SVAMPE i verden - Foreningen til Svampekundskabens Fremme

More documents

Recommendations

Info

Fytase – et miljørigtigt enzym Mikako Sasa Enzymer er biologiske katalysatorer i form af proteiner, som driver kemiske reaktioner. De er karakteriseret ved at være meget specifikke, dvs. et enzym katalyserer kun én specifik kemisk reaktion. En del enzymer produceres industrielt, fordi de har mange nyttige anvendelsesområder. Velkendt er enzymer i vaskepulver, som nedbryder forskellige typer „pletter“ på tøj, f.eks. tilsættes lipaser og proteaser, der virker på henholdsvis fedtholdige og proteinbaserede pletter. Tekstil og papirindustrien er også områder, hvor der anvendes mange enzymer. De har her erstattet brugen af skrappe og forurenende kemikalier, som tidligere indgik i mange af processerne. Et eksempel fra tekstilindustrien er brugen af cellulaser til at opnå den „lyse“ effekt på denim til cowboybukser i stedet for at bruge kemikalier eller pimpsten, der ødelægger maskinerne. Den samme virkning opnås med en lille Foto Jan Vesterholt. mængde enzym. Virksomheder verden over er konstant på udkig efter områder, hvor man kan bruge enzymer i menneskets tjeneste. Årsagerne hertil er ikke bare kommercielle, men anvendelse af enzymer er ofte en mere miljørigtig løsning. Denne artikel handler om en fytase, som vi på Novozymes har fundet i den almindelige danske barksvamp, Grynet Voksskind (Peniophora lycii) ved screening. Den produceres nu af en af vore produktionsorganismer, skimmelsvampen Aspergillus oryzae, og sælges i store dele af verdenen. Hvad er en fytase, og hvordan virker den? Fytase er et enzym, der frigør fosfat fra fytat (Fig. 1). Fytat er et stort sekskantet molekyle med bl.a. seks fosfatmolekyler. Det er en vigtig bestanddel af planter. 5080% af det i planter og dyrefoder naturligt forekommende fosfat findes bundet til fytat. Det er utilgængeligt for kyllinger og grise, Mikako Sasa, Novozymes A/S, Smørmosevej 25, 2880 Bagsværd. Email: misa@novozymes.com Fig. 1. Fytase: et enzym, der kan frigøre fosfat fra fytat. da de ikke selv danner tilstrækkelige mængder fytase. For at opnå en tilfredsstillende ernæring og vækst hos disse dyr er man derfor nødt til at supplere deres foder med uorganisk fosfat. Det giver et miljøproblem, fordi den uudnyttede fosfat i foderet, der jo er bundet til fytat, passerer ufordøjet igennem dyret (Fig. 2). Den ender i gødningen på markerne, hvor nedbrydningsbakterier frigør fosfat, som siver ud i vandløb, søer og fjorde. Det medfører en stærk opblomstren af alger, fordi fosfor pludselig bliver tilgængeligt i langt større mængder end normalt. Når denne ekstra plantevækst dør, opstår der iltsvindsproblemer ved forrådnelsesprocesserne på havbunden. I nogle lande, bl.a. Holland, er man derfor nødt til at begrænse antallet af dyr på et givet areal for at kunne leve op til de definerede grænser for, hvor meget fosfat der må udledes. Ved tilsætning af fytase til foderet opnår man en ca. 30% nedsættelse af fosfatudledning. Hvis fytase blev tilsat alt foder til enmavede dyr, f. eks. grise eller kyllinger, svarer det globalt til en skønnet reduktion på 2,5 millioner tons udledt fosfat pr år. Ved at tilsætte fytase til foderet opnår man altså en meget mere effektiv udnyttelse af fo deret, specielt af fosfaten, men tilsætning af fytase frigiver også andre mineraler som zink, jern og kalcium samt proteiner, hvilket tilsammen resulterer i en øget og ensartet vækst såvel som en generelt forbedret sundhedstilstand hos dyrene. Brugen af fytase giver altså sundere dyr, en bedre økonomi samt et bedre miljø. Det sidste blev for nyligt klart påvist i en grundig „Life Cycle Assessment“, som blev foretaget på Novozymes i samarbejde med DTU (Nielsen P.H. and Wenzel H. (in preparation): Integrated Enviromental Assessment of Ronozyme Phytase (International Journal of Life Cycle Assessment). I en sådan analyse undersøger man vha. computermodeller et specifikt produkt „fra fødsel til grav“ specielt m.h.t. dets indvirkning på miljøet. I denne undersøgelse blev brugen af Novozymes fytase, Ronozyme® P i foder til grise sammenlignet med brugen af monokalciumfosfat, som er den hyppigst anvendte form af uorganisk fosfat i Danmark. Resultatet af denne undersøgelse viste, at brugen af Ronozyme® P havde signifikante miljømæssige fordele i forhold til brugen af uorganisk fosfat. En forbedret økonomi og et bedre produkt har altid været oplagte argumenter at sælge et produkt på, men i fremtiden vil miljøhensyn også veje tungt. Screening efter en fytase For at kunne finde det enzym, som man leder efter, er det en fordel at vide så meget som muligt om anvendelsen, dvs. de forhold, der hersker præcis der, hvor enzymet skal virke. I fytasens tilfælde drejer det sig om en lav pH, da enzymet skal kunne virke i dyrenes fordøjelsessystem og ved den temperatur, der hersker i dette miljø. Med fytasen var der yderligere et krav til temperaturen, fordi enzymet også skal kunne overleve processen, hvor foderet ved 90°C omdannes til 52 Svampe i verden 2005 53
P i planter fytat P andet P P i planter fytat P andet P uorganisk P tilskud uorganisk P tilskud ÷ fytase + fytase foderpiller. Ydermere skal enzymet være stabilt under oplagringen af foderpiller i flere måneder. Endelig må enzymet kunne produceres i så store mængder, at det er økonomisk interessant. Forholdene, der hersker under anvendelsen af enzymet, kan give nogle ideer til, hvilke bakterier eller svampe, man vil screene. Det er dog altid en god ide at screene bredt, dvs. sørge for en systematisk, økologisk og fysiologisk diversitet, da det ikke altid er oplagt, hvor i svampe eller bakterieverdenen et bestemt enzym findes. Screeningen indebærer som regel, at man undersøger flere tusinde forskellige svampe og/ eller bakterier, hvilket også var tilfældet under fytasescreeningen. De udvalgte stammer bliver ofte først gæret i rystekolber med forskellige medier, der kan tænkes at kunne inducere dannelsen af et eller flere enzymer. Man har derfor også brug for et assay eller en metode, der kan af eller påvise tilstedeværelsen af enzymet i den kulturvæske, som svampen eller bakterien har været dyrket i. Forhåbningen er, at man finder et antal svampe eller bakterier, der producerer det ønskede enzym. Testen blev i dette tilfælde udført i petriskåle med agar, der bl.a. indeholdt natriumfytat. Der blev „boret“ huller i agaren, og i hvert hul tilsatte man lidt af den tilbageholdt P tilbageholdt P P fra fytat udskilt P udskilt P Fig. 2. Søjlediagram, der viser fosfatfordeling i foder samt mængden af tilbageholdt og udskilt fosfat med og uden fytase. Modificeret efter Frank Hatzack, Feed Unit, Novozymes. kulturvæske, hvori man havde dyrket svampene og bakterierne. Agarpladerne blev inkuberet ved 30°C, hvorefter man hældte en agaroseopløsning med kalciumklorid over pladen. Kalciummet danner et uopløseligt salt med fytat, der giver agaren en mælkehvid farve. Hvis der er fytase til stede, vil enzymet nedbryde fytat, og dermed vil der ikke dannes det uopløselige salt. Det betyder, at området omkring de huller, som indeholder kulturvæsker med fytase, forbliver klare, mens resten af pladen bliver mælket (Fig. 3). Relativt mange svampe var positive i under Fig. 3. Agarplade med huller og klaringszoner. Grynet Voksskind havde generne til produktion af fytase. Foto Jan Vesterholt. søgelsen, men langt de fleste af de fundne fytaser kunne man se bort fra efter nøjere undersøgelser, da de ikke kunne leve op til de mere specifikke anvendelseskrav. De få kandidater, der klarede kravene, gik videre til næste trin i processen, som er kloningen. Det er den proces, hvor molekylærbiologerne forsøger at identificere og klone præcist det gen eller de gener, der koder for dannelsen af fytase. Herefter skulle vi undersøge, om enzymet kunne udtrykkes i tilstrækkeligt store mængder i en af vore produktionsorganismer, Aspergillus oryzae. I fytasens tilfælde var det gener fra basidiesvampen Grynet Voksskind (Peniophora lycii), der viste sig at have de bedste egenskaber. Andre produkter er baseret på helt andre svampe – og som påpeget ovenfor er det ikke altid oplagt, hvor man skal „kigge“. Det er derfor meget vigtigt, at man undersøger mange forskellige arter, når man screener. Brugen af Aspergillus oryzae som produktionsorganisme Aspergillus oryzae er en af de svampe, som Novozymes bruger som produktionsorganisme. Der er mange fordele ved at bruge den til dette formål. Først og fremmest har den været brugt i mere end 400 år i Japan til fremstilling af fødevarer, f.eks. sojasovs, risvin og miso (gæret sojabønnemasse) ved fermenteringsprocesser. Den er klassificeret som GRAS (Generally Regarded As Safe) af det amerikanske FDA (Food & Drugs Administration), og den er i stand til at udskille store mængder enzym under fermentering. Vi har efterhånden samlet meget molekylærbiologisk såvel som fysiologisk viden om netop denne art, særlig om de processer, der indgår i dens enzymproduktion. Brugen af den samme vært tillader også en vis standardisering af produktionsprocesserne og gør det lidt nemmere at kontrollere produktkvaliteten. 54 Svampe i verden 2005 55
Page 1 and 2: SVAMPE i verden Foreningen til Svam
Page 3 and 4: landbrug og industri. At det ikke e
Page 5 and 6: Om frugtlegemer, mycelier, arter, s
Page 7 and 8: Haslen og dens svampe - et eksempel
Page 9 and 10: Haslens nedbrydersvampe På stammer
Page 11 and 12: Stød hvor Rodfordærver har nedbru
Page 13 and 14: Insekternes svampesygdomme - fascin
Page 15 and 16: niartii, beskyttes rødderne effekt
Page 17 and 18: Fig. 4. Frugtlegeme af Barkhat (Hoh
Page 19 and 20: ner også frugtlegemer, som kan væ
Page 21 and 22: Bladskærermyrer - en symbiose mell
Page 23 and 24: Fig. 6. Et myrebo kan holdes i plas
Page 25 and 26: Undersøgelse af laver på kviste D
Page 27: Et angreb af Ægte Hussvamp efterla
Page 31 and 32: Almindelig Gulskive (meget almindel
Page 33 and 34: skyldes blandt andet at der skal ma
Page 35 and 36: Boks 2. Effektiv halveringstid og a
Page 37: Indholdsfortegnelse 1 Introduktion

SVAMPE i verden - Foreningen til Svampekundskabens Fremme

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?