Amilaz Enziminin Kaynakları

Amilazlar bitkiler, hayvanlar ve mikroorganizmalar gibi pek çok kaynaktan elde edilebilirler. Mikrobiyal amilazlar günümüzde büyük miktarda ticari olarak üretilir. NiĢasta iĢleme endüstrisinde mikrobiyal enzimler, kimyasal hidrolizin yerini tamamen almıĢtır.

1.2.4.1. Mikrobiyal amilazlar

Mikrobiyal amilazların geniĢ bir endüstriyel uygulamaya sahip olmasının nedeni, bitki ve hayvan α-amilazlarından daha stabil olmalarıdır. Mikroorganizmalardan üretilen amilazların kullanımının ana avantajı ekonomik üretim kapasitesi ve istenilen özellikteki enzimlerin elde edilebilmesinin kolay olmasıdır. Bir enzimin herhangi bir endüstri alanında kullanılabilmesi için maliyet bakımından ucuz olması, çok farklı alanlarda kullanılabilme özelliğinde olması ve en önemlisi enzimin alerjik ya da toksik etkiye sahip olmaması, yani güvenilir olması gerekmektedir (Wiseman, 1987).

Endüstriyel kaynaklı enzimler genellikle mikroorganizmalardan elde edilmektedir. Bunun nedeni mikroorganizma kaynaklı enzimlerin bitkisel veya hayvansal kaynaklı enzimlere göre katalitik aktivitelerinin çok yüksek olmaları, istenmeyen yan ürün oluĢturmamaları, daha stabil ve ucuz olmaları ve fazla miktarda elde edilebilmeleridir (Wiseman, 1987).

1.2.4.1.1. Bakteriyel amilazlar

α-Amilazlar mikroorganizmaların farklı türleri tarafından üretilirler. Fakat amilazların ticari uygulamaları için genellikle Bacillus genusu kullanılmaktadır. Bacillus genusu endüstriyel öneme sahip amilazlar ve proteazlar gibi ekstraselüler enzimleri büyük miktarda üretir.

Bakteri amilazları birkaç karakteristik avantajından dolayı fungal amilazlara göre tercih edilirler. BaĢlıca B. subtilis, B. stearthermophilus, B. amyloliquefaciens ve B. licheniformis gibi Bacillus sp. soyları iyi amilaz üreticileri olarak kullanılırlar. Elde edilen enzimin gıda, fermantasyon, tekstil ve kağıt endüstrilerinde uygulama alanları bulunur (Souza vd., 2010).

Termostabilite endüstriyel enzimlerde istenilen bir özelliktir. Termofilik organizmalardan elde edilen termostabil enzimler stabilitelerinden dolayı bir dizi endüstriyel uygulamalarda kullanılırlar. NiĢasta endüstrisinde, glukoz ve maltoz Ģuruplarını elde etmek için bu enzimler kullanılmaktadır. NiĢastanın yüksek sıcaklıklarda jelatinleĢtirilmesi (100-110°C) ve sıvılaĢtırması (80-90°C) için termofilik ve termostabil α-amilazlara ihtiyaç duyulmaktadır (Sindhu vd., 1997; Reddy vd., 2003). Bacillus subtilis, Bacillus stearothermophilus, Bacillus licheniformis ve Bacillus amyloliquefaciens en iyi bilinen termostabil amilaz üreticileridir ve çeĢitli uygulamalar için ticari olarak üretilir ve kullanılırlar (Souza vd., 2010). Termofiller tarafından üretilen enzimlerin kullanılması ile mezofillerin oluĢturduğu kontaminasyon riskini azaltma avantajı oluĢturur. Halofilik mikroorganizmalar tarafından üretilen enzimler yüksek tuz oranlarında stabil oldukları için, yüksek tuz konsantrasyonları gerektiren sert endüstriyel iĢlemlerde kullanıma uygundur (Sundarram vd., 2014).

1.2.4.1.2. Fungus ve maya amilazları

α-Amilazlar birkaç fungus ve mayadan elde edilmiĢtir. Fungus ve bakteri kaynaklı enzimlerin endüstriyel iĢlemlere uygunluğu bilinmektedir. Amilaz üreten mezofilik funguslarla ilgili birkaç çalıĢma vardır. Bu çalıĢmalar ticari ölçekte üretim yapan uygun özellikte fungusu seçmek ve kültürel koĢulların özelliğini belirlemek için yapılmıĢtır (Gupta vd., 2003). Fungal kaynaklar çoğunlukla Aspergillus ve Penicillium gibi karasal kaynaklar ile sınırlıdır. Aspergillus oryzae ve Aspergillus niger gibi ipliksi funguslar endüstride yaygın olarak kullanılan enzimleri önemli miktarda üretirler. Aspergillus oryzae ticari olarak α-amilaz üretiminde kullanılır ve sitrik asit ile asetik asit gibi organik asitler ve soya sosu gibi gıda maddelerinin üretiminde büyük ölçüde kullanılır. Aspergillus niger amilaz üretiminde önemli hidrolitik kapasiteleri vardır. Asit toleransları ile bakteri kirliliğini önler (Souza vd., 2010). Aspergillus genusunun A. flavus, A. tamarie, A. fumigatus ve A. kawachii gibi farklı türleri de amilaz üretimi için sıklıkla kullanılır (Hussain vd., 2013)

Fungal amilazlar GRAS (Generally Recognized As Safe: Genel olarak güvenli

kabul edilen) statüsünde kabul gördüğü için, diğer mikrobiyal kaynaklara göre tercih edilirler (Gupta vd., 2003; Mobini-Dehkordi ve Javan, 2012). Fungal amilazlar 40 ile 60 °C arasında etkilidir ve optimum sıcaklıkları 50 °C‘dir (Kumar vd., 2013). Ökaryotik organizmalar arasında sadece birkaç fungus türü 45 ile 55

C arasındaki sıcaklıklarda geliĢebilme yeteneğine sahiptir. Minimum ve maksimum büyüme sıcaklıkları temel alınarak bu tür mantarlar termofilik ve termotolerant türler olarak ayırt edilirler. Termofilik funguslar, en düĢük 20 ºC, en yüksek 60 ºC, en iyi ise 40-55 ºC arasında üreyebilirken, termotolerant funguslar ise en iyi 25-40 ºC arasında ve 50 ºC de ise yavaĢ üreyebilmektedir (Halil ve Kalkancı, 2008). Termofilik fungus Thermomyces lanuginosus iyi bir amilaz üreticisidir (Mobini-Dehkordi ve Javan, 2012). Amilaz üretiminde kullanılan mayalar Saccharomyces sp., Cryptococcus sp., Filobasidium capsuligenum‘ dur (Mojsov, 2012).

1.2.4.2. Bitkisel amilazlar

Her bitki enzimatik aktiviye sahiptir, fakat bazı bitkiler enzim kaynağı açısından zengindir. Ananas (bromelain), papaya (papain), incir (ficin) ve arpa (amilaz) bunlardan bazılarıdır. Bitkisel kaynaklardan elde edilen enzimler, yenilebilir bitkilerden elde edilmektedir. Toksik olmayan bu yiyeceklerin kaynaklarının güvenilirliği doğrulanmıĢtır. Bu sınıftaki en önemli enzim arpa tohumlarından elde edilen malt amilazıdır. Bu enzim bira üretimi ve ekmek yapımında kullanılmaktadır (Tatar, 2007). β-amilaz (α-1,4-glukan maltohidrolaz, E.C. 3.2.1.2) genellikle bitki orjinli olup, birkaç mikrobiyal soy tarafından da üretilir. Amiloz, amilopektin ve glikojen moleküllerini indirgen olmayan ucundan baĢlayarak hidrolizleyen ekzoamilazdır. Glikozidik bağların hidrolizi sonucunda maltoz (β anomerik formu) oluĢur. β-Amilaz, amilopektin içindeki α-1,6-glikozidik bağlarına tamamen etki etmemesi sonucunda ise degradasyonu tamamen bitmeyen molekülden %50-60 maltoz ve β-limit dekstrin oluĢur (Gupta vd., 2003). β-Amilaz bazı bitki tohumları ve tatlı patatesten elde edilmiĢtir. Meyvenin olgunlaĢması aĢamasında, niĢastayı maltoza parçalayarak meyvede tatlılık oluĢmasına neden olmaktadır. Endüstride aynı zamanda bira ve damıtma sanayinde fermentasyon için kullanılmaktadır. Ayrıca yüksek maltoz Ģuruplarının üretiminde kullanılmaktadır (Sundarram vd., 2014).

1.2.4.3. Hayvansal α-amilazlar

Hayvanlarda α-amilazlar niĢasta, glikojen ve dekstrin içindeki α-1-4 glikozidik bağlarını hidrolizler. α-Amilazların farklı dokularda farklı izoenzimleri bulunur. Hayvansal kaynaklardan enzimler yaygın olarak domuz, öküz ve sığırların mide, pankreas veya karaciğerlerinden izole edilebildiği için, insan yiyeceklerinin

hazırlanmasında da uzun zamandan beri kullanılmaktadır. Kullanılan bu enzimler amilazlar, lipazlar ve proteazları içermektedir. En iyi bilinenleri tripsin, kimotripsin, pepsin, renin ve tek bir enzim olmayıp amilaz, lipaz ve proteaz enzimlerinin karıĢımından oluĢan pankreatindir (Cichoke, 1999). Ġnsan vücudunda da enzimler salgılanır ve üretilir. Amilazların insanlarda iki izoformu bulunur; aktif bölge yakınındaki bazı amino asit yer değiĢtirmelerinden dolayı farklı aktivite gösteren tükürük amilazı (pityalin) ve pankreatik amilaz (McDowall, 2006).