Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Հայաստանի երկրաջերմային աղբյուրներից անջատված աերոբ, էնդոսպոր առաջացնող մանրէների լիպազային ակտիվությունը և դրա կիրառման հեռանկարները

Շահինյան , Գրիգոր Սմբատի (2015) Հայաստանի երկրաջերմային աղբյուրներից անջատված աերոբ, էնդոսպոր առաջացնող մանրէների լիպազային ակտիվությունը և դրա կիրառման հեռանկարները. PhD thesis, ՀՀ ԳԱԱ «Հայկենսատեխնոլոգիա» ԳԱԿ ՊՈԱԿ.

[img] PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (745Kb)

    Abstract

    Լիպազները (E.C.3.1.1.3) լայնորեն տարածված, մեծ ֆիզիոլոգիական և արտադրական կարևորություն ունեցող ֆերմենտներ են, որոնք իրականացնում են եռգլիցերիդների հարաբերականորեն երկար (ացիլ շղթայի երկարությունը >10 ածխածնային ատոմից) շղթաների հիդրոլիզ (Thomson et al., 1999; Verger, 1997): Լիպազները կատալիզում են նաև էսթերների հիդրոլիզը և տրանսէսթերիֆիկացիան, ինչպես նաև ցուցաբերում են էնանտոմերային ընտրողական հատկություններ: Լիպազները գտել են լայն կիրառություն սննդի, կաթնամթերքների, լվացող միջոցների, դեղագործության, կոսմետիկ միջոցների արտադրություններում, ինչպես նաև կաշվի վերամշակման և վառելանյութերի ստացման գործընթացներում (Lotti and Alberghina, 2007): Լիպազները լայնորեն տարածված են կենդանական աշխարհում և հանդիպում են բույսերի, կենդանիների և մանրէների մոտ: Ներկայումս արտադրական մեծ կիրառություն են գտել մանրէային լիպազները, հատկապես ջերմասեր մանրէներից ստացվածները (Sharma et al., 2013): Ջերմասեր մանրէներից ստացված ջերմակայուն լիպազները ձեռք են բերում ավելի մեծ արտադրական և կենսատեխնոլոգիական հետաքրքրություն շնորհիվ դրանց ուննակությանը գործելու միջավայրի ծայրահեղ պայմաններում, որոնք օրինակ առկա են որոշ արտադրական գործընթացներում: Մի շարք Anoxybacillus, Bacillus և Geobacillus ցեղերին պատկանող ջերմասեր բացիլների տեսակներ մեկուսացվել են տարբեր երկրաջերմային աղբյուրներից և ներկայացվել են որպես ջերմակայուն լիպազների արտադրիչներ (Bae et al., 2005; Kim et al., 2014; Lee et al., 1999; Leow et al., 2004; Olusesan et al., 2009; Rahman et al., 2005; Schmidt-Dannert et al., 1994; Sharma et al., 2001; Wang et al., 1995): Սակայն ջերմակայուն լիպազների հանդեպ արտադրության պահանջը խթանում է նոր ջերմակայուն մանրէների մեկուսացմանը (Sharma et al., 2013): Աերոբ էնդոսպոր առաջացնող քեմոօրգանոտրոֆ մանրէները, շնորհիվ ջերմային սթրեսին դիմակայելու ճկուն մեխանիզմների առկայության, հայտնաբերվում են գրեթե բոլոր երկրաջերմային հանքային աղբյուրներում: Հայաստանը և Լեռնային Ղարաբաղը ևս հարուստ են ընդերքային տաք և ջերմային աղբյուրներով և վերջին ժամանակներս ցույց է տրվել դրանցում ջերմասեր մանրէների, ներառելով էնդոսպոր առաջացնող ջերմասեր բակտերիաների, տարածվածությունը (Hedlund et al., 2013; Panosyan, 2010; Panosyan and Birkeland, 2014): Չնայած այս առաջընթացին Հայաստանի և Լեռնային Ղարաբաղի երկրաջերմային աղբյուրներում լիպազ արտադրող մանրէների կենսաբազամազանությունը դեռ բավարար ուսումնասիրված չէ: Липазы (EC 3.1.1.3) катализируют гидролиз ациль-глицерольных длинных цепей, широко распространены в природе и встречаются в растениях, животных и микроорганизмах. Бациллярные липазы легко производимы, проявляют высокую толерантность к органическим растворителям и широко используются в синтезе сложных эфиров для пищевой промышленности, косметики и в производстве биодизельного топлива. Многие из них сохраняют свою активность при экстремальных температурах и рН, и, следовательно, могут быть включены в состав детергентов. Термостабильные ферменты способны выдерживать высокую температуру, таким образом, удлинять время биокатализа, что делает их предпочтительными по сравнению с мезофильными аналогами. В настоящее время исследования и характеризация новых продуцентов более термостабильных липаз из геотермальных сред, таких как горячие источники, являются перспективным с целью удовлетворения нужд в термозимах. Целью представленной работы является скрининг и идентификация активных продуцентов липаз среди штаммов термофильных бацилл, выделенных из различных геотермальных источников Армении, оценка влияния температуры и рН на производство и активность липаз, а также изучение генов кодирующих липаз и моделирование структуры белка фермента. В поисках новых и перспективных продуцентов внеклеточных термостабильных липаз, была выделена 31 бактериальная культура из геотермальных источников Ахурик, Татев (Армения) и Карвачар (Нагорный Карабах). Из изолятов, а также 72 бактериальных культур, отобранных из коллекции культур Кафедры микробиологии, биотехнологии растений и микроорганизмов, были выбраны 9 липаз-активные бациллы и идентифицированы как представители родов Anoxybacillus, Bacillus, Brevibacillus и Geobacillus по фенотипическим признакам и анализa последовательностей генa 16S рРНК. Оптимальные значения рН и температуры продукции липаз для штаммов Bacillus, Brevibacillus и Geobacillus были соответственно 6-7 и 55-65°С, а для штаммов Anoxybacillus - 9-10 и 55°С. Индекс липазной активности (ИЛА) использован для определения уровня производства липаз. Максимальное значение ИЛА для штаммов В. borstelensis Akhurik 106, Geobacillus sp. Т-65-4, Anoxybacyllus sp. Karvachar QB-2 составляло 1.5, а для штамма Geobacillus sp. Т-65-1 - 1.6. Предварительное изучение активности неочищенной липазы штаммов проводили в различных рН (5-11) и температурных условиях (2575°С). Lipases (E.C. 3.1.1.3) catalyze the hydrolysis of acyl-glycerol long chains. They are widely present in nature and are found in plants, animals and microorganisms. Lipases from bacilli are easily produced and display high tolerance toward organic solvents, proving them useful in the synthesis of esters for food industry, cosmetics and biodiesel production. Many of them preserve their activity at extreme temperatures and pH, and therefore they can be applied in laundry formulations. Thermostable enzymes are able to brave high temperature, thus endow longer half-life to the biocatalyst and make them a preferred choice over mesophilic sources. Nowadays, the study and characterization of new more thermostable lipase producers from high temperature environments such as hot springs is required in order to satisfy the need for thermozymes. The aim of the presented work was the screening active lipase producers among the thermophilic bacilli strains isolated from different geothermal springs of Armenia, their identification, the estimation of the effects of temperature and pH on their lipase production and activity as well as study of lipase encoding genes and modelling of the lipase protein structure. In quest for new and prospective extracellular thermostable lipase producers, 31 bacterial cultures were isolated from Akhurik, Tatev (Armenia) and Karvachar (Nagorno-Karabakh) geothermal springs. Out of all isolates and 72 bacterial cultures chosen from the culture collection of Department of Microbiology, Biotechnology of Plants and Microorganisms, 9 lipase active bacilli were selected and identified as representatives of Anoxybacillus, Bacillus, Brevibacillus and Geobacillus genera based on phenotypic characteristics and 16S rRNA gene sequencing. The optimal conditions for lipase production by the strains was found to be pH 6-7, 55-65°C for Bacillus, Brevibacillus and Geobacillus strain, pH 9-10 and 55°C for Anoxybacillus strains. Lipase activity index (LAI) served as a criterion for lipase production levels. The maximal LAI levels were found to be 1.5 for B. borstelensis Akhurik 106, Geobacillus sp. T-65-4, Anoxybacyllus sp. Karvachar QB-2 and 1.6 for Geobacillus sp. T-65-1. The preliminary characterization of the activity of crude lipase of the strains was carried out in different pH (5-11) and temperatures (25-75°C). Lipolytic activity was determined spectrophotometrically using p-nitrophenyl palmitate as substrate. The highest lipase activity (0.89 U/ml) of Bacillus licheniformis Akhurik 107 strain was observed at pH 6-7 and 55°C temperature. Geobacillus sp. strains showed high lipolitic activity (1.5-3.4 U/ml) at pH 6-7 and 65°C. The crude enzyme obtained from Anoxybacillus sp. Karvachar QB2 strain turned out to be multiextremozymes, since they had their highest activity (1.2-1.9 U/ml) at temperatures typically optimal for thermophiles and pH for alkaliphiles (pH 10-11, 65°C).

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Липазная активность аэробных, эндоспоробразующих микроорганизмов, изолированных из геотермальных источников армении и потенциал их применения. The lipase activity of aeorobic, endospore forming microbs isolated from armenian geothermal springs and the prospect of their applications.
    Uncontrolled Keywords: Шагинян Григор Смбатович, Shahinyan Grigor S.
    Subjects: Biology
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 30 Sep 2016 11:04
    Last Modified: 03 Oct 2016 11:07
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3528

    Actions (login required)

    View Item