Biosynteza i suszenie rozpyłowe inwertazy z drożdzy Yarrowia lipolytica

• Autorzy: Małgorzata Robak , Klaudia Szczepańska , Magdalena Rakicka-Pustułka , Małgorzata Serowik , Adam Figiel

Warianty tytułu

Biosynthesis and Spray-Drying of Invertase from Yarrowia Lipolytica

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Inwertaza jest ważnym enzymem powszechnie stosowanym w przemyśle spożywczym, zwłaszcza w cukiernictwie. Dostępne na rynku preparaty inwertazy zawierają enzym uzyskany z drożdży Saccharomyces cerevisiae w postaci płynnej. Poszukiwanie nowych źródeł inwertazy oraz uzyskanie bardziej stabilnych preparatów (proszków) może korzystnie zwiększyć ofertę dla przemysłu spożywczego. Do otrzymania sproszkowanych preparatów enzymatycznych stosuje się liofilizację, suszenie fluidyzacyjne, a nawet suszenie rozpyłowe. Celem pracy była ocena procesu biosyntezy inwertazy z glicerolu przez genetycznie zmodyfikowany polski szczep Yarrowia lipolytica oraz otrzymanie suszonego rozpyłowo preparatu tego enzymu. Biosyntezę enzymu wydzielanego przez drożdże prowadzono w trzech niezależnych procesach bioreaktorowych (H1, H2 i H3) z glicerolem jako głównym źródłem węgla. Z jednego bioreaktora uzyskano od 15926 do 40710 jednostek inwertazy (U) o aktywności właściwej 96,8 ÷ 645,6 U/mg białka. Do suszenia rozpyłowego przeznaczono 3690 ml zmieszanego płynu pohodowlanego o aktywności właściwej wynoszącej 263,4 U/mg białka. W procesie suszenia rozpyłowego z dodatkiem 1 % metylocelulozy otrzymano 198,12 g proszku o aktywności właściwej 113,4 U/mg białka. Inwertaza z Y. lipolytica w postaci proszku wykazywała niższe optimum pH i temperatury niż enzym natywny oraz była bardziej termostabilna. W zastosowanych warunkach suszenia rozpyłowego inwertaza utraciła 67 % aktywności i dlatego w dalszym postępowaniu należy przeprowadzić badania nad optymalizacją parametrów suszenia. (abstrakt oryginalny)

EN

Invertase is an important enzyme commonly used in the food industry, especially in the confectioners' trade. Invertase preparations available on the market contain the enzyme from the yeast Saccharomyces cerevisiae in a liquid form. The search for new sources of invertase and the obtainment of more stable preparations (powders) may favourably increase the offer for the food industry. Lyophilisation, fluid bed drying and even spray-drying are used to obtain powdered enzyme preparations. The objective of the research study was to evaluate the process of invertase biosynthesis by a genetically modified Polish Yarrowia lipolytica strain from glycerol and to produce a powder of this enzyme by spray-drying. The biosynthesis of the enzyme secreted by yeast was conducted in three independent bioreactor cultures (H1, H2 and H3) with glycerol as the main carbon source. In one bioreactor culture there were obtained 15926 to 40710 invertase units (U) of a specific activity ranging 96.8 ÷ 645.6 U/mg of protein. For spray-drying 3690 ml of mixed post-culture liquid was used; its specific activity was 263.4 U/mg of protein. During spray-drying with 1 % of methylcellulose added 198.12 g of powder was collected and its specific activity was 113.4 U/mg of protein. The powdered invertase from Y. lipolytica had lower pH and temperature optima than the native enzyme and was more thermostable. Under the applied conditions of spray-drying the invertase lost 67 % of the activity, thus further research should be conducted into the optimisation of spray-drying parameters. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Żywność; Biosynteza; Biotechnologia; Przemysł spożywczy

EN

Food; Biosynthesis; Biotechnology; Food industry

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 27 (2020)
• Numer: nr 4 (125)
• Strony: 25-38

Twórcy

autor

Małgorzata Robak

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Klaudia Szczepańska

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Magdalena Rakicka-Pustułka

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Małgorzata Serowik

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

autor

Adam Figiel

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Bibliografia

• [1] Akhtar J., Omre P.K., Azad Z.R.A.A.: Edible coating for preservation of peri[1] Barbosa P.M.G., de Morais A.P., de Andrade Silva C.A., da Silva Santos F.R., Garcia N.F.L., Foneseca G.C., Leite R.S.R, da Paz M.F.: Biochemical characterization and evaluation of invertases produced from Saccharomyces cerevisiae CAT-1 and Rhodotorula mucilaginosa for the production of fructooligosaccharides. Prep. Biochem. Biotechnol., 2018, 48 (6), 506-513.
• [2] Bayramoglu G., Doz T., Ozalp V.C., Arica M.Y.: Improvement stability and performance of invertase via immobilization on to silanized and polymer brush grafted magnetic nanoparticles. Food Chem., 2017, 221, 1442-1450.
• [3] Carlson M., Botstein D.: Two differentially regulated mRNAs with different 5` ends encode secreted with intracellular forms of yeast invertase. Cell, 1982, 28 (1), 145-154.
• [4] Danisman T., Tan S., Kacar Y., Ergene A.: Covalent immobilization of invertase on microporous pHEMA-GMA membranę. Food Chem., 2004, 85 (3), 461-466.
• [5] Deng S., Mai Y., Niu J.: Fruit characteristics, soluble sugar compositions and transcriptome analysis during the development of Citrus maxima "seedless", and identification of SUS and INV genes involved in sucrose degradation. Gene, 2019, 689, 131-140.
• [6] Enzyme Development Corporation: Enzeco invertase use in confections. [on line]. Dostęp w Internecie [06.12.2020]: http://www.enzymedevelopment.com/wp-content/uploads/2011/10/ Invertaseuse- in-Confections-first-rev-01-05-04.pdf
• [7] Guo. P.C., Wang Q., Wang Z., Dong Z., He H., Zhao P.: Biochemical characterization and functional analysis of invertase Bmsuc1 from silkworm, Bombyx mori. Int. J. Biol. Macromol., 2018, 107(B), 2334-2341.
• [8] Lazar Z., Walczak E., Robak M.: Simultaneous production of citric acid and invertase by Yarrowia lipolytica SUC+ transformants. Biores. Technol., 2011, 102 (13), 6982-6989.
• [9] Lazar Z., Żubrowski D., Korzun-Chłopicka U., Robak M.: Recombinant strain of Yarrowia lipolytica in simultaneous biosynthesis of citrate and invertase from sucrose. Acta Sci. Polon. Biotechnologia, 2016, 15(3), 25-35.
• [10] Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L., Randall R.J.: Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 1951, 193 (1), 265-275.
• [11] Millqvist A., Malmsten M., Bergenstahl B.: Spray-drying of trypsin - surface characterisation and activity preservation. Int. J. Pharm., 1999, 188 (2), 243-253.
• [12] Morgunov I.G., Kamzolova S.V., Lunina J.N.: Citric acid production by Yarrowia lipolytica yeast on different renewable raw materials. Fermentation, 2018, 4 (2),

Identyfikatory

DOI

10.15193/zntj/2020/125/356