بخشی از مقاله
مروري بر بررسی تهیه صنعتی آنزیم لیپاز از طریق بیوتکنولوژي
چکیده
لیپازها از جمله منعطفترین بیوکاتالیستها هستند و گسترهي وسیعی از واکنشهاي تبدیل زیستی را کاتالیز میکنند. دانش آنزیمولوژي تحول عمیقی در صنایع بیوتکنولوژي ایجاد نموده است. به طوریکه امروزه از بین 4000 آنزیم شناخته شده در حدود 200 نوع آن در صنایع مختلف کاربرد دارند که اکثرا از منابع میکروبی حاصل شدهاند. امروزه بیشتر آنزیمها بوسیله فرمانتاسیون مواد با پایه زیستی تهیه میشوند. آنزیمهاي هیدرولیتیکی چون پروتأزها، آمیلازها، استرازها و لیپازها بخش عمدهاي از داد و ستد آنزیمهاي صنعتی را در بر میگیرند. در این میان لیپازها به خاطر کاربرد گسترده در صنایع مختلف اهمیت فراوانی داشته و در دست مطالعه و بررسی هستند. لیپازها گروهی از آنزیمهاي هیدرولازي میباشند که با هیدرولیز باندهاي استريتري گلیسیریدهاي زنجیر بلند باعث تجزیه آنها به گلیسرول و اسید چرب میشوند. دارا بودن این آنزیمها از یکسري ویژگیها عملکردي باعث شده است تا لیپازها به طور گستردهاي در صنعت مورد استفاده قرار گیرند. این ویژگیها شامل تولید آنها توسط طیف وسیعی از جانداران مانند گیاهان، جانوران و میکروارگانیسمهایی مانند قارچ و باکتري و تمایل کاملا اختصاصی آنها به سوبسترا بر اساس نوع، شکل فضایی و محل اتصال اسید چرب کاتالیز نمودن واکنشهاي متنوعی مانند هیدرولیز و سنتز باندهاي استري و یا ایجاد تغییر در آنها می باشد.
واژه هاي کلیدي :لیپاز،بیوکاتالیست، منابع میکروبی، بیوتکنولوژي
-1 مقدمه
لیپازها آنزیمهایی هستند که در همه جا از جمله گیاهان، قارچها و باکتريها حضور دارند و داراي اهمیت فیزیولوژیکی و پتانسیل صنعتی قابل توجهی م باشند .عملکرد بیولوژیکی لیپاز، کاتالیز هیدرولیز تري آسیل گلیسیرولها به اسیدچرب آزاد، دیآسیل گلیسیرول، مونوآسیلگلیسرول وگلیسیرول می باشد. لیپازها خصوصیات منحصربه فردي در مواجه با محیطهاي آبی و غیرآبی دارند وقتی محتواي آب محیط کم باشد، سنتز استر از گلیسرول و اسید چرب طولانی زنجیر، انجام میگیرد یک لیپاز حقیقی امولسیون استرهاي گلیسیرین و اسید چرب طولانی زنجیر مثل تریپالمیتین وتري اولئین را از هم جدا میکند. پیش رفت کاربردهاي شیمیاي آنزیمها به خصوص در 33 سال اخیر در صنایع غذایی بسیار امید بخش بوده است.[22,12] لیپازها محدوده ي کاربردي گستردهاي در دترجنتها، صنایع آلی، صنایع چرم، مدیریت محیط زیست، وسایل آرایشی و صنایع عطري، مواد پزشکی وبیوسنسورها دارند. در حال حاضر، لیپازها براي تولید انانتیومر الکلهاي اولیه و ثانویهی غنی شده استفاده میشود. با این حال براي کربوکسیلیک اسید- هاي کایرال و آمینهاي ثانویه، کمتر استفاده میشوند. استرهاي کوچک وکربوکسیلیک اسیدهاي کوتاه زنجیر و نیمی از الکلهاي سنتز شده توسط لیپازها، نقش مهمی در صنایع غذایی مثل عطر و طعم دارند.[7,6,5]
امروزه لیپازها جایگاه مهمی در بین بیوکاتالیست ها دارند. قابلیت هیدرولیز تري گلیسرید ها به آن ها این امکان را داده است که در طیف وسیعی از سوبستراها مورد استفاده قرار گیرند. سوبستراي اصلی آنزیم لیپاز ترياسیل و گلیسرول هاي کم محلول در آب است. تحت شرایط طبیعی آنها پیوند هاي استري ما بین یک فاز سوبستراي غیرمحلول فاز مایع را هیدرولیز میکنند. در غیاب آب، واکنش منجر به استریفیکاسیون و تشکیل گلیسرید ها از اسیدهاي چرب گلیسرول میشود. لیپاز ها بطور اختصاصی به موقعیت 1 یا 3 کربن در گلیسرول حمله می کنند .[8] آنزیم لیپاز بطور وسیعی در طبیعت وجود دارد و در اغلب گونه هاي حیوانی، گیاهی، باکتريها، مخمرها و قارچها یافت می شود. آنزیمهاي بدست آمده از منبع باکتریایی بیشتر مورد توجه محققان بوده است زیرا کشت، غربالگري و مهندسی ژنتیک باکتريهاي مولد آسان تر از سایر موجودات می باشد. آنزیم خارج سلولی لیپاز توسط برخی از باکتریها بصورت گلیکوپروتئین و در برخی دیگر بصورت لیپوپروتئین تولید میشود.[1]
تعداد کمی از لیپازهاي باکتریایی نسبت به دماي بالا
مقاومت دارند. در بین باکتريها سویههاي sp Achromobacter ، ،.s Arthrobacter، sp., Alcaligenes sp Staphylococcus .Pseudomonas sp. Chromobacterium sp قادر به تولید لیپاز می باشند.[8] عوامل محیطی متعددي مانند دما، pH، حضور منابع کربن، نیتروژن و لیپید، دور همزن و میزان اکسیژن محلول در تولید لیپاز موثر شناخته شدهاند. علاوه بر این حضور اسیدهاي چرب آزاد، استرهایی با قابلیت هیدرولیز، نمک هاي صفراوي و گلیسرول از عوامل محرك تولید آنزیم میباشند.[13]قابلیت بیوکاتالیستی لیپازهاي میکروبی در هر دو محیط آبی و غیر آبی و همچنین مقاومت مناسب آن در محیط هاي قلیایی و دماي بالا منجر به کاربرد وسیع آن در صنایع تولیدي شوینده ها، مواد غذایی، داروسازي، چرم سازي، لبنیات، بیوفسیل و سنتز انواع ترکیبات چرب شده است.[20]
-2 منابع میکروبی تولید لیپاز
لیپازها به طور گستردهاي درطبیعت به کار میروند .این آنزیم ها از قارچها، کپکها یا باکتريها تولید میشوند اکثرا به صورت خارج سلولی ترشح میگردند . در این میان لیپازهاي میکروبی به لحاظ هزینههاي تولیدي کم و پایداري بالاتر داراي اهمیت تجاري میباشند. پتانسیل بسیار بالاي بیوتکنولوژي لیپازهاي میکروبی، در ارتباط با انتخاب شیمیایی، انتخاب پذیري نواحی، انتخاب پذیري فضایی لیپازها میباشد. لیپازها در مقادیر بالایی در دسترس هستند. چرا که برخی از آن ها را میتوان در مقادیر بالا از میکروارگانیسمها تولید کرد.[11] بیشتر لیپازهاي کاربردي در صنایع میکروبی از قارچها و باکتريها فراهم میشود. در این میان قارچها بیشتر ترجیح داده میشوند زیرا معمولا آنزیمهاي قارچی به صورت خارج سلولی ترشح میشوند و این موضوع استخراج آنزیمها را از محیط تخمیر، تسهیل میکند. در فرایندهاي مدرن، ژنهاي قارچی در سیتمهاي باکتریایی بیان میشوند .[19,16]
روشهاي مختلف آزمون لیپاز عبارتند از:
-1 تیتریمتري -2 کشش سطحی -3 اسپکتروسکوپی -4 کروماتوگرافی -5 ایمنی سنجی
از میان روشهاي مذکور ساده ترین روش تیتریمتري است اما این روش نیازمند بازخوانی مستمر توسط pHمتر دارد، بنابراین روش pH آماري خوانده میشود.[18]
میکروارگانیسمهاي تولیدکننده لیپاز عبارتند از باکتري، قارچ، مخمر و اکتینومیسسها. روش ساده و قابل اعتماد براي تعیین فعالیت لیپاز میکروارگانیسمها توصیف کردن توسط Sierra است. این روش از سورفاکتانت Tween 80 در محیط کشت جامد براي تشخیص فعالیت لیپولیتیک استفاده میکند. شکل مناطق تیره اطراف کلنیها تعیین کننده لیپاز تولید شده توسط میکروارگانیسمها است. اصلاح این آزمایش با استفاده از سورفاکتانت Tween گوناگون، در ترکیب با نیل بلو یا روغن
