6.Παραγωγή μικροβιακών προϊόντων Flashcards
Τι είναι, πως χρησιμοποιείται και πως παράγεται το κιτρικό οξύ μικροβιακά;
Χρησιμοποιείται στα τρόφιμα κυρίως για την ρύθμιση ή την αύξηση της οξύτητας, δίνει ευχάριστη γεύση και σε συνδυασμό με το ασκορβικό χρησιμοποιείται ώς συντηρητικό. Παράγεται βιομηχανικά από τον Aspergillus niger. Προκειμένου να παραχθεί πρέπει να διακοπεί ο κύκλος του Krebs στο στάδιο της μετατροπής του κιτρικού σε cis-ακοτινικό με αναστολή του ενζύμου ακοτινάση που καταλύει αυτή την μετατροπή το οποίο γίνεται με απομάκρυνση του σιδήρου (ενεργοποιητής) από το θρεπτικό μέσο. Το οξαλοξικό για να συνεχιστεί ο κύκλος του Krebs παράγεται από αναπληρωματικές μεταβολικές οδούς. (500.000 τόνοι ετησίως)
Πως γίνεται η μικροβιακή παραγωγή ΑΑ και τι επεμβάσεις στους μ/ο απαιτούνται ;
Ενώ παράγονται φυσιολογικά από τον άνθρωπο και προσλαμβάνονται από τα τρόφιμα, τα ΑΑ χρησιμοποιούνται ώς : ενισχυτές γεύσης (γλουταμινικό), συμπληρώματα (λυσίνη), γλυκαντικές ουσίες (ασπαρτάμη), παρεντερική διατροφή ,βιομηχανικές χρήσεις (απορρυπαντικά) και φαρμακευτικές (L-προλίνη). Οι μ/ο συνήθως δεν παράγουν μεγάλες ποσότητες ΑΑ για οικονομία Ε, άρα πρέπει να αλλάξει ο μεταβολισμός τους είτε με μεταλλαξογένεση και απομόνωση των μεταλλαγμένων στελεχών που δεν μπορούν να ελέγξουν την παραγωγή ΑΑ με αποτέλεσμα να υπερπαράγουν το συγκεκριμένο ΑΑ είτε με γενετική τροποποίηση με ανασυνδυασμένο DNA. Πλεονεκτεί στην παραγωγή συγκεκριμένου λειτουργικού στερεοϊσομερούς.
Τι είναι το όξινο- γλουταμινικό μονονάτριο και πως παράγεται ;
Είναι το πρώτο μικροβιακά παραγόμενο ΑΑ (Corynebacterium glutamicum). Η ελεύθερη μορφή του ενισχύει και βελτιώνει την γεύση και το άρωμα των τροφών και συνθέτει την γεύση umami. (400.000 τόνοι ετησίως). Παράγονται σε υπόστρωμα από σακχαροκάλαμα (βιοαντιδραστήρα) και με κρυστάλλωση και ξήρανση του MSG. Από τον ίδιο μ/ο παράγεται και η L-λυσίνη.
Τι είναι οι αμυλάσες, πως παράγονται και απο ποιους μ/ο;
Παράγονται από Aspergillus, Bacillus, Rhizopus, χρησιμοποιούνται στην ζυθοποιία- κρασιού (διάσπαση αμύλου σε ζυμούμενα σάκχαρα που μετατρέπονται από ζυμομύκητες σε CO2 και αιθανόλη) , αρτοποιία (υδρόλυση του αμύλου σε πιο απλά σάκχαρα που αφομοιώνονται από ζύμες) , παραγωγή ζυμών, ζάχαρης
Απο ποιους μ/ο παράγονται οι λιπάσες και που χρησιμοποιούνται ;
Παράγονται από Aspergillus, Bacillus, Rhizopus και χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία τροφίμων για δημιουργία λιπιδίων με συγκεκριμένη δομή με συγκεκριμένη δομή λιπαρών οξέων και για την παραγωγή πτητικών λιπαρών οξέων για την βελτίωση του αρώματος του βουτύρου, του τυριού κλπ.
Απο ποιους μ/ο παράγονται οι πρωτεάσες και που χρησιμοποιούνται ;
από Aspergillus, Bacillus, είναι εστεράσες που προσβάλλουν πεπτιδικούς δεσμούς και διασπούν τις πρωτείνες. Στην τυροκομία βοηθούν στην πήξη του γάλακτος, στην ζυθοποιία στην αποδόμηση των πρωτ του κριθαριού, στην αρτοποιία για ενζυμική υδρόλυση ζύμης για να επιταχυνθεί ο χρόνος ζύμωσης, στην βιομηχανία κρέατος για τρυφεροποίηση του.
Απο ποιους μ/ο παράγονται οι πηκτινάσες και που χρησιμοποιούνται ;
Από Aspergillus niger και Penicillium, κύριο δομικό συστατικό φρούτων αποτελούμενο από σύνθετους υδατάνθρακες. Στους χυμούς βελτιώνει την ποιότητα τους (χαμηλό ιξώδες και θόλωμα, βελτιωμένη ιακνότητα φιλτραρίσματος και διαύγασης).
Ποια η χρήση των λακτασών ;
Υδρολύει την λακτόζη του γάλακτος σε γλυκόζη και γαλακτόζη (τυρόγαλα, σκόνη γάλακτος). Το υδρολυμένο προϊόν είναι γλυκύτερο του γάλακτος και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως γλυκαντικό προσδίδοντας και κρεμώδη υφή.
Ποια η χρήση των μικροβιακά παραγόμενων πολυσακχαριτών ;
Οι εξωκυτταρικοί πολυσακχαρίτες των μ/ο (σε μορφή γλοιώδους υγρού) βοηθούν στον σχηματισμό πηκτών και την αύξηση του ιξώδους ορισμένων υγρών τροφίμων (σάλτσες)
Απο ποιόν μ/ο παράγεται και ποια η χρήση του κόμμι ξανθάνης;
Αναφέρετε παραλλαγές
Παράγεται από το βακτήριο Xanthomonas campestris. Δρα σαν πηκτοποιητικό (αύξηση ιξώδους και σχηματισμός πηκτής), σαν σταθεροποιητής, γαλακτοματοποιητής, αναστολές σχηματισμού παγοκρυστάλλων στα παγωτά. Είναι γραμμικό πολυμερές γλυκόζης όπου κάθε δεύτερο μόριο είναι συνδεδεμένο με τρισακχαρίτη.
Το κόμμι πουλλουλάνη που παράγεται από τον μύκητα Aerobasidium pullulans, η τζελάνη από το Pseudomonas elodea, το αλγινικό που παράγεται από φύκη και το βακτήριο Azotobacter vinelandii και η η δεξτράνη που παράγεται από διάφορα βακτήρια.
Ποια η χρήση, οι προϋποθέσεις και τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας ακινητοποιημένων μ/ο ;
Παραγωγή αλκοόλης μικροβιακά από ακινητοποίηση κυττάρων. Έχει προϋποθέσεις: Τόσο τα υποστρώματα όσο και τα προϊόντα της αντίδρασης πρέπει να διαπερνούν εύκολα την κυτταρική μεμβράνη ,ο μ/ο δεν πρέπει να εκδηλώνει και άλλες ανεπιθύμητες αντιδράσεις ή να εκκρίνει τοξικές ουσίες. Χρησιμοποιείται για την Παρασκευή φαρμάκων ,ποτών (σαμπάνια) και δημιουργία νέων προϊόντων. Πλεονεκτεί ως προς: την σταθερότητα και προστασία των κυττάρων, δυνατότητα συνεχούς παραγωγής ενός μεταβολίτη και επαναχρησιμοποίησης βιολογικού καταλύτη, ευκολία απομόνοσης τελικού προϊόντος (χωρίς φιλτράρισμα) και με χαμηλότερο κόστος, καλύτερη απόδοσης σε ορισμένα συστήματα. Οι τύποι ακινητοποίησης είναι: με πρόσφηση σε στερεό υπόστρωμα, με εγκλεισμό σε πολυμερική μήτρα, με κυτταρική συσσωμάτωση, με μηχανικό εγκλεισμό σε μεμβράνες.
Πως γίνεται ακινητοποίηση με εγκλεισμό σε πολυμερική μήτρα
Εγκλεισμός με χρήση διαλυμένων υγρών πολυμερών κατά το στάδιο του πολυμερισμού (πολυουρεθάνες, πολυγαλακτουρονικά οξέα). Στην περίπτωση των πολυουρεθανών, οι συνθήκες πολυμερισμού είναι αρκετά δραστικές και προκαλούν θανάτωση ενός τμήματος της μικροβιακής μάζα. Η μέθοδος που συχνά γίνεται είναι με πολυγαλακτουρονικό οξύ το οποίο με την μορφή αλάτων νατρίου είναι καλά διαλυμένο στο νερό. Παρουσία ιόντων Ca προκύπτουν ιοντικά σύμπλοκα και το πολυγαλακτουρονικό οξύ στερεοποιείται. Παρόμοιες ιδιότητες έχει και το αλγινικό οξύ (απομόνωση από φύκη) όπου τα άλατα του αλγινικού οξέος (αλγινικό νάτριο) σχηματίζουν υδροπηκτώματα (gel) με ενυδάτωση.
Διαδικασία: παρασκευάζεται και αποστειρώνεται διάλυμα 3% μετανατρίου άλατος του αλγινικού οξέος. Προστίθεται η ποσότητα μ/ο για τις μικροβιακές καταλύσεις. Το μείγμα προστίθεται σε σταγόνες σε αποστειρωμένο υδατικό δ/μα CaCl και δημιουργούνται σφαιρίδια από αλγινικό ασβέστιο που περιέχουν εγκλεισμένους μ/ο, τα οποία παραμένουν στο δ/μα για 1h και πλένονται έπειτα με νερό για 30λ. Έπειτα στεγνώνονται για 20h και αναδεύονται για 30λ σε θειικό διάλυμα αλουμινίου 0.1Μ. Τα σφαιρίδια μπορούν να παραμείνουν σε βιοαντιδραστήρα για μεγάλο χρόνο χωρίς να διασπασθούν και με αυτό τον τρόπο οι μ/ο δεν διασπώνται και δεν εξέρχονται της πολυμερικής μήτρας.
Πως γίνεται να συγκριθεί η ανάπτυξη σε βιοαντιδραστήρα ελεύθερης μορφής (ελεύθεροι μ/ο) και της ακινητοποιημένης μορφής (σφαιρίδια);
Γίνεται ανάπτυξη σε υπόστρωμα γλυκόζης και θα μετρηθεί τόσο η αποικοδόμηση του υποστρώματος όσο και η παραγωγή αλκοόλης από τον S.cerevisiae (Οι βιοαντιδραστήρες εμβολιάζονται και επωάζονται για μία εβδομάδα στους 30oC). Την δεύτερη βδομάδα γίνεται διαχωρισμός της βιομάζας, απομόνωση της αλκοόλης με απόσταξη και ποσοτική μέτρηση και μέτρηση της γλυκόζης (ογκομετρικά) που απέμεινε και σύγκριση των μεθόδων
Ο υπολογισμός του συντελεστή απόδοσης (ΣΑ) του βιοαντιδραστήρα Σ.Α.=(Sο−Sf)/(Pf−Pο ) όπου So= g glu/L (t=0), Sf= g glu/L (τέλος), Po= mL EtOH/L (t=0), Pf= mL EtOH/L (τέλος)
