افزايش توليد و بهبود كارايي آنزيم‌هاي زايلاناز گونه بومي قارچ تريكودرما با استفاده از پرتو‌گاما و استفاده از آن‌ها به‌عنوان بهبود‌دهنده در محصولات نانوايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

علوم و صنايع غذايي

دكتري

ايجاد منبع جديدي از آنزيم‌هاي ميكروبي با روش القاي موتاسيون نقش مهمي در پيشرفت صنعت توليد آنزيم ايفا كرده است. پتانسيل آنزيم‌هاي هيدروليتيك 24 ايزوله مختلف تريكودرما بررسي شد و بهترين ايزوله براي جهش القايي در معرض تابش گاما قرار گرفت. جهش‌يافته‌هاي تريكودرما از دوز بهينه 250 گري جداشده و تحت يك فرآيند غربالگري كمي و كيفي براي ارزيابي فعاليت آنزيم خارج سلولي آن‌ها قرار گرفتند. مقدار پروتئين خارج سلولي -ميكروگرم بر ميلي‌ليتر- زايلاناز و فعاليت سلولاز -اگزو-گلوكاناز، اندو-گلوكاناز، بتا گلوكوزيداز و سلولاز كل، واحد به ازاي هر ميلي‌ليتر- در محيط تخمير قارچ تريكودرما حاوي سبوس ذرت به‌عنوان سوبسترا موردسنجش قرار گرفت. خلوص و تركيب پروتئين‌هاي غني از آنزيم نيز با استفاده از آزمون الكتروفورز ژل پلي آكريل آميد مورد ارزيابي قرار گرفت و بهترين جدايه‌ها مورد شناسايي مولكولي قرار گرفتند. بيشترين ظرفيت هيدروليز زايلاناز در جدايه شناسايي‌شده Trichoderma afroharzianum NAS107 مشاهده شد. از 118 ايزوله جهش‌يافته اين‌گونه، 17 ايزوله به‌عنوان بهترين ايزوله جهش‌يافته انتخاب و غربالگري شدند و بيشترين فعاليت سلولاز و زايلاناز به ترتيب در جدايه‌هاي جهش‌يافته برتر NAS107-M44 و NAS107-M82 مشاهده شد كه تقريباً 6/1 و 5/2 برابر فعاليت آنزيم سلولاز و زايلاناز بالاتر از نوع وحشي را داشتند. بهينه‌سازي فاكتورهاي رشد pH، جمعيت مايه تلقيح، غلظت سوبسترا و تركيب محيط تخمير بر روي جدايه موتانت برتر NAS107-M82 انجام گرفت و آنزيم در شرايط بهينه توليد گرديد. پودر آنزيم حاصل از خشك‌كن انجمادي داراي فعاليت ويژه آنزيم زايلاناز 60000 U/g و دماي بهينه فعاليت آنزيم‌هاي اندو-زايلاناز °C 45 و pH بهينه فعاليت آن 5 بود. اين آنزيم شامل كمپلكسي از آنزيم‌هاي زايلاناز متشكل از آنزيم‌هاي Xyl I، Cel12A و Xyl IV به ترتيب با وزن مولكولي 18، 26 و 43 كيلو دالتون با فعاليت اختصاصي بر روي زنجيره اصلي هيدروكلوئيد زايلان بود. همچنين پودر آنزيم حاصل داراي فعاليت ويژه آنزيم سلولاز 65500 U/g و دماي بهينه فعاليت كمپلكس آنزيم‌هاي سلولاز توليدي °C 50 و pH بهينه فعاليت آن 8/4 هست. كمپلكس آنزيم‌هاي سلولاز توليدي توسط ارگانيسم موتانت برتر متشكل از آنزيم‌هايCBH I، CBH II، EG II، BGL I، BGL II، Xyl I، Xyl IV و Cel 12A ياEG III هست كه بر روي تركيبات ليگنوسلولزي به‌صورت سينرژيستي عمل مي‌كنند. آنزيم توليدشده از موتانت برتر براي بهبود خصوصيات رئولوژيك و كيفيت پخت نان حجيم استفاده شد و فاكتورهاي كيفي نان منجمله رطوبت، دانسيته، حجم مخصوص، ميزان خلل و فرج بافت، تغييرات بافت و رنگ مغز نان و پوسته نان در طول زمان نگهداري 1، 4 و 7 روز و ارزيابي حسي محصول بررسي شد. نتايج حاصل از ارزيابي آنزيم توليدي بر روي كيفيت نان حجيم مشخص نمود كه آنزيم حاصل در غلظت 300 واحد به ازاي هر كيلوگرم آرد مي‌تواند كليه فاكتور‌هاي رئولوژيك خمير را بهبود بخشيده و نان حجيم توليدشده از آن ازنظر شاخص‌هاي كيفي و ارزيابي‌هاي ارگانولپتيك قابل‌رقابت با بهبوددهنده‌هاي تجاري در بازار است. آنزيم زايلاناز توليدشده منجر به افزايش درصد جذب آب خمير، كاهش زمان پايداري خمير، كاهش زمان توسعه خمير و افزايش درجه نرمي خمير و افزايش شاخص تحمل به اختلاط و افزايش كشساني خمير بعد از 90 دقيقه تخمير شد. همچنين حجم مخصوص نان توليدشده و ميزان تخلخل بافت به ترتيب 2/2 برابر و 85/1 برابر بيشتر از تيمار كنترل بود. آنزيم زايلاناز منجر به افزايش نرمي بافت نان و حفظ كيفيت آن حتي تا زمان 7 روز نگهداري و بهبود قابليت جويدن نان و بهبود خصوصيات كيفي بافت گرديد. به‌طوركلي ارزيابي‌هاي حسي شامل حجم نان، رنگ پوسته و يكنواختي پخت، بافت مغز نان، رنگ مغز نان و عطروطعم آن در تيمارهاي حاوي آنزيم زايلاناز به‌ويژه تيمار حاوي 300 واحد آنزيم زايلاناز به ازاي هر كيلوگرم آرد، توسط ارزياب‌ها بيشترين امتياز را كسب كرد. نتايج نشان داد كه جهش ناشي از تابش گاما مي‌تواند يك روش مفيد براي دسترسي به جدايه‌هاي موتانت برتر ارگانيسم‌هاي صنعتي همچون قارچ تريكودرما و توليد متابوليت‌هاي آنزيمي مفيد همچون آنزيم زايلاناز صنايع نانوايي باشد. اين روش همچنين مي‌تواند در ارگانيسم‌هاي ديگر براي ايجاد جهش بالقوه با كاربردهاي مختلف صنعتي بكار برده شود.

229542

زيست فناوري

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان