Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Механизм и кинетика ферментативного гидролиза полисахаридов растительного сырья; уравнение Михаэлиса-Ментен

Источники сырья | Анатомическое строение растительных клеток целлюлозосодержащего и пентозансодержащего сырья | Химический состав целлюлозосодержащего и пентозансодержащего сырья | Анатомическое строение зерна | Химический состав зерносырья | Питательная ценность крахмалсодержащего сырья | Сахарсодержащее сырьё | Классификация методов конверсии растительного сырья | Механизм и кинетика гидролиза полисахаридов растительного сырья в слабокислой среде | Механизм и кинетика распада моносахаридов и реальный выход сахара |


Читайте также:
  1. XXII. Ассоциативный механизм и творческая интуиция
  2. Аппарат (механизм) Г-ва. Принципы организации и деятельности аппарата Г-ва
  3. Билет № 1, вопрос № 1.Правила строповки, подъема, перемещения грузов, правила эксплуатации грузоподъемных средств и механизмов, управляемых с пола
  4. Билет № 10, вопрос № 1.Технологический процесс ремонта деталей и сборочных единиц, механизмов и машин, его элементы
  5. Билет № 5, вопрос № 5.Требования безопасности при эксплуатации грузоподъемных механизмов.
  6. Билет № 6, вопрос № 1.Типовые детали и механизмы металлообрабатывающих станков, их назначение и конструктивные особенности
  7. Билет № 6, вопрос № 3.Допустимые нагрузки на работающие детали, узлы, механизмы оборудования и профилактические меры по предупреждению неисправностей.

В общем виде реакцию ферментативного гидролиза субстата (S) можно представить следующим уравнением: S + Н2О Продукты реакции.

Михаэлисом и Ментен предложена схема ферментативного гидролиза, исходя из допущения, что фермент (Е) и субстрат образуют премежуточный комплекс (Е S). В их схеме принимается, что комплекс находится в равновесии с ферментом и субстратом и что комплекс разрушается с образованием продуктов реакции. Реакция ферментативного гидролиза представлена ими в следующих стехиометрических уравнениях [19]:

k1

Е + S Е S, (2.12)

k2

k3

Е S + Н2О Е+Продукты реакции (Р). (2.13)

 

Зависимость начальной стационарной скорости превращения субстрата для большинства изученных ферментативных процессов выражает уравнение Михаэлиса-Ментен:

Vо=-dS/dt=dP/dt=k3о][Sо]/(Км+[Sо]), (2.14)

где Км=(k2+k3)/k1 – константа Михаэлиса; k1 и k2 - константы скоростей равновесной реакции (2.12) образования ферментно-субстратного комплекса; k3 - константа скорости реакции (2.13) разложения ферментно-субстратного комплекса.

Уравнение (2.14) Михаэлиса-Ментен отражает участие в механизмах ферментативных превращений промежуточных соединений фермента с субстратом и распространяется на моно и полиферментные, а также многостадийные системы. Константа скорости k3 характеризует лимитирующую, самую медленную стадию процесса. Наиболее широко распространены ферментактивные реакции, в которых лимитирующие стадии имеют k3 »100 с-1 и Км »10-4 М [20].

Для процессов ферментативного гидролиза отдельных полисахаридов разрабатываются системы кинетических уравнений. Так, для ферментативного гидролиза крахмала альфа-амилазой и глюкоамилазой разработана система кинетических уравнений [21], которая учитывает все факторы, связанные с гидролизом крахмала. Авторы этой работы пришли к выводу, что на первом этапе гидролиза крахмала роль альфа-амилазы состоит в расщеплении крахмала и обеспечении глюкоамилазы необходимым субстратом, что в результате повышает скорость образования глюкозы. В этом состоит синергизм действия двух ферментов, что выражается двумя дифференциальными уравнениями скорости реакции для альфа-амилазы и для глюкоамилазы. Когда относительная молекулярная масса субстрата экспериментально снижается до 5000, действием альфа-амилазы можно пренебречь. Скорость образования глюкозы подчиняется только уравнению скорости при использовании в качестве фермента глюкоамилазы.

Каталитические параметры ферментативных реакций могут зависеть от наличия в реакционной системе различных эффекторов, таких, как активаторы, ингибиторы, ионы водорода и т.п.

Вещества, подавляющие ферментативные реакции, называются ингибиторами. Все ингибиторы подразделяют на обратимые и необратимые. Среди обратимых ингибиторов различают конкурентные и неконкурентные. Конкурентные ингибиторы связываются с активным центром фермента и препятствуют связыванию субстрата с активным центром. Изменяя концентрацию субстрата, можно вытеснить из комплекса ингибитор. Неконкурентные ингибиторы связывают фермент или его комплекс с субстратом. При этом меняется конформация молекулы фермента, реакция сопровождается обратимой инактивацией каталитического центра.

Известны ингибиторы более широкого спектра действия. Например, соли тяжёлых металлов - Ag, Cu, Pb, Hg инактивируют ферменты благодаря своей способности денатурировать белок.

Для кинетических характеристик таких систем, содержащих эффекторы, также используют уравнение Михаэлиса-Ментен [19].

По механизму гидролитического расщепления субстратов различают ферменты эндо- и экзо-типа. Если фермент действует на концевые группы молекулы, то это фермент экзо-действия. Если фермент действует на химические связи, удалённые от концов, то это фермент эндо-действия.

В настоящее время вопрос о механизме деструкции полисахаридов ферментами по типам экзо- и эндо-, а также классификация механизмов в рамках эндо-типа остаются дискуссионными. Для ферментов выделяют три способа деструкции полимеров. Первый способ называется «одноцепочечный», второй - «многоцепочечный» и третий - «комбинированный» [1,22,23].

Механизм деструкции полисахаридов по «одноцепочечному» способу является максимально упорядоченным. Молекула фермента связывается с одним концом молекулы полисахарида и полностью гидролизует её путём последовательного отщепления (обычно одинаковых по величине) фрагментов. И только после этого фермент атакует следующие молекулы полимера.

По «многоцепочечному» способу деградация субстрата происходит по неупорядоченному принципу. Молекула фермента случайно атакует одну из молекул полисахарида, отщепляет от неё звено и фермент-субстратный комплекс распадается. Затем также в случайном порядке молекула фермента атакует следующую молекулу.

Комбинированный способ заключается в том, что за время существования одного фермент-субстратного комплекса гидролизуется несколько связей. В данном случае идёт чередование одно- и многоцепочечного механизмов.

2.3.3 Амилолитические ферменты и механизм их действия [20-26]

Субстратами для действия амилаз являются крахмал, состоящий из амилозы (13-30%) и амилопектина (70-85%), продукты частичного гидролиза крахмала и гликоген.

К группе амилолитических ферментов относят a и b-амилазы, глюкоамилазу, пуллуланазу, изоамилазу и другие ферменты. a-Амилаза является эндоамилазой, способной к разрыву внутримолекулярных связей в высокополимерных цепях субстрата. Она гидролизует любые 1,4-глюкановые связи. b-Амилаза и глюкоамилаза являются экзоамилазами, атакующими субстрат с нередуцирующего конца. b-Амилаза последовательно отщепляет остатки мальтозы от концов цепей. Глюкоамилаза последовательно отщепляет остатки глюкозы от концов цепей.

a-Амилаза (1,4-a-D-глюкан-4-глюкангидролаза КФ.3.2.1.1) - водорастворимый белок с молекулярной массой 45000-60000 Да. Все a-амилазы содержат от 1 до 30 грамм-атомов кальция на моль, при полном удалении кальция из молекулы фермент полностью теряет способность гидролизовать субстрат. Имеются сведения, что термостабильные a-амилазы имеют молекулярную массу 14000-15000, но в их молекулах содержится в 2-3 раза больше атомов кальция.

Процесс гидролиза крахмала a-амилазой многостадийный. На первых стадиях накапливаются декстрины, затем появляются олигосахариды три- и тетрамальтоза, которые очень медленно гидролизуются до ди- и моносахаридов. Конечными подуктами реакции с их участием являются глюкоза и мальтоза.

α-Амилаза

Крахмал , гликоген α-Декстрины+мальтоза+глюкоза

В зависимости от вида микроорганизма - продуцента a-амилазы, a-амилазы могут сильно отличаться не только по механизму действия на субстрат и конечным продуктам, но и по оптимальным условиям для проявления максимальной активности (рН 4-7, t=50-110оС). Для бактериальныхa-амилаз оптимум рН находится в интервале 6,5-7,0. a-Амилазы действуют на нативный и клейстеризованный крахмал.

Известны два вида a-амилаз: термофильные (оптимальные t=55-60оС) и термостабильные (оптимальные t=80-90оС). Продуцентами термостабильных a-амилаз являются бактерии Bacillus mesentericus, Bacillus diastaticus, Bacillus licheniformis (t=110оС). Стабильность термостабильной a-амилазы не зависит от присутствия ионов кальция.

a-амилазы синтезируют микроскопические грибы Aspergillus niger, Aspergillus orizae и бактерии Bacillus subtilis, Bacillus amyloliguefaciens, Bacillus licheniformis (поставляется Ново Индастри А/С), Bacillus mesentericus, Bacillus diastaticus.

b-амилаза (a-1,4-глюкан-мальтогидролаза, КФ 3.2.1.2) - активный белок, обладающий свойствами альбумина с молекулярной массой 50000-200000. b-амилаза - это гликопротеид, содержащий от 5 до 35% углеводов. Углеводный комплекс может быть целостным фрагментом или же разделённым на индивидуальные соединения, которые прикрепляются к белку через треонин и серин. Углеводы состоят из олиго- ди- и моносахаридов. b-амилаза практически не гидролизует нативный крахмал, а клейстеризованный крахмал гидролизуется ею с образованием мальтозы. Если гидролизу подвергается амилоза, то гидролиз идёт полностью до мальтозы. При гидролизе амилопектина в гидролизате накапливается 54-58% мальтозы, остальное составляют b-декстрины.

β-Амилаза

Крахмал , гликоген Мальтоза+β-декстрины

Оптимальные условия ферментативного гидролиза зависят от источника их образования. Для бактериальных b-амилаз оптимальное значение рН 6,0-7,5 и температуры 30-55оС; для растительных b-амилаз – рН 4,5-7,7 и температура 60оС.

Источником получения b-амилаз являются бактерии Bacillus mycoides, Bacillus polymyxa, Bacillus cerreus, Bacillus circulans, аскомицеты вида Streptomyces и растения ячмень, японская редька, пшеница, соевые бобы.

Глюкоамилаза (a-1,4-глюкан, глюкангидролаза, КФ 3.2.1.3.) широко распространена в природе. Молекулярная масса глюкоамилаз изменяется в широком интервале 26000-110000Да.

В настоящее время установлено, что глюкоамилаза гидролизует нативный и клейстеризованный крахмал. Многие глюкоамилазы не только гидролизуют a-1,4-глюкозидные связи, но и a-1,6-связи, в случае, когда за a-1,6-связью следует a-1,4-связь. Линейный декстрин, имеющий 95% 1,6-связей, глюкоамилаза может гидролизовать, а разветвлённый декстрин, содержащий a-1,2 и a-1,3-связи, почти не гидролизует. Она также гидролизует a-1,3-связь. Скорость гидролиза субстрата зависит от молекулярной массы углеводов, их структуры и последовательности чередования в них a-1,4- и a-1,6-связей. Отличительной особенностью глюкоамилазы является то, что она в десятки раз быстрее гидролизует высокополимиризованный субстрат, чем олиго- и дисахариды.

Глюкоамилазе почти всегда сопутствуют трансглюкозидазы, которые превращают мальтозу в глюканы, что снижает глубину гидролиза крахмала.

Глюкоамилаза синтезируется многими микроорганизмами и образуется в тканях животных, особенно в печени, почках, плаценте, кишечнике и т.д. Источником глюкоамилаз являются микроорганизмы Endomycyces sp., Endomycopsis bispora, Endomycopsis capsularis, Cephalosporium charticola Lindau, Cephalosporium resinae, Coniophora cerebella, Hamicola lanuginose, Lipomyces kononenkoae, Mucor rouxianus, Neurospora crassa, Neurospora sitophila, Penicillium oxalicum, Piricularia oryzae, Rhizopus delimar, Rhizopus javanicus, Rhizopus niveus, Saccharomyces cerevisiae (diastaticus), Schwanniomyces castellii, Thermomyces lanoginosus, Torula thermophilia, Trichoderma viride, Aspergillius niger, Aspergillius awamorii, Aspergillius batatae, Aspergillius cinnamomeus, Aspergillius clavatus, Aspergillius foetidus, Aspergillius phoenicis, Aspergillius saitoi.

Пуллуланазы (амило-1,6-глюкозидаза, пуллан-6-глюкано-гидролаза, КФ 3.2.1.4.1) - это группа ферментов (3 типа пуллуланазы и изомилаза), разрушающих 1,6-глюкозидные связи в точке ветвления крахмальной молекулы с образованием линейных олигосахаридов. Пуллуланаза разрушает глюкозидные связи только в пуллане и амилопектине, а изомилаза – только в амилопектине. Фермент, относящийся ко II-ому типу пуллуланазы расщепляет также 1,4-связь, его называют a-амилаза-пуллуланаза или амилопуллуланаза. Его конечным продуктом гидролиза является мальтоза и мальтотриоза. Пуллуланаза III-его типа (неопуллаланаза) способствует образованию глюкана с 1,4 и 1,6-связями.

Пуллуланазу индуцируют следующие вещества: пуллулан, мальтоза и мальтотриоза. Её дезактивируют a-циклодектрины.

Оптимальными условиями ферментативного гидролиза с пуллуланазами являются температура от 30 до 100оС и рН от 5,0 до 10,0.

Источником получения пуллуланазы могут быть растения (картофель, конские бобы, ячменный солод) и микроорганизмы (Streptococcus mitis, Bacillus circus var mycoides, Klebsiella pneumonial NRRh-B-5780, Bacillus acidopullulyticus, Bacillus macerans, Streptomyces flavochromogrnes и др.) [20].

В России для сельского хозяйства выпускают ферментные препараты двух групп - грибные и бактериальные. В зависимости от степени очистки эти препараты бывают технические и очищенные. Технические препараты представляют собой нативные культуры гриба (степень очистки 0, обозначение х) и культуры гриба, отделённые от культуральной жидкости и высушенные. Грибной мицелий, отделённый от культуральной жидкости, по активности выше нативных культур примерно в 3 раза (обозначение степени очистки 3х). Очищенные ферментные препараты получают путём осаждения спиртом (обозначение степени очистки 10х и 15-20х). Для препаратов, полученных глубинным способом, в название вводят букву «Г», а поверхностиным - «П». В России выпускают следующие ферментные препараты с амилолитической активностью: Амилосубтилин Г3х, Глюковамарин Пх,

Амилосубтилин Г3х содержит нейтральную амилазу, слабощелочную и нейтральную протеазу, глюконазу и др. ферменты. Препарат стандартизован согласно ОСТ 59-9-72 по амилолитической активности (АС 600 ед. на 1 г препарата).

Глюковамарин Пх сордержит амилазу, декстриназу, гемицеллюлазу, кислую протеазу. Стандартизован (ОСТ 59-10-72) по амилолитической (АС 36 ед. на 1 г препарата) и декстринолитической (ДС 0,12 ед. на 1 г препарата) активностям.

Для полного гидролиза крахмалсодержащего сырья амилолитические ферменты используют совместно. Для этого вырабатывают мультиэнзимные ферментные препараты, которые состоят из пуллуланазы, изоамилазы, глюкоамилазы и других ферментов. Отечественные ферментные препараты МЭК-СХ-1 и МЭК-СХ-2 стандартизованы по амилолитической, β-глюконазной и целлюлолитической активностям. МЭК-СХ-2 имеет активности (ед. в г), амилазную − 570, β-глюконазную − 253, целлюлазную − 185. Данные ферментные препараты термоустойчивы по амилолитической активности. При температуре 90-95оС и времени выдержки 120 сек. они снижают свою амилазную активность на 20% и β-глюконазную – на 9%.

Основными потребителями амилолитических ферментов в России являются пищевая и комбикормовая отрасли промышленности.

За рубежом - в США, Японии, Франции, Англии и др. – существует крупномасштабное производство по выпуску более 120 наименований ферментных препаратов. В качестве продуцентов, как правило, используют плесневые грибы и бактерии.

В России используют амилолитические ферментные препараты фирмы ЭНДЭ ИНДУСТРИАЛ КОРПОРЕЙШН. Фирма выпускает следующие амилолитические ферментные препараты: Зимаджунт НТ-340С+N, Зимаджунт НТ-340С+, Амилаза НТ-4000, Ликвамил 1200, Глюкозим Л-400С, Зимафилт Л-300С, которые также используют на спиртовых заводах России.

Зимаджунт НТ-340С+N - это термостабильная бактериальная альфа-амилаза, полученная путём глубинного культивирования штамма бактерий Bacillus licheniformis. Рекомендуемые производителем оптимальные условия его действия t=65-85оС, рН 4,8-7,0 при температуре 60оС (АС не менее 340 ед. на 1 см3 препарата). Доза внесения составляет 0,3-0,6 л/т условного крахмала. Гарантийный срок хранения 12 месяцев (при температуре ниже 27оС за 12 месяцев снижение активности не превышает 10%).

Зимаджунт НТ-340С+ - это также термостабильная альфа-амилаза, полученная путём глубинного культивирования штамма бактерий Bacillus licheniformis. Амилолитическая активность его составляет не менее 600 ед/см3. Рекомендуемые производителем оптимальные условия его действия t=80-95оС, рН 5,5-7,0 при 60оС. Доза внесения составляет 0,3-0,5 л/т условного крахмала.

Амилаза НТ-4000 - это термостабильная бактериальная альфа-амилаза, полученная путём глубинного культивирования штамма бактерий Bacillus stearothermophilus (АС не менее 600 ед/см3). Рекомендуемые производителем оптимальные условия действия t=75-87оС, рН 5,5-7,0 при 60оС. Доза внесения составляет 0,2-0,6 л/т условного крахмала.

Ликвамил 1200 С - это мезофильная бактериальная альфа-амилаза (АС не менее 2500 ед/см3). Оптимальная температура действия составляет 60-70оС, рН 5,5-8,0. Норма расхода составляет 0,4 л/т условного крахмала.

Глюкозим Л-400С+ - грибная глюкоамилаза (ГлС не менее 6000 ед/см3). Оптимальные условия действия t=55-60оС, рН 4,3-4,6. Норма расхода составляет 0,65-0,70 л/т условного крахмала.

Зимафилт Л-300 - это бактериальная b-глюканаза (bГС=1200 ед/см3, АС=900 ед/см3). Нарма расхода составляет 0,25-0,30 л/т условного крахмала.

2.3.4. Целлюлолитические ферменты и механизм их действия [22-30]

Субстратом для целлюлолитических ферменетов является целлюлоза. Целлюлолитические ферменты, разрушающие целлюлозу, синтезируются в основном грибами, относящимися к различным видам: Aspergillus amstelodamy, Aspergillus fumigatus, Aspergillus oryzae, Aspergillus terreus, Fusarium culmorum, Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Penicillium notatum, Rhizopus oryzae, Trichoderma lignorum, Trichoderma virida, Trichoderma koningii и многие другие. Они широко распространены в природе (в почве, в организмах животных, в растельных остатках) [21].

Для более эффективного гидролиза целлюлозы можно использовать комплекс ферментов. Целлюлазный комплекс содержит 4 группы ферментов.

1. эндоглюконазы – 1,4-b-D-глюкан-4-глюкогидролаза (КФ 3.2.1.4), которая может неупорядочено гидролизовать в целлюлозе и в b-глюканах зерна b-1,4 связи и образовывать помимо целлоолигосахаридов глюкозу и целлотриозы;

2. экзо-1,4-b-D-глюканцеллобиогидролаза (КФ 3.2.1.91) – это целлобиогидролаза, которая отщепляет целлобиозу с нередуцирующих концов целлоолигосахаридов;

3. b-D-глюкозид-глюкогидролаза (КФ 3.2.1.21) – это экзо-b-глюкозидаза, или целлобиаза, которая отщепляет концевые нередуцирующие остатки b-D-глюкозы.

4. 1,4-b-D-глюкан-глюкогидролазы (КФ 3.2.1.74) – это экзо-1,4-b-глюкозидаза, которая отщепляет с концов глюкозные остатки.

Общую схему ферментативного гидролиза комплексом целлюлазных ферментов представляют следующим образом:

Эндоглюконазы – это глюкопротеиды, в состав которых входит до 40% глюкозы, маннозы, галактозы и арабинозы, ковалентно связанных с белковой частью молекулы. Считают, что углеводный компонент фермента взаимосвязан с его адсорбционной способностью. Молекулярная масса их составляет 12000-50000.

Для эндоглюконаз характерно возростание скорости каталитического гидролиза олигосахаридов с увеличением длины цепи молекулы от димеров до гекса- или гептамеров. При дальнейшем увеличении количества циклов моносахаридов в молекуле более 7 (СП>7) скорость гидролиза практически не меняется.

Предполагается, что активный центр эндоглюконаз содержит несколько сорбционных центров, ответственных за связывание моносахаридных остатков. Каталитический участок их активного центра обладает повышенным сродством к конформации «полукресло» глюкозил-катиона и состоит, по-видимому, из двух карбоксильных групп [22].

Механизм расщепления глюкозидной связи полисахарида - лизоцима хорошо изучен, и на основании этих исследований обощён механизм действия лизоцима эндоглюконаз [22]. Предлагается следующая последовательность процессов ферментативного катализа эндоглюконазами: искажение конформации глюкозилпироназного кольца (способствует образованию карбокатиона), общий кислотно-основной катализ карбоксильной группой (включающий протонирование гликозильного кислорода и депротонирование акцептора) и стабилизация образующегося карбокатиона карбоксилат-анионом. Но механизм каталитического действия фермента может модифицироваться в зависимости от стереохимических особенностей реакции и структуры субстрата. Механизм деструкции полисахаридов эндо-ферментами до конца не решён и остаётся в стадии дискуссии.

Экзоглюконазы. Целлобиогидролазы - глюкопротеиды, основным компонентом углеводной части которых является манноза. Молекулярная масса их составляет 30000-70000 Да.

Скорость гидролиза целлобиогидролазами растворимых целлоолигосахаридов возрастает с увеличением степени полимеризации субстрата от 3 до 6. На целлобиозу они не действуют. Это говорит о много - сайтовой структуре сорбционного участка активного центра целлобиогидролаз.

Целлобиазы (экзо-b-глюкозидазы) - олигомерный белок с молекулярной массой 40000-400000 Да. Но многие b-глюкозидазы относят к гликопротеидам и кислым белкам.

Для глюкозидаз характерна широкая специфичность. Они могут гидролизовать глюкозидные связи. У многих b-глюкозидаз отсутствует строгая специфичность, они могут гидролизовать как b-D-глюкозиды, так и b-D-ксилозиды, b-D-фруктозиды, a-D-арабинозиды. Их отличием от экзоглюконаз является то, что они быстрее гидролизуют более короткие олигосахариды. Оптимум рН их действия находится в слабокислой или нейтальной области.

Экзо-1,4-b-глюкозидаза (экзоглюкозидазы) - это гликопротеиды, содержащие до 9% нейтральных углеводов, состоящих в основном из маннозы, небольшого количества глюкозы и глюкозамина. Молекулярная масса их составляет 45000-90000. Они отличаются от целлобиогидролаз тем, что продуктом их действия являются моносахариды (глюкоза). Эти целлюлолитические ферменты наименее изученые.

Существует несколько моделей механизма действия целлюлолитического комплекса ферментов и невозможно выделить один из них. Дискуссии по этому вопросу продолжаются.

Целлюлазному комплексу присущ синергизм. Количественно синергизм оценивается коэффициентом синергизма - Ксин. Коэффициен синергизма равен отношению скорости образования продуктов гидролиза при одновременном действии ферментов к сумме скоростей их индивидуального действия. Синергизм зависит от концентрации субстрата (с увеличением концентрации Ксин уменьшается и стремится к единице) и соотношения концентраций ферментов (с увеличением относительной концентрации целлобиогидролазы Ксин уменьшается и стремится к единице). Считается, что синергизм в действии целлюлазного комплекса на нерастворимую целлюлозу является проявлением кинетических особенностей последовательно и параллельно действующей полиферментной системы [22]. Целлюлолитическая активность ферментов связана с их адсорбционной способностью на целлюлозе: чем выше эта способность, тем выше эффективность процесса ферментативного гидролиза целлюлозы.

Содержание индивидуальных целлюлолитических ферментов в целлюлазных комплексах варьирует в зависимости от их происхождения. В итоге кинетика и выход глюкозы в ходе ферментативного гидролиза целлюлозы для различных препаратов различны. С целью повышения выхода глюкозы необходимо предупредить накопления целлобиозы, которая является ингибитором ферментативной реакции, путём корректировки состава целлюлолитического комплекса – дополнительного введения целлобиазы из другого источника.

В России широко используют ферментный препарат «Целловиридин», который получают высушиванием очищеного ультроконцентрата культуральной жидкости штаммов гриба Trichoderma viride (Tr. reesei 18б2/КК). Препарат содержит комплекс ферментов, гидролизующих некрахмалистые полисахариды растительного сырья. В промышленности производят два вида этого препарата «Целловиридин Г20х» (ТУ 9291-008-05800805-93) и «Целловиридин-5000» (ТУоп. 34588571-012-94).

Характеристики ферментных препаратов приводятся в таблице 2.1.

2.1. Характеристики ферментных препаратов «Целловиридин»

Наименование показателей Целловиридин Г20х Целловиридин 5000
     
Целлюлолитическая активность, 1гр ед/г 2000±200   5000±500  
b-глюканазная активность, 1 гр ед/г, не менее    
Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов КОЕ в 1 г 1,0∙105 1,0∙105
Споры гриба продуцента и патогенных микроорганизмов не допускаются не допускаются

 

Оптимальное действие ферментного препарата «Целловиридин» проявляется при температуре 50±0,2оС и значениях рН 5,0±0,5. Срок хранения препарата 12 месяцев при температуре не более 25оС. Нормы внесения (ЦлА 2000 ед/г) 0,001-0,025% к массе зернопродукта.

Целлюлолитическими ферментами расщепляется также основная цепь гемицеллюлозы - a-D-ксило-b-D-глюкана, боковые цепи отщепляют глюкозидазы.

В России начали производить мультиэнзимные ферментные препараты МЭК-СХ-1 и 2, обладающие целлюлолитической активностью (185 ед.на г).

 


Дата добавления: 2015-10-02; просмотров: 402 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Активность и субстратная специфичность ферментов как катализаторов| Гемицеллюлазные ферментные препараты и механизм их действия

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.015 сек.)