بخشی از مقاله
کاربرد باکتريهاي باسيلوس در بيوتکنولوژي غذايي و صنايع توليد فراوردههاي ميکروبي
چکيده : گونه هاي متفاوتي از باکتري باسيلوس در توليد فراوردههاي تخميري از ديرباز مورد توجه بودهاند. ظرفيت سويه هاي خاصي از اين باکتري در توليد و ترشح مقادير بالاي آنزيم هاي برون سلولي، آنها را در زمره مهمترين توليدکنندگان آنزيم هاي صنعتي قرار دادهاست . يکي از خصوصيات شاخص سويه هاي باسيلوس، توانايي آنها در توليد محدوده وسيعي از ترکيبات ضدميکروبي است . يک سويه مشخص از باسيلوس عموما قادر به توليد انواع مختلفي از مولکولها شامل آنزيم ها، باکتريوسين هاو ليپوپپتيدها است و از اينرو به عنوان ابزار بلقوهاي جهت کنترل پاتوژنهاي غذايي و فساد ميکروبي در نظر گرفته ميشود. سازگاري بالاي برخي گونه هاي باسيلوس جهت تخمير و رشد در محيط هايي با pH متفاوت، تحمل دماي بالا، پايداري مناسب و قرارگرفتن در ليست GRAS سازمان غذا و دارو، آنها را به عنوان کانديد مناسبي جهت به کارگيري در صنايع مختلف ميکروبي، غذايي و دارويي تبديل کردهاست . به علاوه اينکه با کمک روشهاي متفاوت موتاسيون و به مدد تکنيک هاي جديد شامل کلونينگ و مهندسي پروتئين ، کارايي سويه ها و محصولات توليدي آنها بهبود يافته و توليد و ترشح مقادير بالايي از پروتئين هاي نوترکيب در ميزبان باسيلوس ممکن گرديدهاست و برخي سويه ها به عنوان توليدکنندگان صنعتي نوکلئوتيدها، ويتامين ها و طعم دهندهها توسعه يافته اند.
کلمات کليدي: باسيلوس، بيوتکنولوژي، فراوردههاي ميکروبي، کاربرد.
١- مقدمه
گونه هاي باسيلوس از جمله ارگانيسم هاي مهم صنعتي محسوب ميشوند زيرا ميزان رشد سريع داشته و به همين دليل داراي سيکل هاي تخميري کوتاه هستند، به علاوه توانايي آنها در ترشح پروتئين به محيط برون سلولي، ايمن شناخته شدن بعضي گونه ها مانند Bacillus subtilis و Bacillus licheniformis جهت مصرف کننده و مشخص بودن خصوصيات و ساختار ژنومي بعضي از گونه ها، شرايط آنها را جهت به کارگيري در صنعت فراوردههاي ميکروبي ويژه ميسازد. در اين مقاله به بررسي قابليت هاي اين باکتري به منظور به کارگيري در فرايند تخمير، توليد آنزيم هاي صنعتي و فراوردههاي بيولوژيک پرداخته مي- شود[١]و[٢].
٢- کاربرد هاي مختلف باکتري باسيلوس
مهمترين کاربردهاي اين باکتري در توليد غذاهاي تخميري، صنايع توليد آنزيم و توليد ترکيبات ضد ميکروبي مي باشد.
٢-١- غذاهاي تخميري
Natto يکي از غذاهاي سنتي است که عامل اصلي تخمير در آن باکتري Bacillus subtilis ميباشد. در فراوردههاي تخميري، باسيلوس با توليد آنزيم هاي آميلاز، سلولاز و پروتئاز باعث ايجاد طعم مخصوص مي گردد. به علاوه فراورده داراي خصوصيات آنتيبيوتيکي بوده و گزارش شده کشت ميکروبي با اثرات پروبيوتيکي مي تواند باکتري هاي پاتوزن را از مسير گوارشي حذف نمايد[١].
٢-٢- توليد آنزيم صنعتي
آنزيم توليد شده از گونه هاي باسيلوس حدود ٥٠ درصد از سهم توليد را در صنعت آنزيم به خود اختصاص داده است . Subtilisin مهمترين پروتئاز توليدي توليدي توسط اين باکتري است که توسط B.subtilis, B.licheniformis و B.pumilus توليد ميشود. آميلاز توليدي از باسيلوس در صنايع مختلف غذايي و تخميري کاربرد دارد. قابليت آلفاآميلاز به دست آمده از B.licheniformis براي محلول ساختن نشاسته ذرت که تنها در 0c ١٠٠ ژلاتينه ميشود، شاخص ميباشد. بتاآميلازهايي با منشا باکتريايي از B.megaterium و B.subtilis به شکل تجاري در دسترس است .
همچنين اين باکتري قادر به توليد پولولانازها،گلوکوآميلاز،سيکلومالتودکسترين گلوکونوترانسفراز،گلوکوآميلاز- وگلوکانازمي باشد که در توليد دکسترين ها و صنعت نشاسته مورد استفاده قرار مي گيرد. آنزيم هاي ديگري که توسط انواع باسيلوس توليد ميشود شامل لوان - سوکراز، سلولاز، زايلاناز، استراز، چيتيناز، تاناز، لاکتاماز، اندونوکلئاز، پنسليناز و فسفاتاز قليايي ميباشد. فعاليت پکتينولتيک نيز در اين باکتري مشاهده شده- است [١]و[٣].
٢-٣- توليد حشرهکش بيولوژيک
B.thuringiensis به صورت تجاري در حد وسيعي استفاده ميشود. سلول باکتري حاوي کريستالهاي پروتئيني است که به هنگام خورده شدن توسط لارو حشره فعالشده و باعث مرگ آن مي شود[٤].
٢-٤ توليد ترکيبات ضدميکروبي
اعضاي جنس باسيلوس طيف وسيعي از ترکيبات ضدميکروبي را توليد ميکنند که شامل پپتيدها، آنتي بيوتيک هاي ليپوپپتيدي و باکتريوسين -ها مي- باشد. به طور کلي ميتوان ترکيبات ضد ميکروبي که توسط باسيلوسها توليد ميشود را به سه دسته عمده تقسيم نمود. دسته اول ترکيبات باکتريوسين و شبه باکتريوسين ميباشد که شامل lantibiotic و coagulin ميباشد. دسته دوم پپتيدهاي سنتز شده غير ريبوزومي است مانند surfactin و pumilacidins و دسته سوم نيز آنتيبيوتيک هاي غيرپپتيدي است مثل amicoumacins و .rhizocticins bacitracinA محصول عمده تجاري اين باکتري است . Tyrocidine
و gramicidine از آنتيبيوتيک هاي توليد شده توسط B.brevis ميباشد.
B.subtilis نيز ترکيبات متعددي مانند subtilin،bacilysin ،subsporinsA-Cو rhizocticins را توليد ميکند. B.subtilis و B.licheniformis از توليدکنندگان بالقوه surfactin است که فعاليت امولسيفايري مناسبي هم دارد.
به علت خصوصيات فيزيکوشيميايي و طيف وسيع باکتريوسين هاي باسيلوسي، اهميت آنها در مقايسه با باکتريوسين هاي باکتريهاي اسيد لاکتيکي در حال افزايش است . کارايي bacillocin٤٩٠ و cereinA٨ به عنوان نگهدارنده در محصولات لبني مانند شير و پنير گزارش گرديدهاست . سويه هاي باسيلوس نقش عمدهاي در توليد غذاهاي تخميري و نوشيدنيهاي قليايي دارند و بنابراين کاربرد سويه هاي توليدکننده باکتريوسين در اين غذاها ميتواند نقش ويژهاي در نگهداري بيولوژيک اين غذاها ايفا نمايد[١] و [٥] و [٦].
٢-٥ ديگر فراوردههاي بيولوژيک
B.subtilis قادر به توليد نوکلئوزيدها ميباشد که به دنبال فسفريلاسيون شيميايي آنها ميتوان نوکلئوتيدها را توليد نمود. توليد ويتامين ريبوفلاوين نيز از باکتري B.subtilis ممکن است که بيوسنتز آن در رابطه با متابوليسم پورين مي باشد. سويه هايي از B.subtilis و B.pumilus قادر به توليد مقادير قابل توجهي از D-ribose هستند که به عنوان افزايش دهنده طعم و در غذاهاي سلامتي بخش کاربرد دارد. ترکيبات طعم دهنده که از تخميرهاي باسيلوسي به دست ميآيند عموما محصولات آمينواسيدي و پروتئيني هستند، همچنين به علت توليد آلدئيدها، کتونها و اسيدها، ترکيبات فعال معطر نيز در محصول توليد مي - شود[١].
