Гидролиз целлюлоз и гемицеллюлоз

Целлюлоза - высокомолекулярный полисахарид. Представляет собой длинную неразветвленную цепь остатков глюкозы, соединенных связями β-1,4. Нерастворима в воде. Входит в состав клеточных стенок растений, прочно связана в растительных материалах с другими соединениями: крахмалом, гемицеллюлозой, пектином.

В настоящее время в промышленности полный гидролиз целлюлозы может быть проведен только концентрированными кислотами в очень жестких условиях (высокой температуре и давлении). При этом образуется только D-глюкоза, загрязненная различными примесями, от которых следует освобождаться.

Оптимальным является ферментативный гидролиз. Но провести глубокий ферментативный гидролиз целлюлозы невозможно из-за ее нерастворимости и содержания большого количества примесей.

Ферментативный гидролиз целлюлозы осуществляют целлюлазы (эндо- и экзоглюканазы). Продукты гидролиза - глюкоза и целлобиоза.

Гемицеллюлозы такжепринадлежат к группе полисахаридов. Они не растворимы в воде, но растворимы в щелочах и легче гидролизуются кислотами, чем целлюлоза. Гемицеллюлозы делят на две группы: гексозаны и пентозаны, состоящие из остатков различных моносахаридов и их производных.

Гексозаны ^__ высокомолекулярные соединения. Могут быть линейные или разветвленные. Основным представителем является β-глюкан, в котором остатки глюкозы соединены β-1,3 и β-1,4-глюкозидными связями.

Пентозаны имеют ветвистое строение, состоят из остатков пентоз (сахаров с пятью атомами углерода) - ксилозы, арабинозы, а также небольшого количества галактуроновой кислоты. Основной тип связей - β-1,4, в местах ветвления - β-1,3. Представителями пентозанов являются ксиланы, арабаны и арабиноксиланы.

Гумми-вещества близки по составу к гемицеллюлозам. Это продукты незавершенного гидролиза или синтеза гемицеллюлоз. Состоят из глюкозы, галактозы, ксилозы, арабинозы и остатков уроновых кислот. Растворимы в горячей воде, дают растворы с высокой вязкостью.

Гидролиз всех вышеназванных соединений происходит под действием трех групп цитолитических ферментов: β-глюканаз (например, эндо-β-1,3-глюканаза; экзо-β-1,4-глюканаза), β-ксиланаз и β-глюкозидазы (экзофермент, расщепляет с нередуцирующего конца β-1,4-связь, с образованием глюкозы). Ферменты действуют поэтапно. На первом этапе гидролиза эндо-ферменты действуют беспорядочно и уменьшают молекулярную массу гемицеллюлоз. На втором этапе гидролиза действуют экзо-ферменты, которые производят осахаривающее действие.

В результате гидролиза некрахмальных полисахаридов образуются глюкоза, арабиноза, ксилоза, уроновые кислоты, декстрины. Глубина ферментативного гидролиза всего комплекса гемицеллюлоз находится в зависимости от состава ферментов, т.е. от наличия всех составляющих гемицеллюлазного и пентозаназного комплекса ферментов, а также от химического строения гемицеллюлоз. Оптимальные условия действия цитолитических ферментов: рН 4,5-5,0, температура 35- 40 °С.

Гидролиз некрахмальных полисахаридов в консервной промышленности необходим для снижения вязкости соков.

Ферментативный гидролиз белков происходит под действием протеолитических ферментов (протеаз). Они классифицируются на эндо- и экзо-пептидазы. Ферменты не имеют строгой субстратной специфичности и действуют на все денатурированные и многие нативные белки, расщепляя в них пептидные связи -СО-NH-.

Эндопептидазы (протеиназы ) – гидролизуют непосредственно белок по внутренним пептидным связям. В результате образуется большое количество полипептидов и мало свободных аминокислот.

Оптимальные условия действия кислых протеиназ: рН 4,5-5,0, температура 45-50 °С.

Экзопептидазы (пептидазы)действуют, главным образом, на полипептиды и пептиды, разрывая пептидную связь с конца. Основные продукты гидролиза - аминокислоты. Данную группу ферментов делят на амино-, карбокси-, дипептидазы.

Аминопептидазы катализируют гидролиз пептидной связи, находящейся рядом со свободной аминогруппой.

Карбоксипептидазы осуществляют гидролиз пептидной связи, находящейся рядом со свободной карбоксильной группой.

Дипептизады катализируют гидролитическое расщепление дипептидов на свободные аминокислоты. Дипептидазы расщепляют только такие пептидные связи, по соседству с которыми находятся одновременно свободные карбоксильная и аминная группы.

Оптимальные условия действия: рН 7-8, температура 40-50 ^оС. Исключение составляет карбоксипептидаза, проявляющая максимальную активность при температуре 50 ^оС и рН 5,2.

Гидролиз белковых веществ в консервной промышленности необходим при производстве осветленных соков.

1 Что такое пектиновые вещества, какова их классификация?

2 Какова роль пектиновых веществ в консервном производстве?

3 В чем заключается механизм действия протопектиназы?

4 Какие соединения образуются при действии пектинэстеразы?

5 Каков механизм действия полигалактуроназы?

6 Какие ферменты осуществляют гидролиз крахмала?

9 Каково строение гемицеллюлоз и гумми-веществ?

10 Какие ферменты гидролизуют гемицеллюлозный комплекс?

11 Каковы оптимальные условия действия цитолитических ферментов?

12 Под действием каких ферментов происходит ферментативный гидролиз белков?

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: