7. Aplicații ale enzimelor
https://www.pharmanewsonline.com/
7. Aplicații ale enzimelor
7.1. Enzimele în industria cosmetică
Contaminarea
cremelor
bacterii
lactoperoxidaza
O2 consumat
lacaza Colorarea firelor de par
subtilizina Curatarea lentilelor de contact
7. Aplicații ale enzimelor
7.1. Enzimele în industria cosmetică
Superoxid
Dismutaza
(SOD)
2 subunități ; M ≈ 32 Da
Structura 3D β-butoi
Subunitatea 8 β-pliate (antiparalele)
7. Aplicații ale enzimelor
7.1. Enzimele în industria cosmetică
Superoxid
Dismutaza
(SOD)
Reducerea parțială a O2 Producerea radicalului peroxidic
Anii 1980 SOD – medicament “Lazarus”
Tratamentul persoanelor
cu infarct miocardic
Atacă resturile de acid gras nesaturați
(membrana lipidică)
Ionii de Cu Dismutație Ionii de Zn Structură/Stabilitate
7. Aplicații ale enzimelor
7.1. Enzimele în industria cosmetică
Superoxid
Dismutaza
(SOD)
Folosirea în formulările cosmetice
piele cu aspect mai tânăr
L’oreal (1973) SOD (origine marină) cosmetică
Patent (EU) 2 287 899
Brook industries (1987) CuZn-SOD (drojdie) Pudră (600 U)
Stabilitate 45 oC (în sol. aq.)
Lipozomi cu SOD Activitate antioxidantă
7. Aplicații ale enzimelor
7.1. Enzimele în industria cosmetică
SOD
Activitatea LDH
(echivalent al pielii umane)
Nivelul prostaglandinei PGE2
(medierea răspunsului inflamator )
Apariția eritemului
7. Aplicații ale enzimelor
7.1. Enzimele în industria cosmetică
http://slideplayer.com/slide/4617151/
https://www.caymanchem.com
7. Aplicații ale enzimelor
7.1. Enzimele în industria cosmetică
Reactii catalizate de SOD
H2O2
Reactii catalizate de glicolat oxidaza
Reactii catalizate de DAAO
Fotosinteză
Agent de oxidare slab
Inhibă
glicoliza
Trece prin membrana celulei
Reacționează cu Fe3+
HO
UV
Ruperea monocatenă ADN Reticulare ADN-proteine
7. Aplicații ale enzimelor
7.1. Enzimele în industria cosmetică
Îndepărtarea
H2O2
peroxidaze catalaze
mamifereLactoperoxidaza
Mieloperoxidaza
Tiroid peroxidaza
planteHrean
Semințe fenicul
peroxizomi
Extract semințe fenicul Material cosmetic
Miros foarte slab
Lichid galben/verde pal
Neiritant, nesensibilizant
7. Aplicații ale enzimelor
7.1. Enzimele în industria cosmetică
Peroxidarea lipidelor2% extract (4 U
peroxidaza)
2% lipozomi
5% tocoferoli
Reducerea eritemului
(vivo)
https://healthsecretsusa.com
Proteazele
Curatarea
catifelarea
pielii
Papaina & Bromelamina
Masti de fata
Indepartarea straturilor
distruse
Probleme – apar
adesea iritatii
7. Aplicații ale enzimelor
7.1. Enzimele în industria cosmetică
Combaterea ridurilor
Sclerodermie
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în industria produselor lactate
Rennetul Amestec (chimozină/pesină) Coagularea laptelui
Proteazele Accelerarea maturării brânzei
Modificarea proteinelor din lapte Reducerea proprietăților
alergenice
Produse derivate din lapte de vacă
pentru bebeluși
Lactaza
(galactozidaza)
Hidroliza lactozei la glucoză și galactoză
Îmbunătățirea solubilității și puterii de îndulcire
Scop digestiv
Produse lactate
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în industria produselor lactate
Rennetul “microbiologic”
Rhizomucor pusillus
R. miehei
Endothia parasitica
A. oryzae
Irpex lactis
Industria brânzeturilor
H2O2 agent de sterilizare a laptelui
Alternativă la pasteurizare
Catalaza
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în industria produselor lactate
Lactaza: plante, organe (animale), drojdii (intracelular)
A. Niger
A. oryzae
Kluyveromyces lactis
A. Niger enzime
masa – hrana animalelor
Acizi organici / alți produși
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în industria produselor lactate
Enzime proteolitice (serin proteaze) din bacteriile lactice
Proteinaze extracelulare
bacteriile lactice
Lactobacillus acidophilus
endopeptidaze
aminopeptidaze
tripeptidaze
Prolin-peptidaze
L. plantarum
L. Delbrueckii
(sp. bulgaricus)
L. lactis
L. helveticus
aminopeptidaze Dezvoltarea aromei în laptele fermentat
Aminoacizii rezultați
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în industria produselor lactate
Enzime lipolitice – aromele brânzei elvețiene
Acizi grași scurți
Metil cetone
Lipaze – Penicillium roqueforti
Penicillium restrictum
- Sol -
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în industria produselor lactate
Sulfidril oxidazele
Laptele UHT Grupări –SH volatile
Sulfidril oxidaze
(aseptic)
îndepărtarea aromelor nedorite
Rezultate prin încălzireLacto peroxidaza (LP)
Rol inhibitor – laptele proaspăt
Activarea – adăugarea H2O2 + -SCN
LizozimulAgent antibacterian - conservant
Nu afectează activitatea L. bifidus
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în fermentația alcoolică Polimerii din boabele de cereale – degradare
amilaze
proteaze
β-glucanaze
Polimeri solubili în apă din peretele
bacterian
β-glucani, xilani
Creșterea vâscozității
Formarea de geluri
β-glucanazele
Mashing
Malting
Fermentation
Clonarea genei β-glucanazei
EG I, T. reesei în orz
Clonarea genei EG I, T. reesei
în sușa drojdiei
EG I secretată în m. cultură
Descreșterea vâscozității
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în industria vinului / producerea sucurilor
β-glucani ↓ în struguri, fructe
celulaze
pectinaze
hemicelulaze
Scopul utilizării enzimelor
Macerarea mai bună a pieliței
Îmbunătățitea culorii de extracție
Clarificarea/filtrarea mai ușoară
Creșterea stabilității/calității vinului
Coctail cu celulaze
Producerea sucului de fructe
Tratamentul co-produșilor obținuți
Îmbunătățirea randamentului de extracție
Îmbunătățirea eficacității întregului proces
Celulaze, hemicelulaze
Ruperea pereților celulari
(citrice)
Izolarea pectinei
↑ suc, ulei, polizaharide, proteină↑
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în industria panificației
Conținutul semințelor de cereale
66-76% carbohidrați
8-11% proteine
2-4% lipide
1-2% minerale
carbohidrații
55-70% amidon
1,5-8% arabinoxilani
0,5-7% β-glicani
3% zaharuri
2,5% celuloză
1% glucofructaniEnzime care degradează amidonul
-amilaze
β-amilaze
gluco-amilaze izoamilaza
pulanazadesfacerea ramificațiilor
Amilomaltaz transferaza
Ciclodextrin glicozil transferaza
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în industria panificației
Enzime care nu degradează amidonul
pentozanazele
hemicelulazele
xilanazele
Manipularea cocăi
Umflare superioară
Îmbunătățirea structurii crustei
Proteine din gluten
Gliadine (prolamine); 30-80 KDa
Glutenine (55-70%)
Dimensiuni mari 100 KDa - MDa
multe punți –S-S-
la capetele terminale ale lanțurilor
Lanțuri mici < 90 KDa
Lanțuri mari > 90 KDa
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în industria panificației
Transglutaminaza (protein glutamin -glutamil transferaza)
Transferul grupelor acil între gruparea -carboxiamidică a glutaminei
Amine primare (ɛ-NH2 din lizină)
Reticulare între proteine
Efecte pozitive asupra produselor derivate din grâu
Reducerea timpului de lucru
Descrește absorbția apei de către aluat
Crește volumul și stabilitatea aluatului
Crește calitatea la gătire – folosirea fâinurilor de grâu
“slabe” calitativ
7. Aplicații ale enzimelor
7.2. Enzimele în industria alimentară
Enzimele în industria panificației
Asparaginaza
Asparagina Acid aspartic + amoniacE
Zaharuri
Reducătoare
t > 120 oC
acrilamida Potențial carcinogenWHO
Studii model
↓ 90% acrilamida
Asparaginaza + o hidrolază
↓ nivelul acrilamidapâine
aluat foi
prăjituri
covrigi
prăjituri
turtă dulce
prajitură cu ghimber
pâine crispi
7. Aplicații ale enzimelor
7.3. Enzimele în industria textilă
Celulazele din fungi
T. reesei
H. insolens
5 endoglucanaze (EG I – EG V)
2 celobiohidrolaze (CBH I , CBH II)
2 β-glucanaze (BGL I – BGL II)
> 5 endoglucanaze (EG I – EG V)
2 celobiohidrolaze
β-glucozidaze
pH ↑ T↑ comparative cu
celulazele din T. reeseiAplicații în ind. textilă
pH ≈ 5; T < 55 0C
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Avantajele folosirii enzimelor
Concentratii
reduseActioneaza
la T mica
Biodegradabilitate
Amestecuri adaptate
de enzime hidrolitice
Marirea performantei
detergentilor moderni
Atuurile enzimelor
Activitate hidrolitica ridicata
Specificitate redusa
Functionali la pH alcalin/
prezenta inalbitorilor
Enzimele modificate:
activitate mare 20 – 40 C
www.kaolaundry.com.sg
ww
w.b
uyk
ore
a.o
rg
Avantajele folosirii enzimelor
o Actioneaza si la T miciEnergie redusa
o Reduc semnificativ cantitatea de detergent
1980 - 5 Kg rufe 275 g detergent
Azi - 5 Kg rufe 65-80 g detergent
o Detergentii care nu contin enzime
Mai putin competitivi Performata redusa
Din punct de vedere ecologic
o Alte substante din detergentii actuali
Surfactanti Indepartarea particulelor de murdarie (sol)
Agenti de inalbire
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Conditiile de spalare
o Parametrii (T, pH, c)
Actiunea sinergetica a enzimelor + alte ingrediente
Amestecul enzimatic Proteaze
Amilaze
Lipaze
Indepartarea
particulelor de sol
murdariei din produsele naturale
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Obtinerea unor enzime cu proprietati imbunatatite
Inginerie genetica – utilizarea plasmizilor
Noi abordari de obtinere a unor enzime noi:
http://openwetware.org/
A. Cautarile metagenomice
B. Amestecarea genelor
http://www.tankonyvtar.hu/
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Obtinerea unor enzime cu proprietati imbunatatite
Guven et al., Electroanalysis (2010) 22: 765-775
C. Utilizarea de librarii genetice
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Hidrolaze din detergenti
Proteazele alcaline
M ~ 24 KDa
Efectul: hidroliza legaturilor peptidice
indepartarea proteinelor de pe fibra
pHoptim = 10-11
Toptima = 60 oC
Functia: îndepărtarea resturilor de iarbă, mucus,
excremente, sânge, sos, spanac,
produselor alimentare (gălbenușului de ou)
Shawale-Enzyme Everywhere-1996
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Hidrolaze din detergenti
Proteazele alcaline - subtilizina
Bacillus licheniformis
Structura cristalina a proteazei alcaline (B. lentus)
Triada catalitica Asp 32-His62-Ser215 (cian)
Galben: ioni de calciu
Goddette et al., J. Mol Biol. (1992) 228: 580-595
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Hidrolaze din detergenti
Proteazele alcaline – subtilizina- serin proteaze
Reactia de hidroliza mediata de serin proteaze
Reactia de acilare – etapa determinanta de viteza
Reactia de dezacilare – viteza de 33 mai mare decat acilarea
Branden & Tooze (1999) Introduction to protein structure. Garland Publishing, Inc.
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Hidrolaze din detergenti
Proteazele alcaline - subtilizina
Subtilizinele din detergenti M ~ 24 KDa
Maurer K.-H., Curr. Op. Biotehn, (2004) 15: 330-334
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Obtinerea unor enzime – proces de fermetatie
http://www.nytimes.com/
carlschrammel.wordpress.com
www.equipnet.com
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Fermentatie - multiplicarea microorganismelor
Producerea de serin proteaze
(extracelular)
Scindarea proteinelor
(mediu)
Peptide/aminoacizi
Proteine proprii/Energie
Proliferare
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Etape 1. Sinteza enzimelor
microorganisme
2. Prelucarea materialului
rezultat din fermentatie
- separarea;
- dezactivarea
microorganismelor;
- concentrarea;
- purificarea;
3. Obtinerea produsului finit
4. Costurile de productie
- 35% (1);
- 15% (2);
- 50% (3).
1
2
3
Producerea de enzime
Rahse- ChemBioEng (2014) 1(1): 27-39
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in
industria detergentilor
Hidrolaze din detergenti
-Amilaze
M ~ 40-50 KDa
Efectul: hidroliza legaturilor
-1,4-glicozidice (polizaharide)
indepartarea amidonului
pHoptim = 8
Toptima > 60 oC
Functia: îndepărtarea pastelor,
sosurilor (de carne),
budincii, cacao (ciocolată)
alimentelor pentru copii
cartofi
-Amilaza microbiana
de Souza, Br. J. Microbiol. (2010)
41: 850-861
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Acoperirea proteazelor
Excipienti solizi: Na2SO4, PEG
pubs.rsc.org
1. Granule acoperite
cu un strat inert
2. Granule cu centru inert
acoperite de enzime
si strat inert
3. Granule de enzima acoperite
cu un strat inert interior/exterior
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Celulazele
M ~ 52 KDa
Efectul: hidroliza legaturilor -1,4-glicozidice (din celuloza amorfa)
descompunerea microfibrilelor, îndepărtarea murdăriei solide
pHoptim = 7-10
Toptima = < 60 oC
Functia: Obtinerea de fibre fine proeminente;
Intensificarea culorii, previne albirea
Joana L. A. Brás et al. PNAS 2011;108:5237-5242
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Celulazele
descompunerea microfibrilelor
Lanturi de celuloza (galbena) aflate
in exteriorul microfibrilelor de celuloza cristalina
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Celulazele - descompunerea microfibrilelor
Celulaza (T. reesei) – 3 subdomenii
un domeniu care leagă carbohidrații
un domeniu intermediar peptidic (cu polizaharide grefate)
un domeniu catalitic + lanț polizaharidic atașat
http://www.nrel.gov/continuum/deliberate_science/
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Hidrolaze din detergenti - celulazele
www.emeraldbiology.com
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
Lipazele
M ~ 52 - 67 KDa
Efectul: hidroliza gliceridelor
pHoptim = 10
Toptima = 60 oC
Functia: Indepărtarea uleiurilor, margarinei, grăsimilor, cosmeticelor
(make up, cremelor de soare, rujului)
Lipaza din P. mendocina
http://www.iitg.ernet.in/tldb/ P. mendocina si
particule de hematita
https://microbewiki.kenyon.edu
7. Aplicații ale enzimelor
7.4. Enzimele utilizate in industria detergentilor
7. Aplicații ale enzimelor
7.5. Enzimele în industria chimică
https://www.bocsci.com/
Avantajele utilizării sintezei enzimatice
Enantioselectivitate de până la 99%
Reacția în condiții blânde
(soluții apoase diluate, t < 50°C)
Sinteze “prietenoase” cu mediul
https://www.bocsci.com/
R.T. , pH = 5
Arun, C. Sivashanmugam, P. (2015),
Process Safety and Environmental Protection
94, 471-478 .
7. Aplicații ale enzimelor
7.5. Enzimele în industria chimică
Top Related