Hallitse | Sienet |
---|---|
Divisioona | Ascomycota |
Luokka | Ascomycetes |
Alaluokka | Eurotiomycetidae |
Tilaus | Eurotiales |
Perhe | Trichocomaceae |
Ystävällinen | Aspergillus |
Aspergillus oryzae (syn. Aspergillus flavus var. Oryzae ) on Ascomycetes- luokan mikroskooppinen sieni , joka kuuluu"jaloihin" muotteihin , lähellä Penicilliumia , ja siksi sinihomejuustomuotteihin .
Sitä voidaan helposti viljellä erilaisilla luonnollisilla (porkkana, murot jne.) Tai synteettisillä (Raulinin neste jne.) Väliaineilla. Varhaisimmista kertaa, se viljeltiin Kiinassa, yhdessä muiden mikro-organismien muodostamiseksi käydä kutsutaan qu (麴), jota käytetään tuottaa vilja- viini ( huangjiu ).
Keskiajalla japanilaiset oppivat viljelemään tätä fermentointia, jota japaniksi kutsutaan kōjiksi .
Edistysaskeleet geenitekniikan ovat johtaneet käytön Aspergillus oryzaen tuotannossa teollisuuden entsyymien uusilla bioteknologian .
Käydä tai "riisi hiiva" tehty Aspergillus oryzae on laajalti käytetty elintarvike- ja biotekniikka Aasiassa ja sokeriksi , tuotantoa entsyymien ja orgaanisten happojen .
In Japan , valmistuksessa käydä kutsutaan Koji (麹, Kōji ) Tehdään kylvämällä substraatti runsaasti tärkkelystä, jonka puhdas viljelmä Aspergillus, on erityisesti Aspergillus oryzae varten:
Raaka-aineena vuoksi on hienojakoista riisi, joilla on alhainen amyloosipitoisuus, alhainen liisteröitymislämpötila ja valkoinen sydän. Nämä ominaisuudet helpottavat turvotus, ruoanlaittoon ja tunkeutumista rihmasto on A. oryzae . Tämä höyrytetty riisi sekoitetaan sitten kōjiin hydrolysoitavaksi kahdessa tai kolmessa päivässä.
In Kiina , fermenttejä että perinteiset viljelmät ovat monimutkaisia muotin ( Aspergillus spp., Rhizopus spp., Mucor , jne.), Hiivat ( Saccharomyces cerevisiae , jne.) Ja bakteerien ( Bacillus subtilis , jne.). Aspergillus oryzaen muotti tulee vehnä käydä (麦曲, màiqū ) tai suuri käydä (大曲, Daqu ) käytetään:
Valmistuksen kuuluisan riisin Shaoxing viini yhdistää käyttöä kahden entsyymin (tai käynnistimet): Koji (17%) valmistettu esikäsitellyn siirrostettua vehnän oryzaen puhdasta ja lähellä että vehnän (83%), joka on saatu luonnon inokulaation vehnää.
Aspergillus oryzaea käytetään myös bioteknologisissa prosesseissa tiettyjen kaupallisten entsyymien, kuten alfa-amylaasin , glukoamylaasin , proteaasien , ksylanaasien, glutaminaasien, laktaasin, kutinaasin , lipaasin, tuottamiseksi .
Antibioottien tuotantotyyppinen aktiivisuus candida albicansia vastaan on raportoitu .
Ongelmana kasvihuone- kaasupäästöjä peräisin fossiilisista polttoaineista , monet tutkimuslaitokset ovat kääntyneet kehittämiseen biopolttoaineiden biomassasta kautta bioteknologian prosessien innoittamana teolliseen valmistukseen vuoksi tärkkelyksestä riisiä kehittämä Jokichi Takamine vuoden lopussa XIX th luvulla. Osa ensimmäisen sukupolven bioetanolista saadaan vehnä- tai maissitärkkelyksestä tärkkelyksen entsymaattisella hydrolyysillä, jota seuraa käyminen. Viljajauho sekoitettuna veteen ja alfa-amylaasiin kulkee liesi läpi, jossa viljassa oleva tärkkelys nesteytetään. Sitten glukoamylaasin lisääminen aiheuttaa nesteytetyn tärkkelyksen muuttumisen käymiskelpoisiksi sokereiksi. Hiivan lisääminen riittää etanolia tuottavan alkoholikäymisen aloittamiseksi. Etanolin polttoainetuotanto tärkkelyksellisistä aineista vaatii kaupallisia amylaaseja, jotka ovat tällä hetkellä melko kalliita. Tutkimusten tarkoituksena on tuottaa Glukoamylaasit Aspergillus oryzaen mukaan fermentoimalla kiinteässä elatusaineessa on edullinen maatalouden jätteistä, kuten vehnän leseet, riisi leseet, sokeriruoko bagassi jne.
Tällä hetkellä useilla tutkimusohjelmilla ympäri maailmaa pyritään parantamaan vähäarvoisen biomassan (maa- ja metsätalousjäämät) lignoselluloosaa sen sijaan, että se olisi arvokkaita tuotteita. Luonnossa selluloosan biologinen hajoaminen tapahtuu pääasiassa bakteereilla ( Ruminococcus, Clostridium jne.) Ja sienillä ( Aspergillus, Schizophyllum, Penicillium, Trichoderma jne. ). Selluloosan entsymaattisen hydrolyysin teolliseen toteuttamiseen kiinnitetään huomiota pääasiassa Trichoderma reeseiin, joka pystyy erittämään suuria pitoisuuksia sellulaaseja (entsyymejä, jotka hajottavat selluloosaa). Ja T. reesein sellulaasien tiettyjen puutteiden korjaamiseksi voitaisiin turvautua Aspergilluksen p-glukosidaaseihin . Muut menetelmät harkitsevat A. oryzaen tai A. nigerin glukoamylaasigeenin kloonaamista hiivassa.
Aspergillus oryzae on myös hallitseva neutraalien proteaasien lähde (NPI ja NPII), joilla on korkea affiniteetti hydrofobisiin aminohappoihin ja joka kykenee siten poistamaan katkeruuden ruoasta. Useat elintarviketeollisuudet käyttävät proteaaseja, kuten maitoteollisuus (juuston kypsymiseen) tai leivontaan vehnägluteenin modifioimiseksi rajoitetun proteolyysin avulla. Lääketeollisuus käyttää myös A. oryzaen proteaaseja ruoansulatuskanavan apuaineena.
Aminopeptidaasi on entsyymi, joka katalysoi aminohapon lohkaisu aminopään proteiineja. A. oryzaen aminopeptidaasi on saanut huomiota, koska aminohappojen ja peptidien entsymaattinen vapautuminen on keino parantaa fermentoitujen elintarvikkeiden makua. Se on myös verenpainetta alentava aine.
A. oryzaen voi tuottaa glutaminaasi, entsyymi, joka muuntaa glutamiini- ja glutamiinihappoa (tai glutamaatti), merkittävä osa soijakastike maku .
Jotkut ihmiset sietävät huonosti maitosokeria (tai laktoosia ), on kehitetty ohjelmia pienen laktoosipitoisuuden maidon valmistamiseksi. Laktoosia hydrolysoiva entsyymi (tai laktaasi ) voidaan valmistaa A. oryzaesta, jota pidetään vaarattomana multaa.
A. oryzaen ensimmäinen teollinen entsyymituotanto oli pesuaineiden lipaasi vuonna 1988. Juustotuotannossa lipaasi hydrolysoimalla rasvat auttaa parantamaan voiteiden ja juustojen makua.
Joitakin esimerkkejä entsyymeistä, joita A. oryzae tuottaa fermentoimalla (BRENDA: n, Pariza et ai., Belmessikh jälkeen) | |||
Entsyymit | Luokka | Teolliset sovellukset | Viitteet |
---|---|---|---|
a-amylaasit | Hiilihydraasi | Leipomo, glukoosisiirapit | Kavanagh, 2005 |
Glukoamylaasit | Hiilihydraasi | Leipominen, sakea, shoyu, bioetanoli | Oda, 2006 |
Proteaasit | Proteaasi | Soijakastike, juusto, leipäkoneet, parkituslaitos | Sumantha et ai. , 2005 |
Aminopeptidaasi | Proteaasi | Aromiaine | Marui |
Ksylanaasit | Hydrolaasi | Biovalkaisu, leivänvalmistus | Ward et ai. , 2006 |
Glutaminaasit | Soijakastike, leukemian hoito | Thammarongtham et ai. , 2001 | |
Laktaasit | Hiilihydraasi | Hapan heran hydrolyysi | Neelakantan et ai. , 1999 |
Kutinaasit | Hydrolaasi | Biohajoavien muovien kierrätys | Machida et ai. , 2008 |
Lipaasit | Lipaasi | Juustokauppa, pyykinpesuaineet | Neelatantan et ai. , 1999 |
Vuoden lopulla XIX : nnen vuosisadan saksalainen professori Herman Ahlburg, jotka oli kutsuttu opettamaan Tokyo Medical School, analysoi käymisaika Koji jota on käytetty vuoksi . Hän tunnisti muotista kojissa, jonka hän kutsui Eurotium oryzae Ahlburgiksi (vuonna 1876) ja jonka saksalainen mikrobiologi Ferdinand Julius Cohn nimitti uudelleen vuonna 1883 Aspergillus oryzae (Ahlburg) Cohn. Täydellinen morfologinen kuvaus annettiin vasta vuonna 1895 Wehmer.
Kuten kaikki Aspergillus , A. oryzae muodostuu hyaliinifilamenttien ( myseeli ) verkosta, jonka halkaisija on hieno ja säännöllinen, väliseinä (septate) ja haarautunut. Näiden filamenttien kohdalla syntyvät pystysuorat filamentit, jotka eivät itse ole jakautuneet ja jotka päättyvät rakkulaan, jolle on järjestetty konidiogeenisiä soluja (muodostavat itiöitä tai konidioita ). Nämä mitoottisen jakautumisen tuottamat itiöt varmistavat sienten lisääntymisen lisääntymisen .
A. oryzaen kasvaa nopeasti tavanomaisella kasvualustalla (agar ja mallas Sabouraud) 22 -25 ° C: ssa . Sitten se muodostaa pörröisiä tai jauhemaisia pesäkkeitä, ensin valkoisia, sitten keltaisia ja lopuksi kellertävän vihreitä.
Sekvensointi genomin ja Aspergillus oryzae , pidetään jonkin aikaa, julkaistiin lopulta vuonna 2005 joukko Japanin biologeja Tsukuba. Se sisältää 12 074 geeniä eli 7-9 miljoonaa enemmän DNA-emäksiä kuin A. fumigatus ja A. nidulans . Nämä ylimääräiset geenit olisivat mukana monien sekundaaristen metaboliittien synteesissä ja kuljetuksessa, jotka eivät ole suoraan osallisina kasvussa ja normaalissa lisääntymisessä. Aspergilluksen useiden genomien vertailu paljasti, että A. oryzae (ja A. fumigatus ) sisälsi sukupuolentyyppisiä geenejä.
A. oryzae tuottaa useita sekundaarisia metaboliitteja, joiden tiedetään olevan myrkyllisiä ihmisille. Alla olevassa taulukossa on lueteltu viisi niistä tappavan mediaaniannoksensa (LD 50 -annos, joka aiheuttaa 50%: n eläinpopulaation kuoleman).
Syklopiatsonihappo voidaan uuttaa kulttuuri A. oryzaen on kiinteässä tai nestemäisessä elatusaineessa. Tämä happo poistaa sarkoplasman verkkokalvon toiminnan . Ihmisille hyväksyttävä päivittäinen annos on 700 μg / päivä .
Kojihappo valmistetaan monia kantoja Aspergillus ja Penicillium . Se ei ole vaarallinen annoksilla elintarvikkeissa. Aspergillomarasmiini on eristetty A. oryzaesta fytotoksiinina. Sen on osoitettu estävän vaikutuksia angiotensiiniä konvertoivaan ACE- entsyymiin . A. oryzaen tuottama 3-nitropropionihappo on neurotoksiini, joka johtaa mitokondrioiden toimintahäiriöihin .
A. oryzaen tuottama aflatoksiinin tuotanto on ollut kiistanalainen. Aflatoksiinit ovat valtavia luonnon syöpää aiheuttavia aineita , jotka voivat saastuttaa maapähkinöiden, maissin, vehnän jne. Siemenet. Nyt on todettu, että A. oryzae ei tuota aflatoksiineja ja että väärät tunnistetiedot tulisivat A. oryzaen virheellisestä tunnistamisesta kantojen kanssa, jotka ovat taksonomisesti hyvin lähellä A. flavus -ryhmää .
Vaikka A. flavus ja A. parasiticus ovat pääasiallisia aflatoksiinien tuottajia , A. oryzae ei tuota aflatoksiinia, mutta FDA pitää sitä turvallisena tai GRAS ( yleisesti turvalliseksi tunnustettuna ) .
Sekundäärimetaboliitteja A. oryzae ja LD 50 mukainen C. Blumenthal, 2003; IP intraperitoneaalisesti, IV laskimoon, O suun kautta | ||
Metaboliitti | LD 50 (mg / kg) | Tapa |
---|---|---|
Syklopiatsonihappo | 2 (rotta) 64 (hiiri) |
IP O |
Kojiinihappo | 250 (hiiri) | IP |
Aspergillomarasmiini | 160 (hiiri) | IV |
3-nitropropionihappo | 67 (rotta) | IP |
Violasetiini | 45 (hiiri) | IP |
Aspergillus aluke hajoamista tärkkelyksen sisältämän viljan sokereiden, joka puolestaan, jonka käyminen käyttämällä hiivassa tai bakteereissa. Tämä sokerointi johtuu eritys on erityisesti amylaasia , α-amylaasi tai takadiastase , joka hydrolysoi tärkkelys kypsennetyn viljan on kaksi tai kolme päivää . Sitten alkaa varsinainen alkoholikäyminen ilman tuomien hiivojen vaikutuksesta.
Tärkkelys koostuu glukoosista tähteet (D-Anhydroglucopyranose) on liitetty toisiinsa, tai α sidoksia (1 → 4) tai α linkkien (1 → 6), jotka ovat on peräisin oksat rakenteen molekyylin. Se koostuu kahdesta polysakkaridista , amyloosista ja amylopektiinistä . Amyloosi on glukoositähteiden polymeeri, joka on kytketty a (1 → 4) osidisidoksiin, kun taas amylopektiini on haarautunut molekyyli, jolla on pitkät haarat 24-30 glukoosiyksikön välein, kytkettynä a (1 → 6): n kautta.
Zhang et ai. Tunnisti 71 proteiinia, joita eritti A. oryzae -kanta SU16 , joita käytettiin Shaoxing-viinin valmistamiseen. Monet ovat entsyymejä, jotka osallistuvat tärkkelyksen (a-amylaasit, B-glukoamylaasit ja niiden proteolyyttiset tuotteet), proteiinien, soluseinien jne. Hydrolyyttiseen hajoamiseen. Proteolyyttisistä entsyymeistä yleisimpiä ovat orysiini , pepsiini , neutraali proteaasi II ja alanyylidipeptidyylipeptidaasi. Erittyvien proteiinien profiili vaihtelee elatusaineesta riippuen.
Α-amylaasi on glykosidaasi, joka leikkaa a-1,4-glukosidisidoksia substraatin sattumanvaraisesti keskellä ketjujen. Tämä hydrolyysi vapauttaa olennaisesti maltoosia , isomaltoosia , glukoosimonomeereja ja jäännösdekstriinejä . Dekstriinit ovat käymättömiä. Vaikka maltoosi ja isomaltoosi (koostuu kahdesta yksikköstä glukoosia) ja itse glukoosi ovat fermentoitavissa. Α-amylaasi on entsyymi, joka tunnetaan nimellä "alkalinen proteolyyttinen", koska se toimii emäksisessä väliaineessa kuten luonnollinen entsyymi tukemalla ruuansulatuksen työtä. Väitetään myös, että sakan arkainen valmistus riippui nuorten neitsyiden syljestä ( syljen amylaasista ) , jotka olivat vastuussa pureskelemasta riisiä kyllästämään sen syljellä!
Glukoamylaasi (tai γ-amylaasi) vapauttaa glukoosiyksiköt yksi ei-pelkistävä pää polymeerin kimppuun. Se hydrolysoi amylopektiinin ja amyloosin kokonaan D-glukoosiksi. Se pystyy yhtä lailla hydrolysoimaan a (1 → 6) sidoksia kuin myös a (1 → 4) tai a (1 → 3) sidoksia. A. oryzae tuottaa glukoamylaaseja käymisen aikana kiinteällä alustalla, kuten vehnäleseiden, riisileseiden tai puuvillansiemenjauhojen pinnalla. Niitä käytetään pääasiassa glukoosisiirapin, runsaasti fruktoosia sisältävän maissisiirapin ja alkoholin teolliseen tuotantoon.