برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

2-7- فرآیندهای تخمیر و ترکیب محیط(محیط کشت)
دو نوع فرآیندتجاری برای تولید آنزیم با استفاده از میکروبها وجود دارد. در بیشتر روشهای سنتی، فرآیند کوجی(یا تخمیر با بستر جامد)، میکروارگانیسم ها، روی محیط جامد و نیمه جامد در سینی های مخصوص رشد کرده، از آلودگی جلوگیری نموده و برای رسیدن به یک اقدام کنترلی واحد از درجه حرارت، هوادهی و رطوبت کمک میگیرند. بنابراین روش دوم، استفاده از فرمنتور (تخمیرکننده)، روش غالب میباشد. در فرمنتورهای پیشرفته، پارامترهایی نظیر pH، درجهحرارت، غلظت اکسیژن محلول، سرعت مصرف اکسیژن، سرعتگسترش دی اکسیدکربن(CO2)، هوادهی، فشار، تولید کف و ایجاد لرزش همگی بوسیله تجهیزاتی مجهز به کامپیوتر، کنترل میشوند. دانسیته سلول و میزان آنزیم براث (به محیط پایه براث یا سوپ گویند) یا نمونه برداری های متعدد و متوالی، ارزیابی می گردد. براث، در حقیقت محیط رشد به حالت مایع می باشد(مرتضوی و همکاران،1386).
هزینه های سوبسترا یا شیمی ماده کارآنزیم به آسانی تا 80 درصد هزینه فرآیندهای تخمیر آنزیمی را تشکیل می دهد. آن چیزی که حائز اهمیّت است، میزان توانایی میکروارگانیسم تولید کننده برای تولید آنزیم در محیط رشد است. به منظور رسیدن به میزان بازدهی یا تاردهی بالای آنزیم در هر پچ فرمنتور، قابلیت رشد میکروارگانیسم در محیط تغلیظ شده حائز اهمیّت می باشد. جایگزین های معمول برپایه کربوهیدرات در محیط های ارزان شامل مَلاس، جو، ذرت، گندم، هیدرولیزات، نشاسته و لاکتوز است. از منابع نیتروژن میتوان به آب پنیر، گلوتن، ژلاتین، هیدرولیز مخمر، بادام، سویا، خوراک و بلغور دانه کتان و لیکور ذرت اشاره کرد. فک های غیرآلی مناسب منابع مکمل نیتروژن، فسفر، سولفور و کلسیم می باشند(مرتضوی و همکاران،1386).
2-8- آنزیم ترانس گلوتامیناز
آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی که به نامEC 2.3.3.13 نیز شناخته می شود، جزء آنزیم های ترانسفراز میباشد. این آنزیم پروتئینی است با وزن مولکولی37/368 دالتون که حاوی 331 اسید آمینه میباشد. تا قبل از سال 1989 آنزیم مذکور از کبد خوک استخراج می شد ولی تحقیقات، منجر به شناسایی یک منبع میکروبی برای تولید آنزیم مذکور گردید. این آنزیم از یک گونه مهم باکتریایی به نام استرپتوورتیسیلیوم1 استخراج و خالص سازی میشود. این نوع آنزیم دارای وزن مولکولی چهار هزار دالتون و SDS-PAGE ایزوالکتریک معادل 8/9 می باشد. اپتیمم فعالیت این آنزیم در pH بین 6و7 و بهترین دما برای عملکرد آن بین 37 تا 50 درجه سانتیگراد است(Motoki and Seguro,1998).
آنزیم ترانس گلوتامیناز میتواند بین اسید آمینه گلوتامین از یک پروتئین و لایزین از پروتئین دیگر اتصالات عرضی ایجاد کند(حسینی اقدم و همکاران،1391). آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی جزء آنزیم های ترانسفراز میباشد که واکنش انتقال آسیل را بین گاما کربوکسیل گلوتامین و آمین های نوع اول از جمله گروه اپسیلون آمین لیزین را کاتالیز میکند، در نهایت این عمل به تشکیل پیوندهای عرضی جدید درون مولکولی و بین مولکولی منتهی می شود(Motoki and Seguro,1998).
آنزیم ترانس گلوتامیناز حاصل از میکروارگانیسم، بر خلاف آنزیم ترانس گلوتامیناز حاصل از کبد خوک که آنزیمی وابسته به کلسیم است، وابسته به یون کلسیم نمی باشد. این آنزیم میکروبی فرایندآسیل ترانسفراز راکاتالیز میکند و با ایجاد پیوندهای کووالانت بین پروتئینها، باعث بهبود بافت و کیفیت محصول غذایی میگردد و پروتئینهای جدید با ویژگیهای جدید و منحصر به فرد ایجاد میکند. این پیوندها شامل اتصالات عرضی بین لایزین از یک پروتئین و گلوتامین از پروتئین دیگر می باشد. بنابراین می توان با استفاده از میکروارگانیسم ها، کیفیت محصولات غذایی را تا حد امکان افزایش داد (Kuraishi et al,2001). افزایش جذب آب در اثر افزودن آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی را میتوان به ایجاد اتصالات بیشتر و قویتر، و در نتیجه شبکه پروتئینیگسترده تر توسط آنزیم مذکور نسبت داد. (پورمحمدی و همکاران،1390. ،Larre et al,2000).
آنزیم ترانس گلوتامیناز یک ترانسفر میباشد که بطورگسترده در پستانداران، گیاهان، ماهیها و میکرو ارگانیسم ها توزیع شده است که واکنش های آسیل ترانسفر بین گروههای کربوکسی آمید یک پپتید محدود به یک گلوتامین باقی مانده در پروتئینها یی مثل دهندههای آسیل و انواع آمینهای اولیه و آب مثل گیرنده های آسیل را کاتالیز می کند(Wu et al,2005). ترانس گلوتامیناز باندهای کوالانسی بین پروتئین ها ایجاد میکند.این پیوندها شامل اتصالات عرضی بین لایزین از یک پروتئین و گلوتامین از پروتئین دیگر می باشد. پیوندهای حاصل مشابه سایر پیوندهای پپتیدی می باشد و با ایجاد این پیوند هیچ کاهشی در ارزش تغذیهای پروتئین حاصل نمیشود و باعث ایجاد شبکه پروتئین قویتر میگردد(پورمحمدی و همکاران، 1390). پلیمریزاسیون و انعقاد(ژلشدن) پروتئین غذایی با آنزیم ترانس گلوتامیناز، ممکن است کیفیت بسیاری از غذاها را بوسیله ی اصلاح خواص فیزیکوشیمیایی، از جمله میزان چسبندگی، انعقاد(ژل شدن)، امولسیون سازی و شکل دهی تحت تأثیر قرار دهد(Teseng and LIE,2002). آنزیم ترانس گلوتامیناز توانایی ایجاد شبکه ای از پروتئینها به همراه طیف گسترده ای از خواص عملکردی ثابت را دارا میباشد (Truong,2004). آنزیم ترانس گلوتامیناز آنزیم میکروبی مونومریک میباشد و دارای پروتئین سادهای با وزن مولکولی38000 دالتون و متشکل از 331 اسید آمینه (نقطه فشار الکتریکی8.9) و دارای سیستئین واحد باقی مانده می باشد(Mirzaei,2011). دمای بهینه برای واکنش آنزیم50 درجه سانتی گراد است. آنزیم ترانس گلوتامیناز خالص به شدت توسط سرب ، مس و روی مهار می شود(Mirzaei,2011).
آنزیم ترانس گلوتامیناز میتواند در ترکیب با فشاربالا برای فراوری مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرد، زیرا قادر به اتصال عرضی پروتئین تحت فشار قوی میباشد(Mirzaei,2011). آنزیم ترانس گلوتامیناز ها بطور گسترده در بافت های حیوانی و مایعات بدن، گیاهان، ماهیها و میکرو ارگانیسمها توزیع شدهاند. آنزیم ترانس گلوتامیناز تجاری در ابتدا از بافتهایحیوانی بدست آورده میشد(Mirzaei,2011). اخیراً توسط میکرو ارگانیسمها(کلسیم وابسته)، تحقیقاتی برروی محصولات آنزیم ترانس گلوتامیناز آغاز شده است. آنزیم بدستآمده از تخمیر میکروبی در فراوری مواد غذایی مختلف استفاده شده است (Mirzaei,2011). آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی میتواند بصورت انبوه و کمهزینه توسط میکروارگانیسم ها از راه تخمیر فراهم شود و صحت و سلامت آن امتحان شده و توسط FDA برای استفاده در مواد غذایی تایید شده است(Wu et al,2005). مهمترین کاربردهای آنزیم ترانس گلوتامیناز شامل اصلاح ساختار پروتئین، بهبود خواص عملکردی، بهبود ارزش غذایی، عامل ایجاد پیوند دو پروتئین مختلف بوسیله ایجاد اتصالات عرضی و به عنوان مکمل به منظور بهبود کیفیت گوشت، ماهی، سویا و فرآورده های لبنی (Perry,2001).
2-8-1- مکانیسم عمل آنزیم ترانس گلوتامیناز:
آنزیم ترانس گلوتامیناز میتواند پروتئینها را بوسیله تلفیق آمینها، اتصالات عرضی و بیآمین سازی اصلاح کند. کشش آنزیم ترانس گلوتامیناز برای انواع مختلف پروتئین ها، بستگی به توزیع باقی مانده های گلوتامین و همچنین بستگی به ساختار دوم و سوم پروتئین ها دارد(Mirzaei,2011). کازئین، پروتئین سویا،کانالبومین، میوزینکپور و خرگوش و اکتین و میوزین گوشت گاو همگی نمونه هایی از پروتئین هایی هستند که سوبسترای مناسبی برای آنزیم ترانس گلوتامیناز می باشند(Mirzaei,2011). گزارش شده است که آنزیم فوق میتواند به منظور شناساندن میتونین به کازئین و پروتئین های سویا و لیزین به گلوتن گندم مورد استفاده قرار گیرد، بدین ترتیب نشان داده میشود که این آنزیم میتواند به منظور بهبود ارزش تغذیهای پروتئین های غذایی مورد استفاده قرار گیرد(Mirzaei,2011). ساختار اتصال عرضی،کیفیت غذایی موادغذایی را کاهش نمیدهد زیرا باقیماندهی لیزین به منظورهضم و جذب در دسترس قرار میگیرد. آنزیم ترانس گلوتامیناز ساختار پلیمر های مشابه و غیر مشابه در میان پروتئین آب پنیر، پروتئین سویا،پروتئین برنج،کازئین و اونالین را به منظور افزایش خاصیت ارتجاعی، قابلیت نگهداری آب و دیگر خواص کارکردی کاتالیز می کند(Huang,2010).
آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی اتصال عرضی پروتئین ها را توسط واکنش های آسیل ترانسفر کاتالیز می کند، در نتیجه منجر به اصلاح خواص عملکردی از جمله قدرت چسبندگی،انعقاد(ژل شدن) قابلیت حل شدن و توانایی نگهداری آب می شود(Gharst,2007). ساختار ایزو پپتید و اتصال عرضی فقط زمانی رخ میدهد که لیزین در پروتئینهای گیرنده باقی مانده باشد. دیگر آمینهای اولیه شاملگروه گلیسین میباشند که میتوانند بعنوان یک گیرنده عمل کنند. در نبود دهندههای آمین، آب میتواند بعنوان یک گیرنده عمل کند. در نتیجه در یک واکنش بی آمین سازی، گلوتامین به یک اسید گلوتامیک تبدیل می شود (Readriguez,2009).
کازئین پروتئین اصلی شیر، سوبسترای بسیار مناسبی برای ترانس گلوتامیناز میکروبی می باشد. این پروتئین قابل تغییر میباشد و به علت فقدان باندهای دی سولفید در آلفا و بتا کازئین به شدت در مقابل آنزیمها بی پناه و اثر پذیر میباشد. کازئین نسبت به پروتئینهای محلول در شیر به آسانی تحت تأثیر اتصالات عرضی قرار میگیرد(Barbaros et al,2012). این در حالی است که پروتئین های محلول به سختی تحت اثر ترانس گلوتامیناز میکروبی قرار می گیرند. مطالعات نشان می دهد که توانایی اتصالات عرضی به ترتیب در سدیم کازئینات، پودر شیر پس چرخ اولترا فیلتره، پودر شیر پس چرخ و پروتئین های محلول ایزوله شده از شیر کاهش می یابد. به علاوه محققین نشان دادند که برای افزایش اتصالات عرضی در سدیم کازئینات باید میزان گروه های آزاد آمین به میزان5 درصد کاهش یابد و این ثابت می کند که برای الیگومریزاسیون کامل کازئین فقط تعدادی جایگاه برای ایجاد اتصالات عرضی لازم و ضروری می باشد. قابلیت همه ترکیبات سدیم کازئینات برای واکنش با ترانس گلوتامیناز متفاوت می باشد. کاپا کازئین بیشتر از آلفا و بتا کازئین مستعد واکنش با این آنزیم می باشد. در این بین توانایی آلفا کازئین بیشتر از نوع بتا است(Ching et al,2006).
ترانس گلوتامیناز برای تغییر خصوصیات رئولوژیکی کازئین ها بدون تأثیر روی خصوصیات ویژه ی پروتئین ها یا خسارت به این خصوصیات، مفید است. زمانی که این آنزیم در تولیدات لبنی به کار برده می شود، امکان افزایش نیروی ژل، ویسکوزیته سطحی، ظرفیت نگهداری آب را فراهم می کند .هم چنین روی خصوصیات لخته کنندگی آنزیم رنت و نیز خصوصیات مکانیکی فرآورده تأثیر می گذارد. اثر اتصالات عرضی روی قابلیت نفوذپذیری و ویسکوزیته سطحی به میزان آنزیم استفاده شده و غلظت آن بستگی دارد. این ثابت شده که ژل تلفیق شده با غلظت های بالاتر آنزیم، بیشتر ویسکو الاستیک می باشد (Clarke et al,1959). برقراری پیوندهای عرضی بین پروتئین ها در شیر، به عنوان یک روش کاربردی برای رسیدن به بافت مطلوب در ماست پیشنهاد شده است(Ozer et al,2007).
2-9- مروری بر تحقیقات انجام شده
در یک بررسی،تأثیر اضافه کردن آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی هم زمان با رنین یا پس از بریدن دلمه روی ویژگی های شیمیایی، بافتی و ریزساختاری پنیر سفید ایرانی کم چربی مورد مطالعه قرار گرفت. در هر دو حالت، اضافه کردن آنزیم موجب افزایش رطوبت، راندمان پنیرسازی، بازیافت پروتئین و نسبت رطوبت به پروتئین در پنیر شد. اضافه کردن ترانس گلوتامیناز بعد از بریدن دلمه موجب دستیابی به میزان بیشتر نسبت رطوبت به پروتئین و مقدار کمتر تنش در نقطه گسیختگی و مدول یانگ شد. افزودن همزمان ترانس گلوتامیناز و رنین باعث بازیافت مقدار بیشتری پروتئین در پنیر شد(صیادی و همکاران،1391).
در تحقیقی، اثر افزودن آنزیم ترانس گلوتامیناز بر روی برخی ویژگی های ماست بهم نزده شامل اسیدیته قابل تیتر، اسید لاکتیک، تیروزین، ویسکوزیته، سفتی ژل، ترکیبات تولید کننده آروما،آنالیز حسی و ویژگی های ریزساختاری بررسی شد. آنزیم مذکور در مراحل مختلف(بعد از هموژنیزاسیون،بعد از پاستوریزاسیون و همراه با افزودن کشتهای آغازگر) به شیر ماست سازی افزوده شد، در عین حال دو زمان گرمخانه گذاری(10 دقیقه و یک ساعت) نیز مورد استفاده قرار گرفت. نمونه های ماست حاوی آنزیم مذکور در روزهای اول، دهم و بیستم نگهداری، مورد آنالیز فاکتورهای فوق قرارگرفتند. نتایج نشان داد که افزودن آنزیم ترانس گلوتامیناز اثر معنیداری روی ویژگیهای شیمیایی ماست نداشت. افزودن آنزیم مذکور بعد از پاستوریزاسیون، قدرت ژل را افزایش و میزان آب اندازی را کاهش داد. نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی نیز نشان داد که افزودن آنزیم به واسطه تشکیل پیوندهای عرضی بین پروتئین ها، به توزیع بسیار بالای پروتئین ها در شبکه ژل منجر می گردد(Sanli et al,2011).
در تحقیقی، تیمار ترکیبی ماده خشک و پیوندهای عرضی پروتئین با ترانس گلوتامیناز میکروبی به منظور بهبود ویژگیهای رئولوژیکی و فیزیکی ژلهای اسیدی شیر بُز که معمولاً بهدلیل میزان پائین آلفاکازئین ضعیف است،انجام گرفت. انکوباسیون آنزیم برای مدت 30 الی 420 دقیقه و غیرفعال سازی نیز با استفاده از تیمار حرارتی یا افزودن N- اتیل مالیمید(N-ethylmaleimide) انجام گرفت. اسیدی شدن نهایی شیر غنی شده با آنزیم، موجب کاهش معنی دار میزان آب اندازی ژل ها در مقایسه با ژل های شیر بُز تیمار نیافته شد. بیشترین سفتی بعد از300 دقیقه تیمار آنزیمی مشاهده و اثر افزایشی مرحله گرمادهی برای غیرفعال سازی آنزیم دیده شد. این فرایند ترکیبی غنی سازی ماده خشک و تیمار آنزیمی(ترانس گلوتامیناز) به تولید ژلهای با ویژگیهای مشابه ژل های شیرگاو منجر شد که ابزاری مطلوب برای تولید ماست با ویژگیهای بافتی مناسب از شیر بُز خواهدبود(Ardelean et al,2012).فرایند تولید ماست ساده(معمولی) درحالی که پروتئین های شیر با استفاده از آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی محتوی گلوتاتیون(TG+GSH). دارای پیوندهای عرضی بودند،انجام شد. از آنجایی که شیر حرارت ندیده بطور معمول در مقایسه با آنزیم ترانس گلوتامیناز فعالیت دوباره کمتری داشت، (TG+GSH) به منظور فعال سازی پیوندهای عرضی بدون نیاز به تیمار پیش حرارت دهی بیشتر از شرایط پاستوریزاسیون بکار گرفته شد. بعد از فاز انکوباسیون TG+GSH ، آنزیم با استفاده از تیمار حرارتی شیر ماست سازی قبل از تخمیر غیرفعال گردید. در طول تخمیر،هیچ اثر منفی TG+GSH روی زمان تخمیر مشاهده نشد. پیوندهای بین عرضی بوسیله TG+GSH افزایش یافت که به ویسکوزیته ظاهری بیشتر و پلیمریزاسیون بالاتر پروتئین بیش از نمونه بدون GSH منجر شد. بعلاوه، نسبت های مختلف کازئین به پروتئین های آب پنیر(CWP ratios) به منظور ارزیابی اثر فراکسیونهای پروتئین بر روی پیوندهای بین عرضی ساختارهای ژلماست مورد استفاده قرارگرفت. نتایج، رابطه بین بسط پیوند های بین عرضی، ویسکوزیته ظاهری و نسبت CWP ژل های ماست را نشاد داد (Bonisch et al,2007).
اثر تیمار حرارتی، تیمار با استفاده از آنزیم ترانس گلوتامیناز و فرایند فشار هیدرواستاتیک بالا (HHP) شیرپس چرخ تازه بر روی ویزگی های رئولوژیکی ژل های اسیدی شیر تشکیل شده از اسیدی کردن با گلوکونودلتالاکتون بررسی شد. ژل های اسیدی شده حاصل از شیر پس چرخ حرارت ندیده زمان های ژلاسیون طولانی،pH ژلاسیون کم و اعداد G′ نهایی پائینی داشتند. تیمار حرارتی و تیمار فشار شیر اثرات مشابهی در هردو تیمار داشتند. تیمار با آنزیم ترانس گلوتامیناز شیر قبل از تشکیل ژل اسیدی نیز بطور معنی داری میزان G′ ژل های اسیدی نهایی را افزایش داد. در هر حال، زمانی که تیمار با آنزیم ترانس گلوتامیناز در طول تیمار با فشار هیدرواستاتیک بالا انجام شد، عدد G′ نهایی بسیار بالایی در مقایسه با زمانی که فشار یا تیمار آنزیمی به تنهایی مورد استفاده قرار گرفت، بدست آمد. نتایج این پژوهش نشان داد که افزایش پیوندهای بین عرضی پروتئین های آب پنیر همراه با افزایش این پیوندها بین پروتئین های آب پنیر و کازئین شیر زمانی که آنزیم ترانس گلوتامیلاز همراه با فرایند فشار بالا بود، بخوبی مشاهده گردید(Anema et al,2005).
شرایط بهینه تولید ماست میوه ای همزده actinidia arguta با افزودن آنزیم ترانس گلوتامیناز تثبیت شده بررسی گردید.نتایج نشان داد که بهترین نشانگر کیفیت و خواص حسی(ارگانولپتیکی)، غلظت 3.5 درصد تلقیح ، درجه حرارت 42 درجه سانتی گراد تخمیر ، زمان 3.5 ساعتی تخمیر و افزودن 30 گرم بر لیتر از آنزیم تثبیت شده و 3.5 گرم بر لیتر میوه می باشد. تحت شرایط مذکور،میزان آب اندازی ماست،ویسکوزیته ظاهری و ویسکوزیته نگهداری به ترتیب 139.2 درصد، 32.9 درصد و 42.9 درصد بوده و ظرفیت نگهداری آب نیز به 35.8 درصد رسید. در مقایسه با آنزیم طبیعی، نوع تثبیت شده آنزیم بطور نسبی پایداری بالاتری داشت که می توند برای بیش از 8 برابر مورد استفاده دوباره قرار گرفته و فعالیت انزیمی را به بیش از 80 درصد برساند(Chung-Hong et al,2011).
پروتئینهای شیر بویژهکازئینها سوبستراهای مناسبی برای اصلاح آنزیمی با استفاده از آنزیم ترانسگلوتامیناز میکروبی میباشند. برخی از مطالعات به بررسی اثر پیوندهای بینعرضی بر روی ویژگی های رئولوژیکی و بافت ماست همزده و هم نزده می پردازند. در تحقیقی،ماست همزده تولیدی از شیر پس چرخ که با آنزیم ترانس گلوتامیناز تلقیح شد،مطالعه گردید. ماده خشک شیر پایه و کشت های آغازگر در دو سطح متغیر بودند و فراورده ها بعد از روزهای دوم و نُهم دوره نگهداری مورد آنالیز قرار گرفت. اندازه گیری ویژگی های رئولوژیکی اثرات معنی داری را نشان داد اما اثر سرعت بُرشی پیوندهای بین عرضی آنزیمی روی ویژگیهای ماست همزده مشاهده شد. تحت شرایط بُرش پایا(پایدار)، اثر افزایشی ویسکوزیته در سرعتهای بُرشی پائین یا فشارهای بُرشی کم مشاهده گردید که نشان از افزایش واکنشها بین پروتئین های دلمه شده در فراورده های تولید شده از شیر با پیوندهای بین عرضی است. مطالعات نشان داده که آنزیم ترانس گلوتامیناز ابزاری مناسب به منظور اصلاح و تغییر مثبت بافت مواد غذایی با ساختار یا محتوی پروتئین است. تشکیل پیوندهای کووالان بین عرضی جدید بین مولکول های پروتئینی تغییرات معنی داری را بر روی ویژگی های تکنولوژیکی و عملکردی فراورده نهایی اِعمال می کند. ژلهای اسیدی نظیر ماست تولید شده از شیری که با آنزیم مذکور پروتئینهای آن اصلاح شده، دارای میزان آب اندازی بسیار پائین و بافت بهبود یافته مطلوب می باشد (Jaros et al,2007).

مطلب مرتبط :   دانلود فایل پایان نامه حقوق سازمانهای دولتی

فصل سوم

دسته بندی : علمی