Aspergillus oryzae

Aspergillus oryzae A kép leírása, az alábbiakban szintén kommentálva Kōji-kin ( Aspergillus oryzae ) Osztályozás
Uralkodik Gombák
Osztály Ascomycota
Osztály Ascomycetes
Alosztály Eurotiomycetidae
Rendelés Eurotiales
Család Trichocomaceae
Kedves Aspergillus

Faj

Aspergillus oryzae
( Ahlb. ) E. Cohn 1884

Aspergillus oryzae (syn. Aspergillus flavus var. Oryzae ) egymikroszkopikus gomba , az osztály az Ascomycetes , tartozó„nemes” formák , közel a Penicillium , és így penészgombák kék sajtok .

Könnyen termeszthető különféle természetes (sárgarépa, gabonafélék stb.) Vagy szintetikus (Raulin folyadék stb.) Táptalajokon. A legkorábbi időkben ez volt termesztik Kínában, valamint más mikroorganizmusok alkotnak erjedésnek hívják qu (麴) előállításához használt gabona bor ( huangjiu ).

A középkorban a japánok megtanulták termeszteni ezt az erjesztést, amelyet japánul kōjinak hívnak .

A géntechnológia fejlődése az Aspergillus oryzae használatához vezetett az ipari enzimek új biotechnológia általi előállításában .

Használ

A fermentum vagy „rizs élesztőt” készült Aspergillus oryzae széles körben használják az élelmiszer- és biotechnológiai ipar Ázsiában számára cukrosítás , a termelés enzimek és szerves savak .

Étel

A Japánban , a készítmény a kovász nevezett koji (麹, Kōji ) Történik a vetés szubsztrát gazdag keményítőben egy tiszta tenyészete Aspergillus, a különösen Aspergillus oryzae számára:

A szaké alapanyaga finoman őrölt rizs, alacsony amilóztartalommal, alacsony kocsonyásodási hőmérséklettel és fehér szívvel. Ezek a tulajdonságok megkönnyítik az A. oryzae micélium duzzadását, főzését és behatolását . Ezt a párolt rizst ezután összekeverik a kōjival , hogy két-három nap alatt hidrolizálják.

A Kínában , fermentumok , hogy a hagyományos kultúrák összetett öntőforma ( Aspergillus spp., Rhizopus spp., Mucor , stb), élesztők ( Saccharomyces cerevisiae , stb) és a baktériumok ( Bacillus subtilis , stb). Az Aspergillus oryzae penész búza erjesztésben (麦 曲, màiqū ) vagy nagy erjedésben (大曲, dàqū ) jelenik meg, amelyet:

A gyártás a híres rizs Shaoxing bor kombinálja a két enzim (vagy indítók): koji (17%) készült előfőzött beoltott búza oryzae tiszta és közeli , hogy a búza (83%), előállíthatók természetes beoltás búza.

Biotechnológia

Az Aspergillus oryzae- t biotechnológiai folyamatokban bizonyos kereskedelmi enzimek, például alfa-amiláz , glükoamiláz , proteázok , xilanázok, glutaminázok, laktáz, kutináz , lipáz előállítására is használják .

Beszámoltak a candida albicans elleni antibiotikum-termelés típusú aktivitásról .

A fosszilis tüzelőanyagokból származó üvegházhatásúgáz -kibocsátás problémájával sok kutatóközpont a biomasszából származó bioüzemanyagok fejlesztése felé fordult , olyan biotechnológiai eljárások révén, amelyeket a Jokichi Takamine fejlesztett ki a rizs keményítőből származó saké ipari előállítása által a XIX. th  században. Az első generációs bioetanol egy részét búzából vagy kukoricakeményítőből nyerik, a keményítő enzimatikus hidrolízisével, majd fermentációval. A gabonaliszt vízzel és alfa-amilázzal keverve olyan tűzhelyeken halad át, ahol a gabonában lévő keményítő cseppfolyósodik. Ezután a glükoamiláz hozzáadása a cseppfolyósított keményítő fermentálható cukrokká alakulását eredményezi. Élesztő hozzáadása elegendő ahhoz, hogy az alkoholos erjesztés megkezdje az etanolt. Keményítőtartalmú anyagokból történő üzemanyag-etanol előállításához kereskedelmi amilázokra van szükség, amelyek jelenleg meglehetősen drágák. Tanulmányok célja olyan glukoamilázok származó Aspergillus oryzae által fermentációs szilárd közegbe az olcsó mezőgazdasági hulladék, mint például a búzakorpa, rizskorpa, cukornádrost stb

Jelenleg világszerte számos kutatási program célja az alacsony értékű biomassza (mezőgazdasági és erdészeti maradványok) lignocellulózos részének javítása, nem pedig a nagy értékű termékek helyett. A természetben a cellulóz biodegradációját elsősorban baktériumok ( Ruminococcus, Clostridium stb.) És gombák ( Aspergillus, Schizophyllum, Penicillium, Trichoderma stb. ) Hajtják végre . A cellulóz enzimatikus hidrolízisének ipari megvalósításához elsősorban a Trichoderma reesei-re összpontosítottak, amely képes nagy koncentrációjú cellulázok (cellulóz lebontó enzimek) kiválasztására. A T. reesei cellulázainak bizonyos hiányosságainak orvoslásához igénybe lehet venni az Aspergillus β-glükozidázait . Más módszerek az A. oryzae vagy az A. niger glükoamiláz génjének élesztőben történő klónozását fontolgatják .

Az Aspergillus oryzae a semleges proteázok (NPI és NPII) túlnyomó forrása, amelyek nagy affinitást mutatnak a hidrofób aminosavak iránt, és ezért képesek eltávolítani a keserűséget az ételtől. Számos élelmiszeripar proteázokat használ, például a tejipar (a sajt érleléséhez) vagy a sütés a búzasikér módosítására korlátozott proteolízissel. A gyógyszeripar emésztési segédanyagként az A. oryzae proteázait is felhasználja .

Az aminopeptidáz egy enzim, amely katalizálja a fehérjék aminosav-terminálisának aminosavbontását. Az A. oryzae- ból származó aminopeptidáz azért kapott figyelmet, mert az aminosavak és peptidek enzimes felszabadulása az erjesztett ételek ízének fokozására szolgál. Hipotenzív szer is.

A. oryzae képes előállítani glutamináz, egy enzim, amely a glutamin a glutaminsav (vagy glutamát), fő komponense a szójaszósz ízét .

Vannak, akik rosszul tolerálják a tejcukrot (vagy a laktózt ), olyan programokat dolgoztak ki, amelyek alacsony tejcukorszintet eredményeznek. A laktóz-hidrolizáló enzim (vagy laktáz ) előállítható az A. oryzae-ból, amelyet ártalmatlan penésznek tekintenek.

Az első ipari enzimek termelését által A. oryzae volt lipáz számára mosószerek 1988 sajtgyártásban, lipáz által hidrolizáló zsírok, segít, hogy fokozza az ízét krémek és sajtok.

Néhány példa az A. oryzae által fermentációval előállított enzimekre
(BRENDA, Pariza és mtsai, Belmessikh után)
Enzimek Osztály Ipari alkalmazások Hivatkozások
α-amilázok Szénhidráz Kenyérkészítés, glükózszirupok Kavanagh, 2005
Glükoamilázok Szénhidráz Kenyérkészítés, szaké, shoyu, bioetanol Oda, 2006
Proteázok Proteáz Szójaszósz, sajt, kenyérkészítés, bőrgyár Sumantha és mtsai. , 2005
Aminopeptidáz Proteáz Ízesítőszer Marui
Xilanázok Hidroláz Biofehérítés, kenyérkészítés Ward és mtsai. , 2006
Glutaminázok Szójaszósz, leukémia kezelése Thammarongtham és mtsai. , 2001
Laktázok Szénhidráz Savas savó hidrolízise Neelakantan és mtsai. , 1999
Kutinázok Hidroláz Biológiailag lebomló műanyagok újrahasznosítása Machida és mtsai. , 2008
Lipázok Lipáz Sajtbolt, mosószerek Neelatantan és mtsai. , 1999

Történelem

A XIX .  Század végén Herman Ahlburg német professzor, akit meghívtak tanítani a tokiói orvosi iskolába, elemezte a sake készítéséhez használt ferment kojit . A kojiban öntőformát azonosított, amelyet Eurotium oryzae Ahlburgnak nevezett el (1876-ban), majd amelyet Ferdinand Julius Cohn német mikrobiológus Aspergillus oryzae (Ahlburg) Cohn 1883-ban átnevezett . A teljes morfológiai leírást Wehmer csak 1895-ben adta meg.

Morfológia és fiziológia

Mint minden Aspergillus , az A. oryzae- t is hialin-szálak (a micélium ) hálózata alkotja , finom és szabályos átmérővel, szeptummal (szeptummal) és elágazással. Ezeken az izzószálakon egyenes szálak keletkeznek, amelyek önmagukban nem oszlanak meg, és amelyek vezikulumban végződnek, amelyeken konidiogén sejtek helyezkednek el ( spórákat vagy konídiumokat képeznek ). Ezek a mitotikus osztódással előállított spórák biztosítják a gomba ivartalan szaporodását .

A. oryzae gyorsan növekszik hagyományos tápközegen (agar és maláta Sabouraud) 22 -25  ° C . Ezután bolyhos vagy porszerű telepeket képez, először fehér, majd sárga, végül sárgászöld.

A szekvenálás a genom az Aspergillus oryzae tartott egy darabig, végül 2005-ben megjelent egy csapat japán biológusok Tsukuba. 12 074 gént, vagyis 7–9 millióval több DNS-bázist tartalmaz, mint az A. fumigatus és az A. nidulans . Ezek a további gének sok olyan másodlagos metabolit szintézisében és transzportjában vesznek részt, amelyek közvetlenül nem vesznek részt a növekedésben és a normális szaporodásban. Az Aspergillus több genomjának összehasonlításakor kiderült, hogy az A. oryzae (és A. fumigatus ) nemi típusú géneket tartalmazott.

Toxikológia

Az A. oryzae számos másodlagos metabolitot termel, amelyekről ismert, hogy toxikusak az emberre. Az alábbi táblázat közül ötöt felsorol a medián halálos dózissal (az LD 50 dózis az állatpopuláció 50% -ának halálát okozza).

A ciklopiazonsav kivonható az A. oryzae tenyészetéből szilárd vagy folyékony táptalajon. Ez a sav megszünteti a szarkoplazmatikus retikulum működését . Az ember számára elfogadható napi dózis 700  μg / nap .

A kojinsavat számos Aspergillus és penicillium törzs termeli . Az élelmiszerekben jelen lévő dózisokban nem veszélyes. Az aspergillomarasmint fitotoxinként izolálták az A. oryzae-ból . Kimutatták, hogy gátló hatása van az angiotenzin-konvertáló ACE enzimre . Az A. oryzae által termelt 3-nitropropionsav egy neurotoxin, ami a mitokondrium diszfunkciójához vezet .

Az aflatoxin A. oryzae általi előállítása vita tárgyát képezte. Az aflatoxinok félelmetes természetes rákkeltő anyagok , amelyek megfertőzhetik a földimogyoró, a kukorica, a búza stb. Mostanra megállapítást nyert, hogy az A. oryzae nem termel aflatoxinokat, és hogy a hamis azonosítás az A. oryzae téves azonosításából származik , a törzsek taxonómiailag nagyon közel állnak az A. flavus csoporthoz .

Míg az A. flavus és az A. parasiticus az aflatoxinok fő termelője , az A. oryzae nem termel aflatoxint, az FDA biztonságosnak vagy GRAS-nak ( általánosan biztonságosnak tekintett ) tartja .

Az A. oryzae és az LD 50 által termelt másodlagos metabolitok
C. Blumenthal, 2003 szerint; IP intraperitoneális, IV intravénás, O orális
Metabolit LD 50 (mg / kg) Út
Ciklopiazonsav 2 (patkány)
64 (egér)		 IP
O
Kojic sav 250 (egér) IP
Aspergillomarasmin 160 (egér) IV
3-nitropropionsav 67 (patkány) IP
Violacetin 45 (egér) IP

Hatásmód

A gabonatermelő cukrokban található keményítő aspergillus primer általi lebomlása, amely viszont élesztő vagy baktériumok alkalmazásával fermentálódik. Ez cukrosítás annak köszönhető, hogy a szekréciót egy adott amiláz , α-amiláz , vagy takadiasztáz , amely hidrolizálja a keményítőt , a főzött gabona két vagy három napig . Ezután megkezdődik az alkoholos erjedés, a levegő által behozott élesztők hatására.

A keményítő glükózmaradékokból (D-anhidroglükopiranóz) áll össze, amelyek összekapcsolódnak egymással, vagy α kötésekkel (1 → 4) vagy α kapcsolatokkal (1 → 6), amelyek a molekula szerkezetének elágazásainak kezdőpontjában vannak. Két poliszacharidból áll , amilózból és amilopektinből . Az amilóz az α (1 → 4) ozidikus kötésekkel összekapcsolt glükózmaradványok polimerje, míg az amilopektin egy elágazó láncú molekula, hosszú elágazásokkal, 24-30 glükózegységenként, kapcsolódva az α (1 → 6) -hoz.

Zhang és munkatársai 71 fehérjét azonosítottak, amelyeket az A. oryzae SU16 törzs szekretált , és amelyeket Shaoxing bor készítéséhez használtak. Sok enzim vesz részt a keményítő (α-amilázok, B-glükoamilázok és ezek proteolitikus termékei), fehérjék, sejtfalak stb. Hidrolitikus lebontásában. A proteolitikus enzimek közül a legelterjedtebb az orizin , a pepszin , a semleges proteáz II és az alanil-dipeptidil-peptidáz. A szekretált fehérjék profilja a táptalajtól függően változik.

Az a-amiláz olyan glikozidáz, amely véletlenszerűen vágja le a szubsztrát α-1,4-glükozid kötéseit a láncok közepén. Ez a hidrolízis lényegében maltózt , izomaltózt , glükóz monomereket és maradék dextrineket szabadít fel . A dextrinek nem fermentálhatók. Míg a maltóz és az izomaltóz (két egység glükózból áll) és maga a glükóz fermentálható. Az α-amiláz egy "lúgos proteolitikus" nevű enzim, mivel lúgos közegben természetes enzimként működik, az emésztés munkájának támogatásával. Azt is állítják, hogy a szaké archaikus gyártása a fiatal szüzek nyálától ( nyálamilázától) függött , akik felelősek voltak a rizs megrágásáért, hogy nyállal impregnálják!

A glükoamiláz (vagy y-amiláz) felszabadítja a glükóz egységeket a megtámadott polimer nem redukáló végéből. Az amilopektint és az amilózt teljesen D-glükózzá hidrolizálja. Egyformán képes hidrolizálni az α (1 → 6) kötéseket, valamint az α (1 → 4) vagy α (1 → 3) kötéseket. A glükoamilázokat az A. oryzae termeli szilárd szubsztráton, például búzakorpa, rizskorpa vagy gyapotmagliszt felületén történő fermentáció során. Elsősorban glükózszirup, magas fruktóztartalmú kukoricaszirup és alkohol ipari előállítására használják.

Lásd is

Külső hivatkozás

Megjegyzések

  1. Japán kōji-kin (麹 菌 ) , Miqujun kínai (米 麴菌) és koreai nuruk vagy nurukgyun (누룩균) néven ismert penész
  2. Gyakran összekeverik a Kōji (vagy koji szerint a jelenlegi helyesírás Franciaországban) a gombával állítja elő azt, az enzimmel (amiláz), hogy titokban, vagy éppen „ Kōji rizs  ” (ami azt jelentené, hogy az megzavarja, a sütés, élesztő és búzaliszt kovászsal!)
  3. Az α (1 → 4) jelzett kötés összekapcsolja az egyik glükózegység 1-es szénatomját egy másik glükózegység 4 szénatomjával

Hivatkozások

  1. (in) HT Huang , Tudomány és civilizáció Kínában: Volume 6, Biology and Biological Technology, 5. rész, Az erjesztés és Élelmiszer-tudományi , Cambridge, Cambridge University Press,2000. november 30, 741  p. ( ISBN  978-0-521-65270-4 , nyilatkozat BNF n o  FRBNF37567419 )
  2. Bo Zhang , Zheng-Bing Guan, Yu Cao, Guang-Fa Xie és Jian Lu, „  Aspergillus oryzae titka a Shaoxing rizsboros kojiban  ”, International Journal of Food Microbiology , vol.  155, n o  3,2012. április 16, P.  113-119 ( ISSN  0168-1605 , DOI  10.1016 / j.ijfoodmicro 2012.01.014 , online olvasás , konzultáció 2012. december 22-én )
  3. M. W. Pariza és EA Johnson, „  Az élelmiszer-feldolgozásban használt mikrobiális enzimkészítmények biztonságának értékelése: Frissítés egy új évszázadra  ”, Regulatory Toxicology and Pharmacology , vol.  33, n o  22001. április, P.  173-186 ( ISSN  0273-2300 , DOI  10.1006 / rtph.2001.1466 )
  4. BRENDA
  5. (en) K. Kavanagh, Gombás fermentációs rendszerek és termékek Kavanagh K.-ban, Gombák: Biológia és alkalmazások , John Wiley & Sons Ltd,2005
  6. Ken Oda , Dararat Kakizono, Osamu Yamada, Haruyuki Iefuji, Osamu Akita és Kazuhiro Iwashita, „Merített és szilárdtest-tenyésztési körülmények között termesztett Aspergillus oryzae extracelluláris fehérjéinek proteomanalízise   ”, Alkalmazott és környezeti mikrobiológia , vol.  72, n o  5,2006. május, P.  3448-3457 ( ISSN  0099-2240 , DOI  10.1128 / AEM.72.5.3448-3457.2006 )
  7. Alagarsamy Sumantha, Chandran Sandhya, George Szakacs, Carlos R. Soccol és Ashok Pandey , „  Semleges metalloproteáz előállítása és részleges tisztítása gombás vegyes szubsztrát fermentációval  ”, Food Technol. Biotechnol , vol.  43, n o  4,2005, P.  313-319 ( online olvasás )
  8. O. P. Ward , WM Qin, J. Dhanjoon, J. Ye és A. Singh, „Aspergillus fiziológiája és biotechnológiája” , Joan W. Bennett Allen I. Laskin (szerk.), Advances in Applied Microbiology , vol. .  58. évfolyam, Academic Press,2005( ISSN  0065-2164 , online olvasás ) , p.  1-75
  9. C Thammarongtham , G Turner, AJ Moir, M Tanticharoen és S Cheevadhanarak, „  A glutamináz új osztálya az Aspergillus oryzae-ból  ”, Journal of molekuláris mikrobiológia és biotechnológia , vol.  3, n o  4,2001. október, P.  611-617 ( ISSN  1464-1801 )
  10. S. Neelakantan, AK Mohanty és Jai K. Kaushik , „  Mikrobiális enzimek előállítása és felhasználása tejfeldolgozáshoz  ”, Curr. Sci. , vol.  77,1999, P.  143-148
  11. Masayuki Machida , Osamu Yamada és Katsuya Gomi, „  Aspergillus oryzae genomikája: Tanulás a Koji Mold történelméből és jövőjének feltárása  ”, DNA Research , vol.  15, n o  4,2008. január 8, P.  173-183 ( ISSN  1340-2838 és 1756-1663 , DOI  10.1093 / dnares / dsn020 , online olvasás , konzultáció 2012. december 23-án )
  12. Botton , Hasznos és káros formák: Ipari jelentőségű , Párizs / Milánó / Barcelona, ​​Dunod,1990, 2 nd  ed. , 512  p. ( ISBN  978-2-225-81987-2 , nyilatkozat BNF n o  FRBNF35091822 )
  13. "1969, 4/5. O .: ORYZACHLORIN, ÚJ Gombaellenes Antibiotikum"
  14. KOJI TÖRTÉNETE
  15. Vasudeo Zambare , „  Az Aspergillus oryzae szilárdtest-fermentációja a glükoamiláz előállításához agromaradványokon  ”, International Journal of Life Sciences , vol.  4, n o  0,2010. március 10( ISSN  2091-0525 , DOI  10.3126 / ijls.v4i0.2892 , online olvasás , hozzáférés : 2012. december 24. )
  16. Daniel Ballerini , bioüzemanyagok , Technip,2011. augusztus 2, 381  p. ( ISBN  978-2-7108-0969-2 , online előadás )
  17. Jennylynd A. James és Byong H. Lee, „  Glükoamilázok: mikrobiális források, ipari alkalmazások és molekuláris biológia - áttekintés  ”, Journal of Food Biochemistry , vol.  21, n o  6,1997, P.  1–52 ( ISSN  1745-4514 , DOI  10.1111 / j.1745-4514.1997.tb00223.x , online olvasás , hozzáférés : 2012. december 24. )
  18. BELMESSIKH Aicha, Aspergillus oryzae által termelt semleges proteáz termelésének optimalizálása paradicsom hulladék alapú táptalajon. A szilárd táptalaj és a folyékony közeg összehasonlítása , Magister tézis, Mentouri Constantine University,2011
  19. Cristobal Noe Aguilar , Gerardo Gutierrez-, PLilia A. rado-Barra, Raul Rodriguez-, Jose L. Martinez-H és Juan C. Contreras- „  A szilárdtest-fermentáció perspektívái az élelmiszer-enzimek előállításához  ”, American Journal of Biochemistry és Biotechnology , vol.  4, n o  4,1 st április 2008, P.  354-366 ( ISSN  1553-3468 , DOI  10.3844 / ajbbsp.2008.354.366 , online olvasás , hozzáférés : 2012. december 23. )
  20. Junichiro Marui , Mayumi Matsushita-Morita, Sawaki Tada, Ryota Hattori, Satoshi Suzuki, Hitoshi Amano, Hiroki Ishida, Youhei Yamagata, Michio Takeuchi és Ken-Ichi Kusumoto, „  A glicin D-alanin enzimatikus tulajdonságai [javítva] az Aspergillus oryzae aminopeptidáza és aktivitási profiljai folyékony tenyésztésű micélium- és szilárdtest rizskultúrában (rizs koji)  ”, Applied microbiology and biotechnology , vol.  93, n o  22012. január, P.  655-669 ( ISSN  1432-0614 , DOI  10.1007 / s00253-011-3610-y )
  21. Cristina Tabuc, Különböző szubsztrátok gombás flórája és a mikotoxinok termelésének optimális körülményei (tézisek) Toulouse-i Nemzeti Politehnikumi Intézet és a Bukaresti Egyetem,2007
  22. Masayuki Machida és mtsai. , „  Az Aspergillus oryzae genomszekvenálása és elemzése  ”, Nature , vol.  438, n °  7071, 2005. december 22, P.  1157-1161 ( ISSN  1476-4687 , DOI  10.1038 / nature04300 )
  23. André Goffeau , „  Genomika: Többszörös penész  ”, Nature , vol.  438, n °  7071, 2005. december 21, P.  1092-1093 ( ISSN  0028-0836 , DOI  10.1038 / 4381092b , olvasható online , elérhető december 23, 2012 )
  24. Cynthia Z Blumenthal , „  Mérgező metabolitok termelése Aspergillus nigerben, Aspergillus oryzae-ban és Trichoderma reesei-ben: a mikotoxin-tesztek indoklása a három gombából származó élelmiszeripari enzimkészítményekben  ”, Szabályozási toxikológia és farmakológia: RTP , vol.  39, n o  22004. április, P.  214-228 ( ISSN  0273-2300 , DOI  10.1016 / j.yrtph.2003.09.002 )