دراسات على تأثير الإشعاع و الظروف البيئية على إنتاج بعض إنزيمات البكتينيز بواسطة بعض الكائنات الحية الدقيقة

ملخص الدراسة:

يوجد اهتمام كبير تجاه إنتاج الأنزيمات الميكروبية و ذلك لاستخدامها فى التحويل الحيوي لبعض المركبات إلى مواد لها استخدامات وأغراض كثيرة. والبكتينيزات هي أنزيمات محللة للمواد البكتينية وتوجد طبيعيا في النباتات ويمكن انتاجها ميكروبيا ولها العديد من الاستخدامات النافعة والمفيدة فى مجالات عديدة.

ومن هذا المنطلق فانّ هذا البحث اهتم بدراسة تأثير العوامل المختلفة على إنتاج بعض البكتينيزات بواسطة عزلتان محليتان لهما قدرة عالية على الإنتاج. و قد تمّ تعريف هاتين العزلتين على أنّهما اسبرجلس نيجر و ترايكودرما فيردي.

وهذه الدراسة اهتمت بتحسين و زيادة الإنتاجية لا نزيم البولي جلاكتويورونيز عن طريق دراسة ظروف عملية التخمر لانتاج انزيم البولي جلاكتويورونيز بواسطة هذان الفطران باستخدام البيئة السائلة (بي ام ام - بيئة المعادن الصغرى) للوصول الى انتاج الحد الأقصى من مستوى البولي جلاكتويورونيز (بي جي) بواسطة كلا الفطرين. و قد استخدمت تسع عينات من مخلفات نباتية غنية بعنصر البكتين كمصدر للعزلات الميكروبية.

كما تمّ عزل تسع و ستون عزلة فطرية لها القدرة على تكسير البكتين و منها تمّ اختيار أفضل اثنا عشرة عزلة و قد تمّ تعريفها ـ على مستوى الجنس الفطري ـ على أنّها اسبرجلس (خمس عزلات)، رايزوبس (عزلتان)، بنيسليوم ( ثلاث عزلات)، ترايكودرما (عزلة واحدة)، فيوزاريوم (عزلة واحدة).

وقد تمّ اختيار هذه العزلات على اساس قدرتها على احداث تغيير في اللزوجة لبيئة المعادن الصغرى السائلة مع انتاج السكريات المختزلة في نفس البيئة لكل من الأجناس الفطرية السابقة وتمّ اختيار أفضل عزلتان لفطري الاسبرجلس نيجر (المعزول من مخلف بنجر السكر)، الترايكودرما فيردي (المعزول من مخلف قشر الموز).

و قد تمّ دراسة العوامل الفزيائية و التغذوية لبيئة التخمر السائله بالتفصيل لكل عزلة من الفطرين السابق ذكرهما واتضح من الدراسة :

أنّ أفضل وقت للتحضين هو أربعة أيام لأعلى انتاج للبولي جلاكتويورونيز بواسطة فطر الترايكودرما فيردي بمعدل18.00 وحدة/مل، بينما كانت أفضل فترة تحضين هي ثلاثة أيام لفطر الأسبرجلس نيجر بمعدل 24.03وحدة/مل.

وجد أن أعلى مستوى للبولي جلاكتويورونيز المنتج بواسطة فطر الترايكودرما فيردي كان عند درجة حرارة تحضين 30°م و كان مستوى الأنزيم 18.00 وحدة/ مل وأعلى مستوى للبولي جلاكتويورونيز المنتج بواسطة الأسبرجلس نيجر كان 47.76 وحدة/مل عند 35°م.

كما اتضح من الدراسة أنّ بكتين الموالح كمصدر وحيد للكربون بنسبة 1% هو المصدر الأفضل لاستحثاث انتاج البولي جلاكتويورونيز بواسطة كلا الفطرين فكان مستوى الأنزيم لفطر الترايكودرما فيردي 18.00 وحدة/مل ولفطر الأسبر جلس نيجر 46.56 وحدة/مل.

واتضح من الدراسة أنّ أفضل تركيز لبكتين الموالح كمصدر أساسي ووحيد للكربون في بيئة التخمر الانتاجية (بي ام ام) هو 1 % (وزن/حجم) لكلا الفطرين.

وقد ارتفع مستوى البولي جلاكتويورونيز عند رقم الأس الهيدروجيني (5.5) في حالة فطر الترايكودراما فيردي حيث سجل الأنزيم 26.32 وحدة/مل. كما ارتفع مستوى البولي جلاكتويورونيز عند رقم الأس الهيدروجيني  (5.0) بطريقة ملحوظة في حالة فطر الأسبرجلس نيجر حيث وصل مستوى الانزيم الى 54.53 وحدة/مل.

كما أوضحت الدراسة انّ أوكسالات الأمونيوم هو أفضل المصادر النيتروجينية لفطر الترايكودرما فيردي لانتاج البولي جلاكتويورونيز بمعدل 28.80 وحدة/مل. و قد تبعه في المرتبة سلفات الأمونيوم لنفس الفطر بمعدل انتاج للانزيم 26.76 وحدة/مل. بينما كان أفضل مصدر نيتروجيني لفطر الاسبرجلس نيجر هو سلفات الأمونيوم لمقابلة أفضل انتاجية لمستوى انزيم البولي جلاكتويورونيز55.00 وحدة/مل.

وجد أن الهز لم يكن من العوامل المحفزة لانتاج انزيم البولي جلاكتويورونيز لكلا الفطرين. فكان مستوى الانزيم لفطر الترايكودرما فيردي 26.50 وحدة/مل اعلى مستوى في المزارع الثابته تبعها 100لفه/دقيقه بمعدل 20.00 وحدة/مل. واتضح من النتائج أنّ البيئة الثابتة أفضل لانتاج انزيم البولي جلاكتويورونيز من البيئة المتحركة لكلا الفطرين.

 وجد أن التشعيع الجامي لمعلق الجراثيم لكلا الفطرين كانّ له تأثير محفز لانتاج البولي جلاكتويورونيز حيث كانت الجرعة 0.25 كيلو جراي هي الجرعة المحفزة لانتاج البولي جلاكتويورونيز بواسطة الترايكودرما فيردي بمعدل 31.03 وحدة/مل مقارنة بالمعلق الجرثومي غير المشعع. و كانت الجرعات 0.25، 0.5 كيلو جراي هي جرعات التحفيز لانزيم البولي جلاكتويورونيز المنتج بفطر الاسبرجلس نيجر بمعدل 63.88، 61.59 وحدة/مل على التوالي.

وقد وجد أن المستخلص الانزيمي لكلا الفطرين له تأثير ممتاز على ترويق عصير التفاح. حيث وصلت نسبة الترويق 63.20% مع المستخلص الانزيمي لفطر الترايكودرما فيردي وبالمستخلص الانزيمي لفطر الاسبرجلس نيجر الى 92.67 % وهذه النسبة المئوية عالية ومرضية جدا.

وقد استخدمت الردة كمخلف وبيئة تخمر لانتاج البولي جلاكتويورونيز بواسطة الترايكودرما فيردي والاسبرجلس نيجر وبدراسة تأثير عامل الرج على نشاط الانزيم كانت النتائج مرضيه. ففي البيئة الثابتة زاد نشاط الانزيم 22.00 وحدة/مل عنه في المتحركة 15.24 وحدة/مل بالنسبة لفطر الترايكودرما فيردي وكذلك لفطر الاسبرجلس نيجر حيث كان النشاط الانزيمي 39.33 وحدة/مل في البيئة الثابتة بينما كان 27.41 وحدة/مل في البيئة المتحركة. واتضح من النتائج أنّ أفضل انتاجية لفطر الترايكودرما فيردي كانت باستخدام السلالة المشععة عند 0.25 كيلو جراى في البيئة الثابتة وليست المتحركة حيث وصلت نسبة الانزيم الى 24.92 وحدة/مل. وفي حالة فطر الاسبرجلس نيجر كان أعلى مستوى للانزيم باستخدام السلالة المشععة عند 0.25 كيلو جراى في البيئة الثابتة حيث وصل مستوى الانزيم الى 42.35 وحدة/مل.

وبدراسة خصائص الانزيم اتضح ان:

• درجة حرارة التحضين للتفاعل لفطر الترايكودرما فيردي عند50°م بمعدل 34.32 وحدة/مل ولفطر الاسبرجلس نيجركانت عند 45°م بمعدل 64.12 وحدة/مل.

• وبدراسة تأثير فترة التحضين المثلى للتفاعل الانزيمي اتضح أنّ أفضل فترة تحضين لفطر الترايكودرما فيردي كانت ما بين 70 ـ 80 دقيقة و كانت نسبة الانزيم المنتج متقاربة 39.21-39.4 وحدة/مل. ولفطر الاسبرجلس نيجر كانت أفضل فترة تحضين 60 دقيقة حيث وصل مستوى الانزيم الى 71.00 وحدة/مل. ولوحظ أنّ فترات التحضين من 30 دقيقة الى 40 دقيقة كان بها مستوى الانزيم متقارب حيث كان الانتاج يتراوح من 66.04-66.92 وحدة/مل.

• وجد أن أفضل أس هيدروجيني للتفاعل الانزيمي للفطرين تحت الدراسة 5.0 الترايكودرما فيردي والاسبرجلس نيجر حيث كان مستوى الانزيم 39.4، 71.0 وحدة/مل على التوالي.

• واتضح من دراسه الثبات للتفاعل الانزيمي لفطر الترايكودرما فيردي وجد أن عند الأس الهيدروجيني 6،4،3 يتواجد الانزيم بنسبة 49.70،63.70،43.70% على التوالي بعد 80 دقيقة. ولفطر الاسبرجلس نيجر عند الأس الهيدروجيني 6،4،3 يتواجد الانزيم بنسبة 059.5،72.50،56.60% بعد 60 دقيقة على التوالي.

• وجد أن أفضل درجة حرارة هى 50 °م لفطر الترايكودرما فيردي وبازدياد درجة الحرارة الى 60،70،80 °م تقل نسبة الانزيم الى 014.6،031.6،041.2% بعد 80 دقيقة. ولفطر الاسبرجلس نيجر تقل نسبة الانزيم الى 014.4، 037.6، 046.1، 059.4% عند درجات حرارة 50،60،70،80 °م على التوالى.

• تم دراسة تأثير الأيونات المعدنية (سلفات الزنك- سلفات النحاس- سلفات الحديد- سلفات المنجنيز- سلفات الماغنسيوم- سلفات الكالسيوم) على نشاطية الانزيم أثناء التفاعل. واتضح أن سلفات المنجنيز لها تأثير محفز للانزيم المستخلص من كلا الفطرين فطر الترايكودرما فيردي والاسبرجلس نيجر. أما باقي الأملاح فأن لها تأثير مثبط. ولفطر الاسبرجلس نيجر كانت سلفات النحاس5 مل مول وسلفات الكالسيوم 5 مل مول لها تأثير محفز للانزيم.

• وجد أن أفضل حجم من المستخلص الخام للانزيم هو.003مل للدخول في التفاعل الانزيمي لفطر الترايكودرما فيردي حيث وصل مستوى الانزيم الى 49.36 وحدة/مل و لفطر الاسبرجلس نيجر 2مل حيث وصل مستوى الأنزيم الى 84.85 وحدة/مل.

• وجد أن أفضل نسبة للمادة الأولية ( بكتين الموالح) 1.5،3.0% لفطري الترايكودرما فيردي والاسبرجلس نيجر وكانت نسبة الأنزيم 54.52، 98.09 وحدة/مل على التوالي.