Bez tytułu slajdu

ZASTOSOWANIE ENZYMÓW

(DANE WYBRANE)

Dziedzina

Wykorzystanie

Badania naukowe

  hydroliza
  synteza
  analiza
  biotransformacja

Kosmetyka

 preparaty do pielęgnacji skóry
 środki czyszczące protezy zębowe

Diagnostyka medyczna i analizy
chemiczne

  oznaczanie glukozy we krwi
  mocznika
  cholesterolu
  system ELISA
  biotesty

Zastosowania terapeutyczne

  czynniki przeciwzakrzepowe
  terapia przeciwnowotworowa
  czynniki przeciwdziałające stanom

zapalnym

 środki wspomagające trawienie

Zastosowania w przemyśle

  produkcja wina i piwa
  mleczarstwo
  przetwórstwo owocowo-warzywne
  przemysł mięsny
  modyfikacja skrobi
  przemysł skórzany
  przemysł papierniczy
  przetwórstwo cukru i przemysł

cukierniczy

  produkcja fruktozy
  detergenty i czynniki czyszczące
  synteza aminokwasów
  synteza chemikaliów
  oczyszczanie ścieków i bioremediacja
  wstępna obróbka bawełny

SZKODLIWA DZIAŁALNOŚĆ

DROBNOUSTROJÓW

(1) są przyczyną wielu chorób wśród ludzi,

przenoszonych zarówno w kontaktach

bezpośrednich, jak i przez środowisko;

(2) powodują choroby zwierząt i roślin;

(3) powodują psucie surowców i produktów

żywnościowych pochodzenia zarówno

roślinnego, jak i zwierzęcego;

(4) wyrządzają duże szkody w wielu

gałęziach przemysłu (uszkadzanie

powłok malarskich, produktów naftowych,

papieru, kamienia i betonu, szkła, skór, itd.).

BIODETERIORACJA CZYLI ROZKŁAD I KOROZJA BIOLOGICZNA

Są to niepożądane zmiany właściwości materiału, powodowane przez

aktywność życiową drobnoustrojów.

Procesy zachodzące w biodeterioracji klasyfikuje się 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,

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 się maszyny, urządzenia 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 awarię mikrobiologiczną. W skrajnych przypadkach dochodzi do

tragicznego w skutkach wydarzenia, w którym człowiek zostaje narażony na

zagrożenie zdrowia a nawet życia.

PODZIAŁ ENZYMÓW

Oksydoreduktazy:

enzymy katalizujące

reakcje utleniania i redukcji

Transferazy:

enzymy katalizujące

reakcje przeniesienia grupy atomów

z jednej molekuły na inną

Hydrolazy:

enzymy katalizujące

reakcje hydrolizy różnych związków

Izomerazy:

enzymy katalizujące

konwersję związków w ich izomery

Liazy:

enzymy katalizujące reakcję

przyłączenie małych molekuł,

np. wody czy grupy amonowej

do podwójnego wiązania

Ligazy:

enzymy katalizujące

reakcje tworzenia wiązań

w celu tworzenia większych

molekuł na bazie małych molekuł

HYDROLAZY

EC 3.1 Działające na wiązania estrowe

EC 3.2 Glikozylazy

EC 3.3 Działające na wiązania eterowe

EC 3.4 Działające na wiązania peptydowe

(peptydazy)

EC 3.5 Działające na wiązania C-N inne

niż wiązania peptydowe

EC 3.6 Działające na bezwodniki kwasowe

EC 3.7 Działające na wiązania C-C

EC 3.8 Działające na związki

metalohalogenkowe

EC 3.9 Działające na wiązania P-N

EC 3.10 Działające na wiązania S-N

EC 3.11 Działające na wiązania C-P

EC 3.12 Działające na wiązania S-S

EC 3.13 Działające na wiązania C-S

M IK R O O R G A N IZM Y SY N TE T YZ U JĄ CE L IPA ZY

O R A Z IC H W Y K O R ZY ST A N IE

M ikroorganizm y

B akterie

G rzyby

W ykorzystanie

Achromobacter sp.
Acinetobacter sp.
Acinetobacter alcoaceticus
Alcaligenes sp.
Alcaligenes denitrificans
Arthrobacter sp.
Bacillus laterosporus
Bacillus sphericus
Bacillus thermocatenulatus
Bacillus thiaminolyticus
Chromobacterium sp.
Chromobacterium viscosum
Enterococcus faecalis
Flavobacterium ferruginem
M icrothrix parvicella
M ycobacterium chelonae
Nocardia amarae
Protaminobacter alboflavus
Pseudomonas sp.
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas cepacia
Pseudomonas fluorescens
Pseudomonas fragi
Pseudomonas pseudoalcaligenes
Rhodococcus rubra
Rhodopseudomonas sphaeroides
Staphylococcus hyicus
Staphylococcus w ameri
Staphylococcus xylosus
Streptomyces sp.

A spergillus sp.
A spergillus niger
A spergillus oryzae
C oelomycetes
C andida sp.
C andida antarctica
C andida cylindracea
C andida curvata
C andida lipolytica
C andida pellioculosa
C andida rugosa
C andida tropicalis
C andida valida
C ryptococcus laurentii
Geotrichum candidum
Glomus versiforme
H ansenula anomala
H umicola lanuginose
M ucor javanicus
M ucor hiemalis
M ucor miehei
Neurospora sitophila
Penicillium camembertii
Penicillium candidum
Penicillium citrinum
Penicillium cyclopium
Penicillium expansum
Penicillium roquefortii
Penicillium simplicissimum
Penicillium solitum
Penicillium urticae
R hizomucor miehei
R hizopus sp.
R hizopus arrhizus
R hizopus delemer
R hizopus javanicus
R hizopus oligospora
R hizopus oryzae
R hizopus nigricans
R hizopus nodosus
R hodotorula glutinus
Saccharomycopsis
fibuligera
Saccharomyces cerevisiae
Ustilago maydis

⇒

w produkcji leków,

⇒

w wytw arzaniu pestycydów,

⇒

w wytw arzaniu

detergentów,

⇒

w przem yśle skórzanym ,

⇒

procesach biorem ediacji,

⇒

w przem yśle kosm etycznym

i perfum eryjnym ,

⇒

w przem yśle m leczarskim :

m .in. w hydrolizie tłuszczu
m leka, produkcji serów,

⇒

w produkcji sosów,

krem ów, m ajonezów, etc.

ZASTOSOW ANIE AM YLAZ

Drobnoustroje

Zastosowanie

Aspergillus awam ori
Asp. flavus
Asp. fumigatus
Asp. niger
Asp. oryzae

Bacillus circulans
B. licheniform is
B. megaterium NCIB 9323
B. megaterium NCIB 9376
B. polymyxa
B. subtilis var. am ylosaccharicus
B. acidopullulyticus
B. amyloliquefaciens
B. amylolyticus
B. brevis
B. cereus
B. cereus var. mycoids
Bacillus sp. KP 1035
B. subtilis P-11

Candida tsukubaensis
Cephalosporium eichhormonie
Filobasidium capsuligenum
H um icola grisea var. therm oidea

Klebsiella pneumoniae

Lipomyces kononenkoae
Lipomyces starkey
M ucor javanicus
M ucor racemosus
M ucor rouxianus
M ucor rouxii
Penicillium oxalicum
Penicillium purpurogenum
Pseudomonas am yloderamosa
Pseudomonas fluorescens
Pseudomonas sp.
Pseudomonas stutzeri
Rhizopus delem ar
Saccharom yces cerevisiae
Saccharom yces italicus
Saccharom yces logos
Sachcarom ycopsis bispora
Saccharom ycopsis capsularis
Saccharom ycopsis fibuligera
Schwanniomyces casteli
Thermomyces lanuginosus
Trichoderma viride
Trichosporon pullulans

⇒

produkcja kawy zbożowej

Inka,

⇒

produkcja piwa,

⇒

przemysł piekarniczy

⇒

przemysł tekstylny

ŹR Ó D Ł A I O P T Y M A L N E W A R U N K I D ZIA Ł A N IA N IE K T Ó R Y C H

T E R M O ST A B IL N Y C H E N ZY M Ó W W Y K O R ZY ST Y W A N Y C H

W P R ZE T W Ó R ST W IE SK R O B I

E nzym

M ikroorganizm y

O ptym alna

tem peratura

(

C )

O ptym alna

w artość pH

A lfa-am ylaza

Pyrococcus w oesei

R yrococcus fu riosu s

Therm o coccu s celer

Therm otoga m aritim a

D esu lfurococcu s m ucosus

Therm u s filiform is

100

70-100

105

5,5

5,5-6

6,0

5,5-6,0

G lu koam ylaza

H alobacterium sodom ense

H u m icola lanu ginosa

C lostridiu m

therm ohydrosulphuricu m

C lostridiu m

therm osaccharolyticum

A spergillu s niger

65-70

7,5

6,6

4,0-6,0

5,0

4,5-5,5

Pu llulanaza

Pyrococcus w oesei

Pyrococcus fu riosu s

Therm o coccu s celer

D esu lfurococcu s m ucosus

C lostridiu m

therm ohydrosulphuricu m

105

100

105

85-95

6,0

5,5-6,0

5,5

5,6

A lfa-

glu kozydaza

Pyrococcus w oesei

Pyrococcus fu riosu s

Therm o coccu s hydrotherm alis

Su lfolobu s shibatae

110

115

110

5,0-5,5

5,5

5,0-5,5

5,5

K sylanaza

Therm otoga sp.

Therm otoga m aritim a

Therm otoga neapolitana

100

5,3

6,0

ZASTOSOWANIE PROTEAZ

Drobnoustroje

Zastosowanie

Aspergillus niger

Bacillus licheniformis

B. cereus

B. subtilis

B. mesentericus

B. pumillus

B. stearothermophilus

Mucor miehei

M. pusillus

Penicillium caseicolum

P. cycopium

P. dupontii

P. janthinellum

P. roquefortii

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,

oddzielanie mięsa od kości

Przemysł mleczarski: produkcja serów (podpuszczka),

stabilizowanie mleka zagęszczonego, otrzymywanie mleka

w proszku

Browarnictwo: zapobiegają mętnieniu piwa przez rozkład

białek

Piekarnictwo: poprawienie właściwości wypiekowej maki przez

rozkład glutenu, produkcja krakersów

oraz:

- klarowanie soków owocowych,

- synteza aspartamu

- otrzymywanie białka jaja w proszku, mrożonej masy

jajecznej

- otrzymywanie żelatyny,

a ponadto:

- przemysł futrzarski (wytrawianie skór owczych) i skórzany

(depilacja skór świńskich),

przemysł fotochemiczny (odzysk srebra z odpadów)

ZASTOSOWANIE CELULAZ

Drobnoustroje

Zastosowanie

Actinomyces sp.

Aspergillus niger

Cellulomonas

Clostridium thermocellum

Fusarium sp.

Humicola insolens

Sporotrichum sp.

Streptomyce sp.

Thelavia terrestris

Thermoascus aurantiacus

Thermomonospora sp.

Trichoderma reesei

⇒

obróbka ziarna kakaowego przed ekstrakcją

⇒

produkcja sosów

⇒

ekstrakcja białek roślinnych, np. z zielonej

herbaty)

⇒

rozluźnianie tkanek roślinnych przed

ekstrakcją i tłoczeniem (przetwórstwo

owoców i warzyw)

CELE BADAŃ

- IZOLOWANIE SZCZEPÓW

SZCZEGÓLNIE UZDOLNIONYCH

POD WZGLĘDEM AKTYWNOŚCI

ENZYMATYCZNYCH - O DUŻYM

POTENCJALE BIOTECHNOLOGICZNYM;

- OKREŚLENIE UDZIAŁU GRZYBÓW

W BIODEGRADACJI I BIODETERIORACJI

NATURALNYCH I SYNTETYCZNYCH

MEDIÓW;

- OKREŚLENIE CECH DETERMINUJĄCYCH

WIRULENCJĘ GRZYBÓW

PATOGENNYCH.

ZAKRES BADAŃ

- AKTYWNOŚĆ LIPOLITYCZNA

(GŁÓWNY NACISK)

- AKTYWNOŚĆ PROTEOLITYCZNA

NA KAZEINIE I ŻELATYNIE

- AKTYWNOŚĆ AMYLOLITYCZNA

NA SKROBI ROZPUSZCZALNEJ

- AKTYWNOŚĆ CELULOLITYCZNA

- INNE AKTYWNOŚCI

DLACZEGO

THERMOMYCES

LANUGINOSUS

GRZYB TERMOFILNY,

WYTWARZAJĄCY

TERMOSTABILNE, WYSOKO

WYDAJNE ENZYMY:

LIPAZY

(NOVO NORDISK)

AMYLAZY

KSYLANAZY

CELULAZY

PROTEAZY

INNE