بیوتکنولوژی غذایی

كاربرد بیوتكنولوژی در صنایع غذایی مشاركت بین چند رشته علمی متفاوت از قبیل بیولوژی سلولی ژنتیك میكروبیولوژی، بیولوژی مولكولی، بیوشیمی، مهندسی شیمی و اقتصاد را می‌طلبد. جدای از افزایش حجم مواد غذایی با به كارگیری علم بیوتكنولوژی، یكی از مهمترین جنبه‌های این علم بالا بردن ایمنی و سلامتی مواد غذایی حاصل از میكروارگانیسم‌ها است.

ممكن است محصولی از نظر جنبه‌های حسی و غیره از درجه بالایی برخوردار باشد ولی در سوخت و ساز بدن ایجاد اختلال كند. به عنوان مثال گیاهانی كه مقاوم به آفت كش شده‌اند، در ساختار آنها مواد حاصل از بی‌اثر كردن آفت كش باقی بماند و ایجاد حساسیت و بیماری كند. به همین خاطر نباید به بیوتكنولوژی مواد غذایی فقط از دید تولید بالا، خواص حسی و بهتر نگاه كرد. بلكه مراحل سوخت وسازی مواد غذایی در بدن باید مورد مطالعه قرار گیرد و ایمنی آنها تایید شود. با توجه به گستره و حیطه عمل بیوتكنولوژی ذكر تمام قابلیت‌ها و توانایی‌های بیوتكنولوژی در بخش كشاورزی و صنایع غذایی محدود به مقاله‌ها و كتابها نمی‌شود.

تغییرات و تحولات چشمگیر و روزمره بیوتكنولوژی همگام با دانش سریع روز، تاثیر عمیقی بر فرایندها، محصولات و كالاهای غذایی، دارویی و بهداشتی می‌گذارد و همگامی این پیشرفتها باعث توسعه و بهبود كالاها و خدمات صنعتی می‌شود.

فناوری مواد غذایی

فناوری مواد غذایی شاخه ای از علوم غذایی است که به فرآیندهای تولیدی که مواد غذایی را تولید می کند ، می پردازد.

تحقیقات علمی اولیه در مورد فن آوری مواد غذایی در حفظ مواد غذایی متمرکز شده است. پیشرفت نیکلاس آپپرت در سال 1810 روند کنسرو کردن یک اتفاق تعیین کننده بود. سپس این فرآیند به عنوان کنسرو نامگذاری نشده است و آپپر در واقع اصولی را که روی آن کار کرده است نمی دانست ، اما کنسرو سازی تأثیر عمده ای در تکنیک های حفظ مواد غذایی دارد.

تحقیقات لوئیز پاستور در مورد مضرات شراب و توضیحات وی در مورد چگونگی جلوگیری از فساد در سال 1864 تلاش اولیه ای برای بکارگیری دانش علمی در مورد مواد غذایی بود. پاستور علاوه بر تحقیقات در مورد فساد شراب ، تولید الکل ، سرکه ، شراب و آبجو و ترشح شیر را نیز مورد تحقیق قرار داد. او پاستوریزاسیون را ایجاد کرد – فرایند گرم کردن شیر و فراورده های شیر برای از بین بردن فساد مواد غذایی و ارگانیسم های تولیدکننده بیماری. پاستور در تحقیقات خود در مورد فناوری غذایی ، پیشگام در باکتری شناسی و داروهای مدرن پیشگیری بود.

تولید اگزوآنزیم ها : آمیلازها ، آلفا آمیلازها ، گلوکوآمیلازها ، اینولین ساکاریفیکاسیون نشاسته اندوآنزیم باسیلوس لیکنی فورمیس آسپرژیلوس اوریزه پولولاناز

تولید اگزوآنزیم ها : آمیلازها ، آلفا آمیلازها ، گلوکوآمیلازها ، اینولین

اگزوآنزیم چیست؟

میکروارگانیسم ها آنزیم های بسیار مختلفی را تولید می کنند که اکثر آنها در مقادیر اندک تولید شده و درون سلول ها عمل می کنند. با این حال بعضی از آنزیم های میکربی در مقادیر بیشتری تولید شده و به محیط ریخته می شوند، این آنزیم های خارج سلولی که اگزوآنزیم نامیده می شوند، پلی مرهای نامحلول از قبیل سلولز، پروتئین، لیپیدها و نشاسته را هضم می کنند و به همین دلیل دارای کاربردهای تجاری در صنایع غذایی و سلامت و صنایع نساجی و شوینده ها هستند.

آمیلازها

  • نشاسته-پلیمر گلوکز-یکی از فراوانترین پلی ساکاریدهای گیاهی است.
  • آمیلازها آنزیم هایی هستند که نشاسته را هیدرولیز می کنند.
  • یکی از مصارف اصلی آمیلازها، تولید شیرین کننده های مورد استفاده در صنایع غذایی است.
  • در هیدرولیز نشاسته با آمیلاز، ابتدا پلیمرهای کوتاه زنجیره ای به نام دکسترین، سپس دی ساکارید مالتوز و سر انجام گلوکز به دست می آید. گلوکز به اندازه ایزومر خود فروکتوز، شیرین نیست.
  • بنابراین قدم بعدی تبدیل گلوکز به فروکتوز است که با آنزیم گلوکز ایزومراز انجام می شود.
  • مهم ترین آنزیم هایی که در فرآیند ساکاریفیکاسیون نشاسته استفاده می شوند، آلفا آمیلازها، بتا آمیلازها، گلوکوآمیلازها، گلوکزایزومرازها، پولولانازها و ایزوآمیلازها می باشند.

آلفا آمیلازها

  • آلفا آمیلازها آنزیم های برون سلولی هستند که پیوند های گلیکوزیدی آلفا یک به چهار را هیدرولیز می کنند. این آنزیم ها از نوع اندوآنزیم بوده و سوبسترا را از درون مولکول می شکنند. اگرچه پیوندهای آلفا یک به شش توسط این آنزیم ها شکسته نمی شوند، اما مانع از فعالیت آنها نیز نمی گردند.
  • مهمترین آلفا-آمیلازها بوسیله باسیلوس آمیلولیکویی فاسینز، باسیلوس لیکنی فورمیس و آسپرژیلوس اوریزه تولید می شوند. آمیلازهای باسیلوس بیشتر از آسپرژیلوس مورد استفاده قرار می گیرند.

گلوکوآمیلازها

  • گلوکوآمیلازها پیوندهای آلفا یک به چهار و آلفا یک به شش را برای تولید گلوکز به عنوان محصول اصلی هیدرولیز می کنند.
  • پولولانازها و سایر آنزیم های شاخه شکن فقط اتصالات آلفا یک به شش را هیدرولیز می کنند.
تولید اگزوآنزیم ها : آمیلازها ، آلفا آمیلازها ، گلوکوآمیلازها ، اینولین ساکاریفیکاسیون نشاسته اندوآنزیم باسیلوس لیکنی فورمیس آسپرژیلوس اوریزه پولولاناز

آمیلاز ها و گلوکوآمیلازها

آمیلاز ها و گلوکوآمیلازها، آنزیم های تولید شده تجاری دیگری هستند که در تولید گلوکز از نشاسته به کار برده می شوند. سپس گلوکز توسط آنزیم دوم، یعنی گلوکز ایزومراز به فروکتوز تبدیل می شود که قندی شیرین تر از گلوکز است.

محصول نهایی شربت فروکتوز بالا است که از مواد آغازگر غنی از گلوکز از قبیل ذرت، گندم یا سیب زمینی تولید می شود.

شربت های با فروکتوز بالا به طور گسترده در صنایع غذایی برای شیرین کردن نوشیدنی های شیرین، آب میوه ها و بسیاری از محصولات دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. تولید جهانی شربت های با فروکتوز بالا بیش از 10 میلیارد کیلوگرم در هر سال است

آهار زدایی پارچه 

در تولید پارچه، در طی بافت، دوک نخ تحت فشار مکانیکی زیادی قرار دارد. استفاده از چسب نشاسته یا آهارزنی، نخ دوک را محکم کرده و از پاره شدن نخر در اثر فشار ماشین بافندگی جلوگیری می کند. با این وجود برای فرآوری بعدی پارچه، نشاسته بایستی کاملا زدوده شود. روشهای آهارزدایی مداوم که به پایداری آلفا آمیلازهای باکتری ها در دمای بالا بستگی دارد، شیوه ای برای زدودن آهار است.

تولید فروکتوز خالص و شربت غنی از فروکتوز از اینولین

آنزیم میکربی اینولیناز پلیمر گیاهی اینولین را هیدرولیز و به فروکتوز خالص تبدیل می کند. اینولین پلیمر ساکاریدی ذخیره ای در برخی محصولات کشاورزی نظیر سیب زمینی ترشی، کاسنی و کوجب است. بدین ترتیب، اینولیناز تولید شربت فروکتوز را امکان پذیر می سازد و یا به عبارت دیگر تولید شربت گلوکز بسیار غنی از فروکتوز را میسر می سازد.

تولید فروکتوز خالص و شربت غنی از فروکتوز از اینولین

روش معمول تولید فروکتوز از نشاسته حداقل به سه مرحله آنزیمی نیاز دارد که شامل آلفا آمیلاز، آمیلوگلوکوزیداز و گلوکز ایزومراز است و در بهترین شرایط 45 درصد محلول فروکتوز تولید می کند. تشکیل فروکتوز از اینولین واکنش آنزیمی تک مرحله ای است که 95 درصد فروکتوز تولید می کند. با گذشت زمان فروکتوز بیتر به عنوان جانشین سالمی برای ساکارز شناخته می شود. مصرف ساکارز مشکلاتی نظیر چاقی، فساد دندان، آرترواسکروز را در بر دارد.

مولدان میکربی اینولیناز: آسپرژیلوس نایجر

فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند. به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری بیوتکر، پروتئین‌ها بخش ضروری تغذیه انسان را تشکیل می‌دهند. رایج‌ترین منابع پروتئین گوشت‌ها، شیر و تخم مرغ و حتی گیاهان هستند. تولید، به ویژه از طریق دامپروری، منابع عظیمی از پول و مکان مورد نیاز را طلب کرده و مشکلات جدی زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه توبینگن به سرپرستی بیوتکنولوژیست محیط زیست، پروفسور لارس آنگننت، اکنون یک تحقیق نظری درمورد چگونگی تامین پروتئین جمعیت رو به رشد جهان، بدون نیاز به کشاورزی انجام داده‌اند.

فناوری‌های جدید در خدمت تامین غذای جمعیت دنیا قرار می گیرد

فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند.

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری بیوتکر، پروتئین‌ها بخش ضروری تغذیه انسان را تشکیل می‌دهند. رایج‌ترین منابع پروتئین گوشت‌ها، شیر و تخم مرغ و حتی گیاهان هستند. تولید، به ویژه از طریق دامپروری، منابع عظیمی از پول و مکان مورد نیاز را طلب کرده و مشکلات جدی زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه توبینگن به سرپرستی بیوتکنولوژیست محیط زیست، پروفسور لارس آنگننت، اکنون یک تحقیق نظری درمورد چگونگی تامین پروتئین جمعیت رو به رشد جهان، بدون نیاز به کشاورزی انجام داده‌اند.

این گروه با استفاده از رویکردی که در آن پروتئین‌ها مستقیما با ترکیبات اساسی از جمله دی‌اکسیدکربن و آمونیاک توسط زیست فناوری تولید می‌شوند، در مورد مباحث نظری روش‌های موجود تولید پروئین صنعتی و تخمین برای رسیدن به این هدف بحث می‌کنند.
این گروه به این نتیجه رسیده ‌است که ترکیبی از الکتروشیمی و سیستم زیست فناوری ممکن است بتواند مقادیر قابل توجهی پروتئین برای مصارف انسانی با مصرف انرژی نسبتا کم تامین کند.
لارس آنگننت گفت: «ما اکنون برای تولید موادغذایی دچار بحران پیچیده‌ای هستیم. دامداری برای تولید پروتئین‌های حیوانی به زمین‌های زیاد، سوخت‌های فسیلی، فسفر و آب نیاز دارد. همچنین میزان زیادی از انتشارات مضر برای جو را نیز تولید می‌کند.»

فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند.  به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری بیوتکر، پروتئین‌ها بخش ضروری تغذیه انسان را تشکیل می‌دهند. رایج‌ترین منابع پروتئین گوشت‌ها، شیر و تخم مرغ و حتی گیاهان هستند. تولید، به ویژه از طریق دامپروری، منابع عظیمی از پول و مکان مورد نیاز را طلب کرده و مشکلات جدی زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه توبینگن به سرپرستی بیوتکنولوژیست محیط زیست، پروفسور لارس آنگننت، اکنون یک تحقیق نظری درمورد چگونگی تامین پروتئین جمعیت رو به رشد جهان، بدون نیاز به کشاورزی انجام داده‌اند.
فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند.

تولید پروتئین‌های حیوانی برای بسیاری از مردم بخصوص در کشور‌های فقیر گران و غیرقابل دسترس است. بنابراین، هدف گروه این است که تولید پروتئین را ارزان کرده و بتواند آن‌ها بدو‌ن نیاز به سوخت‌های فسیلی وارد اقتصاد بازیافتی پایدار کنند.
پروتئین‌ها عمدتا از عناصر شیمیایی کربن، اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن تشکیل شده‌اند. با این حال، بدن انسان قادر نیست تمام پروتئین‌ها را از ترکیبات ساده‌تر بسازد؛ بنابراین باید آن‌ها را از طریق غذا به بدن برسانیم. دنیای سنتز‌های شیمیایی بسیار پیچیده است. اما میکروب‌های تک سلولی وجود دارند که بطور طبیعی میزان زیادی از پروتئین‌هایی را تولید می‌کنند که برای انسان‌ها به ویژه مخمر‌ها و قارچ‌ها مفید است. آنگننت خاطرنشان کرد که خودش و همکارانش فرآیند‌های الکتروشیمیایی و بیولوژیکی را به روش‌های مختلف وارد فرآیند‌های تولید پروتئین کرده‌اند. این گروه تمرکز خود را روی فرآیند‌هایی گذاشته که نیازی به انرژی سبک‌تر یا میکروب‌های اصلاح شده ژنتیکی نداشته باشد. برای مثال انرژی حاصل از برق می‌تواند به صورت الکتروشیمایی برای تبدیل آب به هیدروژن و اکسیژن مورد استفاده قرار گیرد. سپس باکتری‌های خاصی می‌توانند هیدروژن را به آب اکسید کرده و از انرژی آزاد شده برای تبدیل کربن‌دی‌اکسید و آمونیاک به دیگر مواد آلی که عناصر سازنده پروتئین‌ها هستند، استفاده کنند. بعضی از سازندگان پروتئین‌ها مانند مخمر و بعضی از قارچ‌ها، می‌توانند مستقیما توسط انسان‌ها مصرف شوند.
در دهه ۱۹۶۰، محققان درباره چگونگی تولید پروتئین‌ها به شکل دی اکسید کربن و آمونیاک از مدفوع انسانی فکر کردند. آنگننت می‌گوید: «آنجا، ایده این بود که یک حلقه بازیافت اقتصادی در مقیاس کوچک ایجاد شود. ما ایده‌ها و رویکرد‌ها را برای توسعه سریع عملی آزمایش کرده و پتانسیل بالایی در آن‌ها مشاهده کردیم. براساس این مطالعه، فقط ۲.۵ درصد همه انرژی تولید شده برای تامین غذای مردم دنیا با پروتئین‌های تولید شده از روش ما مورد نیاز است.»
اولین تجربه صنعتی با تولید پروتئین از مواد و انرژی ساده از تولید جایگزین‌های گوشتی شروع شد. با این حال، چنین روش‌هایی نیازمند یک بازنگری اساسی در فرآیند‌های تولیدی هستند. دانشمندان می‌گویند برای رسیدن به اقتصاد بازیافتی پایدار، بشریت برای تولید انرژی‌های تجدید پذیر و زیرساخت‌های جذب و ذخیره کربن‌دی‌اکسید (گازی که بیشتری به عنوان یک محصول مضر شناخته می‌شود) به فرصت‌های بیشتری نیاز دارد. مهمتر از همه، کشاورزان باید از نظر اقتصادی تقویت شوند تا بر تولید پایدار گندم، سبزیجات، میوه ها، آجیل و دیگر محصولات جایگزین پروتئین، تمرکز کنند.

سارا میرزائیان

بومی شدن تولید زانتان در ایران

به گزارش خبرگذاری بیوتکر ، «زانتان» به عنوان قوام دهنده و سفت کننده مواد کاربرد دارد و در صنایع گوناگون مانند نفت و غذایی کاربردهای آن گسترده است. فناوری تولید آن نیز در چند کشور وجود دارد و در خاورمیانه ایران تنها دارنده فناوری بومی تولید آن است.

مجتبی بدری بنام مدیر عامل شرکت دانش بنیان گفت: بیش از ۳۵ سال از زمانی که این ماده برای نخستین بار در دنیا تولید شد می‌گذرد و تا کنون تنها ۱۱ کشور این ماده را تولید می‌کنند که البته برخی از آنها فناوری تولید آن را به صورت بومی ندارند و تنها ۶ کشور فناوری تولید آن را بومی کردند که ایران در جایگاه ششم قرار دارد.

بدری ادامه داد: تمام مراحل تولید از پایلوت تا تولید صنعتی توسط متخصصان شرکت دانش بنیان ما انجام شده است آن هم توشط تجهیزاتی که همگی ایران ساخت است. در حال حاضر نیز توانایی رفع نیاز ۲۰ تا ۳۰ درصد این ماده را در کشور داریم و برای تولید بیشتر بالاتر سرمایه گذاری بیشتری هستیم.

وی با اشاره به اینکه ۱۲ سال صرف تحقیق و توسعه برای تولید این ماده شد، افزود: از نظر کیفی این محصول قابل رقابت با نمونه‌های اروپایی و امریکایی است. اما از نظر قیمت با قیمتی به مراتب کمتر محصول عرضه می‌شود. تحریم‌ها فرصتی شد تا صنایع و تولید کننده‌ها برای رفع نیاز خود به سمت استفاده از این محصول حرکت کنند. در حال حاضر بخشی از نیاز صنعت غذایی، بخش سیالات شرکت مناطق نفت خیز جنوب و بخشی از شرکت مناطق نفت خیز مرکزی نیاز خود را با این محصول تامین کردند.

بدری همچنین گفت: ۶ خط تولید در شرکت داریم که تنها ۱ خط فعال است و ۵ خط دیگر به علت وجود نقص کار نمی‌کند در سال جهش تولید این خطوط را فعال می‌کنیم تا تولید بیشتری برای رفع نیاز صنایع داشته باشیم.

سارا میرزائیان

آیا حاضر به خوردن گوشت آزمایشگاهی هستید؟

تولید گوشت در آزمایشگاه بدون حضور حیوانات

استارت آپ گوشت تمیز Memphis Meats موج جدیدی از گوشت گاو و مرغی که در آزمایشگاه تولید می شود را راه انداخته است. این شرکت 17 میلیون دلار از سرمایه گذارانی از جمله بیل گیتس و ریچارد برانسون جمع کرده است تا روش خوردن گوشت را تغییر دهد.

برخی از جنبه های دامپروری از جمله سهم حدود 18 درصد در انتشار گازهای گلخانه ای جهانی، جنگل زدایی، از بین رفتن زیستگاه ها و استفاده بی رویه از آنتی بیوتیک‌ و رنجی که حیوانات می‌برند، مشکل ساز هستند.

نسل جدید گوشت

گوشت ارزان در مقیاس زیاد می تواند تحول آور باشد. در این روش تنها بیوپسی هایی کوچک از حیوان جهت استخراج یک دسته سلول برای رشد آن ها لازم است. طی سال های آینده مواد غذایی که توسط مولکول هایی با کارخانه های سلولی ساخته شده اند، تغییرات بزرگی ایجاد می‌کنند.
سفیده تخم مرغ بدون مرغ و همچنین میگو بدون میگو و سوشی بدون ماهی نیز در حال توسعه هستند. مواد غذایی که از سلول ساخته می شوند بزودی وارد بازار می‌شوند.

رفرنس مطلب

would you eat lab-grown meat?

Clean meat startup Memphis Meats has recently made waves bringing lab-grown beef and chicken to the masses. The company has raised $17 million from investors, including Bill Gates and Richard Branson, to transform the way we eat meat.

As much as we’ve evolved to love those full-flavored steaks and chicken wings, some aspects of livestock farming are problematic, such as contribution of around 18 percent to global greenhouse gas emissions, driving deforestation and habitat loss, and routine antibiotic use.

Cheap, scalable, and locally brewed meat could be transformative. Only small biopsies are needed from an animal to extract a bunch of cells to grow them up.

ضدیخ طبیعی الهام بخش نگهداری باکتری ها در سرمای بیش از اندازه

ضدیخ طبیعی الهام بخش نگهداری باکتری ها در سرمای بیش از اندازه

 

ضدیخ طبیعی الهام بخش نگهداری باکتری ها در سرمای بیش از اندازه

محققین دپارتمان شیمی و پزشکی دانشگاه Warwick راهی برای نگهداری بسیاری از باکتری ها در فریزر با استفاده از پروتئین های طبیعی آنتی فریزر که در موجودات قطبی یافت می شود را توسعه داده اند. آن ها متوجه شدند که اضافه کردن این پروتئین ها آنتی فریزر رشد کریستال یخ را کاهش می دهد و مانع از آسیب رسیدن به دیواره ی سلول می شود. این روش قابل استفاده در صنایع غذایی، انتقال اندام، پزشکی و همچنین تحقیقات آزمایشگاهی می باشد.


ضدیخ طبیعی الهام بخش نگهداری باکتری ها در سرمای بیش از اندازه

ضدیخ طبیعی الهام بخش نگهداری باکتری ها در سرمای بیش از اندازه

باکتری ها در فرایندهای زیادی استفاده می شوند از جمله صنایع غذایی (ماست و پروبیوتیک)، صنایع دارویی (انسولین) و تولید آنزیم (پودر های شستشو). در روش سنتی نگهداری باکتری ها از افزودن گلیسرول به باکتری برای کاهش آسیب ناشی از سرما استفاده می شود. اگرچه همه باکتری ها پس از ذوب شدن یخ قابل بازیافت نیستند و نیاز است که گلیسرول از باکتری ها حذف شود تا باکتری قادر به رشد مفید باشند.

این تیم نشان دادند که پلیمر سنتزی که مشابه پروتئین های این ماهی ها می باشند در انجام نقش خود می توند موثر واقع بشوند و همان نقش را داشته باشند. آن ها همچنین از اضافه کننده کمتری (1 درصد) در مقایسه با روش سنتی (20درصد) استفاده کردند.


باکتری هایی که پس از فریز شدند رشد کردند

فرمنتاسیون ، تخلیص و جبنه اقتصادی D-L-متیونین ، L-لیزین ، L-ترئونین

کلیات D-L-Methionine, L-Lysine, and L-Threonine :

این سه اسید امینه عمدتا به عنوان افزودنی های خوراکی استفاده می شود . برای انسان ها و اکثر حیوانات اهلی , اسید آمینه های ضروری هستند که در بدن موجودات تولید نمی شوند . محصولات کشاورزی زیادی که به عنوان خوراک استفاده می شوند مانند ذرت , سویا , جو , گندم , برنج  مقدار کافی از این اسید های آمینه را که در یک تغذیه سالم لازم است ندارند  .به همین دلیل توصیه می شود که رژیم گیاهخواری با این اسید های امینه تکمیل شود .

D-L-Methionine, L-Lysine, and L-Threonine ، auxotrophic ، glutamicum ، Corynebacterium glutamicum ، L-لیزین ، Lysine ، Methionine ، Threonine ، اگزوتروفیک ، اگزالواستات ، ترئونین ، چرخه اسیدسیتریک ، مهندسی متابولیک ،

D-L-Methionine, L-Lysine, and L-Threonine

در خوراکی ها این کمبود نقش مهم تری را ایفا می کند .از انجاییکه ک افزایش وزن طی چاقی یک جاندار تغذیه کننده از گندم یا برنج تنها زمانی به استاندارد تغذیه ای کازئین دست پیدا میکنند که L- لیزین و L- ترئونین افزوده شود . به همین ترتیب , یک تغذیه برمبنای محصولات کشاورزی نیاز به اضافه شدن L و D متیونین، L-لیزین،  L-تریپتوفان دارد . این اسید های امینه به صورت صنعتی طی سنتز شیمیایی یا تخمیر تولید می شوند.

میزان آمینواسیدها در غذای حیوانات ، auxotrophic ، glutamicum ، Corynebacterium glutamicum ، L-لیزین ، Lysine ، Methionine ، Threonine ، اگزوتروفیک ، اگزالواستات ، ترئونین ، چرخه اسیدسیتریک ، مهندسی متابولیک ،

میزان آمینواسیدها در غذای حیوانات

D-L-متیونین :

سنتز این اسید امینه طی پنج مرحله طی می باشد که شامل آکرولین ( acrolein ) , متان اتیول (methanethiol ) و HCN که به سمت تشکیل واسطه از یک هیدانتویین (hydantoin )هدایت می شوند و از آنجاییکه  D-متیونین در جانداران عالی به L-متیونین تبدیل می شود تجمع D-L-متیونین میتواند به عنوان یک افزودنی خوراکی استفاده شود . جداسازی انانتیومر ها ضروری نیست ; مقدار کمی از L-متیونین توسط هیدولیز مشتقات D-L-متیونین به واسطه آنزیم هایی که به صورت انتخابی مشتق L-انانتیومر را جداسازی می کنند ساخته می شوند .

L-لیزین : 

عمدتا توسط تخمیر با استفاده از باکتری جهش یافته Corynebacterium glutamicum تولید می شود . که به واسطه اگزالواستات در چرخه اسیدسیتریک بین محل تجمع آسپارتیک اسید و اسید پیروات در یک مسیر چند مرحله ای تولید کننده دی آمینو پالمیلیک اسید (DAP) که به عنوان حد واسط است تهیه می شوند . مسیر های جانبی این چرخه به سمت تولید L-ترئونین و L-متیونین پیش می روند که میتوانند تولید لیزین را با مهار بازخورد آن متوقف کنند .

در سویه های جهش یافته بیش تولید لیزین , این فرآیند به علت رفع محدودیت یا دور زدن انزیم های قوی تنظیم کننده از طریق جهش های اگزوتروفیک  (auxotrophic) حذف می شوند .جهش های مقاوم  S-آمینواتیل سیستئین AEC  نقش ویژه ای را ایفا میکند , در نتیجه جهش های مقاوم AEC به مدت طولانی توسط L-لیزین مهار نمی شوند و منجر به افزایش بازده لیزین می گردند .

بیوسنتز لیزین به وسیله گونه کورینه باکتریوم گلوتامیکوم ، auxotrophic ، glutamicum ، Corynebacterium glutamicum ، L-لیزین ، Lysine ، Methionine ، Threonine ، اگزوتروفیک ، اگزالواستات ، ترئونین ، چرخه اسیدسیتریک ، مهندسی متابولیک ،

بیوسنتز لیزین به وسیله گونه کورینه باکتریوم گلوتامیکوم

از زمان شناسایی توالی ژنومی C.glutamicum در سال 2003 , و تمامی ژن ها برای انزیم های کلون شده در گیر در این مسیر کد شدند . روش های ژنتیکی و مهندسی متابولیک بر پایه تجزیه و تحلیل شار نقش مهمی را حتی در دستیابی به سویه های جهش یافته قوی ایفا می کنند . امروزه , بازدهی در محدوده  > 100 g L–1 در 60 ساعت , و (به عنوان مثال برای L-گلوتامات ) تکرار پروتکل های fed-batch در بیوراکتورها تا سقف حجم 75 متر مکعب استفاده می شود .

منبع کربن معمولا از شیره نیشکر , و تجزیه سوبسترا 75 گرم L-لیزین را در هر 100 گرم گلوکز میتوان بدست اورد .

محتوای بیوتین در محیط کشت باید بیشتر از 30 میلی گرم در لیتر باشد . بازیابی ممکن است به وسیله اسپری خشک کننده (spray-drying ) و گرانولیزاسیون کل به وجود آمده ادامه یابد و یا از مسیر جداسازی سلول ها با روش کروماتوگرافی تبادل یونی و کریستاله کردن انجام پذیرد . یک جایگزین مناسب , هر چند از لحاظ اقتصادی قابل قبول و دوام نیست , تولید D,L-α-amino-ε-caprolactam (ACL) به عنوان یک حد واسط ارزان از سنتز شیمیایی Nylon™ , با سلول های خشک شده استون از Cryptococcus laurentii در یک راکتور سلولی می باشد .

فرمانتاسیون و تخلیص لیزین ، auxotrophic ، glutamicum ، Corynebacterium glutamicum ، L-لیزین ، Lysine ، Methionine ، Threonine ، اگزوتروفیک ، اگزالواستات ، ترئونین ، چرخه اسیدسیتریک ، مهندسی متابولیک ،

فرمانتاسیون و تخلیص لیزین

L-ترئونین :

ارگانیسم های انتخاب مسیر تولید این آمینواسید جهش های E.coli را رد میکنند . اپرون ترئونین کلون شده است و برای بهبود بیشتر سویه ها استفاده می شود . بازیابی توسط جداسازی سلول , به روش اولترا فیلتراسیون وبعد کریستالیزاسیون محصول حاصل از فیلتراسیون آغاز می شود .

 

جنبه اقتصادی لیزین ، متیونین و ترئونین :

تولید سالانه L- لیزین در سال 2009 در حدود 3/1 میلیارد تن , LوD –متیونین حدود 850000 تن و L-متیونین حدود 190000 تن بوده است . فرآیند مورد نظر برای تولید متیونین سنتز شیمیایی راسمات (racemate ) است. L -ترئونین و L-لیزین به صورت انحصاری به روش تخمیر تولید می شوند. قیمت هر یک تن از این سه اسید آمینه بین1500 تا 4000 دلار امریکا است. که بازاری به ارزش معادل 3 بیلیون دلار امریکا دارد .

در آینده دوررتر , انتظار می رود که اسیدآمینه های تولید شده به روش صنعتی به محصولات خوراکی اضافه شوند و رقابت ناشی از نسل محصولات تراریخته (transgenic) حاوی ترکیبات بهینه سازی شده آمینواسید برای اهداف تغذیه ای حاصل شود.

 

نویسنده : طاهره کیااحمدی – کارشناسی میکروبیولوژی

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی

گلوکونیک اسید و قندهای شیمیایی سبز ، Aspergillus niger ، Penicillium ، Gluconobacter فلاووآنزیم ، گلوکز اکسیداز ، گلوکز دهیدروژناز ،Acetobacter ، کوئینون ، لاکتوناز ،کلسیم گلوکونات ، Cupriavidus basilensis ، ترفتالیک اسید ، اتیلن گلایکول ، پلی اتیلن ترفتالات ، پلی اتیلن فورانوآن ، PET ایزو سوربید ، سوربیتول ، گلوکاریک اسید ، آمینولوولینیک اسید

گلوکونیک اسید و قندهای شیمیایی سبز

بسم الله الرحمن الرحیم

گلوکونیک اسید و قندهای شیمیایی سبز

کلیات :

گلوکونیک اسید ب اکسیداسیون انتخابی D-گلوکز در یک پروسه ی فرمنتاسیون تولید می شود و یک محصول بیوتکنولوژیک است. اخیرا، مشتقات قندی در قالب تکنولوژی سبز توسعه داده شده اند از جمله 2و5-فوران دی کربوکسیلیک اسید، لوولینیک اسید استرها، گلوکاریک اسید و ایزوسوربید. این مشتقات قندی که از طریق شیمی تولید می شوند پتانسیل اینکه به عنوان مواد خام از تصفیه کننده های زیستی در آینده در دسترس باشند را دارا هستند.

ساختار و ویژگی های گلوکونیک اسید و فوران دی کربوکسیلیک اسید و بیوسنتر فوران دی کربوکسیلیک اسید ، ، Aspergillus niger ، Penicillium ، Gluconobacter فلاووآنزیم ، گلوکز اکسیداز ، گلوکز دهیدروژناز ،Acetobacter ، کوئینون ، لاکتوناز ،کلسیم گلوکونات ، Cupriavidus basilensis ، ترفتالیک اسید ، اتیلن گلایکول ، پلی اتیلن ترفتالات ، پلی اتیلن فورانوآن ، PET ایزو سوربید ، سوربیتول ، گلوکاریک اسید ، آمینولوولینیک اسید

ساختار و ویژگی های گلوکونیک اسید و فوران دی کربوکسیلیک اسید و بیوسنتر فوران دی کربوکسیلیک اسید

گلوکونات

سدیم D-gluconate و δ-لاکتون آن به میزان 70000 تن تولید می شوند. δ-لاکتون در صنایع غذایی به عنوان یک اسیدی کننده ی ملایم کاربرد دارد. نمک کلسیم و آهن گلوکونات بسیار محلول و غیر سمی هستند و به همین دلیل در محلول های تزریقی برای درمان کمبود کلسیم و آهن استفاده می شوند. سدیم گلوکونات هم یک عامل کمپلکس شونده با کلسیم و آهن بسیار پایدار می باشد حدود 50% این محصول به عنوان یک افزودنی برای شستشو و حذف عوامل قلیایی بطری، در تهیه ی بتن، و برای جلوگیری از رسوب آهن در تیمار منسوجات استفاده می شود. pKa ی گلوکونیک اسید حدودا 7/3 می باشد.

بیوسنتز گلوکونیک اسید توسط آسپرژیلوس نایجر ، ، Aspergillus niger ، Penicillium ، Gluconobacter فلاووآنزیم ، گلوکز اکسیداز ، گلوکز دهیدروژناز ،Acetobacter ، کوئینون ، لاکتوناز ،کلسیم گلوکونات ، Cupriavidus basilensis ، ترفتالیک اسید ، اتیلن گلایکول ، پلی اتیلن ترفتالات ، پلی اتیلن فورانوآن ، PET ایزو سوربید ، سوربیتول ، گلوکاریک اسید ، آمینولوولینیک اسید

بیوسنتز گلوکونیک اسید توسط آسپرژیلوس نایجر

D-گلوکونیک اسید محصول نهایی اکسیداسیون نیمه نهایی D-گلوکز می باشد بنابراین از این جهت مشابه اکسیداسیون نیمه نهایی اتانول به استیک اسید می باشد. تعدادی از قارچ ها (Aspergillus niger, Penicillium) و همچنین باکتری های اکسیداتیو خصوصا Gluconobacter این واکنش را انجام می دهند. در قارچ ها، فلاووآنزیم مسئول این واکنش D-گلوکز اکسیداز می باشد که در دیواره ی سلولی قرار دارد اما می توان آن را در محیط طی فرمنتاسیون هم یافت کرد. گلوکز اکسیداز یک آنزیم کلیدی برای تعیین سطح قند خون در بیوسنسورها می باشد. در مقابل، سویه های Gluconobacter یک گلوکز دهیدروژناز متصل به غشا دارند که مانند الکل و آلدئید دهیدروژناز سویه های Acetobacter حاوی پیرولوکوئینولین کوئینون به عنوان کوفاکتور می باشد.

فرمنتاسیون و بازیافت D-گلوکونیک اسید :

D-گلوکونیک اسید از طریق اکسیداسیون الکتروشیمیایی یا از طریق یک پروسه ی فرمنتاسیون توسط Aspergillus niger از D-گلوکز تولید می شود. در pH های بالای 3 این قارچ گلوکز اکسیداز را در دیواره ی سلولی خود انباشته می کند که این آنزیم Dگلوکز را به D-گلوکز-5-لاکتون اکسید می نماید و این ترکیب به طور خودبخودی یا سریعتر توسط کاتالیز آنزیمی (لاکتوناز) به D-گلوکونیک اسید هیدرولیز می شود. سدیم یا کلسیم گلوکونات با رشد توده ی سلولی در 5/6-5/4 pH (در محیط بافری Na2CO3/NaOH یا CaCO3) از طریق افزودن 25-11% D-گلوکز تحت شرایط هوادهی شدید حاصل می شود. نمک را از طریق تغلیظ از محلول فیلتر شده ی فرمنتاسیون به دست می آورند. اسید آزاد و لاکتون از طریق کروماتوگرافی تعویض یونی از نمک حاصل می شود.

فرمنتاسیون و بازیافت D-گلوکونیک اسید ، ، Aspergillus niger ، Penicillium ، Gluconobacter فلاووآنزیم ، گلوکز اکسیداز ، گلوکز دهیدروژناز ،Acetobacter ، کوئینون ، لاکتوناز ،کلسیم گلوکونات ، Cupriavidus basilensis ، ترفتالیک اسید ، اتیلن گلایکول ، پلی اتیلن ترفتالات ، پلی اتیلن فورانوآن ، PET ایزو سوربید ، سوربیتول ، گلوکاریک اسید ، آمینولوولینیک اسید

فرمنتاسیون و بازیافت D-گلوکونیک اسید

2و5-فوران دی کربوکسیلیک اسید

این ترکیب یک متابولیت انسانی است و در ادرار یا پلاسمای سرم انسان می توان آن را یافت. این ترکیب از نظر تکنیکی توسط دهیدراسیون D-گلوکز به هیدروکسی متیل فورفورال یا آلکوکسی متیل فورفوران و سپس اکسیداسیون کاتالیتیک تحت شرایط قلیایی قوی تهیه می شود. مرحله ی اکسیداسیون هم به طور انتخابی توسط باکتری Cupriavidus basilensis HMF14 انجام می شود. این ترکیب جایگزین بالقوه ای برای ترفتالیک اسید حاصل از پتروشیمی می باشد و می توان آن را با دی ال هایی مانند اتیلن گلایکول (به عنوان مثال از بیواتانول) ترکیب کردتا مواد سبز از جمله پلی اتیلن فورانوآن ها (PEF) حاصل شود، این ترکیب از نظر قابل جایگزین بودن به جای پلی اتیلن ترفتالات (PET) مورد بررسی می باشد.

PEF به طور کامل از قند ساخته می شود و تجزیه پذیر زیستی می باشد. این تکنولوژی Y-X-Y (iksy) توسط شرکت Avantium ، یک کمپانی Dutch که با چندین کمپانی بطری سازی مانند Coca Cola یا Danone همکاری دارد راه اندازی شده است. با جایگزینی ترکیب دی ال برای مثال پروپان دی ال، سایر مواد از جمله فیبرها یا فیلم ها را می توان با استفاده از تکنولوژی Y-X-Y تولید کرد.

سایر قندهای سبز ایزو سوربید ، گلوکاریک اسید ، لوولینیک اسید استرها ، ، Aspergillus niger ، Penicillium ، Gluconobacter فلاووآنزیم ، گلوکز اکسیداز ، گلوکز دهیدروژناز ،Acetobacter ، کوئینون ، لاکتوناز ،کلسیم گلوکونات ، Cupriavidus basilensis ، ترفتالیک اسید ، اتیلن گلایکول ، پلی اتیلن ترفتالات ، پلی اتیلن فورانوآن ، PET ایزو سوربید ، سوربیتول ، گلوکاریک اسید ، آمینولوولینیک اسید

سایر قندهای سبز ایزو سوربید ، گلوکاریک اسید ، لوولینیک اسید استرها

ایزو سوربید

ایزوسوربید یک ماده ی بسیار هیگروسکوپیک می باشد که از دومرحله دهیدراسیون از D-سوربیتول به دست می آید. این ماده به عنوان یک ماده ی خشک کننده و دیورتیک کاربرد دارد اما پتانسیل اینکه به عنوان یک جز شیمیایی سازنده برای مثال برای سنتز پلی استرها بکار گرفته شود را نیز دارد. ایزو سوربید پل کربنات (Durabio) خصوصیات مشابهی با پلی کربنات های تولید شده به روش پتروشیمی دارد.

گلوکاریک اسید 

گلوکاریک اسید از طریق اکسیداسیون شیمیایی انتخابی D-گلوکز به دست می آید. در کربوکسیلیک اسید حاوی چهار مرکز کایرال می باشد و به همین دلیل امکان تولید چندین محصول کایرال را فراهم می سازد. در حال حاضر گلوکاریک اسید به عنوان یک لایه بردار آرایشی مورد استفاده قرار می گیرد.

لوولینیک اسید استرها

این ترکیبات از طریق گرمادهی D-گلوکز در اسیدهای رقیق شده در حضور الکل ها تهیه می شود. به عنوان مثال، در حضور متانول ترکیب لوولینیک اسید متیل استر تشکیل می شود و در حضور گلیسرول، ترکیب لوولینیک اسید کتال ها تولید می شوند. چنین محصولاتی پتانسیل جایگزین شدن به جای مواد پتروشیمیایی را به عنوان مثال در موردپلاستیک، حلال ها، ترکیبات پلی یورتان یا مواد شیمیاییی آلی مانند δ-آمینولوولینیک اسید را دارند.

 

 

نویسنده : طاهره صادقیان _ دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی دارویی _ علوم پزشکی اصفهان

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی

 

فرمنتاسیون و بازیافت استیک اسید - بیوتکنولوژی

بیوسنتز استیک اسید (سرکه) بوسیله گلوکونوباکتر ، استوباکتر

استیک اسید/ سرکه :

سرکه در فرهنگ های متعددی برای اسیدی کردن و نگهداری سبزیجات، سالادها، برنج و سایر محصولات غذایی استفاده می شود. استفاده از سرکه در این غذاها و نوشیدنی ها به دوران باستان بر می گردد. سرکه قبلا و درحال حاضر از عصاره ی میوه های تخمیر شده مانند شراب تهیه شده و می شود. در قرن نوزدهم، یک پروسه ی تثبیت در فرانسه توسعه داده شد که در این پروسه شراب رقیق شده به صورت قطره قطره روی صفحات چوبی آغشته به باکتری های استیک اسید چکیده می شد. لوئیس پاستور در سال 1868 موفق به تعیین شرایط انتخابی رشد باکتری های استیک اسید شد و اساس تولید تکنولوژیکی مدرن سرکه را پایه گذاری کرد.

مشخصات و ویژگی های استیک اسید - بیوتکنولوژی

مشخصات و ویژگی های استیک اسید

امروزه، سرکه را از طریق فرمنتاسیون اتانول توسط Acetobacter تولید می کنند. اگر شراب به عنوان ماده ی اولیه استفاده شود محصول سرکه ی شراب یک محلول 6% استیک اسید در آب با 8/4=pH می باشد و اگر از اتانول اصلاح شده استفاده شود، غلظت سرکه 5% می باشد. تولید سالانه ی سرکه در ایالات متحده ی آمریکا حدود 750 میلیون لیتر یا 750000 تن می باشد. استیک اسید گلاسیال (با خلوص 99.7 %) یک ماده ی شیمیایی مهم است که از طریق اکسیداسیون کاتالیتیکی اتیلن تولید می شود و pKa آن 6/5 است. در ایالات متحده، کلسیم منیزیم استات با نام تجاری Cryotech CMA (نقطه ذوب °C 7/7-) برای باندهای فرودگاه استفاده می شود به دلیل اینکه در مقایسه با سدیم کلراید خورندگی کمتری دارد. CMA ی تولید شده از نشاسته ی ذرت به عنوان ضدیخ سبز (green antifreeze) مطرح می باشد (Nicer De-Icer).

ارگانیسم های بیوسنتز کننده ی استیک اسید :

تنها تعداد کمی از گونه های گلوکونوباکتر و استوباکتر می توانند از طریق اکسیداسیون نیمه نهایی، استیک اسید را به اتانول اکسید کنند. طبقه بندی تاکسونومیک این گونه ها به دلیل تغییر سریع فنوتیپ حین رشد، کامل شده است و معمولا از طریق 16S RNA تایپینگ انجام می شود، اخیرا از آنالیز پروفایل پلاسمید ها نیز برای طبقه بندی استفاده می شود. اکسیداسیون اتانول از طریق یک سلسله واکنش متوالی الکل دهیدروژناز و آلدئید دهیدروژناز صورت می گیرد که هر دو آنزیم از آنزیم های متصل به غشا هستند و دارای پیرولوکوئینولین کوئینون به عنوان گروه های پروستتیک می باشند. آلدئید دهیدروژناز یک رزیدوی هم نیز دارد. این آنزیم ها الکترون های حاصل از اکسیداسیون اتانول را از طریق یوبیکوئینون به یک اکسیداز متصل به غشا انتقال می دهند. این باکتری ها حین رشد از طریق گلیکولیز، مسیر KDPG و همینطور از طریق سیکل سیتریک اسید، گلوکز را به پیروات متابولیزه می کنند. هر دو سویه شدیدا حساس به فقدان اکسیژن هستند. یک وقفه ی چند دقیقه ای در تامین اکسیژن منجر به کاهش شدید اکسیداسیون اتانول می شود. اگر اتانول تمام می شود، استیک اسید در حضور اکسیژن به دی اکسید کربن اکسید می شود.

ارگانیسم های بیوسنتز کننده ی استیک اسید - بیوتکنولوژی

ارگانیسم های بیوسنتز کننده ی استیک اسید

فرمنتاسیون و بازیافت استیک اسید :

برای تولید تکنیکی استیک اسید Acetobacter.sp به کار گرفته می شود. این میکروارگانیسم در مخلوطی از شراب رقیق شده یا اتانول اصلاح شده و سایر مواد مغذی کشت داده می شود و بیش از 60gL-1 استیک اسید تحت شرایط هوادهی قوی تولید می شود البته هوادهی به گونه ای باید باشد که مانع از اکسیداسیون بیشتر استیک اسید شود. این پروسه به صورت فرمنتاسیون نیمه خوراک دهی مکرر انجام می شود زمانیکه غلظت اتانول به حدود 2/0% کاهش یافت (از طریق سنسور اتانول غلظت آن اندازه گیری می شود) مقدار معینی از مایع فرمانتور خارج می شود و با ماده اولیه ی تازه جایگزین می گردد. از آن جایی که هوادهی بسیار هموژن ضروری است، استیررهای بسیار کارا استفاده می شوند. تولید اسید به سرعت آغاز می شود که همراه با تولید حرارت می باشد و توسط تهویه کننده، حرارت مازاد خارج می شود.

فرمنتاسیون و بازیافت استیک اسید - بیوتکنولوژی

فرمنتاسیون و بازیافت استیک اسید

متوسط تولید در یک راکتور  100m3 با استفاده از این پروسه حدود 6.1gL-1h-1  می باشد. با استفاده از محیط های استارتر خاص و ردیابی و کنترل مناسب پروسه محلول 17.5% سرکه طی  70-50 به دست می آید. محلول غلیظ تر (تا 21%) که در صنایع کنسروسازی استفاده می شود از طریق ادامه دار کردن پروسه تا 45-55 ساعت به دست می آید. زمانیکه غلظت استیک اسید به 20% رسید باکتری های استیک اسید می میرند و فرمنتاسیون به پایان می رسد. سرکه ی خام فیلتر می شود و با استفاده از پروسه ی غشایی خالص سازی می شود، پاستوریزه می گردد و به محلول 6-5% سرکه رقیق سازی و روانه ی بازار می شود. در میان طرح های رایج تولید سرکه مدل Frings Acetator رایج تر است.

سایر پروسه ها، مانند فرمنتاسیون پیوسته با بازیافت سلول یا استفاده از باکتری های استیک اسید تثبیت شده در یک بیوراکتور هوابالابر، گاها تولید بیشتری نشان می دهند ( بیشتر از 100gL-1h-1) اما هنوز جایگاه وسیعی در سطح بازار پیدا نکرده اند. تولید سنتی سرکه ها از طریق فرمنتاسیون آهسته ی انواعی از میوه ها از جمله انگور، شراب ها، آب نارگیل و … طی هفته ها یا ماه ها انجام می شود. یک رایحه ی دلپذیر طی به عمل آمدن سرکه به وجود می آید که ممکن است سال ها طول بکشد مانند سرکه های بالزامیک ایتالیا. معمولا، استوباکتر به صورت یک لایه در سرکه باقی می ماند.

سایر پروسه های تولید استیک اسید - بیوتکنولوژی

سایر پروسه های تولید استیک اسید

 

 

نویسنده : طاهره صادقیان _ دانشجوی دکتری بیوتکنولوژی دارویی _ علوم پزشکی اصفهان

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی

تغییر محتوای چربی سویا با استفاده سیستم ویرایش ژنومی کریسپر Cpf1 ٬ سعید کارگر ٬ انجمن بیوتکنولوژی ٬ بیوتکنولوژی ٬ ارشد بیوتکنولوژی ٬ دکترای بیوتکنولوژی ٬ بازار کار بیوتکنولوژی ٬ بیوتکنولوژی حیوانات ٬ بیوتکنولوژی دارویی ٬ رتبه لازم برای بیوتکنولوژی ٬ بیوتکنولوژی دانشگاه تهران ٬ بیوتکنولوژی مهندسی شیمی ٬ بیوتکنولوژی میکروبی ٬ بیوتکنولوژی پزشکی ٬ بیوتکنولوژی چیست ٬ بیوتکنولوژی گیاهی٬ زیست فناوری ٬ زیست فن آوری ٬ مهندسی علوم زیستی ٬ دانشگاه تهران ٬ کارنامه ارشد بیوتکنولوژی پزشکی ٬ کریسپر ٬ متاژنومیکس ٬ بیومارکر ٬ تراریخته ٬ ترانس ژنیک ٬ ترانسژنیک٬ اینستاگرام بیوتکنولوژی٬ کانال تلگرامی بیوتکنولوژی٬ گروه تلگرامی بیوتکنولوژی ٬ کانال بیوتکنولوژی دانشگاه تهران ٬ فلورسنس ٬ فلوسایتومتری ٬ مهندسی ژنتیک ٬ میکروارگانیسم ٬ میکروبیوم ٬ پیگمنت ٬ ژن درمانی ٬ ژن گزارشگر ٬ فلورسنت ٬ باکتری٬ آنتی بادی منوکلونال ٬ آلزایمر٬ سرطان ٬ ترانسژنیک ٬ ابریشم ٬ پروموتور ٬ حشرات سایبورگ ٬ بیونیک سنتتیک بیولوژی ٬ CRISPR، crispr چیست؟، pre-crRNA، spacer، تکنیک کریسپر، روش crispr، ساختار ژنی کریسپر، سیستم CRISPR/Cas، سیستم ویرایش ژنومی کریسپر/Cas، فناوری کریسپر، کریسپر، کریسپر pdf، کریسپر چیست؟، کریسپر+ppt، کمپلکس Cas، مکانیسم کریسپر، نقش سیستم کریسپر/Casدر باکتری ٬ بیوتکنولوژی دانش آموزی

تغییر محتوای چربی سویا با استفاده سیستم ویرایش ژنومی کریسپر Cpf1

تغییر محتوای چربی سویا با استفاده از کریسپر Cpf1 :

یک تیم تحقیقاتی موفق شدند دو ژن را که در میزان روغن سویا نقش دارند را با استفاده از تکنولوژی کریسپر Cpf1 ویرایش کنند. نتیجه این تحقیق در ژورنال Nature Communications منتشر شده است. کریسپر cas9 سومین نسل از سیستم های ویرایش ژنومی می باشد. محققین در این تحقیق از پروتئین Cpf1 به عنوان جایگزین پروتئین Cas9 استفاده کردند.

بیولوژیست ها کریسپر-Cpf1 را طراحی کردند که دو ژن FDA2 را برش می دهد. این ژن بخشی از مسیر تغییرات چربی می باشد: تبدیل اولیک اسید به اسید لینولئیک غیر اشباع. از طریق جهش در ژن FDA2 میزان درصد اولیک اسید دانه سویا افزایش می یابد، که نتیجه آن تولید روغن سالم تر می باشد. این تیم تحقیقاتی همچنین نشان دادند که کریسپر-Cpf1 هیچ جای دیگری از ژنوم سویا را برش نداده است، که این نشان از کارآیی بالای Cpf1 می باشد.

به منظور ویرایش ژنوم بدون استفاده از DNA، پروتئین نوترکیب Cpf1 با crRNA در شرایط IN VITRO بهم متصل شدند. این کمپلکس RNP به پروتوپلاست جدا شده از گیاه هدف به وسیله PEG منتقل شد ٬ سعید کارگر ٬ انجمن بیوتکنولوژی ٬ بیوتکنولوژی ٬ ارشد بیوتکنولوژی ٬ دکترای بیوتکنولوژی ٬ بازار کار بیوتکنولوژی ٬ بیوتکنولوژی حیوانات ٬ بیوتکنولوژی دارویی ٬ رتبه لازم برای بیوتکنولوژی ٬ بیوتکنولوژی دانشگاه تهران ٬ بیوتکنولوژی مهندسی شیمی ٬ بیوتکنولوژی میکروبی ٬ بیوتکنولوژی پزشکی ٬ بیوتکنولوژی چیست ٬ بیوتکنولوژی گیاهی٬ زیست فناوری ٬ زیست فن آوری ٬ مهندسی علوم زیستی ٬ دانشگاه تهران ٬ کارنامه ارشد بیوتکنولوژی پزشکی ٬ کریسپر ٬ متاژنومیکس ٬ بیومارکر ٬ تراریخته ٬ ترانس ژنیک ٬ ترانسژنیک٬ اینستاگرام بیوتکنولوژی٬ کانال تلگرامی بیوتکنولوژی٬ گروه تلگرامی بیوتکنولوژی ٬ کانال بیوتکنولوژی دانشگاه تهران ٬ فلورسنس ٬ فلوسایتومتری ٬ مهندسی ژنتیک ٬ میکروارگانیسم ٬ میکروبیوم ٬ پیگمنت ٬ ژن درمانی ٬ ژن گزارشگر ٬ فلورسنت ٬ باکتری٬ آنتی بادی منوکلونال ٬ آلزایمر٬ سرطان ٬ ترانسژنیک ٬ ابریشم ٬ پروموتور ٬ حشرات سایبورگ ٬ بیونیک سنتتیک بیولوژی ٬ CRISPR، crispr چیست؟، pre-crRNA، spacer، تکنیک کریسپر، روش crispr، ساختار ژنی کریسپر، سیستم CRISPR/Cas، سیستم ویرایش ژنومی کریسپر/Cas، فناوری کریسپر، کریسپر، کریسپر pdf، کریسپر چیست؟، کریسپر+ppt، کمپلکس Cas، مکانیسم کریسپر، نقش سیستم کریسپر/Casدر باکتری ٬ بیوتکنولوژی دانش آموزی

به منظور ویرایش ژنوم بدون استفاده از DNA، پروتئین نوترکیب Cpf1 با crRNA در شرایط IN VITRO بهم متصل شدند. این کمپلکس RNP به پروتوپلاست جدا شده از گیاه هدف به وسیله PEG منتقل شد.

این محققین همچنین سه برتری کریسپر-Cpf1 را به به کریسپر-Cas9 را نشان دادند : در کریسپر-Cpf1 از توالی crRNA کوتاه تری استفاده می شود که می شود به طور شیمیایی آن را ساخت، همچنین موجب حذف های بزرگتری (7 جفت باز) در ژن هدف می شود که برای غیر فعال کردن ژن موثرتر می باشد و نوع برش ایجاد شده با Cpf1 ممکنه فرآیند ویرایش ژنوم کمک بکند.

لینک خبر

دانلود مقاله

16 February 2017

نویسنده : سعید کارگر

عضویت در کانال تلگرامی بیوتکنولوژی

مکانیسم کریسپر | کریسپر ppt | کریسپر در ایران | کریسپر pdf | مقاله کریسپر | کریسپر پاورپوینت | تکنیک کریسپر | تاریخچه کریسپر

سیستم ویرایش ژنومی کریسپر/Cas

سیستم ویرایش ژنومی کریسپر | مکانیسم کریسپر | تکنیک کریسپر

باکتری ها روش های مختلفی برای مقابله با هجوم ویروس ها دارند، از جمله : جلوگیری از اتصال ویروس ها تا جلوگیری از ورود DNA آن ها.

باکتری ها روش های مختلفی برای مقابله با هجوم ویروس ها دارند، از جمله : جلوگیری از اتصال ویروس ها تا جلوگیری از ورود DNA آن ها.

 

در این دهه اخیر ، دانشمندان یک سیستم ایمنی جدید در باکتری را کشف کردند ، که به باکتری این امکان را می دهد که:
1) از ورود DNA خارجی به ژنوم خود جلوگیری کند
2) همچنین DNAهای مهاجم را مورد هدف قرار داده و آن ها را تخریب بکند.

 

این سیستم اولین بار در سال 1987 کشف شد هنگامی که nakata و همکارانش داشتن بر روی آنزیم iap مطالعه می کردند متوجه شدند که در پایین دست این ژن توالی های تکراری و غیر تکراری وجود دارد.

در سال 2002 بود که مشهده کردند این قسمت های تکراری به صورت پالیندرومی می باشند و همچنین به طور متناوب تکرار شده اند و به وسیله قسمت های غیر تکراری به نام spacer از هم جدا شده اند که اسم این نوع آرایش ژنی را CRISPR گذاشتند که مخفف Clustered Regular Interspaced short Palindromic Repeat می باشد.

این در حالی بود که هنوز عملکرد این سیستم مشخص نشده بود!

در عکس پایین می توانید ساختار ژنی کریسپر را مشاهده کنید

در عکس پایین می توانید ساختار ژنی کریسپر را مشاهده کنید

 

در سال 2005 بود Bolotin مشاهده کرد که ژن های Cas در مجاورت ساختار CRISPR وجود دارد. از آنجا که ژن های Cas یک DNA اندونوکلیاز را کد می کنند، این مشاهده به طور خیلی قوی نشان داد که تخریب DNA خارجی یکی از نقش های سیستم CRISPR/Cas می باشد.

پروتیین Cas9 دوتا جایگاه فعال برای برش رشته های DNA دارد به نام جایگاه های فعال HNH و RuvC1 که در DNA خارجی برش ایجاد می کند. - سیستم ویرایش ژنومی کریسپر/Cas

پروتیین Cas9 دوتا جایگاه فعال برای برش رشته های DNA دارد به نام جایگاه های فعال HNH و RuvC1 که در DNA خارجی برش ایجاد می کند.

نقش سیستم کریسپر/Casدر باکتری:

ایمنی که به وسیله کریسپر در باکتری ایجاد می شود از دو فاز اصلی تشکیل شده است:

1 ) فاز ایمنی سازی immunization
2) فاز ایمنی immunity

 

فاز ایمنی immunity :

در فاز ایمنی به دنبال آلوده باکتری با DNA خارجی ، رونویسی از ژن های سیستم CRISPR/Cas فعال می شود. از ژن های کریسپر یک mRNA نابالغ بنام pre-crRNA ساخته می شود. در بالا دست ژن کمپلکس Cas, توالی trans-activating crRNA وجود دارد که رونوشت این ژن نواحی با توالی تکراری pre-crRNA را شناسایی می کند و با آن ها مکمل می شود، به دنبال RNA polymerase III وارد عمل شده و یک برش ایجاد می کند و موجب تشکیل crRNA بالغ می شود.

در گام بعدی از روی ژن های کمپلکس cas هم پروتیین Cas9 ساخته می شود. سپس کمپلکس Cas9-crRNA-tracrRNA تشکیل می شود. که این کمپلکس لازم و ضروری برای هدف قرار دادن یا تخریب DNAخارجی می باشد.

 

فاز ایمن سازی immunization :

حال جای این سوال وجود دارد ، که اگر DNA فاژی وارد باکتری بشود و توالی crRNA برای شناسایی ژنوم فاژ وجود نداشته باشد آیا باز هم باکتری می تواند این DNA فاژی را شناسایی بکند؟

در هنگام مواجه با چنین DNA خارجی ، باکتری این بار از ژن های کمپلکس cas بجای اینکه پروتیین Cas9 را بسازد، پروتیین Cas1 و Cas2 را می سازد. این پروتیین بدون وجود RNA راهنما یا همان crRNA ، DNA خارجی را شناسایی می کند و آن را برش می دهد. سپس قسمتی از این DNA فاژی برش خورده در لوکوس کریسپر باکتری به عنوان واحدهایspacer قرار می گیرد. پس DNA موجود در نواحی spacer لوکوس کریسپر منشاء فاژی دارند.

بدین ترتیب با گذشت زمان مقدار ژن های این قسمت بیشتر می شود و باکتری هنگام مواجه دوباره با ژنوم این فاژ ، وارد فاز ایمنی کریسپر می شود.

 

 

برای اطلاعات کامل در مورد سیستم ویرایش ژنومی کریسپر/Cas به جزوه زیر مراجعه کنید:

کورینه باکتریوم گلوتامیکوم

تولید میکروبی L-گلوتامات و کاربرداهای آن

کورینه باکتریوم گلوتامیکوم:

بک باکتری گرم منفی ، هوازی، گرم مثبت و بدون اسپورمی باشد که نسبت به بیوتین اگزوتروف می باشد. این باکتری به طور گسترده ای در صنعت در تخمیر L-گلوتامات استفاده می شود که اولین بار در سال 1956 از خاک جدا شده است. گلوتامات در شکل منوسدیم L-گلوتامات به عنوان تقویت کننده طعم و عطر سالانه 1.5 میلیون تن استفاده می شود.

ساختار گلوتامیک اسید ساختار گلوتامیک اسید

همچنین L-گلوتامات می تواند به گلوتامین به وسیله آنزیم گلوتامین سنتتاز I تحت شرایط خاص، تخمیر شود. گلوتامین به عنوان یک داروی موفق و افزودنی غذایی سالم سالانه 2000 تن تولید می شود. تحقیقات روی میزان اثر اکسیژن محلول نشان می دهد که تامین مقدار زیادی اکسیژن برای تولید کارآمد این آمینواسید ضروری می باشد به عنوان مثال تبدیل گلوتامات به گلوتامین به مقدار خیلی زیادی اکسیژن و انرژی ورودی به منظور افزایش چرخه TCA و تامین ATP نیاز دارد.

مسیر سنتز گلوتامیک اسید و ژن های دخیل در سنتز آن مسیر سنتز گلوتامیک اسید و ژن های دخیل در سنتز آن

 اگرچه تامین اکسیژن زیاد به سرعت هم زن فرمانتور و تزریق اکسیژن خالص وابسته است اما این موارد موجب هزینه زیاد محصول تولید شده می شود.

فرمنتاسیون گلوتامیک اسید فرمنتاسیون گلوتامیک اسید

نویسنده : سعید کارگر

عضویت در کانال تلگرامی

کاربرد پکتیناز در بیوتکنولوژی

کاربرد پکتیناز در بیوتکنولوژی غذایی

پکتیناز ها:

معمولا ترکیبی از انواع هیدرولازها و لیازها می باشند. آن ها پکتین را تجزیه می کنند بنابراین بافت و غلظت میوه ی له شده را تعدیل می کنند در حالی که رنگ طبیعی آن را حفظ می کنند. بنابراین آنزیم های مهمی در پردازش میوه و سبزیجات می باشند و سالانه در مقیاس 1000تن در جهان تولید می شود.

پکتین پلی ساکاریدی اسیدی با وزن مولکولی 30 تا 300 کیلو دالتون می باشد. پکیتن یک مولکول با وزن مولکولی بالا می باشد که به شدت استری می باشد لایه میانی غیر محلول در آب در ساختار اولیه دیواره سلولی گیاهان را تکشیل می دهد (پروتوپکتین/ بتن سلولی).

معمولا 2 درصد آب میوه ها و 20 تا 25 درصد پالپ میوه ها از آن تشکیل شده است. از طریق دپلیمرازیسایون و هیدورلیز پیونده های استری، پروتوپکتین به زنجیره های کوتاه پکتین با بارهای آنیونی تبدیل می شود، بنابراین در حضور یون کلسیم لینک های متقاطع و ژل تشکیل می دهد. این پدیده به طور طبیعی در هنگام رسیدن میوه و سبزیجات رخ می دهد و منجر به تغییرات مهمی در ساختار فیزیکی و ویژگی های شیمیایی می شود. بنابراین تجزیه مقدار کمی از پکتین به وسیله پکتیناز به منظور نیاز در صنعت تولید پوره و آب میوه صورت میگیرد.

ساختار پکتیناز /نقش آن در میزان شفاف سازی آب میوه

ساختار پکتیناز /نقش آن در میزان شفاف سازی آب میوه

انواع پکتینازها:

پکتیناز شامل آنزیم های زیر می باشد:

  1. endopolygalacturonases
  2. exopolygalacturonases
  3. pectate lyase
  4. exopectate lyase
  5. pectin lyase
  6. pectin esterase

در پکتینازهای تجاری درصد مختلفی از آنزیم های بالا وجود دارد که موجب می شود ویژگی دلخواه خود را ایجاد کرد.

منابع پکتینازها :

در حال حاضر، تمام پکتینازهای تجاری از قارچ هایی مانند آسپرژیلوس یا ریزوپوس تهیه می شود.

کاربردها:

پکتیناز به منظور کاربردهای زیرآماده سازی می شود:

1) برای خیساندن میوه و سبزیجات (macerases)

2) به منظور خمیرسازی در طول تهیه آب میوه به منظور افزایش قدرت فیلتر و عملکرد

3) برای از بین بردن سوپانسیون پکتین در آب انگور

4) برای پردازش میوه های خانواده مرکبات مثل انبه و آناناس برای جلوگیری از تشکیل ژل

 

عمل macerating  پکتیناز اغلب به منظور پوره میوه و سبزیجات برای غذای کودکان، آب میوه های کدر، ماست های میوه ای استفاده می شود. اگر پکتیناز در طول فرآیند تهیه آب میوه اضافه بشود بازده آن 5 تا 10 درصد و فیلتراسیون بسته به نوع میوه 1.5 تا 5 برابر افزایش می یابد.

تهیه آب هویج و آب سیب

تهیه آب هویج و آب سیب

سلولاز و همی سلولاز :

اغلب در پردازش مواد غذایی استفاده می شود. آماده سازی نشاسته از ذرت ، استخراج دانه های قهوه و چای. اگر به پکتیناز اضافه شوند پردازش غذا و سبزیجات را بهبود می بخشد. گلوکولاناز باکتریایی و قارچی به بازکردن مالت در کارخانه های لبنی کمک می کند.

آرابیناز :

از باسیلوس سوبتلیس، زایلاناز از گونه های آسپرژیلوس، تریکودرما یا باسیلوس در تصفیه و روشنی آب میوهایی مانند گلابی و سیب کاربرد دارد.

 فسفولیپاز :

به منظور بدون صمغ کردن روغن های گیاهی، از طریق حذف فسفولیپیدها که به عنوان یک امولیسیفایر و کاهش بازده پردازش شناخته می شود، عمل می کند.

 

نویسنده : سعید کارگر

عضویت در کانال تلگرامی

کپسول کریپسر . انجمن بیوتکنولوژی ٬ بیوتکنولوژی ٬ ارشد بیوتکنولوژی ٬ دکترای بیوتکنولوژی ٬ بازار کار بیوتکنولوژی ٬ بیوتکنولوژی حیوانات ٬ بیوتکنولوژی دارویی ٬ رتبه لازم برای بیوتکنولوژی ٬ بیوتکنولوژی دانشگاه تهران ٬ بیوتکنولوژی مهندسی شیمی ٬ بیوتکنولوژی میکروبی ٬ بیوتکنولوژی پزشکی ٬ بیوتکنولوژی چیست ٬ بیوتکنولوژی گیاهی٬ زیست فناوری ٬ زیست فن آوری ٬ مهندسی علوم زیستی ٬ دانشگاه تهران ٬ کارنامه ارشد بیوتکنولوژی پزشکی ٬ کریسپر ٬ متاژنومیکس ٬ بیومارکر ٬ تراریخته ٬ ترانس ژنیک ٬ ترانسژنیک ٬ فلورسنس ٬ فلوسایتومتری ٬ مهندسی ژنتیک ٬ میکروارگانیسم ٬ میکروبیوم ٬ پیگمنت ٬ ژن درمانی ٬ ژن گزارشگر ٬ فلورسنت ٬ باکتری٬ آنتی بادی منوکلونال ٬ آلزایمر٬ سرطان ٬ ترانسژنیک ٬ ابریشم ٬ پروموتور

کپسول کریپسر

نقش جدید کریسپر!

افرادی که با تکنیک ویرایش ژنوم CRISPR/Cas9 آشنا هستند از توانایی دگرگون کننده این تکنیک در تغییر جهان به خوبی آگاه هستند. پایان گرسنگی، معالجه بیماری هایی مانند سرطان و ایدز از جمله توانایی آن می باشد که ممکن است به یکی از مهمترین کشفیات در تمام دوران بشریت تبدیل بشود.

کریسپرها به عنوان آنتی بیوتیک

از آن جا که بسیاری از باکتری در حال مقاوم شدن به بسیاری از آنتی بیوتیک ها می باشند، ما مجبوریم هر بار که مریض شدیم از آنتی بیوتیک های خیلی قوی استفاده بکنیم که این موجب می شود تمام باکتری های روده ی ما از بین برود، که خیلی از این باکتری ها برای بدن ما مفید وضروری می باشد. روش درست درمان این می باشد که ما فقط باکتری هدف خود را از بین ببریم، باید از کریسپر تشکر کنیم که برای ما امکان چنین امری را فراهم کرده است. به زودی با کپسول کریسپر شما به طور اختصاصی می توانید مثلا باکتری کلستریدیوم دیفیسیل را مورد هدف قرار بدهید، باکتری که موجب مرگ 15 هزار نفر در سال در آمریکا می شود.

استفاده از باکتریوفاژها برای القای یام اشتباه به کریسپر باکتری های پاتوژن

استفاده از باکتریوفاژها برای القای پیام اشتباه به کریسپر باکتری های پاتوژن

ژان پیتر از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، در حال ایجاد یک کوکتل پروبیوتیک است که بیماران می توانند به صورت مایع یا قرص استفاده بکنند. این کپسول کریسپر شامل باکتریوفاژهایی می باشد که نوعی از پیام اشتباه را به کلستریدیوم دیفیسیل می رساند که موجب می شود کریسپر برش های مرگباری در DNA خود باکتری ایجاد بکند، که این امر موجب مرگ آن می شود. این روش می تواند بسیار دقیق تر از آنتی بیوتیک ها باکتری های مقاوم را هدف قرار بدهد.

آینده :

این تحقیق نو هنوز بر روی حیوانات آزمایش نشده است، اگرچه تحقیقات پیشین بر روی باکتریوفاژها برای القای کریسپر نشان داده است که موثری باکتری های بر روی پوست انسان را به طور موثری می کشد. با افزایش مشکل مقاومت های آنتی بیوتیکی، پژوهش ها بر روی کریسپر برای پیدا کردن راه درمانی جدید و جایگزین آنتی بیوتیک ها مرسوم خیلی مطرح شده است.

 

نویسنده : سعید کارگر

عضویت در کانال تلگرامی

 

Source : April 17, 2017
https://www.technologyreview.com/s/604126/edible-crispr-could-replace-antibiotics/

 

ماهی سریع رشد سالمون salmon

ماهی سریع رشد سالمون salmon

ماهی سریع رشد salmon

یک مثال از حیوانات ترانسژنیک ، ماهی های سریع رشد salmon می باشد. این ماهی ترانسژنیک شده بیشتر از ماهی های عادی رشد نمی کند اما این ماهی مهندسی شده این قابلیت رو دارد که در زمان کمتری رشد پیدا کند و به سایز تجاری می رسد. ژن هورمون رشد این ماهی زمانی فعال می شود که ماهی در معرض نور قرار بگیرد، در نتیجه این ماهی در ماه های تابستان سریع رشد می کند.

در مهندسی ژنتیک ماهی salmon ، پروموتور ژن هومون رشد ماهی با پروموتوری از ماهی دیگری بنام Aqua Bonty که در تمام سال بیان میشود جایگزین می شود ، نتیجه آن می شود که ماهی salmon در تمام طول سال هورمون رشد می سازد بنابراین زودتر رشد می کند.

در شکل بالا ماهی بالایی ، ماهی سریع الرشد salmon می باشدبا نام تجاری AquAdvantage.TM. ماهی ترانسژنیک (بالایی) و ماهی کنترل در شکل هر کدام 18 ماه سن دارند و وزن آن ها به ترتیب چهار و نیم کیلوگرم و یک ونیم کیلوگرم می باشد.

نویسنده : سعید کارگر

ماهی سریع رشد سالمون | عضویت در کانال تلگرامی بیوتکنولوژی