu
Ò!
Protaminobacter alboflavus H umicola lanuginose
detergentów,
Pseudomonas sp. M ucor javanicus
w przem yśle skórzanym ,
Ò!
Pseudomonas aeruginosa M ucor hiemalis
Pseudomonas cepacia M ucor miehei
procesach biorem ediacji,
Ò!
Pseudomonas fluorescens Neurospora sitophila
w przem yśle kosm etycznym
Ò!
Pseudomonas fragi Penicillium camembertii
i perfum eryjnym ,
Pseudomonas pseudoalcaligenes Penicillium candidum
Rhodococcus rubra Penicillium citrinum
w przem yśle m leczarskim :
Ò!
Rhodopseudomonas sphaeroides Penicillium cyclopium
m .in. w hydrolizie tłuszczu
Staphylococcus hyicus Penicillium expansum
m leka, produkcji serów,
Staphylococcus w ameri Penicillium roquefortii
Staphylococcus xylosus Penicillium simplicissimum
w produkcji sosów,
Ò!
Streptomyces sp. Penicillium solitum
krem ów, m ajonezów, etc.
Penicillium urticae
Rhizomucor miehei
Rhizopus sp.
Rhizopus arrhizus
Rhizopus delemer
Rhizopus javanicus
Rhizopus oligospora
Rhizopus oryzae
Rhizopus nigricans
Rhizopus nodosus
Rhodotorula glutinus
Saccharomycopsis
fibuligera
Saccharomyces cerevisiae
9
Ustilago maydis
ZASTOSOW ANIE AM YLAZ
Drobnoustroje Zastosowanie
Aspergillus awamori
Asp. flavus
Asp. fumigatus
Asp. niger
Asp. oryzae
Bacillus circulans
B. licheniformis
B. megaterium NCIB 9323
B. megaterium NCIB 9376
B. polymyxa
B. subtilis var. amylosaccharicus
B. acidopullulyticus
B. amyloliquefaciens
B. amylolyticus
B. brevis
B. cereus
B. cereus var. mycoids
Bacillus sp. KP 1035
produkcja kawy zbożowej
Ò!
B. subtilis P-11
Candida tsukubaensis
Inka,
Cephalosporium eichhormonie
Filobasidium capsuligenum
Humicola grisea var. thermoidea produkcja piwa,
Ò!
Klebsiella pneumoniae
Lipomyces kononenkoae
przemysł piekarniczy
Ò!
Lipomyces starkey
Mucor javanicus
przemysł tekstylny
Ò!
Mucor racemosus
Mucor rouxianus
Mucor rouxii
Penicillium oxalicum
Penicillium purpurogenum
Pseudomonas amyloderamosa
Pseudomonas fluorescens
Pseudomonas sp.
Pseudomonas stutzeri
Rhizopus delemar
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces italicus
Saccharomyces logos
Sachcaromycopsis bispora
Saccharomycopsis capsularis
Saccharomycopsis fibuligera
Schwanniomyces casteli
Thermomyces lanuginosus
10
Trichoderma viride
Trichosporon pullulans
y
RÓ D A
A I O PTYM A LN E W A R U N K I D ZIA A
A N IA N IEK TÓ R Y C H
TE R M O ST A B IL N Y C H E N ZY M Ó W W YK O R ZY STY W AN Y C H
W PR ZET W Ó R ST W IE SK R O BI
O ptym alna
O ptym alna
Enzym M ikroorganizm y tem peratura
w artość pH
(OC)
Pyrococcus w oesei 100 5,5
R yrococcus furiosus 100 5,5-6
Therm ococcus celer 95 6,0
Alfa-amylaza
Therm otoga m aritima 70-100 6,0
D esulfurococcus m ucosus 105 6,0
Therm us filiform is 95 5,5-6,0
H alobacterium sodomense 65 7,5
H umicola lanuginosa 65-70 6,6
C lostridium
Glukoamylaza thermohydrosulphuricum 75 4,0-6,0
C lostridium 70 5,0
thermosaccharolyticum 60 4,5-5,5
A spergillus niger
Pyrococcus w oesei 105 6,0
Pyrococcus furiosus 100 6,0
Therm ococcus celer 95 5,5-6,0
Pullulanaza
D esulfurococcus m ucosus 105 5,5
C lostridium
thermohydrosulphuricum 85-95 5,6
Pyrococcus w oesei 110 5,0-5,5
Alfa- Pyrococcus furiosus 115 5,5
glukozydaza Therm ococcus hydrotherm alis 110 5,0-5,5
Sulfolobus shibatae 85 5,5
Therm otoga sp. 100 5,3
Ksylanaza Therm otoga m aritima 95 6,0
Therm otoga neapolitana 95 6,0
11
ZASTOSOWANIE PROTEAZ
Drobnoustroje Zastosowanie
Przemysł rybny i mięsny: hydroliza białek - uzyskanie
pożądanej tekstury, smaku i zapachu mięsa, ułatwianie
wędzenia (ułatwione wnikanie preparatów wędzarniczych),
produkcja past i sosów oraz hydrolizatów paszowych,
Aspergillus niger
oddzielanie mięsa od kości
Bacillus licheniformis
Przemysł mleczarski: produkcja serów (podpuszczka),
B. cereus
stabilizowanie mleka zagęszczonego, otrzymywanie mleka
B. subtilis
w proszku
B. mesentericus
Browarnictwo: zapobiegają mętnieniu piwa przez rozkład
B. pumillus
białek
B. stearothermophilus
Piekarnictwo: poprawienie właściwości wypiekowej maki przez
Mucor miehei
rozkład glutenu, produkcja krakersów
M. pusillus
oraz:
Penicillium caseicolum
- klarowanie soków owocowych,
P. cycopium
- synteza aspartamu
P. dupontii
- otrzymywanie białka jaja w proszku, mrożonej masy
P. janthinellum
jajecznej
P. roquefortii
- otrzymywanie żelatyny,
a ponadto:
- przemysł futrzarski (wytrawianie skór owczych) i skórzany
(depilacja skór świńskich),
przemysł fotochemiczny (odzysk srebra z odpadów)
12
ZASTO W
SO ANIE CELULAZ
Drobnoustroje Zastosowanie
Actinomyces sp.
Aspergillus niger
Cellulomonas
obróbka ziarna kakaowego przed ekstrakcją
Ò!
Clostridium thermocellum
produkcja sosów
Ò!
Fusarium sp.
ekstrakcja białek roślinnych, np. z zielonej
Ò!
H
umicola insolens
herbaty)
Sporotrichum sp.
rozluz
nianie tkanek roślinnych przed
Ò!
Streptomyce sp.
ekstrakcją i tłoczeniem(przetwórstwo
Thelavia terrestris
owocówi w
arzyw)
Thermoascus aurantiacus
Thermomonospora sp.
Trichoderma reesei
13
CELE BADAC

CELE BADAC

- IZOLOWANIE SZCZEPÓW
- IZOLOWANIE SZCZEPÓW
SZCZEGÓLNIE UZDOLNIONYCH
SZCZEGÓLNIE UZDOLNIONYCH
POD WZGL
DEM AKTYWNOÅšCI
POD WZGL
DEM AKTYWNOÅšCI
ENZYMATYCZNYCH - O DUŻYM
ENZYMATYCZNYCH - O DUŻYM
POTENCJALE BIOTECHNOLOGICZNYM;
POTENCJALE BIOTECHNOLOGICZNYM;
- OKREÅšLENIE UDZIAA
U GRZYBÓW
- OKREÅšLENIE UDZIAA
U GRZYBÓW
W BIODEGRADACJI I BIODETERIORACJI
W BIODEGRADACJI I BIODETERIORACJI
NATURALNYCH I SYNTETYCZNYCH
NATURALNYCH I SYNTETYCZNYCH
MEDIÓW;
MEDIÓW;
- OKREÅšLENIE CECH DETERMINUJ
CYCH
- OKREÅšLENIE CECH DETERMINUJ
CYCH
WIRULENCJ
GRZYBÓW
WIRULENCJ
GRZYBÓW
PATOGENNYCH.
PATOGENNYCH.
14
ZAKRES BADAC

ZAKRES BADAC

- AKTYWNOŚĆ LIPOLITYCZNA
- AKTYWNOŚĆ LIPOLITYCZNA
(GA
ÓWNY NACISK)
(GA
ÓWNY NACISK)
- AKTYWNOŚĆ PROTEOLITYCZNA
- AKTYWNOŚĆ PROTEOLITYCZNA
NA KAZEINIE I ŻELATYNIE
NA KAZEINIE I ŻELATYNIE
- AKTYWNOŚĆ AMYLOLITYCZNA
- AKTYWNOŚĆ AMYLOLITYCZNA
NA SKROBI ROZPUSZCZALNEJ
NA SKROBI ROZPUSZCZALNEJ
- AKTYWNOŚĆ CELULOLITYCZNA
- AKTYWNOŚĆ CELULOLITYCZNA
- INNE AKTYWNOÅšCI
- INNE AKTYWNOÅšCI
15
WSKAy
NIK AKTYWNOÅšCI
WSKAy
NIK AKTYWNOÅšCI
ENZYMATYCZNEJ
ENZYMATYCZNEJ
NA POŻYWKACH
NA POŻYWKACH
STAA
YCH
STAA
YCH
SZEROKOŚĆ SREFY
SZEROKOŚĆ SREFY
HYDROLIZY (A)
HYDROLIZY (A)
/ÅšREDNICA KOLONII (B)
/ÅšREDNICA KOLONII (B)
16
BADANIA AKTYWNOÅšCI
BADANIA AKTYWNOÅšCI
ENZYMATYCZNEJ
ENZYMATYCZNEJ
THERMOMYCES
THERMOMYCES
LANUGINOSUS
LANUGINOSUS
17
DLACZEGO
DLACZEGO
THERMOMYCES
THERMOMYCES
LANUGINOSUS ?
LANUGINOSUS ?
GRZYB TERMOFILNY,
GRZYB TERMOFILNY,
WYTWARZAJ
CY
WYTWARZAJ
CY
TERMOSTABILNE, WYSOKO
TERMOSTABILNE, WYSOKO
WYDAJNE ENZYMY:
WYDAJNE ENZYMY:
LIPAZY
LIPAZY
(NOVO NORDISK)
(NOVO NORDISK)
AMYLAZY
AMYLAZY
KSYLANAZY
KSYLANAZY
CELULAZY
CELULAZY
PROTEAZY
PROTEAZY
INNE
INNE
18
AKTYWNOŚĆ
AKTYWNOŚĆ
LIPOLITYCZNA
LIPOLITYCZNA
STREFA HYDROLIZY WOKÓA

STREFA HYDROLIZY WOKÓA

KOLONII T. LANUGINOSUS
KOLONII T. LANUGINOSUS
NA POŻYWCE Z TRÓJBUTYRYN
(TBA)
NA POŻYWCE Z TRÓJBUTYRYN
(TBA)
19
AKTYWNOŚĆ
AKTYWNOŚĆ
LIPOLITYCZNA
LIPOLITYCZNA
STREFA HYDROLIZY WOKÓA

STREFA HYDROLIZY WOKÓA

KOLONII T. LANUGINOSUS
KOLONII T. LANUGINOSUS
NA POŻYWCE Z OLIW

NA POŻYWCE Z OLIW

20
AKTYWNOŚĆ
AKTYWNOŚĆ
LIPOLITYCZNA
LIPOLITYCZNA
STREFA HYDROLIZY WOKÓA

STREFA HYDROLIZY WOKÓA

KOLONII T. LANUGINOSUS
KOLONII T. LANUGINOSUS
NA POŻYWCE Z OLEJEM
NA POŻYWCE Z OLEJEM
SA
ONECZNIKOWYM
SA
ONECZNIKOWYM
21