بخشی از مقاله
چکیده: پکتیناز از جمله آنزیمهای پراهمیت در صنایع مختلف بهخصوص آبمیوه میباشد. این آنزیم با تجزیه پکتین موجب صاف شدن آبمیوهها میشود. در گذشته برای استخراج این آنزیم از میوهها استفاده میشد اما امروزه به دلیل افزایش تقاضا استفاده از منابع میکروبی افزایش یافته است. استفاده از منابع میکروبی برای تولید این آنزیم موجب تولید سریعتر این آنزیم گشته و همچنین منابع گیاهی را حفظ میکند. بسیاری از کپکها مانند آسپرژیلوس نایجر میتوانند این آنزیم را تولید کنند. در این مقاله مروری انواع پکتینازهای موجود، کاربرد آنها در صنایع مختلف، میکروارگانیسمهای تولید کننده پکتیناز و عوامل موثر در تولید پکتیناز مورد بررسی قرار گرفتهشدهاست.
مقدمه
پکتیناز ها آنزیم های هتروژنی هستند که سوبسترا های پکتینی را هیدرولیز می کنند. این سوبسترا ها به صورت عمده در گیاهان وجود دارند. این آنزیم ها برای گیاهان بسیار مهم هستند زیرا آن ها باعث کشیدگی دیواره سلولی و نرم شدن بعضی از بافت های گیاهان در طول بلوغ و ذخیره سازی می گردند. پکتینازها به 3گروه تقسیم میشوند:-1هیدرولاز ها شامل پلیگالاکتوروناز -2 - EC 3. 2.1.15 - لیازها شامل پکتین لیاز - EC - 4.2.2.10 و پکتیت لیاز - -3 - EC 4.2.2.2 پکتین استراز . - EC 3.1 .1.11 - پکتینازهای تجاری و مورد مطالعه قرار گرفته شده پلیگالاکتورونازها می باشند.
پکتین یک ماتریکس ژل مانند بوده که به سلولهای گیاهان کمک میکند تا در کنار یکدیگر قرار بگیرند. پکتین تجاری به صورت سفید تا قهوهای روشن تولید شده و به صورت عمده از میوههای مرکبات به دست می آید. در غذاها به عنوان عامل ژل کننده به خصوص در مرباها و ژلهها و شیرینکنندهها و به عنوان پایدار کننده در آب میوهها استفاده می شود. پکتیناز های میکروبی نسبت به انواع گیاهی و جانوری استفاده بیشتری دارند زیرا مزیت های آنها بیشتر است . این مزیتها شامل تولید ارزان قیمت و احیای سریع تر محصول می باشد.
انتخاب منابع میکروبی به عوامل زیادی بستگی دارد. pH، یون های فلزی و دما بر تولید پکتیناز تاثیر می گذارند.سورفاکتانت هایی مثل TWEEN20 تولید آنزیم را افزایش می دهند.زیرا آن ها بر نفذ پذیری غشا سلولی تاثیر گذاشته و باعث افزایش تولید آنزیم می شوند.سنتز پکتیناز با SDS یا PAGE متوقف می شود زیرا این ترکیبات آنزیم ها را دناتوره می کنند. توانایی تجزیه کردن آنزیم با Agitation افزایش می یابد.
نتایج و بحث درمیان فرآیندهای مختلف که برای تولید آنزیمی به کار می روند تخمیر بستره جامد از همه متداولتر است زیرا تولید در واحد حجم راکتور در این نوع تخمیر نسبت به سایر انواع بالاتر است. به هزینه تولید و فضای مورد نیاز کمتری نیاز دارد . تجهیزات آن ساده تر و فرآیند های پایین دستی آن در مقایسه با نوع غوطه وری ساده تر است. علاوه بر این در این نوع تخمیر می توان از پسماندهای صنعتی و کشاورزی به عنوان سوبسترا استفاده کرد که به مواد شیمیایی و فرآورده هایی با ارزش تجاری تبدیل می شوند مثل الکل، اسید های آلی ، چربیها ، پروتئین و آنزیم ها . آنزیم های تولید شده با این روش نسبت به نوع غوطهوری پایداری حرارتی بیشتری دارند.
در این مطالعه از 3محیط کشت با درصدهای متفاوتی از سبوس گندم ، باگاس حاصل از نیشکر و محلول مغذی استفاده شد. ترکیب این محیطهای کشت در جدول زیر آمده است: همان طور که از جدول بالا مشخص است تولید آنزیم پکتیناز تا 96 ساعت در محیط M2 بیشترین میزان بوده و بعد تا پایان تخمیر به آرامی کاهش می یابد . رفتار مشابهی در محیط های M1 و M3 مشاهده شد.
محیط M2 بیشترین فعالیت آنزیم پکتیناز را نشان میدهد. - 164.15 U/ml - و به عنوان بهترین محیط کشت برای تولید حداکثر آنزیم پکتیناز مورد استفاده قرار می گیرد. دلیل این افزایش افزودن ترکیبات فیبری - باگاس نیشکر به میزان 10% - می باشد که منجر به افزایش ورود هوا و نفوذ مواد مغذی و آنزیم ها شده و در نتیجه باعث افزایش بازده تولید آنزیم پکتیناز می شود.
افزودن باگاس به میزان 20 منجر به کاهش بازده تولید آنزیم پکتیناز می شود که نشاندهنده عدم توانایی MO در هیدرولیز کافی فیبر های سلولز و همیسلولز برای تشکیل میسلیوم می باشد.دمای اپتیمم تولید آنزیم پکتیناز با محیط کشت M2 مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج در 3 دمای 45،40،35 بهدست آمد و سایر شرایط ثابت در نظر گرفته شد. با افزایش دما از 35 به 40 تولید پکتیناز افزایش می یابد .
بیشترین فعالیت پکتیناز - 141.50 U/ml - در دمای 40 درجه مشاهده شد .افزایش بیش از این حد فعالیت پکتیناز را به دلیل دناتوره شدن پروتئین ها کاهش می دهد. در 3 حالت5 ،4 ،pH= 3 مورد مطالعه قرار گرفت . دمای نمونهها در 40 درجه و از نمونه M2 استفاده شد.با افزایش pH از 4 به 5 فعالیت پکتیناز نیز افزایش یافت افزایش بیشتر pH موجب کاهش فعالیت پکتیناز می شود. این امر به توانایی A.niger در رشد و متابولیسم در pH های پایین مربوط می شود.
کینیتیک تولید پکتیناز: فعالیت پکتینازبا افزایش زمان تخمیر افزایش می یابدو بعد از 96 ساعت به بیشترین مقدار خود می رسد. - 367.92 U/ml - و بعد از این مدت زمان کاهش می یابد. نرخ تولید فرآورده - dp/dt - به تدریج افزایش پیدا کرده و بعد از 96 ساعت به بیشترین مقدار خود می رسد و پس از آن به دلیل مصرف سوبسترا کاهش می یابد.
