Origine
Le cellule prodotte dai batteri simbionti si trovano nei ruminanti e, più recentemente, nelle alghe verdi.
Le cellulasi microbiche possono essere ottenute da fermentazioni fungine, solitamente utilizzando Aspergillus niger e Trichoderma sp .
Funzione
La cellulosa aiuta a minimizzare gli effetti negativi dell'aggiunta di crusca alle formule del pane. Nonostante sia un componente nutrizionale molto apprezzato, la crusca pone ulteriori sfide tecnologiche ai fornai poiché distrugge fortemente le strutture della schiuma e limita la formazione di reti di glutine.
I seguenti attributi possono essere ottenuti usando la cellulasi nel pane:
- Maggiore flusso della pentola grazie al rilascio di acqua libera
- Ritenzione del gas superiore per una molla del forno e un volume di prodotto ottimali
- Rete del glutine più forte e continua per ridurre al minimo la coalescenza delle bolle di gas
- Struttura della cella a gas più fine e uniforme nella briciola
- Forte sinergia con la glucosio ossidasi (in questo caso, la cellulosa fornisce un substrato di glucosio all'enzima ossidante per potenziarne la funzionalità)
- Grana più morbida e maggiore conservabilità nel pane variegato
- Colore della crosta più scuro e uniforme nei pani a basso contenuto di fibre
Esistono 4 tipi principali di cellulasi:
- Endo-glucanasi
- Cellobioidrolasi
- Eso-glucoidrolasi
- Β-glucosidasi
La tabella seguente riassume gli aspetti chiave di ciascun tipo di cellulasi:
| Numero CE | Reazione catalizzata | Commenti aggiuntivi |
|---|---|---|
| 3.2.1.4 Enzima endo-scissione Endo-glucanasi | Endo-idrolisi casuale dei legami β-(1,4)-D- e β-(1,3)-D-glucosidici nella cellulosa ( glucano) catene polimeriche. I prodotti includono glucosio, cellobiosio e cellodestrine di varie dimensioni. | Inattivo contro le cellulose cristalline come il cotone. Può idrolizzare le cellulose amorfe (comprese le regioni amorfe delle cellulose cristalline) e substrati solubili come gli addensanti carbossimetilcellulosa (CMC) e idrossimetilpropilcellulosa (HPMC). L'attività dell'endoglucanasi provoca una rapida diminuzione della viscosità e un forte aumento dei gruppi riducenti che possono quindi partecipare alle reazioni di Maillard. La sua azione è abbastanza simile all'alfa-amilasi fungina. |
| 3.2.1.91 Enzima di esoscissione | 1,4-β-D-glucano cellobioidrolasi Degrada la cellulosa amorfa per rimozione consecutiva del cellobiosio dalle estremità non riducenti del substrato glucano. | Quando è puro può degradare la cellulosa microcristallina. Il tasso di aumento dei gruppi riducenti in relazione alla diminuzione della viscosità è molto più alto che per le endoglucanasi. Endoglucanasi e cellobioidrolasi agiscono sinergicamente nell'idrolisi della cellulosa cristallina. La sua azione è abbastanza simile alla beta-amilasi dei cereali. |
| EC 3.2.1.74 Eso-glucoidrolasi | Idrolizza consecutivamente la rimozione delle unità di glucosio dall'estremità non riducente delle cellodestrine. | Il tasso di idrolisi diminuisce al diminuire della lunghezza della catena della molecola di glucano. La sua azione è abbastanza simile all'amiloglucosidasi (AMG). |
| 3.2.1.21 β-glucosidasi β-D-glucoside glucoidrolasi | Taglia il cellobiosio in 2 unità di glucosio e rimuove il glucosio dall'estremità non riducente delle piccole cellodestrine. | A differenza dell'eso-glucoidrolasi, il tasso di β-glucosidasi aumenta al diminuire delle dimensioni della catena del glucano, con il cellobiosio che viene idrolizzato più velocemente. La sua azione è abbastanza simile alla combinazione di maltasi e AMG. |
Produzione commerciale
La produzione su larga scala di cellulasi si basa sulla fermentazione e sulla lavorazione a valle utilizzando la moderna biotecnologia.
Il seguente diagramma a blocchi riassume la produzione commerciale di cellulasi:
Applicazione
La cellulasi fungina ha un peso molecolare di circa 63.000 Da, un pH ottimale compreso tra 5,5 e 6,0 ed è stabile per 5 minuti a 100°C a pH 7. L'enzima è inibito dagli ioni di metalli pesanti, dai reagenti sulfidrilici, ossidandosi e riducendo agenti e dal glucosio.
L'attività della cellulasi può essere determinata misurando la velocità dei gruppi riducenti rilasciati dalla cellulosa.
Regolamento
Simile ad altri enzimi, le cellulasi alimentari sono GRAS (Generally Recognized as Safe) e spesso considerate un coadiuvante nella lavorazione degli alimenti negli Stati Uniti. La FDA ne regola l'origine (compatibile con gli alimenti) e stabilisce limiti al loro utilizzo (se applicabile) in base alle GMP.
