Articolul Informații

INDUSTRIALE ENZIME: LIPAZA PRODUCE MICROBI DIN DEȘEURI de SUBSTANȚE VOLATILE

HTML Full Text

INDUSTRIALE ENZIME: LIPAZA PRODUCE MICROBI DIN DEȘEURI de SUBSTANȚE VOLATILE

1. M. Muthumari, S. Thilagavathi și N., Hariram *

Department of Biotechnology, Kalasalingam University, Krishnankoil-626126, Tamil Nadu, India

rezumat: lipaza este o importantă enzimă termostabilă extracelulară care a primit o atenție considerabilă pentru utilizarea potențială în industria alimentară. Prin urmare, pentru a realiza o producție pe scară largă de organism gram pozitiv și negativ este enzima lipază importantă din punct de vedere comercial sub fermentație. Lipazele sunt produse de microorganisme precum bacteriile și ciupercile. Cu toate acestea, ne-am concentrat pe lipaze microbiene bacteriene au fost importanța economică a mai multor proprietăți., Studiile de față ale scopurilor acestei lucrări au fost izolarea și identificarea bacteriilor producătoare de lipază din substanțele volatile reziduale ale centralelor electrice producătoare de biogaz ca surse. A fost efectuată optimizarea condițiilor experimentale pentru obținerea cantității maxime de enzime.introducere: lipazele (triacilglicerol acil hidrolaze, EC 3.1.1.3) catalizează hidroliza și sinteza esterilor formați din glicerol și acizi grași cu catenă lungă., Lipazele apar pe scară largă în natură, dar numai lipazele microbiene sunt semnificative din punct de vedere comercial. Numeroasele aplicații ale lipazelor includ sinteze organice de specialitate, hidroliza grăsimilor și uleiurilor, modificarea grăsimilor, îmbunătățirea aromelor în procesarea alimentelor, rezoluția amestecurilor racemice și analizele chimice. Acest articol discută despre producerea, recuperarea și utilizarea lipazelor microbiene. Sunt abordate probleme de cinetică enzimatică, termostabilitate și bioactivitate și, de asemenea, sunt detaliate producțiile de lipaze recombinante. Sunt discutate preparatele imobilizate de lipaze., Având în vedere creșterea nivelului de înțelegere al lipazelor și lor multe aplicații în valoare ridicată de sinteză și în vrac de enzime, aceste enzime au un impact tot mai mare asupra bio-procesare

Nu trebuie să fie de trei factori pentru a detecta o lipaza-pozitive bacterii de cultură a acestuia. Acești factori includ (i) creșterea organismului, (ii) producerea lipazei de către organismul respectiv în condiții de creștere adecvate și (iii) Prezența unei metode sensibile de detectare a activității lipazei 31. Condițiile de creștere afectează sinteza lipazei de către microorganisme., Sursele de Carbon și azot, prezența activatorilor și inhibitorilor, temperatura de incubație, pH-ul, Cantitatea de inocul și tensiunea de oxigen pot influența producția de lipază 13. Sursa de carbon a fost raportată ca factor major care afectează expresia lipazei, deoarece lipazele sunt enzime inductibile. Producția acestor enzime depinde de prezența unei lipide, cum ar fi uleiul de măsline sau orice alt inductor, cum ar fi triacilglicerolii, acizii grași și tweens.,la eucariote, lipazele sunt implicate în diferite stadii ale metabolismului lipidic, inclusiv digestia grăsimilor, absorbția, reconstituirea și metabolismul lipoproteinelor. În plante, lipazele se găsesc în țesuturile de rezervă de energie. Modul în care lipazele și lipidele interacționează la interfață nu este încă în întregime clar și este un subiect de investigație intensă 3. Datorită semnificației lor largi, lipazele rămân un subiect de studiu intensiv., Cercetările asupra lipazelor sunt axate în special pe caracterizarea structurală, elucidarea mecanismului de acțiune, cinetica, secvențierea și clonarea genelor lipazei și caracterizarea generală a performanței 1, 4. În comparație cu acest efort, s-a lucrat relativ puțin la dezvoltarea sistemelor robuste de bioreactori de lipază pentru uz comercial.

lipazele utile din punct de vedere comercial sunt de obicei obținute din microorganisme care produc o mare varietate de lipaze extracelulare., Multe lipaze sunt active în solvenți organici care au catalizează o serie de utile inclusiv reacții de esterificare 8, 16, 21, 23, 24, 25, 30 transesterificarea, regioselectiv acilarea de glicoli și mentolate, și sinteza de peptide 10, 39 și alte chemicals1, 4, 5.materiale și metode: colectarea probelor: substanțele Volatile au fost colectate în pungi de plastic de la uzina IOT din Pudhuchathiram și Tiruchencode din Tamilnadu, India., Izolarea bacteriilor izola fost efectuate de serie diluarea volatile probe în apă sterilă și, ulterior, placare pe 1.5% Tributyrin agar base mediu care conține cu Rhodomine B folosind metoda turnării.efectul pH-ului inițial: efectul pH-ului inițial a fost accesat în intervalul 5.0-8.0 producând lipază folosind culturi de balon de agitare. Mediul care conține 0,5% ulei de măsline și cu Tween 20 induce activitatea lipolitică a fost crescut.,efectul temperaturii: efectul diferitelor tipuri de temperatură au fost incubate în placa bacteriană prin producția de lipază a fost testat în 37ºC, 50ºC și 70ºC, menținând în același timp pH-ul mediului de fermentație constant, împreună cu concentrația optimă a uleiului de măsline 0.5% și cu Tween 20.testul lipazei:

pentru a determina activitatea lipazei pe baza hidrolizei uleiului de măsline 28. Proba a fost amestecată cu 1,0 ml de substrat conținând 10,0 ml de ulei de măsline omogenizat 10% în 10% gumă arabică (Neem), 2 ml de 0,6% soluție CaCl2 și 5 ml de 0.,Tampon citrat de 2mol L1, pH7.0. Enzima substrat amestecul a fost incubat pe un agitator orbital la 100 rpm la 37 ° c pentru 1 oră. Pentru a opri amestecul de reacție, eliberat de acizi grași au fost titrate cu 0.1 mol l-1NaOH. Activitatea enzimei lipazei extracelulare a fost exprimată ca unități (U) pe ml de bulion.

REZULTATE ȘI DISCUȚII:

Izolarea și identificarea de lipaza produce tulpini bacteriene:

substanțe Volatile au fost colectate în pungi de plastic de la MULTE plante la Pudhuchathiram și Tiruchencode în Tamilnadu, India., Izolarea bacteriilor izola au fost efectuate de serie diluarea volatile probe în apă sterilă și, ulterior, placare pe 1.5% Tributyrin agar base mediu conțin cu și fără Rhodomine B folosind metoda turnării (Fig.3). Plăcile au fost incubate la 37 ‘ C pentru 48-72hrs. și observați formarea zonei(Fig.4). O zonă clară în jurul coloniilor indică producția de lipază (Cardenas et al, 2001)., Tulpinile pozitive de lipază au fost purificate în continuare, cultivate în bulion nutritiv la 37 ‘ C timp de 24 de ore și analizate pentru capacitatea de a produce lipază cu ulei de măsline, izolatele bacteriene L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, L10 și L11. Printre ei mai mare activitatea lipazei de diferite de temperatură și de pH (Fig 1 și 2) au fost identificate și alte studii au fost efectuate de către morfologice, fiziologice și biochimice caracteristici (Tabelul 1) de puternic lipolitice tulpinile sălbatice s-au determinat prin metoda descrisă în ‘Berget Manualul de Determinație Bacteriologie’.,

placa 2: A-F. prezintă lipaza care produce diferite tipuri de izolate.

FIG. 3: PREZINTĂ SUPLIMENTAREA MEDIULUI AGAR TRIBUTYRIN CU RODOMINA B ȘI MORFOLOGIA COLONIILOR DIFERITE ALE IZOLATELOR PRODUCĂTOARE DE LIPAZĂ.

FIG.4: prezintă suplimentarea mediului agar TRIBUTYRIN care conține L1 la L11 morfologia coloniilor diferite ale izolatelor producătoare de lipază și formarea zonei în placă (48hrs).

efectul surselor de carbon:

Sugihara și colab.,(1991) a raportat producția de lipază din izolatele bacteriene în prezența a 1% ulei de măsline în mediul de cultură. S-a observat o mică activitate enzimatică în absența uleiului de măsline chiar și după cultivarea prelungită. Glucoza, uleiul de măsline și Tween 20 au fost raportate ca fiind cele mai bune surse de carbohidrați și lipide, respectiv, pentru producerea unei lipaze extracelulare de către izolatele bacteriene L1, L3, L4, L6, L7, L9, L10 și L11. Când s-au comparat cele două surse de carbon, s-a constatat că uleiul de palmier la o concentrație de 2% produce de 12 ori mai multă lipază decât mediul de fructoză 29.,tabelul 1: caracterele morfologice, fiziologice și biochimice ale organismului care produce lipază din substanțe VOLATILE.

Efectul de pH și Temperatură:

enzima arătat activitatea optimă la 50 ° C și pH7.0. Activitatea enzimatică maximă de 7,5 U/ml la 8,5 pH a fost găsită în izolatul L5 și, comparativ cu izolatul L4, a fost găsită puțin mai puțin în 0,8 U/ml de activitate. În schimb, dacă creșterea temperaturii la 70ºC activitatea enzimatică a fost găsită ridicată în 7U / ml la izolatul L4 și mai puțin în randamentul L5 la 2,5 U/ml de sinteză a enzimelor., În mod similar, rezultatele noastre au fost găsite în enzima reținută 50% din activitatea inițială după incubarea 1-h la 60ºC și incubarea 30-min la 70ºC 26.microorganismele care produc lipaze: lipazele sunt produse de multe microorganisme și eucariote superioare. Cele mai multe lipaze utile din punct de vedere comercial sunt de origine microbiană. Unele dintre microorganismele producătoare de lipază din substanțe volatile sunt enumerate în tabelul 1.,izolarea și screeningul microorganismelor producătoare de lipază: microorganismele producătoare de lipază au fost găsite în diverse habitate, cum ar fi deșeurile volatile industriale din izolatele bacteriene L1, L2,L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, L10 și L11., fabrici de prelucrare a uleiului vegetal, fabrici de produse lactate, sol contaminat cu ulei, Semințe oleaginoase și alimente în descompunere 36, grămezi de compost, vârfuri de cărbune și izvoare termale 37. Cu toate acestea, microorganismele producătoare de lipază includ bacterii, ciuperci, drojdii și actinomyces., Metodele Simple și fiabile pentru detectarea activității lipazei în microorganisme au fost descrise de Sierra(1957). Formațiile zonelor opace din jurul coloniilor sunt o indicație a producției de lipază de către organisme. Modificarea acestui as say utilizează diferiți surfactanți Tween în combinație cu uleiul de picior Nil blueorneet și sărurile Cu2+. De asemenea, screening-ul producătorilor de lipază pe plăcile de agar se face frecvent prin utilizarea Tributirinei ca substrat 7, iar zonele clare din jurul coloniilor indică producerea de lipază., Sistemele de Screening utilizează substraturi cromogene au fost de asemenea descrise 38. Wang și colab. (1995) a folosit plăci de activitate modificată a lipazei Rhodamine Bagartoscreen într-un număr mare de microorganisme. Alte versiuni ale acestei metode au fost raportate 17, 22.

tipuri de mediafor dezvoltarea lipazei:

lipazele sunt produse în cea mai mare parte microorganisme prin cultura scufundată 18, dar metodele de fermentare olid – state 9 pot fi, de asemenea, utilizate. Cultura celulară imobilizată a fost utilizată în câteva cazuri15., Multe studii au fost întreprinse pentru a defini cultura optimă și cerințele nutriționale pentru producția de lipază prin cultura scufundată. Producția de lipază bacteriană enzimatică este influențată de tipul și concentrația surselor de carbon și azot, pH-ul culturii, temperatura de creștere și concentrația de oxigen dizolvat 11. Sursele de carbon lipidice par a fi, în general, esențiale pentru obținerea unui randament ridicat de lipază; cu toate acestea, câțiva autori au produs randamente bune în absența grăsimilor și uleiurilor.,lipazele sunt considerate a fi al treilea grup enzimatic ca mărime, după proteaze și carbohidrolaze, pe baza volumului total de vânzări. Utilizarea comercială a lipazelor este o afacere de miliarde de dolari care constă într-o mare varietate de aplicații diferite (Tabelul 2). Enzimele lipolitice atrag în prezent o atenție enormă datorită potențialului lor biotehnologic 12, 19, 27, 32. Lipazele sunt utilizate în două moduri distincte: ca catalizatori biologici pentru producerea diferitelor produse (de ex., ingrediente alimentare) și în aplicații directe, ca agenți de degresare în piele industria de prelucrare, aditivi pentru detergent de rufe formulare sau ca potențial de hidroliza

TABELUL 2: APLICAREA INDUSTRIALĂ ȘI FUNCȚIA DE LIPAZĂ BACTERIANĂ ENZIME

agents for industrially important fats and oils., Scanarea lipazei poate fi utilizată și în esterificare, transesterificare și reacții de interesare14, 20. Lipaza reacția de trans-esterificare în solvenți organici sunt un emergente aplicații industriale, cum ar fi producția de unt de cacao, echivalent, umane substitut de grăsime din lapte, farmaceutic foarte important de acizi grași polinesaturați, bogată sau săracă în calorii lipide și producția de biomotorină din ulei vegetal 19. Lipazele sunt, de asemenea, utilizate ca detergent de rufe și componente de detergent pentru spălarea vaselor., Acestea pot reduce încărcătura ecologică a produselor de detergent, deoarece economisesc energie permițând o temperatură de spălare mai scăzută și sunt biodegradabile, fără a lăsa reziduuri dăunătoare. Există multe brevete de lipază disponibile și produse comerciale pentru industria detergenților 14. Lipazele sunt utilizate pe scară largă în industria produselor lactate pentru hidroliza grăsimilor din lapte. Aplicațiile actuale includ îmbunătățirea aromei brânzeturilor, accelerarea maturării brânzeturilor și lipoliza grăsimii și smântânii untului., Acizi grași liberi generate de acțiunea lipazelor pe de grăsime din lapte sunt esențiale pentru multe produse lactate, în special pentru dedurizarea brânzeturi, deoarece acestea au aromă specifică characteristics6,14.concluzie: lipazele sunt enzime versatile care sunt utilizate pe scară largă și devin din ce în ce mai importante în aplicațiile cu valoare ridicată în industria alimentară și în producția de substanțe chimice fine. Lipazele sunt capabile de biotransformare selectivă regională și stero-selectivă și permit rezolvarea amestecurilor racemice., Lipazele cu proprietăți îmbunătățite sunt produse prin selecție naturală și inginerie proteică pentru studiul ARNr 16S și pentru studii suplimentare pentru a spori utilitatea acestor enzime. Simultan, se fac progrese în bioreactor și tehnologii de reacție pentru utilizarea eficientă a lipazelor. Cu toate acestea, rata de progres este lent de prelucrare pe bază de lipază are un viitor promițător; factorii care prezintă limitări includ sunt costul lativ ridicat al lipazelor și o lipsă de enzime cu gama optimă de specificități catalitice și proprietăți necesare în diferitele aplicații.,

confirmare: suntem sincer recunoscători cancelarului și Vice-cancelar, Universitatea Kalasalingam, Krishnankoil, Districtul Viruthunagar, Srivilliputhur – 626 126 Tamil Nadu.

1. Alberghina L, Schmid RD, Verger R, editori. Lipaze: structură, mecanism și inginerie genetică Weinheim: VCH, 1991.
2. Azim A, Sharma SK, Olsen ce, Parmar VS.sinteza catalizată de lipază a-haloamidelor îmbogățite optic. Bioorg Med Chem 2001; 9: 1345-8.Balashev K, Jensen TR, Kjaer K, Bjornholm T., Metode noi pentru studierea lipidelor și lipazelor și interacțiunea lor reciprocă la interfețe: Partea I. microscopia Forței Atomice. Biochimie 2001; 83: 387-97.
3. Bornscheuer UT, editor. Enzime în modificarea lipidelor Weinheim: Wiley-VCH, 2000
4. Berglund P, Hutt K. sinteza Biocatalitică a compușilor enantiopuri folosind lipaze. În: Patel RN, editor. Biocataliză selectivă Stereo. New York: Marcel Dekker, 2000.
5. Bigelis, R. (1992) enzime alimentare. În: biotehnologia ciupercilor filamentoase, Finkelstein, D. B. și Ball, C.,, Butterworth-Heinemann (Reed Publishing), statele UNITE ale americii
6. Cardenas J, Alvarez E, deCastro-Alvarez M-S, Sanchez-MonteroJ-M, Valmaseda M, Elson SW, Sinisterra J-V. Screeningandcatalyticactivityinorganicsynthesisofnovelfungalandyeastlipases. J Mol Catal B: Enzimă. 2001;14:111-23
7. Chowdary GV, Ramesh MN, Prapulla SG. Sinteza enzimatică a izoamilisovaleratului folosind lipaza imobilizată din Rizomucormiehei: analiză multivariată. Procesul Biochem 2001; 36: 331-9.
8. Chisti Y. fermentații substrat Solid, producția de enzime, îmbogățirea alimentelor. În: Flickinger MC, Drew SW, editori., Enciclopedie de bioprocess tehnologie: fermentare, biocataliza, și bioseparation, vol.5.New York: Wiley, 1999a. p. 2446-62.Ducret a, Trani m, Lortie R. lipaza catalizează esterificarea enantioselectivă a ibuprofenului în solvent organic sub activitate controlată a apei. Enzyme Microb Technol 1998; 22: 212-6.
9. Elibol M, Ozer D. Influența oxigenului transferonlipase producția de Rhizopusarrhizus. Proces Biochem. 2001; 36:325–9.
10. Faber, K. (1995) Biotrans formations in organic chemistry –A text book. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
11. Gupta, R., N. Gupta și P., Rathi. 2004 .Lipazele bacteriene: o prezentare generală a producției, purificării și proprietăților biochimice. Appl Microbiol Biotechnol 64: 763 – 781.
12. Hasan, F.; Shah, AA și Hameed ,A. (2006) aplicații industriale ale lipazelor microbiene. Enzyme Microbiol Biotechnol 39. 235-251.
13. Hemachander C, Bose N, Puvanakrishnan R. Întreaga celulă imobilizarea Ralstoniapickettii pentru lipaza producție. Procesul Biochem 2001; 36: 629-33.
14. Hamsaveni DR., Prapulla SG, Divakar S. Răspuns suprafață abordare metodologică pentru sinteza de izobutil isobutyrate. Procesul Biochem 2001; 36: 1103-9.,
15. Hou. dependența pH-ului și stabilitatea termică a lipazelor din culturile din colecția de culturi ARS. JInd Microbiol 1994; 13: 242-8.
16. Ito T, Kikuta H, Nagamori E, Honda H, Ogino H, Ishikawa H, T. Kobayashi Lipaza producție în două etape fed-batch cultura de solvent organic-tolerant Pseudomonasaeruginosa LST-03. J Bio sci Bio eng 2001; 91: 245-50.
17. Jaeger KE, Reetz TM. Lipaze microbiene din instrumente versatile pentru Biotehnologie.TrendsBiotechnol1998; 16: 396-403.
18. Kademi, A.; Leblanc, D. și Houde, A. (2005) Lipases in Enzyme Technology, Asia tech Publishers Inc. 297-318.,
19. Kiyota H, Higashi E, Koike t, Oritani T. preparat catalizat de lipază al ambilor enantiomeri ai jasmonatului de metil. Tetraedru: Asimetrie 2001; 12: 1035-8.
20. Kouker G, Jaeger KE. Analiza specifică și sensibilă a plăcilor pentru lipazele bacteriene. Appl Environ Microbiol 1987; 53:211-3.Krishna SH, Karanth ng. Sinteza catalizată de lipază a butiratului de izoamil. Un studiu cinetic. Bio chim Bio phys Acta 2001; 1547: 262-7.Krishna SH, Sattur AP, Karanth ng. Sinteza catalizată de lipază a izoamilisobutiratului-optimizare folosind un design rotativ compozit central., Procesul Biochem 2001; 37: 9 -16.
21. Kiran KR, Manohar B, Divakar S. o analiză centrală a designului compozit rotativ al sintezei catalizate de lipază a acidului lactic lauroil la nivel de scară. Enzyme Microb Technol 2001a; 29: 122-8.
22. Lee D, Kok Y, Kim K, Kim B, Choi H, Kim D, Suhartono MT, Pyun Y. Izolarea și caracterizarea de un thermophiliclipase din Bacillus termo leovorans ID-1. FEMS Micro biol Lett1999; 179: 393-400.
23. Liese A, Seelbach K, Wandrey C, editori. Biotransformare industrială Weinheim: Wiley-VCH, 2000.
24. Macedo GA, parc YK, Pastor GM., Purificarea parțială și caracterizarea unei lipaze extracelulare dintr-o tulpină nou izolată de Geotrichumsp. Rev Microbiol1997; 28: 90-5.
25. Papaparaskevas D, Christakopoulos P, Kekos D, Macris BJ. Optimizarea producției de lipază extracelulară din Rodotorulaglutinis.BiotechnolLett1992; 14: 397-402.
26. Rao P, Divakar S. Lipaza esterificare catalizată de a-terpineol cu diverși acizi organici: aplicarea Plackett –Burman design. Procesul Biochem 2001; 36: 1125-8.
27. Shelley, A. W., H. C. Deeth, și I. C. Mac Rae. 1987., Revizuirea metodelor de enumerare, detectare și izolare a microorganismelor lipolitice cu referire specială la aplicațiile lactate. J. Microbiol. Metode 6: 123-137.
28. Sheldon, R. A. (1996) conversii enzimatice pe scară largă în medii neapoase. În: reacții Enzimatice în media organic, Koskinen, A. M. P și Klibanov, A. M, Chapman & Sala, 266-307.
29. Sierra G. o metodă simplă pentru detectarea activității lipolitice a microorganismelor și a unor observații privind influența contactului dintre celule și substraturile grase. Antonievan Leeuwenhoek1957; 23: 15-22.,
30. Sugihara A, Tani T, Tominaga Y. purificarea și caracterizarea anovelther mostablelipase din Bacillus sp. JBiochem1991;109:211-6
31. Sih, C. J.; Girdaukas, G.; Chen, C-S. și Sih, J. C.(1996) Enzimatice rezoluții de alcooli, esteri, și compușii care conțin azot. În: reacții Enzimatice anorganice mass-media, Koskinen, A. M. P și Klibanov, A. M, Chapman & Sala, 94-139

1. Sztajer H, Maliszewska eu, Wieczorek J. Producția de lipaze exogene de bacterii, ciuperci și actinomicete., Enzima Microb Technol 1988; 10: 492-7
2. Wang y, Srivastava KC, Shen GJ, Wang HY. Lipază alcalină termostabilă dintr-o tulpină de bacil termofil nou izolată, A30-1(ATCC53841). J Ferment Bioeng1995; 79: 433-8.
3. Yeoh HH, Wong FM, Lin G. Screening pentru lipaze fungice folosind substraturi lipidice cromogene. Mycologia 1986; 78: 298-300
4. Zhang LQ, Zhang YD, Xu L, Li XL, Yang XC, Xu GL, Wu XX, Gao HY, Du BM, Zhang XT, Zhang XZ. Sinteza catalizată de lipază a diamidei RGD în solvenți organici miscibili în apă apoasă. Enzyme Microb Technol 2001; 29: 129-35.,Muthumari GM, Thilagavathi S și Hariram N: enzime industriale: lipaza producătoare de microbi din deșeuri substanțe Volatile. Int J Pharm Sci Res 2016; 7 (5): 2201-08.doi: 10.13040 / IJPSR.0975-8232.7(5).2201-08.Toate © 2013 sunt rezervate de International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. Această revistă este licențiată sub o licență Unported Creative Commons Attribution – NonCommercial-ShareAlike 3.0.