Charakterystyka Aspergillus oryzae, taksonomia, morfologia i zastosowania



Aspergillus oryzae, znany również jako kōji, jest mikroskopijnym, tlenowym i nitkowatym grzybem klasy Ascomycetes, który należy do „szlachetnych” form. Ten gatunek był używany od tysięcy lat w Chinach, Japonii i innych krajach Azji Wschodniej, zwłaszcza do fermentacji soi i ryżu.

Grzyb A. oryzae jest uprawiany na żywność od ponad 2000 lat przez Chińczyków, którzy nazywali go qū lub qü (ch 'u) (Barbesgaard i in. 1992). W średniowieczu Japończycy nauczyli się od Chińczyków i nazwali to kōji.

Pod koniec XIX wieku świat zachodni uświadomił sobie ten grzyb; Niemiecki profesor Herman Ahlburg, który został zaproszony do nauczania w Tokyo School of Medicine, przeanalizował ferment kōji użyty do produkcji sake.

W kōji zidentyfikował formę, którą nazwał Eurotium oryzae (w 1876 r.), A później w 1883 r. Przemianował ją niemiecki mikrobiolog Ferdinand Julius Cohn na Aspergillus oryzae.

Indeks

  • 1 Taksonomia
  • 2 Morfologia
  • 3 Genetyka
  • 4 Biogeografia
  • 5 Tradycyjne zastosowania i przemysł biotechnologiczny
  • 6 Bibliografia

Taksonomia

  • Domena: Eukaryota.
  • Królestwo: Grzyby.
  • Typ: Ascomycota.
  • Subphylum: Pezizomycotina.
  • Klasa: Eurotiomycetes.
  • Zamówienie: Eurotiales.
  • Rodzina: Trichocomaceae.
  • Rodzaj: Aspergillus.

Morfologia

Początkowo kultura grzyba wykazuje białawy kolor, a następnie żółknie zielony. W tej formie nie zaobserwowano rozmnażania płciowego, ale bezpłciowe zarodniki (konidia) są łatwe do odróżnienia i uwalniane do powietrza.

Konidiofory są bezbarwne i najczęściej mają szorstkie ściany. Niektóre izolaty są przeważnie jednoczęściowe, inne głównie biserie. Konidia są duże, gładkie lub chropowate. Optymalna temperatura wzrostu wynosi 32-36 ° C.

W porównaniu z A. flavus grzybnia A. oryzae jest bardziej kłaczkowata, zwykle z wiekiem staje się oliwkowa lub brązowa, podczas gdy kolonie A. flavus zachowują jasnozielono-żółty kolor.

Zarodnikowanie A. oryzae jest bardziej rzadkie i konidia są większe, o średnicy 7 μm lub większej w porównaniu z 6,5 μm A. flavus. Te dwa gatunki łatwo się pomylić; aby dokładnie je odróżnić, należy użyć kilku postaci jednocześnie (Klich i Pitt 1988).

Genetyka

Sekwencjonowanie genomu A. oryzae, przez dziesięciolecia objęte tajemnicą, zostało ostatecznie opublikowane w 2005 r. Przez zespół obejmujący 19 instytucji w Japonii, w tym Stowarzyszenie Piwowarskie, Uniwersytet Tohoku, Uniwersytet Rolniczy i Technologiczny Tokio (Machida i in., 2005).

Jego materiał genetyczny, zawierający 8 chromosomów o długości 37 milionów par zasad (104 geny), ma o 30% więcej genów niż A. fumigatus i A. nidulans.

Uważa się, że te dodatkowe geny biorą udział w syntezie i transporcie wielu metabolitów wtórnych, które nie są bezpośrednio zaangażowane w normalny wzrost i reprodukcję, i zostały nabyte w trakcie procesu udomowienia..

Porównanie kilku genomów Aspergillus ujawniło, że A. oryzae i A. fumigatus zawierały podobne geny o charakterze seksualnym.

Biogeografia

Kōji kojarzy się głównie z otoczeniem ludzkim, ale poza tym obszarem pobrano również próbki z gleby i rozkładając materiał roślinny. Oprócz Chin, Japonii i reszty Dalekiego Wschodu odnotowano to w Indiach, ZSRR, Czechosłowacji, Tahiti, Peru, Syrii, Włoszech, a nawet w Stanach Zjednoczonych i na Wyspach Brytyjskich.

Jednakże A. oryzae rzadko obserwowano w klimacie umiarkowanym, ponieważ gatunek ten wymaga stosunkowo ciepłych temperatur wzrostu..

Tradycyjne zastosowania i przemysł biotechnologiczny

Tradycyjnie A. oryzae był używany do:

  • Zrób sos sojowy i sfermentowaną pastę z fasoli.
  • Uświęcać ryż, inne ziarna i ziemniaki w produkcji napojów alkoholowych, takich jak huangjiu, sake, makgeolli i shōchū.
  • Produkcja octu ryżowego (Barbesgaard i in. 1992).

Historycznie był uprawiany łatwo w różnych środowiskach naturalnych (marchew, zboża) lub syntetycznych (między innymi płyn Raulin).

Ponieważ surowcem sake jest drobno zmielony ryż o niskiej zawartości amylozy, niskiej temperaturze żelowania i białym sercu, cechy te zostały wykorzystane przez Japończyków, ponieważ ułatwiają penetrację grzybni A. oryzae. Ryż gotowany na parze miesza się z kōji, aby hydrolizować w ciągu dwóch lub trzech dni.

W Chinach tradycyjne fermenty A. oryzae są używane do powodowania fermentacji zbóż i do wytwarzania kilku win zbożowych (huangjiu, 黄酒). Również do fermentacji soi, przygotowania sosu sojowego (Jiangyou, 酱油), miso (weiceng, 味噌) i sosu tianmianjiang (甜面酱).

Postępy w inżynierii genetycznej doprowadziły do ​​zastosowania A. oryzae w produkcji enzymów przemysłowych. Od lat 80. XX wieku pierwsze zastosowania przemysłowe obejmowały stosowanie jej enzymów jako detergentów do prania, produkcji sera i ulepszeń kosmetycznych.

Obecnie procesy biotechnologiczne obejmują produkcję niektórych enzymów handlowych, takich jak alfa-amylaza, glukoamylaza, ksylanaza, glutaminaza, laktaza, kutynaza i lipaza..

W obliczu problemu emisji gazów cieplarnianych z paliw kopalnych wiele ośrodków badawczych jest ukierunkowanych na rozwój biopaliw z biomasy, metodami biotechnologicznymi inspirowanymi przemysłową produkcją sake ze skrobi ryżowej, przy użyciu A Oryzae i jej enzymy.

Niektórym ludziom z niewielką tolerancją na cukier mleczny (lub laktozę) można zapewnić wytwarzanie mleka o niskiej zawartości laktozy, w którym enzym hydrolizujący laktozę (lub laktazę) można przygotować z A. oryzae, co uważa się za bezpieczna forma.

Bibliografia

  1. Barbesgaard P. Heldt-Hansen H. P. Diderichsen B. (1992) O bezpieczeństwie Aspergillus royzae: przegląd. Applied Microbiology and Biotechnology 36: 569-572.
  2. Domsch K.H., Gams W., Anderson T.H. (1980) Kompendium grzybów glebowych. Academic Press, New York.
  3. Klich M.A., Pitt J.I. (1988) Różnicowanie Aspergillus flavus od A. parasiticus i innych blisko spokrewnionych gatunków. Trans Br Mycol Soe 91: 99-108.
  4. Machida, M., Asai, K., Sano, M., Tanaka, T., Kumagai, T., Terai, G., ... i Abe, K. (2005) Sekwencjonowanie i analiza genomu Aspergillus oryzae Nature 438 (7071) ): 1157-1161.
  5. Raper K.B., Fennell D.I. (1965) Rodzaj Asperillus. Williams and Wilkins, Baltimore.
  6. Samson RA, Pitt JI (1990) Nowoczesne koncepcje w klasyfikacji Penicillium i Aspergillus. Plenum Press, Nowy Jork.