تحقیق روش های صنعتی تولید آنزیم فیتاز

توضیحات

 عنوان فارسی: روش های صنعتی تولید آنزیم فیتاز 

• چکیده
• فصل 1: مقدمه
•  مقدمه
•  پیکربندی سمینار
• فصل 2: معرفی و فناوری ساخت فیتازها
•  مقدمه
•  روند بازار و ساخت
•  منابع تولید فیتاز
•  فناوری‌های تولید فیتاز
•  دسته‌بندی فیتازها
•  فیتازهایی که HAP هستند
•  فیتازهای بدون سایت فعال HAP
• فصل 3: تولید و تصفیه فیتازها
•  مقدمه
•  فیتاز قارچی
•  فیتاز باکتریایی
•  فیتاز مخمری
•  عوامل موثر در تولید فیتاز
•  بی‌تحرکی فیتاز
•  تجمع فسفر
•  عناصر واسط و مواد تلقیحی
•  مهندسی فیتاز
•  تراریختگی
• فصل 4: کاربرد فیتازها
•  مقدمه
•  افزودنی خوراکی و کاهش آلایندگی فسفری
•  دی‌فیتینیزاسیونِ مواد غذایی
•  پخت نان
•  هیدرولیز فیتات‌های غیرمحلول
•  ارتقای رشد گیاهان
•  صنعت کاغذ و پالپ
• فصل 5: جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
•  جمع‌بندی
•  نتیجه‌گیری
• مراجع

چکیده

اسید فیتیک (میو- اینوزیتول هگزاکیس فسفات) ذخیره‌‌ی اصلیِ فسفر است و 1 تا 5 درصد وزن غلات، حبوبات و دانه‌های روغنی را در بر دارد. دام‌هایی نظیرخوک‌، ماکیان و ماهی، آنزیم مورد نیاز برای هضم موثر اسید فیتیک موجود در خوراکشان را ندارند. در نتیجه، فضولات آن‌ها حاوی مقدار زیادی فسفر خواهد بود که در محیط رها گشته و سبب آلودگی فسفری می‌شود. ترکیب فیتاز با خوراک، راه‌گشای مقابله با این شرایط است. فیتاز‌ها از منابع مختلفی از جمله میکروارگانیسم‌ها تولید می‌شوند. در طول 20 سال گذشته، فیتازها مورد توجه دانشمندان و کارآفرینان در حوزه تغذیه، حفاظت محیط‌زیست و دیگر کابردهای بیوتکنولوژیکی قرار گرفته است. فیتازها کابردهای گوناگونی در صنایع غذایی، آماده‌سازی میو- اینوزیتول فسفاتاز، صنایع کاغذ و پالپ، اصلاح خاک و تسریع رشد گیاهان دارد. بنابراین، بنا به دلایل محیطی و اقتصادی، پژوهش‌ها در مورد فیتازها و میکروب‌های تولید کننده فیتاز بسیار قابل توجه است. هدف از این سمینار نیز، بررسی روش‌های صنعتی تولید فیتاز است. برای این منظور، ابتدا به معرفی فیتاز، منابع تولید و فناوری‌های ساخت آن پرداخته شده است. سپس در مورد تصفیه، روش‌های تولید و خواص انواع فیتازها صحبت شده است. در نهایت کاربرد فیتازها در صنایع مختلف و دلایل اهمیت فوق‌العاده آن بیان شده است.

واژه‌های کلیدی: اسید فیتیک، فیتاز، آلاینده‌های فسفری، افزودنی‌های غذایی، میکروارگانیسم‌ها

 

• مقدمه

تولیدات دامی در مقیاس بزرگ، مقادیر عظیمی از زباله‌ها که در آن فسفر بعنوان یک آلاینده مهم است، ایجاد می‌کنند ]1[. اسید فیتیک (میو- اینوزیتول هگزاکیس فسفات) جزء اصلیِ مواد غذایی گیاهی است که 1 تا 5 درصد وزنِ حبوبات، غلات و دانه‌های روغنی را تشکیل می‌دهد. اسید فیتیک شکل آلیِ فسفر است که بعنوان یک عامل ضد غذایی، 60 تا 90 درصد از کل فسفر را شامل می‌شود. اسید فیتیک با پروتئین‌ها در تعامل بوده تا بر هضم آن‌ها اثر گذاشته و از فعالیت آنزیم‌های گوارشی جلوگیری کند. تک معده‌ای‌ها  (انسان و حیواناتی نظیر خوک، طیور و ماهی) توانایی استفاده از این محتوای فسفری را بخاطر عدم وجود سطوح کافی از فیتازها در دستگاه گوارشی، ندارند ]2[. به این ترتیب، فضولات و کودهای تک معده‌ای‌ها سرشار از فیتین فسفری (ترکیبی از نمک‌های کلسیم- منیزیم از اسید فیتیک) هستند. آلودگی‌های زیست محیطی ناشی از کودهای کشاورزی با فسفات بالا، انباشتگی فسفر را در موقعیت‌های مختلف منتج شده و نگرانی‌های جدی‌ای را ایجاد می‌کند ]1،3و4[. ورود فسفر به خاک باعث آلایندگی فسفری شده و در آب می‌تواند منجر به اتروفیکاسیون و ایجادِ جلبک، هیپوکسی و مرگ ماهی‌ها و دیگر موجودات آبزی شود و همچنین باعث تولید اکسید نیتروژن و گازهای گلخانه‌ای می‌گردد ]1[. یک راه برای کاهش محتوایِ اسید فیتیک محصولات کشاورزی، استفاده از روش‌های شیمیایی می‌باشد. این روش‌ها بطور کلی هزینه‌بر بوده و بر روی کیفیت غذایی محصولات اثر می‌گذارد. از طرفی، انسان و دام‌ها برای رشد مناسب اسکلتی به سطح مناسبی از فسفر احتیاج دارند که این شرایط، وضعیت را پیچیده می‌کند.

فیتازها در کنترل موثر آلاینده‌های فسفری، ارزشمند ظاهر شده‌اند ]3[. با استفاده از فیتازهایِ مکمل‌ خوراک دام می‌توان بر این مشکل غلبه کرد چرا که فیتازها ارزش غذایی و جذب فسفر را بهبود داده و در نتیجه آلاینده‌های محیطیِ فسفر را کاهش می‌دهند ]1[. مکمل فیتاز می‌تواند میزان فسفر در کود و فضولات را تا 30 درصد کاهش دهد ]3[. میکروارگانیسم‌ها (باکتری‌ها، قارچ‌ها و مخمرها) منبع اصلی تولید فیتاز هستند. فیتازها، زیر گروهی از فسفاتازها هستند که هیدرولیز اسید فیتیک را از طریق یک سری واسطه‌های میو- اینوزیتول فسفات تسریع کرده و ویژگی‌های ضد غذایی آن را حذف می‌کنند ]2[. هیدرولیز اسید فیتیک (فیتات) به میو- اینوزیتول و اسید فسفریک یک فرآیند متابولیکی مهم در سیستم‌های زیستی است.

آگاهی جامعه و مقررات موجود درباره کنترل آلاینده‌های کشاورزی در سراسر دنیا به ویژه آلاینده‌های فسفری، پژوهش‌ها در مورد فیتاز را شدت بخشیده است. در این پژوهش‌ها، تمرکز‌ بیشتر بر روی تولید و استفاده از فیتاز به منظور کاهش فسفر غیر آلی در خوراک و به تبع آن کاهش فضولات فسفری است.

از پژوهش‌های بر روی فیتاز‌ها حدود یک قرن از زمان کشف آن توسط سوزوکی و همکاران (1907) می‌گذرد. از زمان تجاری‌سازی فیتاز در اروپا در سال 1994 توسط شرکت Gist-Brocades، نه تنها کابرد عملی آن اهمیت پیدا کرد بلکه توانایی تولید آنزیم بصورت تجاری نیز فراهم گردید. در حوالی قرن بیستم، فروش سالانه فیتاز بعنوان افزودنی خوراک دام حدود 500 میلیون دلار تخمین زده شده است. بنابراین، رشدِ بازار برای افزودنیِ خوراک دام فسفات یک گام مهم در توسعه‌ی صنعتی فیتاز ایجاد کرده است که بطور

گسترده در طبیعت توزیع شده است ]4[.

• پیکربندی سمینار

این سمینار در 5 فصل گردآوری شده است. در فصل دوم به معرفی و فناوری‌های ساخت فیتازها پرداخته می‌شود. محتوای این فصل شامل معرفی فیتاز، روند بازار و ساخت، منابع تولید، فناوری‌های تولید و دسته‌بندی فیتازها می‌باشد. فصل سوم به تولید و تصفیه فیتازها اختصاص داده شده است. در این فصل در مورد تصفیه و ویژگی‌های فیتازها، تاثیر برخی عوامل نظیر بی‌تحرکی، تجمع فسفر و عناصر واسط و مواد تلقیحی بر تولید فیتاز و در نهایت بررسی مهندسی فیتازها و تراریختگی صحبت می‌شود. در فصل چهارم، کاربرد در بخش‌های مختلف بطور خلاصه مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت، فصل پنجم به جمع‌بندی و نتیجه‌گیری از سمینار اختصاص یافته است.

معرفی و فناوری ساخت فیتازهافیتازها 

• مقدمه

فیتازها (میو- اینوزیتول هگزاکیس فسفات فسفوهیدرولاز (EC 3.1.3.8)) هیستیدین اسید فسفاتاز‌هایی (HAPs) هستند (یک زیر دسته از فسفاتازها) که هیدرولیزِ فسفاتِ اسید فیتیک را تسریع می‌بخشند.

در سیستم‌های بیولوژیکی، هیدرولزِ اسید فیتیک به میو- اینوزیتول و فسفات غیرآلی، یک واکنش مهم برای سوخت و ساز انرژی، تنظیم سوخت و ساز بدن و مسیر انتقال سیگنال است. این واکنش بطور اولیه توسط فیتازها تسریع می‌شود و در نتیجه توانایی اسید فیتیک در اتصال به یون‌های فلز از بین می‌رود.

مشخصات فیزیکی- شیمیایی و ویژگی‌های کاتالیزوریِ فیتازهای ناشی از منابع مختلف، آن‌را بعنوان آنزیم هیدرولیز استر با جرم مولکولی تخمینی KDa 700-35 بسته به منبع نشان داده‌اند که معمولا در PH بهینه بین 5/4 تا 6 و دمای بهینه بین 45 تا 60 درجه‌ی سانتی‌گراد فعال هستند. بطور کلی، فیتازهای باکتریایی دارای PH بهینه در محدوده‌ی خنثی تا قلیایی هستند در حالی‌که در فیتازهای قارچی و مخمری دارای PH بهینه در محدوده‌ی اسیدی تا خنثی می‌باشند ]3و4[.

• روند بازار و ساخت

روند اخیر بازار به وضوح نشان می‌دهد که آنزیم‌ها بعنوان مکمل‌های بزرگ غذایی ظهور پیدا کرده‌اند. آنزیم‌های غذایی (پروتئاز، زایلاناز، فیتاز، آمیلاز، سلولاز، لیپاز و گلوکاناز بتا)، جدیدترین بخش از بازار 5 میلیون دلاری خوراک دام می‌باشند که در حال رشد سریع هستند. در حال حاضر، در مقابلِ 80 تا 90 درصد ویتامین که بعنوان بزرگترین دسته‌ی خوراک دام درنظر گرفته شده است، تنها حدود 6 درصد از خوراک‌های دام تولید شده حاوی آنزیم هستند. چند شرکت بزرگ خوراک دام در این زمینه بسیار فعال هستند و تولیدات مختلفی تحت نام‌های تجاری مختلف ارائه داده‌اند. برای مثال “Cenzyme” محصولی از Cenzone است که ترکیب منحصر به فردی از آنزیم‌های گوارشیِ در بر دارنده‌ی فیتازِ قارچی می‌باشد. بزرگترین سهم بازار (حدود 40 درصد) در آنزیم‌های خوراکی متعلق به Finnfeeds International فنلاند و بعد از آن BASF می‌باشد. شرکت‌های دیگری نظیر Novo، Alltech و … در این زمینه فعال هستند ]3[.

بیشترین بکار گیری فیتازها در صنایع غذایی برای بهبود ارزش غذایی، پخت نان، تسریع رشد گیاهان و کاهش سطوح آلاینده‌های فسفری در محیط است ]2[.

• منابع تولید فیتاز

فیتازها می‌توانند از منابع مختلفی شامل گیاهان، دام‌ها و میکروارگانیسم‌ها (نظیر باکتری‌ها، مخمرها و قارچ‌ها) تولید شوند. برای تولید فیتاز در مقیاس تجاری، منابع میکروبی گزینه مناسب‌تری هستند. با اینکه چندین گروه از باکتری‌ها، مخمرها و قارچ‌ها برای تولید تحت شرایط مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند، اما گروه‌های میکروبیِ Aspergillus sp،  A.ficuum و A.niger بیشترین بکارگیری را در تولیدات تجاری و اهداف صنعتی دارند ]2و3[. برنامه‌های غربالگری برای جداسازیِ گروه‌های مختلف باکتری، مخمر و قارچ که دارای فعالیت فیتازی هستند، انجام می‌گیرد. در این فرآیندها، گونه‌های مختلفی از باکتری‌ها، قارچ‌ها و مخمرها به منظور تولید فیتاز مورد بررسی قرار گرفته، میزان و مشخصات فیتاز تولیدی و شرایط کشت آن‌ها ارائه می‌گردد. برای نمونه، سانو و همکاران (1999) حدود 1200 گونه مخمر برای بهره‌وری از آن‌ها جهت به‌عمل آمدن فیتاز بعنوان تنها منبع کربن و فسفات، را غربال کردند. در شرایط کشت یکسان، اکثر گونه‌ها فیتازی تولید نکردند اما Arxula adeninivorans تولید شدیدی از خود نشان داد ]3[.

 توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش تحقیق

به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش تحقیق