ASPERGILLUS ORYZAE: KENMERKEN, MORFOLOGIE EN TOEPASSINGEN - BIOLOGIE - 2026

Aspergillus oryzae , ook bekend als kōji, is een microscopisch kleine, aërobe, draadvormige schimmel van de klasse Ascomycetes, die tot de "edele" schimmels behoort. Deze soort wordt al millennia gebruikt in de Chinese, Japanse en andere Oost-Aziatische keuken, vooral om sojabonen en rijst te fermenteren.

De schimmel A. oryzae wordt al meer dan 2000 jaar als voedsel gekweekt door de Chinezen, die het qū of qü (ch 'u) noemden (Barbesgaard et al. 1992). In de middeleeuwen leerden de Japanners van de Chinezen en noemden het kōji.

Door Yulianna.x, van Wikimedia Commons

Aan het einde van de 19e eeuw werd de westerse wereld zich bewust van deze schimmel; De Duitse professor Herman Ahlburg, die was uitgenodigd om les te geven aan de Tokyo School of Medicine, analyseerde het kōji-ferment dat wordt gebruikt bij het maken van sake.

Hij identificeerde een schimmel op kōji die hij Eurotium oryzae noemde (in 1876) en die later in 1883 door de Duitse microbioloog Ferdinand Julius Cohn werd omgedoopt tot Aspergillus oryzae.

Taxonomie

• Domein: Eukaryota.
• Schimmels koninkrijk.
• Phylum: Ascomycota.
• Subphylum: Pezizomycotina.
• Klasse: Eurotiomyceten.
• Bestelling: Eurotiales.
• Familie: Trichocomaceae.
• Geslacht: Aspergillus.

Morfologie

Aanvankelijk vertoont de cultuur van de schimmel een witachtige kleur, daarna wordt deze geelachtig groen. Seksuele voortplanting is in deze schimmel niet waargenomen, maar de aseksuele sporen (conidia) zijn gemakkelijk te onderscheiden en komen vrij in de lucht.

De conidioforen zijn hyaline en hebben meestal ruwe wanden. Sommige isolaten zijn overwegend uniseriaat, andere overwegend biseriaat. De conidia zijn groot en glad of fijn ruw. De optimale groeitemperatuur is 32-36 ° C.

In vergelijking met A. flavus is het mycelium van A. oryzae vlokkiger, en wordt het gewoonlijk olijfgroen of bruin met de jaren, terwijl kolonies van A. flavus een heldere groenachtig gele kleur behouden.

Sporulatie van A. oryzae is zeldzamer en conidia zijn groter, met een diameter van 7 µm of meer vergeleken met 6,5 µm van A. flavus. De twee soorten zijn gemakkelijk te verwarren; om ze nauwkeurig te kunnen onderscheiden, moeten meerdere tekens tegelijkertijd worden gebruikt (Klich en Pitt 1988).

Genetica

De genoomsequentiebepaling van A. oryzae, decennialang in mysterie gehuld, werd uiteindelijk in 2005 gepubliceerd door een team met 19 instellingen in Japan, waaronder de Brewing Association, Tohoku University, de University of Agriculture and Technology of Tokio (Machida et al. 2005).

Het genetisch materiaal, met 8 chromosomen van 37 miljoen basenparen (104 genen), heeft 30% meer genen dan A. fumigatus en A. nidulans.

Aangenomen wordt dat deze extra genen betrokken zijn bij de synthese en het transport van veel secundaire metabolieten die niet direct betrokken zijn bij normale groei en reproductie, en die tijdens het domesticatieproces werden verworven.

Vergelijking van verschillende Aspergillus-genomen onthulde dat A. oryzae en A. fumigatus vergelijkbare sex-achtige genen bevatten.

Biogeografie

Koji wordt voornamelijk geassocieerd met de menselijke omgeving, maar buiten dit gebied is het ook bemonsterd in aarde en rottend plantmateriaal. Afgezien van China, Japan en de rest van het Verre Oosten, is het gerapporteerd in India, de USSR, Tsjechoslowakije, Tahiti, Peru, Syrië, Italië en zelfs in de Verenigde Staten en de Britse eilanden.

A. oryzae is echter zelden waargenomen in gematigde klimaten, aangezien deze soort relatief warme groeitemperaturen vereist.

Traditionele toepassingen en biotechnologie-industrie

Traditioneel wordt A. oryzae gebruikt om:

• Maak sojasaus en gefermenteerde bonenpasta.
• Offer rijst, andere granen en aardappelen op bij het maken van alcoholische dranken zoals huangjiu, sake, makgeolli en shōchū.
• Productie van rijstazijn (Barbesgaard et al. 1992).

Historisch gezien werd het gemakkelijk gekweekt in verschillende natuurlijke (wortelen, granen) of synthetische (onder andere Raulin-vloeistof) omgevingen.

Aangezien de grondstof voor sake fijngemalen rijst is met een laag amylosegehalte, een lage verstijfselingstemperatuur en een wit hart, zijn deze kenmerken door de Japanners gebruikt, omdat ze de penetratie van het mycelium van A. oryzae vergemakkelijken. De gestoomde rijst wordt gemengd met de kōji om in twee tot drie dagen te worden gehydrolyseerd.

In China wordt de traditionele fermentatie van A. oryzae gebruikt om de fermentatie van granen op te wekken en verschillende graanwijnen te geven (huangjiu, 黄酒). Om sojabonen te fermenteren, bereidt u sojasaus (Jiangyou, 酱油), miso (weiceng, 味噌) en Tianmianjiang-saus (甜面酱).

Vooruitgang in genetische manipulatie heeft geleid tot het gebruik van A. oryzae bij de productie van industriële enzymen. Sinds de jaren tachtig zijn de eerste industriële toepassingen het gebruik van zijn enzymen als wasmiddelen, kaasproductie en cosmetische verbetering.

Biotechnologische processen omvatten momenteel de productie van bepaalde commerciële enzymen zoals alfa-amylase, glucoamylase, xylanase, glutaminase, lactase, cutinase en lipase.

Geconfronteerd met het probleem van de uitstoot van broeikasgassen door fossiele brandstoffen, zijn veel onderzoekscentra gericht op de ontwikkeling van biobrandstoffen uit biomassa, door middel van biotechnologische methoden die zijn geïnspireerd op de industriële productie van rijstzetmeel, met behulp van A oryzae en zijn enzymen.

Sommige mensen met een lage tolerantie voor melksuiker (of lactose) kunnen baat hebben bij de productie van melk met een laag lactosegehalte, waarbij het hydrolyserende enzym lactose (of lactase) kan worden bereid uit A. oryzae, dat wordt beschouwd als een zeker schimmel.

Bibliografie

1. Barbesgaard P. Heldt-Hansen HP Diderichsen B. (1992) Over de veiligheid van Aspergillus royzae: een recensie. Applied Microbiology and Biotechnology 36: 569-572.
2. Domsch KH, Gams W., Anderson TH (1980) Compendium van bodemschimmels. Academic Press, New York.
3. Klich MA, Pitt JI (1988) Differentiatie van Aspergillus flavus van A. parasiticus en andere nauw verwante soorten. Trans Br Mycol Soe 91: 99-108.
4. Machida, M., Asai, K., Sano, M., Tanaka, T., Kumagai, T., Terai, G., … & Abe, K. (2005) Genoomsequentiebepaling en analyse van Aspergillus oryzae Nature 438 (7071) ): 1157-1161.
5. Raper KB, Fennell DI (1965) Het geslacht Asperoillus. Williams en Wilkins, Baltimore.
6. Samson RA, Pitt JI (1990) Moderne concepten in de classificatie van Penicillium en Aspergillus. Plenum Press, New York.