Pochodzenie
Celulazy produkowane przez symbiotyczne bakterie znajdują się u przeżuwaczy, a ostatnio w zielonych algach.
Celulazy drobnoustrojowe można uzyskać z fermentacji grzybów, zwykle przy użyciu Aspergillus niger i Trichoderma sp .
Funkcja
Celulaza pomaga zminimalizować negatywne skutki dodawania otrębów do receptur chlebowych. Pomimo tego, że otręby są bardzo cenionym składnikiem odżywczym, otręby stawiają przed piekarzami dodatkowe wyzwania technologiczne, ponieważ silnie zakłócają struktury pianki i ograniczają tworzenie się sieci glutenu.
Następujące atrybuty można uzyskać stosując celulazę w chlebie:
- Zwiększony przepływ miski przez uwolnienie wolnej wody
- Doskonałe zatrzymywanie gazu dla optymalnej sprężyny piekarnika i objętości produktu
- Silniejsza i bardziej ciągła sieć glutenu, aby zminimalizować koalescencję pęcherzyków gazu
- Drobniejsza i bardziej wyrównana struktura komórek gazowych w okruchach
- Silna synergia z oksydazą glukozową (w tym przypadku celuloza dostarcza substrat glukozy enzymowi utleniającemu w celu zwiększenia funkcjonalności wzmacniającej)
- Miększy miękisz i dłuższy okres przydatności do spożycia w pieczywie odmianowym
- Ciemniejszy i bardziej równomierny kolor skórki w pieczywie o niskiej zawartości cukru
Istnieją 4 główne rodzaje celulazy:
- Endoglukanazy
- Cellobiohydrolaza
- egzo-glukohydrolaza
- Β-glukozydaza
Poniższa tabela podsumowuje kluczowe aspekty każdego rodzaju celulazy:
| Numer WE | Reakcja katalizowana | Dodatkowe komentarze |
|---|---|---|
| 3.2.1.4 Enzym rozszczepiający endoglukanazę | Losowa endohydroliza wiązań β-(1,4)-D- i β-(1,3)-D-glukozydowych w celulozie ( glukan) łańcuchy polimerowe. Produkty obejmują glukozę, celobiozę i celodekstryny o różnych rozmiarach. | Nieaktywny wobec krystalicznej celulozy, takiej jak bawełna. Może hydrolizować amorficzne celulozy (w tym amorficzne regiony celuloz krystalicznych) i rozpuszczalne substraty, takie jak zagęszczacze karboksymetyloceluloza (CMC) i hydroksymetylopropyloceluloza (HPMC). Aktywność endoglukanazy powoduje szybki spadek lepkości i gwałtowny wzrost grup redukujących, które mogą następnie uczestniczyć w reakcjach Maillarda. Jego działanie jest bardzo podobne do alfa-amylazy grzybowej. |
| 3.2.1.91 Enzym rozszczepiający egzo | celobiohydrolaza 1,4-β-D-glukanowa Rozkłada amorficzną celulozę przez kolejne usuwanie celobiozy z nieredukujących końców substratu glukanowego. | Czysta może rozkładać celulozę mikrokrystaliczną. Szybkość wzrostu grup redukujących w stosunku do spadku lepkości jest znacznie wyższa niż w przypadku endoglukanaz. Endoglukanazy i celobiohydrolazy działają synergistycznie w hydrolizie krystalicznej celulozy. Jego działanie jest bardzo podobne do beta-amylazy zbożowej. |
| EC 3.2.1.74 Egzo-glukohydrolaza | Hydrolizuje kolejno usuwanie jednostek glukozy z nieredukującego końca celodekstryn. | Szybkość hydrolizy spada wraz ze zmniejszaniem się długości łańcucha cząsteczki glukanu. Jego działanie jest bardzo podobne do amyloglukozydazy (AMG). |
| 3.2.1.21 β-glukozydaza glukohydrolaza β-D-glukozydowa | Rozszczepia celobiozę na 2 jednostki glukozy i usuwa glukozę z nieredukującego końca małych celodekstryn. | W przeciwieństwie do egzo-glukohydrolazy, szybkość β-glukozydazy wzrasta wraz ze zmniejszaniem się rozmiaru łańcucha glukanu, przy czym celobioza ulega hydrolizie najszybciej. Jego działanie jest bardzo podobne do połączenia maltazy i AMG. |
Produkcja komercyjna
Produkcja celulazy na dużą skalę opiera się na fermentacji i dalszym przetwarzaniu przy użyciu nowoczesnej biotechnologii.
Poniższy schemat blokowy podsumowuje komercyjną produkcję celulazy:
Aplikacja
Celulaza grzybowa ma masę cząsteczkową około 63 000 Da, optymalne pH od 5,5 do 6,0 i jest stabilna przez 5 minut w temperaturze 100°C przy pH 7. Enzym jest hamowany przez jony metali ciężkich, przez odczynniki sulfhydrylowe, poprzez utlenianie i redukcję agentów i glukozy.
Aktywność celulazy można określić, mierząc szybkość grup redukujących uwalnianych z celulozy.
Przepisy
Podobnie jak inne enzymy, celulazy spożywcze są GRAS (ogólnie uznawane za bezpieczne) i są często uważane za środek pomocniczy w przetwórstwie żywności w USA. FDA reguluje ich pochodzenie (zgodne z żywnością) i ustanawia ograniczenia ich stosowania (jeśli dotyczy) w oparciu o GMP.
