Thông tin cơ bản và phân loại Cellulase
Xenlulazalà một loại enzyme đóng vai trò xúc tác sinh học trong quá trình phân hủy cellulose. Đây là một loại protein có khả năng phân hủy cellulose thành oligosaccharide hoặc monosaccharide.
Enzyme cellulose có mặt rộng rãi trong các sinh vật trong tự nhiên. Vi khuẩn, nấm và động vật đều có thể sản xuấtXenlulaza. CácXenlulazaS thường được sử dụng trong sản xuất có nguồn gốc từ nấm, với các chi điển hình bao gồm Trichoderma, Aspergillus và Penicillium
Các chủng sản xuấtXenlulaza dễ bị phân hủy, dẫn đến giảm khả năng sản xuất enzyme.
Việc sản xuấtXenlulazaHàm lượng enzyme do vi khuẩn sản xuất tương đối thấp, chủ yếu bao gồm các endonuclease beta glucan, phần lớn không có hoạt tính phân hủy trên cellulose tinh thể. Các enzyme được sản xuất chủ yếu nằm trong tế bào hoặc được hấp phụ trên thành tế bào, và không được tiết ra môi trường nuôi cấy, làm tăng độ khó của việc chiết xuất và tinh chế. Do đó, nghiên cứu về vi khuẩn tương đối ít. Tuy nhiên,XenlulazaSCác sản phẩm được sản xuất bởi vi khuẩn thường có phạm vi pH tối ưu từ trung tính đến hơi kiềm. Trong 20 năm qua, với việc ứng dụng thành công các sản phẩm trung tínhXenlulazaS và kiềmXenlulazaS trong quá trình giặt và hoàn thiện vải cotton và ngành công nghiệp chất tẩy rửa, vi khuẩnXenlulazacác chế phẩm đã cho thấy triển vọng ứng dụng tốt.
Enzyme cellulose được sử dụng rộng rãi trong cả ngành công nghiệp thực phẩm và môi trường. Việc bổ sung XenlulazaS
Do khó khăn trong việc thanh lọcXenlulazaS, chúng thường chứa hemicellulase và các enzyme liên quan khác như amylase, protease, v.v. trong các ứng dụng thực tế.
Có nhiều loại khác nhauXenlulazaS với nhiều nguồn khác nhau. Cấu trúc và chức năng củaXenlulazaStừ các nguồn khác nhau rất khác nhau. Do sản lượng cao và hoạt động mạnh của nấmXenlulazaS, cáiXenlulazaSchủ yếu được sử dụng trong chăn nuôi và công nghiệp thức ăn chăn nuôi là nấmXenlulazaS.
Phân loại
Theo thành phần và chức năng
XenlulazaScó thể được chia thành endo-1,4-β-D-glucan hydrolase hoặc endo-1,4-β-D-glucanase (EC 3.2.1.4), EG từ nấm, Cen từ vi khuẩn, exo-1,4-β-D-glucanase (EC 3.2.2.1.91), CBH từ nấm, Cex từ vi khuẩn và BG dựa trên chức năng phản ứng xúc tác của chúng. Endo-1,4-glucanase cắt ngẫu nhiên các vùng vô định hình bên trong chuỗi polysaccharide cellulose. Tạo ra các oligosaccharide có độ dài khác nhau và các đầu chuỗi mới. Exoglucanase tác động lên các đầu của chuỗi polysaccharide cellulose khử và không khử này, giải phóng glucose hoặc cellobiose. β-glusidase thủy phân disacarit cellulose để tạo ra hai phân tử glucose. NấmXenlulazaScó năng suất và hoạt động cao, chủ yếu được sử dụng trong chăn nuôi và sản xuất thức ăn chăn nuôi từ nguồn nấm.
Theo cơ chế phân hủy
Sự khác biệt chính giữaXenlulazaphản ứng và phản ứng enzym nói chung làXenlulazalà một hệ thống enzyme đa thành phần và cấu trúc cơ chất cực kỳ phức tạp. Do cơ chất không tan nên khả năng hấp phụXenlulazathay thế quá trình hình thành phức hợp ES giữa enzyme và chất nền.XenlulazaĐầu tiên hấp thụ đặc hiệu vào chất nền cellulose, sau đó phân hủy cellulose thành glucose thông qua tác động hiệp đồng của một số thành phần.
Năm 1950, Reese và cộng sự đã đề xuất giả thuyết C1 Cx, cho rằng các enzyme khác nhau phải phối hợp với nhau để thủy phân hoàn toàn cellulose thành glucose. Hiệu ứng hiệp đồng thường được cho là enzyme C1 trước tiên tấn công vùng vô định hình của cellulose, tạo thành một đầu tự do mới cần thiết cho Cx, sau đó enzyme CX cắt đơn vị disaccharide dạng sợi khỏi đầu khử hoặc đầu không khử của chuỗi polysaccharide. Cuối cùng, β-glucosidase thủy phân disaccharide dạng sợi thành hai đơn vị glucose. Tuy nhiên, thứ tự hiệp đồng củaXenlulazakhông phải là tuyệt đối, và các nghiên cứu sau đó đã phát hiện ra rằng C1 Cx và β-glucosidase phải cùng tồn tại để thủy phân cellulose tự nhiên. Nếu sử dụng enzyme C1 để kết tinh cellulose trước, sau đó loại bỏ enzyme C1 và thêm enzyme Cx, chuỗi phản ứng này không thể thủy phân cellulose tinh thể.
