PowerPoint Presentation

Transcriere

1

2 Enzimele în industria cosmetică LACTOPEROXIDAZA Contaminarea cremelor lactoperoxidaza bacterii consuma H 2 O 2 Produs de lactococci, streptococi / O 2 Lactoperoxidaza bovina în complex cu acid ascorbic PDBE 2tgy

3 Enzimele în industria cosmetică LACTOPEROXIDAZA Actiunea antivirală a sistemului LPO/H 2 O 2 /(SCN - /I - ) Patel. U. Et al, PLOS ONE, July 2018, 1-17

4 LACAZA Enzimele în industria cosmetică Difenol peroxidaza (oxido-reductaza) sv.wikipedia.org Mecanism de reactie simplificat al lacazei Rodriguez-Delgado, M.M., et al., TrAC, 74, 2015, lacaza Colorarea firelor de par Structura / situsul catalitic al lacazei din Trametes trogii Mate, D.M. & Alcalde, M., Biotechnology Advances, 2015, Luminozitatea pielii

5 PROTEAZELE Enzimele în industria cosmetică subtilizina Curatarea lentilelor de contact Aplicații ale proteazelor în diverse sectoare ale industriei Singh, S., Bajac, S.K., EnerEcolEnv, 2 (6), 2017, 370

6 Enzimele în industria cosmetică Superoxid Dismutaza (SOD eucariote) 2 subunități ; M 32 Da Structura 3D Subunitatea β-butoi 8 β-pliate (antiparalele) Cu-Zn Superoxid dismutaza bovina PDBE 2Z7Z Shimazaki, Y., et al.(2009) Dalton Trans., 38, 7854.

7 Ighodaro, O.M., Akinloye, O.A. (2018) AJM., 54(4), 287. Enzimele în industria cosmetică Reducerea parțială a O 2 Producerea radicalului peroxidic Atacă resturile de acid gras nesaturați (membrana lipidică) Superoxid Dismutaza (SOD)

8 Quist, D.A. et al. J Biol Inorg Chem (2017) 22: 253 Enzimele în industria cosmetică - SOD Ionii de Cu Dismutație Ionii de Zn Structură/Stabilitate

9 SOD - în industria medicamentelor Anii SOD medicament Lazarus Tratamentul persoanelor cu infarct miocardic

10 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) Brook industries (1987) CuZn-SOD (drojdie) Pudră (600 U) Stabilitate 45 o C (în sol. aq.) Lipozomi cu SOD Activitate antioxidantă

11 Enzimele în industria cosmetică SOD Activitatea LDH (echivalent al pielii umane) Tran, V.V. et al. J Ctrl Rel (2019) 28: 114 Lipozomi cu SOD Inflamatia paradotoza (beagle)

12 Enzimele în industria cosmetică Nivelul prostaglandinei PGE2 (medierea răspunsului inflamator ) Apariția eritemului

13 Enzimele în industria cosmetică SOD - fotoprotectie suntanscience.com Miyachi Y, et al., J Invest Dermatol 1987; 87:111-2

14 Enzimele în industria cosmetică Reactii catalizate de SOD Reactii catalizate de glicolat oxidaza H 2 O 2 Reactii catalizate de DAAO Fotosinteză Agent de oxidare slab Trece prin membrana celulei Inhibă glicoliza UV HO Reacționează cu Fe 3+ Fahrnenstich,H., et al., Plant Physiol 2008; 148:719 Ruperea monocatenă ADN Reticulare ADN-proteine

15 Enzimele în industria cosmetică Îndepărtarea H 2 O 2 peroxidaze catalaze mamifere Lactoperoxidaza Mieloperoxidaza Tiroid peroxidaza plante Hrean Semințe fenicul peroxizomi

16 Extract semințe fenicul Enzimele în industria cosmetică Material cosmetic Miros foarte slab Lichid galben/verde pal Neiritant, nesensibilizant Peroxidaza Arabidopsis thaliana PDBE 1pa2

17 Enzimele în industria cosmetică Peroxidarea lipidelor 2% extract (4 U peroxidaza) 2% lipozomi 5% tocoferoli Reducerea eritemului (vivo)

18 Enzimele în industria cosmetică Proteazele Curatarea catifelarea pielii Papaina & Bromelamina Masti de fata Indepartarea straturilor distruse Probleme apar adesea iritatii Combaterea ridurilor Sclerodermie

19 Enzimele în industria produselor lactate Enzimele în industria alimentară 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 Scop digestiv Îmbunătățirea solubilității și puterii de îndulcire Produse lactate

20 Catalaza Enzimele în industria alimentară Enzimele în industria produselor lactate Rennetul microbiologic Rhizomucor pusillus R. miehei Endothia parasitica A. oryzae Irpex lactis Industria brânzeturilor H 2 O 2 agent de sterilizare a laptelui Alternativă la pasteurizare Destabilizarea micelelor de cazeina prin introducerea chimozinei Aktayeva S. et al. (2018) Euras J Appll Biotech, 1, 287.

21 Enzimele în industria alimentară Enzimele în industria produselor lactate Lactaza: plante, organe (animale), drojdii (intracelular) A. Niger A. oryzae Kluyveromyces lactis (drojdie) A. Niger enzime masa hrana animalelor Acizi organici / alți produși

22 Enzimele în industria alimentară

23 Enzimele în industria alimentară Enzimele în industria produselor lactate Enzime proteolitice (serin proteaze) din bacteriile lactice Proteinaze extracelulare endopeptidaze aminopeptidaze tripeptidaze Prolin-peptidaze bacteriile lactice Lactobacillus acidophilus L. plantarum L. Delbrueckii (sp. bulgaricus) L. lactis L. helveticus aminopeptidaze Dezvoltarea aromei în laptele fermentat Aminoacizii rezultați

24 Enzimele în industria produselor lactate Enzimele în industria alimentară Enzime lipolitice aromele brânzei elvețiene Acizi grași scurți Metil cetone Lipaze Penicillium roqueforti Penicillium restrictum - Sol -

25 Enzimele în industria alimentară Enzimele în industria produselor lactate Sulfidril oxidazele îndepărtarea aromelor nedorite Sulfidril oxidaze rezultate prin încălzire (aseptic) Laptele UHT Grupări SH volatile Lacto peroxidaza (LP) Rol inhibitor laptele proaspăt Activarea adăugarea H 2 O SCN Lizozimul Agent antibacterian - conservant Nu afectează activitatea L. bifidus sites.udel.edu

26 Enzimele în industria alimentară Enzimele în fermentația alcoolică Polimerii din boabele de cereale degradare amilaze proteaze β-glucanaze β-glucanazele Zdrobire Obținerea malțului Fermentatie Polimeri solubili în apă din peretele bacterian β-glucani, xilani Creșterea vâscozității Formarea de geluri 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

27 Enzimele în industria alimentară β-glucanazele c56technologies.com/ β-glucanazele după Zdrobire Fermentatie Glucanaza din R. miehei, Zhou et al., Biological Crystallography, 2013, 69 (10), 2027

28 Enzimele în industria alimentară Enzimele în industria vinului / producerea sucurilor β-glucani în struguri, fructe celulaze pectinaze hemicelulaze Coctail cu celulaze Scopul utilizării enzimelor Macerarea mai bună a pieliței Îmbunătățitea culorii de extracție Clarificarea/filtrarea mai ușoară Creșterea stabilității/calității vinului Celulaze, hemicelulaze Producerea sucului de fructe Tratamentul co-produșilor obținuți Îmbunătățirea randamentului de extracție Îmbunătățirea eficacității întregului proces Ruperea pereților celulari (citrice) Izolarea pectinei suc, ulei, polizaharide, proteină

29 Enzimele în industria panificației Conținutul semințelor de cereale 66-76% carbohidrați 8-11% proteine 2-4% lipide 1-2% minerale Enzime care degradează amidonul -amilaze β-amilaze gluco-amilaze Enzimele în industria alimentară izoamilaza pulanaza Amilomaltaz transferaza carbohidrații 55-70% amidon 1,5-8% arabinoxilani 0,5-7% β-glicani 3% zaharuri 2,5% celuloză 1% glucofructani desfacerea ramificațiilor Ciclodextrin glicozil transferaza

30 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); KDa Glutenine (55-70%) Dimensiuni mari 100 KDa - MDa multe punți S-Sla capetele terminale ale lanțurilor Lanțuri mici < 90 KDa Lanțuri mari > 90 KDa

31 Enzimele în industria alimentară Enzimele în industria panificației Transglutaminaza (protein glutamin -glutamil transferaza) Transferul grupelor acil între gruparea -carboxiamidică a glutaminei Amine primare (ɛ-nh 2 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

32 Enzimele în industria alimentară Enzimele în industria panificației Asparaginaza Asparagina E Acid aspartic + amoniac Zaharuri Reducătoare t > 120 o C Studii model 90% acrilamida acrilamida WHO Potențial carcinogen Asparaginaza + o hidrolază nivelul acrilamida pâine aluat foi prăjituri covrigi prăjituri turtă dulce prajitură cu ghimber pâine crispi

33 Enzimele în industria textilă Celulazele din fungi T. reesei 5 endoglucanaze (EG I EG V) 2 celobiohidrolaze (CBH I, CBH II) 2 β-glucanaze (BGL I BGL II) H. insolens > 5 endoglucanaze (EG I EG V) 2 celobiohidrolaze β-glucozidaze ph T comparative cu celulazele din T. reesei ph 5; T < 55 0 C Aplicații în ind. textilă

34 Enzimele utilizate in industria detergentilor Avantajele folosirii enzimelor Concentratii reduse Actioneaza 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 C

35 Enzimele utilizate in industria detergentilor Avantajele folosirii enzimelor o Actioneaza si la T mici Energie redusa o Reduc semnificativ cantitatea de detergent Kg rufe 275 g detergent Azi - 5 Kg rufe g detergent o Detergentii care nu contin enzime Mai putin competitivi Performata redusa o Alte substante din detergentii actuali Din punct de vedere ecologic Surfactanti Indepartarea particulelor de murdarie (sol) Agenti de inalbire

36 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

37 Enzimele utilizate in industria detergentilor Obtinerea unor enzime cu proprietati imbunatatite Inginerie genetica utilizarea plasmizilor Noi abordari de obtinere a unor enzime noi: A. Cautarile metagenomice B. Amestecarea genelor

38 Guven et al., Electroanalysis (2010) 22: Enzimele utilizate in industria detergentilor Obtinerea unor enzime cu proprietati imbunatatite C. Utilizarea de librarii genetice

39 Enzimele utilizate in industria detergentilor Hidrolaze din detergenti Proteazele alcaline M ~ 24 KDa Efectul: hidroliza legaturilor peptidice indepartarea proteinelor de pe fibra ph optim = T optima = 60 o C Shawale-Enzyme Everywhere-1996 Functia: îndepărtarea resturilor de iarbă, mucus, excremente, sânge, sos, spanac, produselor alimentare (gălbenușului de ou)

40 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:

41 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.

42 Enzimele utilizate in industria detergentilor Hidrolaze din detergenti Proteazele alcaline - subtilizina Maurer K.-H., Curr. Op. Biotehn, (2004) 15: Subtilizinele din detergenti M ~ 24 KDa

43 Enzimele utilizate in industria detergentilor Obtinerea unor enzime proces de fermetatie carlschrammel.wordpress.com

44 Enzimele utilizate in industria detergentilor Fermentatie - multiplicarea microorganismelor Producerea de serin proteaze (extracelular) Scindarea proteinelor (mediu) Peptide/aminoacizi Proteine proprii/energie Proliferare

45 Etape Enzimele utilizate in industria detergentilor 1. Sinteza enzimelor microorganisme 2. Prelucarea materialului rezultat din fermentatie - separarea; - dezactivarea microorganismelor; - concentrarea; - purificarea; 3. Obtinerea produsului finit Costurile de productie - 35% (1); - 15% (2); - 50% (3). Producerea de enzime Rahse- ChemBioEng (2014) 1(1): 27-39

46 Enzimele utilizate in industria detergentilor Hidrolaze din detergenti -Amilaze M ~ KDa Efectul: hidroliza legaturilor -1,4-glicozidice (polizaharide) indepartarea amidonului ph optim = 8 T optima > 60 o C Functia: îndepărtarea pastelor, sosurilor (de carne), budincii, cacao (ciocolată) alimentelor pentru copii cartofi -Amilaza microbiana de Souza, Br. J. Microbiol. (2010) 41:

47 Enzimele utilizate in industria detergentilor Acoperirea proteazelor Excipienti solizi: Na 2 SO 4, PEG 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 pubs.rsc.org

48 Enzimele utilizate in industria detergentilor Celulazele M ~ 52 KDa Joana L. A. Brás et al. PNAS 2011;108: Efectul: hidroliza legaturilor -1,4-glicozidice (din celuloza amorfa) ph optim = 7-10 T optima = < 60 o C descompunerea microfibrilelor, îndepărtarea murdăriei solide Functia: Obtinerea de fibre fine proeminente; Intensificarea culorii, previne albirea

49 Enzimele utilizate in industria detergentilor Celulazele descompunerea microfibrilelor Lanturi de celuloza (galbena) aflate in exteriorul microfibrilelor de celuloza cristalina

50 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

51 Enzimele utilizate in industria detergentilor Hidrolaze din detergenti - celulazele

52 Enzimele utilizate in industria detergentilor Lipazele M ~ KDa Efectul: hidroliza gliceridelor Lipaza din P. mendocina Pseudomons mendocina si particule de hematita ph optim = 10 T optima = 60 o C Functia: Indepărtarea uleiurilor, margarinei, grăsimilor, cosmeticelor (make up, cremelor de soare, rujului)

53 Enzimele în industria chimică Avantajele utilizării sintezei enzimatice Enantioselectivitate de până la 99% Reacția în condiții blânde (soluții apoase diluate, t < 50 C) Sinteze prietenoase cu mediul R.T., ph = 5

54 Enzimele în industria chimică Arun, C. Sivashanmugam, P. (2015), Process Safety and Environmental Protection 94,

55 Enzimele în industria chimică Tachykinin NK 1 receptor