Microorganisme producatoare de α-amilaze

Microorganisme producatoare de α-amilaze

- amilazele sunt enzime termostabile. Cea mai importanta sursa de -amilaza bacteriana o constituie speciile din genul Bacillus: Bacillus subtilis si Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus licheniformis, Bacillus sterothermophilus.

Diferenta dintre actiunile acestor microorganisme constau in compozitia diferita a hidrolizantului de amidon.

Aceste microorganisme se cultiva pe medii care contin:

amidon de cartofi, de porumb, extract de porumb, tarate de orz, orz, glicerol;

peptona, aminoacizi, hidrolizat de cazeina, saruri de NH₄;

saruri minerale: fosfati de Na, K, NaCl, CaCO₃;

vitamine, extract de drojdie.

Temperatura: 30-65°C; durata: 18-144 ore; pH optim: 6,0-7,5

Fiecare specie de Bacillus are cerinte proprii.

Biosinteza este un proces aerob, iar oxigenul este insuflat odata cu aerul sterilizat; nu poate fi utilizat direct in faza gazoasa ci doar dizolvat. Necesarul de oxigen depinde de microorganisme si de faza lui de dezvoltare, intensitatea maxima a respiratiei fiind in faza logaritmica a dezvoltarii.

Bioreactoarele sunt echipate cu sisteme de agitare eficiente pentru a asigura un transfer al O₂ cat mai bun.

Izolarea -amilazei din mediul de cultura

Preparatele -amilazice se prezinta sub forma conditionata in grade diferite de puritate. Exista preparate -amilazice sub forma de solutie concentrata, obtinuta prin filtrarea biomasei, urmata de o concentrare de pana la 50% s.u. si adaugare de substante cu caracter stabilizant.

Se obtine un preparat -amilazic de o mai mare puritate daca concentratul obtinut anterior se concentreaza 1/5 din volum si enzima este precipitata cu acetona in proportie de 50%.

Prepararea enzimelor de mare puritate: cromatografia cu schimb de ioni, cromatografia de afinitate.

Tehnologia de obtinere a -amilazelor

De obicei -amilaza este produsa de microorganisme alaturi de amiloglucozidaze si glucozidaze. Cele trei enzime se numesc enzime de zaharificare si sunt produsi de specii de Bacillus (polymyxa, circaulus, cercus, stearothermophylus), de Aspergillus, Clastridium, Pseudomonas.

Mediul de cultura: 5-20% faina de porumb, suplimentata uneori cu amidon de porumb sau extract de porumb; pH=5,5 mentinut cu NH₃ sau NaOH.

Hidroliza enzimatica a amidonului utilizand preparate amilolitice de origine microbiana

Fiecare produs de enzima stabileste pentru hidroliza enzimatica a amidonului anumite conditii de lucru in functie de compozitia preparatului amilolitic si scopul urmarit. Hidrolizatele pot fi utilizate la obtinerea siropului de glucoza si de fructoza, in industria berii pentru marirea fermentabilitatii materiilor prime vegetale. Enzimele amiloliltice, alaturi de proteaze sunt enzime de mare tonaj. Milioane de tone de amidon sunt prelucrate anual folosind aceasta enzima.

Suspensia de amidon supusa hidrolizei poate avea o concentratie de 30-40% (daca se doreste obtinerea glucozei) sau 10-20% daca solutia obtinuta se foloseste pentru fabricarea unor medii de fermentatie (in fermentatie lactica sau alcoolica). De exemplu pentru fermentatia lactica este necesara obtinerea unei solutii de glucoza si maltoza de 10-12%, de aceea se porneste de la solutia de amidon de 10-12%. La concentratii mai mari de amidon se produce fermentatia de gomflare a pastei de amidon, de aceea hidroliza enzimelor nu merge.

Productia de sucuri de legume si fructe este importanta atat pentru sanatatea umana cat si din punct de vedere comercial. Este astfel usurat accesul unei game largi de conumatori la componentele nutritive din fructe si legume pe toata durata unui an. Producerea de sucuri de legume si fructe necesita metode de extractie, limpezire si stabilizare. La inceputul anilor 30, cand industrializarea fructelor a inceput producerea de sucuri, randamentele erau scazute, si erau multe dificultati in filtrarea sucului la o claritatea acceptabila. Mai tarziu, cercetarile asupra pectinezelor, celulazelor si hemicelulazelor obtinute cu ajutorul microorganisemlor din alimente (Aspergillus niger and Trichoderma sp.) si cunoasterea tot mai buna a componentelor fructelor au ajutat la depasirea acestor dificlutati. In prezent, o combinatie de pectinaze (pectinliaze, pectin metilesteraze, endo- si exo-poligalacturonaze, pectin acetilesteraze, rhannogalacturonaze, endo- si exo-arabinaze), celulaze (endoglucanaze, exoglucanaze si celobiaze) si hemicelulaze (endo- si exo-xilanaze, galactanaze, xiloglucanaze si mananaze) - denumite colectiv enzime de maceratie - sunt folosite la extractia si limpezirea sucurilor de legume si fructe. In plus, α-amilaza si amiloglucozidaza, active la pH acid, au fost utilizate pentru procesarea fructelor cu continut de amidon, in special a merelor culese in fazele timpurii pentru prevenirea formarii turburelii. In timpul obtinerii sucului din fructe ca merele si perele, intregul fruct este strivit pana la faza de piure, care, dupa procesare mecanica (presare, centrifugare si filtrare), produce un suc clar si o faza solida numita pomace. Utilizarea enzimelor de macerare creste atat randamentul si cantitatea de suc fara alte investitii. Enzimele de macerare sunt folosite in general in 2 trepte: (1) dupa zdrobire, pentru macerarea pulpei fructului pana la lichefiere partiala sau totala, ceea ce duce nu doar la crestere randamentului si reducerea timpului de procesare, dar imbunatateste si extractia componentelor valoroase din fruct, si (2) dupa extractia sucului, cand pectinazele sunt utilizate pentru limpezire, cu reducerea vascozitatii sucului inaintea concentrarii si cresterea vitezei de filtrare si stabilitatea produsului final. Astfel, enzimele de macerare joaca un rol cheie in biotehnologia alimentelor, si cererea pentru aceste enzime va creste pentru extractia sucului din o gama foarte larga de fructe si legume.