بیوتکنولوژی که در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته علمی است که قدمت چندین هزار ساله دارد. استفاده از بیوتکنولوژی در صنایع غذائی و تولید نوشابه عملاً به بیش از 8000 سال قبل برمی گردد که بشر اولیه به تولید موادی نظیر سرکه، نوشابههای الکلی، خمیر ترش، پنیر و غیرهمی پردازد.
امروزه با فرآیندهای بیوتکنولوژیکی که در تولید سایر فرآورده های تخمیری، افزودنیها و کمک فرآیندها (آنزیمها) به کار گرفتهمی شوند، بطور قابل ملاحظه ای تهیه، غذا را از نظر تولید، نگهداری مواد خام و تغییر خواص تغذیه ای و کاربردی تحت تاثیر قرار داده اند. در جدول 1-1 تولید جهانی و ارزش بعضی از فرآورده های بیوتکنولوژیکی در صنایع غذائی نشان داده شده است.
همچنین توسعه کمک فرآیندها و افزودنیها مانند آنزیمها، طعم دهنده ها، پلی ساکاریدها، پیگمانها و آنتی اکسیدآنها بهره برداری از مواد خام را بهبود بخشیده است.(13) کمک فرآیندها و یا به عبارت بهتر آنزیمها، ترکیباتی هستند که بطور وسیع و گسترده ای در تولید و فرآیند مواد غذائی بکارمی روند. از طرف دیگر با توجه به منابع آنزیمی یعنی حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسمها کاملاً مشخص است که تهیه و استخراج آنزیمها از منابع حیوانی و گیاهی بدلیل محدود بودن و پایین بودن میزان آنزیم در این منابع از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد. بنابراین امروزه مهمترین منبع تهیه، آنزیمها میکروارگانیسمها می باشند که می توان انواع مختلف آنزیم را از گونه های مختلف باکتریها، قارچها و مخمر ها تهیه نمود.
یکی از آنزیمهایی که در صنایع غذائی از اهمیت خاص برخوردار بوده و کاربرد وسیعی دارد، آنزیم آلفا – آمیلاز است که در صنایع نانوایی، نوشابه سازی، غذای کودک و تهیه، انواع سیروپها بکار می رود. این آنزیم در سالهای اخیر در هیدرولیز نشاسته و تهیه، گلوکز جانشین فرآیند اسیدی شده است این آنزیم در صنایع دیگر مانند داروسازی و نساجی نیز کاربرد دارد. (31 ،30 ،26 ،2)
فصل 1: مروری بر خصوصیات آلفا آمیلاز 1-1- مقدمه 1-1-1- آمیلازها
آمیلازها، آنزیمهای خارج سلولی (1) هستند که بر روی نشاسته، گلیکوژن و مشتقات پلی ساکاریدی عمل کرده و اتصالات (4 ® 1) a گلیکوزیدی را هیدرولیز می کنند و محصولاتی چون دکتسرینها، مالتوز و پلی مرها ی کوچک گلوکزی بدست می دهند. امروزه آمیلازها را به دو گروه عمده تقسیم می کنند که عبارتند از آندوآمیلازها و اگزوآمیلازها.
آندوآمیلازها، آنزیمهایی هستند که بطور تصادفی برروی اتصالات (4 ®1)a عمل کرده (6 ®1 )a که نقاط انشعابی آمیلو پکتین و گلیکوژن می باشند دست نخورده باقی می مانند. آلفا – آمیلازها در این گروه قرار دارند.
اگزو آمیلازها که عبارتند از آمیلازهایی که فقط از قسمت غیر احیاء مولکول وارد عمل شده واتصالات گلیکوزیدی را هیدرولیز می کنند. بتا آمیلازها یکی از انواع اگزوآمیلازها است که اتصالات (4 ® 1 )a گلیکوزیدی را از قسمت غیر احیاء مولکول بطور یک در میان هیدرولیز کرده و مالتوز بدست می دهد. یکی دیگر از اگزوآمیلاز ها، گلوکو آمیلاز است که از قسمت غیر احیاء مولکول هریک از اتصالات (4 ® 1 )a را شکسته و فقط گلوکز تولید می کند. هر دو آنزیم قادر به هیدرولیز اتصالات (6 ® 1 )a نموده و در نتیجه در اثر هیدرولیز آمیلوپکتین و یا کلیکوژن دکسترنیهای با وزن مولکولی بالا تولید می کنند.(31) در شکل 1-1 نحوه عمل آلفا – آمیلاز بتاآمیلاز و گلوکو آمیلاز نشان داده شده است.
Aهیدرولیز تصادفی آمیلوز توسط آلفا – آمیلاز و تشکیل دکسترینها
- B طریقه دیگر هیدرولیز آمیلوز توسط بتا – آمیلاز از قسمت انتهایی غیر احیاء مولکول و تشکیل مالتوز
- C هیدرولیز آمیلوز توسط گلوکو آمیلاز و تشکیل گلوکز
- D هیدرولیز تصادفی آمیلو پکتین توسط آلفا – آمیلاز و تشکیل دکسترینها
- E طریقه دیگر هیدرولیز آمیلو پکتین توسط بتا – آمیلاز از قسمت غیر احیاء مولکول و تشکیل مالتوز
- F هیدرولیز آمیلوپکتین توسط گلوکو آمیلاز وتشکیل گلوکز
گروهی از محققین نشان دادند که آمیلوگلوکزید از حاصل Aspergillus niger قادر به هیدرولیز اتصالات گلیوکوزیدی (4® 1 ) a و (3® 1 )a در الیگوساکاریدها می باشند.(32 و9 )
1-1-2-منابع آمیلازها
آمیلازها را می توان از منابع مختلف گیاهی مانند مالت، سیب زمینی، سویا، غلات، منابع حیوانی مانند بزاق وپانکراس و همچنین از میکروارگانیسمها مانند باکتریها و قارچها تهیه نمود. مهمترین باکتریهایی که ئر تولید آمیلازها مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از :
Bacillus subtilis , B.licheniformis , B. coagulans , B. stearothermophilus Pseudomonas saccharophila , clostridia
واز قارچها : Rhizoupus , Aspergillus niger , A. candidus , A. oryzae
را می توان نام برد. (31 و 24 و23 و17 و 8 و2 ).
در تولید تجارتی آمیلازها معمولاً از B. subtil is و A. nigr و A. oryzae استفاده می شود و ئر سالهای اخیر B. licheniformis از نظر تولید آلفا – آمیلاز مقاوم به حرارت مورد توجه بسیار قرار گرفته است. (30 و23 و 4 و1 )در جدول 1-2 بعضی از منابع آمیلازها نشان داده شده است.
-2 – طبیعت آلفا – آمیلاز
آلفا –آمیلاز ( 3.2.1.1 EC hydrolase 4-glucan – 4-glucano , -1 a )که نام آن نشان دهنده موقعیت نوری، آلفا در محصولات حاصل از هیدرولیز است یک آندوآمیلاز می باشد که برروی ترکیبات نشاسته ای بطور تصادفی عمل کرده و قندهای احیاء کننده تولید می کند. طریقه عمل، خصوصیات و degradation تا اندازه ای بستگی به منبع آنزیم دارد.
آلفا – آمیلاز برروی آمیلوز طی دو مرحله عمل می کند. در ابتدا بطور تصادفی به اتصالات گلیکوزیدی (4 ®1 )a آمیلوز حمله کرده و موجب degradation سریع و کامل آن می شود و محصولاتی چون مالتوز و مالتوتریوز بدست می دهد ودر نتیجه موجب کاهش سریع ویسکوزیته و قدرت رنگ پذیری یدی آمیلوز می گردد. در مرحله دوم که سرعت آن خیلی آهسته تر از مرحله اول است آلفا – آمیلاز اتصالات الیگوساکاریدها را هیدرولیز کرده و گلوکز و مالتوز بدست می دهد و در این مرحله کمتر از تصادف تبعیت می کند.
آلفا – آمیلولیزیس آمیلوپکتین محصولاتی مانند گلوکز، مالتوز و یک سری دکسترین و الیگوساکاریدهای متشکل از 4 واحد و یا بیشتر گلوکز، که همگی شامل اتصالات گلیکوزیدی (6 ® 1 )a می باشند بدست میدهد. هیدرولیز محصولات خاص از مرحله ء اولی بکندی صورت گرفته و اتصالات گلیکوزیدی اطراف نقاط انشعابی بتدریج شکسته می شود، در جدول 1-3 توزیع کمی الیگو ساکاریدها ی حاصل از هیدرولیز آمیلوز و آمیلوپکتین توسط آلفا- آمیلاز B. subtilis نشان داده شده است .
1-2-1-خواص فیزیکی و شیمیایی آلفا – آمیلاز 1-2-1-1-وزن مولکولی
طبق مطالعات و بررسیهای بعمل آمده مشخص گردیده که حداقل وزن مولکولی آلفا- آمیلازها 18400 می باشد همچنین تحقیقات بعمل آمده نشان می دهد که وزن مولکولی آلفا- آمیلازهای پانکراس خوک B. subtilis و A. oryzae حدود 5000 بوده در حالی که سایر آلفا – آمیلازهای باکتریایی وزن مولکولی حدود 96900 دارا می باشند .(24 و17 ) آلفا – آمیلازهای با وزن مولکولی 50000 در حقیقت منومری از آلفا – آمیلاز می باشند که می تواند در حضور یون روی (Zn++) تشکیل یک دی مربا وزن مولکولی نزدیک به 100000 بدهد. بنابراین آلفا – آمیلاز حاصل از B. subtilis یک منومر می باشد. Hayashida و همکارانش (1988) در گزارشی وزن مولکولی آلفا- آمیلاز حاصل از B. subtilis را 68000 بیان نموده اند در حالیکه گروه دیگری از محققین وزن مولکولی آلفا- آمیلاز B.subtilis را 48900 گزارش داده اند. وزن مولکولی بعضی از آلفا –آمیلاز های باکتریایی در جدول 1-4 نشان داده شده است.
فهرست مطالب:
فصل 1: مروری بر خصوصیات آلفا آمیلاز. 3
1-2-1-خواص فیزیکی و شیمیایی آلفا – آمیلاز 8
1-2-1-2- : پایداری و فعالیت... 9
1-2-1-3 اثر PH بر روی پایداری وفعالیت آنزیم: 11
1-2-1-4- اثر حرارت بروی پایداری و فعالیت آنزیم.. 13
1-2-2-کنتیک عمل آلفا – آمیلاز 22
1-2-4-مکانیسم عمل آلفا آمیلاز 28
1-2-5- action pattern آلفا-آمیلاز 30
1-3- کاربرد صنعتی آلفا-آمیلاز 32
فصل 3:تولید آمیلاز توسط Bacillus subtilis PTCC 1204.
3-2-6- تعیین فعالیت نسبی آنزیم.. 47
3-2-6-1- روش یدویدور (Blue Value)
3-2-6-2- روش سوموگی نلسون.. 50
3-2-7- اندازهگیری پروتئین به روش Folin-Lowry.
3-3-2- اثر درجه حرارت برروی فعالیت آنزیم.. 54
3-3-3- اثر PH برروی فعالیت آنزیم.. 55
3-3-4- اثر غلظت آنزیم برروی فعالیت آن.. 56
3-3-5- اثر غلظت سوبسترات برروی فعالیت آنزیم.. 57
3-3-7- اثر افزایش گلوکز برروی منحنی رشد. 65
شامل 71 صفحه فایل WORD قابل ویرایش
دانلود تحقیق آنزیم
