Suszenie rozpyłowe enzymów – przyczyny inaktywacji oraz metody i mechanizmy ich stabilizacji

• Autorzy: Samborska K.

Warianty tytułu

EN

Spray-drying of enzymes: causes of inactivation, methods and mechanisms of stabilizing them

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Inaktywacja enzymów wywołana procesem suszenia oraz próby opisu jej przyczyn i mechanizmów są przedmiotem wielu publikacji naukowych. W niniejszym artykule przedstawiono analizę najważniejszych przyczyn inaktywacji oraz podano przykłady badań obrazujących opisane mechanizmy. Do przyczyn tych zaliczono: działanie podwyższonej temperatury, niekorzystny wpływ ubytku wody z układu, niekorzystny wpływ adsorpcji białek na powierzchni międzyfazowej oraz uszkodzenia mechaniczne. Opisano również, oraz zilustrowano przykładami, metody i mechanizmy stabilizacji aktywności enzymów w czasie suszenia rozpyłowego, takie jak: zastępowanie wody, stan szklisty oraz adsorpcja międzyfazowa.

EN

Enzyme inactivation generated by the spray drying process and attempts to describe both the possible causes and the mechanisms thereof constitute a subject matter of many scientific papers. In the present paper, the analysis of the most important causes of inactivation is presented, and some examples are given to illustrate the mechanisms described. The causes of inactivation include: impact of increased temperature, adverse effect of removing water from the system, adverse effect of protein adsorption on interfacial surface, and mechanical damages. Some methods and mechanism applied to stabilize the enzyme activity during spray-drying are described and exemplified, such as: water replacement, glassy state, and interfacial adsorption.

Słowa kluczowe

PL

adsorpcja bialek; enzymy; inaktywacja; mechanizmy stabilizacji; preparaty enzymatyczne; przyczyny; suszenie rozpylowe; temperatura; ubytki wody; uszkodzenia mechaniczne

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość
• Rocznik: 2010
• Tom: 17
• Numer: 6
• Opis fizyczny: s.7-17,bibliogr.

Twórcy

autor

Samborska K.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 159C, 02-776 Warszawa

Bibliografia

• [1] Brennan J.G.: Spray drying. In: Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition. Eds. B Caballero, LC Trugo, PM Finglas. Academic Press Elsevier Science Ltd., Oxford, UK, 2003.
• [2] Cardona S., Schebor C., Buera M.P., Karel M., Chirife J.: The thermal stability of invertase in reduced-moisture amorphous matrices in relation to glassy state of trehalose. J. Food Sci., 1997, 62, 105-112.
• [3] Carpenter J.F., Crowe J.H.: An infrared spectroscopy study of the interactions of carbohydrates with dried proteins. Biochemistry, 1989, 28, 3916-3922.
• [4] Cui L., Zhang D., Huang L., Liu H., Du G., Chen J.: Stabilization of a new microbial transglutaminase form Streptomyces hydroscopius WSH03-13 by spray drying. Proc. Biochem., 2006, 41, 1427-1431.
• [5] Devakate R.V., Patil V.V., Waje S.S., Thorat B.N.: Purification and drying of bromelain. Sep. Pur. Technol., 2009, 64, 259-264.
• [6] Elversson J., Millqvist-Fureby A.: Aqueous two-phase systems as a formulation concept for spraydried protein, Int. J. Pharmac., 2005, 294, 73-87.
• [7] Franks F., Hatley R., Mathias S.: Materials science and the production of shelf-stable biologicals. BioPharm 1991, 4, 38-55.
• [8] Kalinowska H., Buchowiecka A., Bielecki S.: Biokataliza. Kosmos. Problemy Nauk Biologicznych, 2007, 56 (3-4), 327-334.
• [9] Klibanov A.M.: Thermostabilisation of enzymes. Adv. App. Microbiol., 1983, 29, 1-29.
• [10] Lewicki P.P.: Water as a determinant of food engineering properties. A review. J. Food Eng., 2004, 61 (4), 483-495.
• [11] Liao Y-H., Brown M.B. Nazir T., Quader A., Martin G.P.: Effects of sucrose and trehalose on the preservation of the native structure of spray-dried lysozyme. Pharm. Res., 2002, 19 (12), 1847-1853.
• [12] Maa, Y.F., Nguyen, P.A., Hsu, S.W.: Spray-drying of air-liquid interface sensitive recombinant human growth hormone. J. Pharm. Sci., 1998, 87, 152-159.
• [13] Mazzobre M.F., Buera M.P., Chirife J.: Protective role of trehalose on thermal stability of lactase in relation to its glass and crystal forming properties and effect of delaying crystallization. Lebensm.- Wiss. u.-Technol., 1997, 30, 324-329.
• [14] Millqvist-Fureby A., Malmsten M., Bergenstahl B.: Spray-drying of trypsin – surface characterisation and activity preservation. Int. J. Pharm., 1999, 188, 243-253.
• [15] Morgan C. A., Herman N., White P. A., Vesey G.: Preservation of microorganisms by drying; a review. J. Microb. Meth., 2006, 66, 183-193.
• [16] Ohtake S., Martin R.A., Yee L., Chen D., Kristensen D.D., Lechuga-Ballesterosa D., Truong-Lea V.: Heat-stable measles vaccine produced by spray drying. Vaccine, 2010, 28, 1275-1284.
• [17] Olempska-Beer Z.S., Merker R.I., Ditto M.D., DiNovi M.J.: Food-processing enzymes from recombinant microorganisms - a review. Reg. Toxic. Pharmac., 2006, 45, 144-158.
• [18] Pałacha Z., Sitkiewicz I.: Temperatura przemiany szklistej – parametr stabilności żywności. Przem. Spoż., 2008, 62 (9), 32-37.
• [19] Praca zbiorowa. Enzymatyczna modyfikacja składników żywności (red. E. Kołakowski, W. Bednarski, S. Bielecki). Wyd. AR w Szczecinie, Szczecin 2005.
• [20] Rosiński M., Piasecka-Kwiatkowska D., Warchalewski J.R. Przegląd metod separacji i oczyszczania białek przydatnych w badaniach i analizie żywności. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2005, 3 (44), 5-22.
• [21] Samborska K., Witrowa-Rajchert D.: Enzyme spray drying. The influence of water content on -amylase activity. Inż. Chem. Proc., 2006, 27, 559-565.
• [22] Samborska K., Wronka M., Witrowa-Rajchert D.: Wpływ dodatków stabilizujących na degradację preparatu -amylazy w czasie suszenia rozpyłowego. Mat. VII Konferencji Naukowej „Jakość i bezpieczeństwo żywności”, Warszawa 2009, s. 84.
• [23] Samborska K.: Suszenie rozpyłowe w przemyśle spożywczym. Post. Techn. Przem. Spoż., 2008, 1, 63-69.
• [24] Schebor C, Buera M.P, Chirife J.: Glassy state in relation to the thermal inactivation of the enzyme invertase in amorphous dried matrices of trehalose, maltodextrin and PVP. J. Food Eng, 1996, 30, 269-282.
• [25] Shahidi F., Janak K.: Enzymes from fish and aquatic invertebrates and their application in the food industry. Trends Food Sci. Technol. 2001, 12, 435-464.
• [26] Suzuki T., Imamura K., Fujimoto H., Okazaki M.: Role of sucrose-LDH hydrigen Bond for thermal stabilizing effect on freeze-dried LDH. Drying Technol. 1999, 17 (7-8), 1429-1439.
• [27] Terebiznik M.R., Buera M.P., Pilosof A.M.R.: Thermal stability of dehydrated -amylase in trehalose matrices in relation to its phase transitions. Lebensm.- Wiss. u.-Technol., 1997, 30, 513-518.
• [28] Warchalewski J.R.: Zastosowanie enzymów w produkcji żywności na przełomie wieków. Przem. Spoż., 2001, 55 (8), 40-44.
• [29] Whitaker J.R.: Enzymes – functions and characteristics. In: Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition. Eds. B Caballero, LC Trugo, PM Finglas. Academic Press Elsevier Science Ltd., Oxford, UK, 2003.
• [30] Wróblewska B., Kostyra H.: Immunologia żywności. Przem. Spoż., 2000, 54 (5), 8-10.
• [31] Yoshii H., Buche F., Takeuchi N., Terrol C., Ohgawara M., Furuta T.: Effects of protein on retention of ADH enzyme activity encapsulated in trehalose matrices by spray drying. J. Food Eng., 2008, 87, 34-39.