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Produktion von Phytasen durch Solid-State Fermentation und Enzymimmobilisierung durch Sprühtrocknung
Projekt
Förderkennzeichen: MRI-LBV-08-UNESP-Phytase
Laufzeit: 01.10.2012
- 30.09.2016
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Phytasen sind spezielle Phosphatasen, die dem Futter für Schweine und Geflügel zugesetzt werden, um das organisch gebunden Phosphat für die Tiere verfügbar zu machen. In den letzten Jahren wurden Phytasen auch zunehmend für den Einsatz bei der Herstellung und Verarbeitung von Lebensmitteln interessant. Eine Reduktion der Phytatgehalte pflanzlicher Lebensmittel führt zur einer verbesserten Bioverfügbarkeit von Mineralstoffen und Spurenelementen. Darüber hinaus können Phytasen Anwendung bei der Herstellung von funktionellen Lebensmitteln finden. Außerdem können durch den Einsatz von Phytasen technische Verbesserungen erzielt werden, wie z.B. beim Backprozess, der Erzeugung von pflanzlichen Proteinisolaten, dem Vermahlen von Mais und der Fraktionierung von Getreidekleie gezeigt werden konnte. Die solid state Fermentation bietet die Möglichkeit Bei- bzw. Abfallstoffe aus der Agrarproduktion für das Wachstum phytase-produzierender Schimmelpilze einzusetzen und dadurch solche Stoffe einen Nutzen zuzuweisen. Für viele biotechnologische Anwendungen ist insbesondere die Enzymstabilität eine wichtige Eigenschaft. Die Enzymstabilität kann z.B. durch Immobilisierung erhöht werden. Im Projekt soll geprüft werden inwieweit Phytasen durch Sprühtrocknung stabilisiert werden können.
Solid-state Fermentation von filamentösen Pilzen für die Produktion von Phytase hat in den letzten Jahren großes Forschungsinteresse erfahren. Die Fähigkeit extrazelluläre Phytasen zu produzieren, hängt neben dem verwendeten Pilzstamm auch von den Fermentationsbedingungen ab. Insbesondere die Zusammensetzung des Fermentationsmediums hatte einen deutlichen Einfluss auf die Phytaseproduktion. Es konnte gezeigt werden, dass die Phytasesynthese in Abwesenheit von anorganischem Phosphat stimuliert und in Gegenwart hoher Konzentrationen an anorganischem Phosphat unterdrückt wird. Es waren aber geringe Konzentrationen an anorganischem Phosphat im Fermentationsmedium erforderlich, um das Pilzwachstum zu Beginn der Fermentation zu gewährleisten.
Da viele Phytasen keine ausreichende Lagerstabilität aufweisen, wurde versucht, sie durch Sprühtrocknung in eine lagerstabile Form zu überführen. Verschiedene Trocknungshilfsmittel wie Maisstärke, Dextran, Glucose, Maltodextrin, Mannit und Trehalose in Konzentrationen zwischen 0,5 und 3,5% (w / w) wurden dabei eingesetzt. Die Sprühtrocknung erfolgte durch Einstellung eines festen Luftstrom und einer Lufttemperatur am Eintritt der Trocknungskamme zwischen 140 und 220 °C sowie einer variablen Strömung der Enzymsuspension zwischen 10 und 30%. Optimale Trocknungsbedingungen hinsichtlich des Erhalts der Enzymaktivität waren sowohl von der Enzymquelle als auch der Reinheit des Enzyms abhängig. Der Trocknungsprozess beeinflusste die physikochemischen Eigenschaften der untersuchten Phytasen nicht signifikant.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Tierernährung
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
- Biotechnologie
Rahmenprogramm
Ausführende Einrichtung
MRI - Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik (MRI-LBV)
