Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Enzimológia Amiláz enzimek Dienes Dóra Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Enzimológia Amiláz enzimek Dienes Dóra Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék."— Előadás másolata:

1 Enzimológia Amiláz enzimek Dienes Dóra Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

2 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 2 Keményítő Termelődése  zöld növényekben  legfontosabb emberi szénhidrát-tartalmú táplálékokban: ­rizs ­búza ­kukorica ­burgonya ­manióka (trópusok) Funkciója  energia-tárolás jobb keményítőként, mint glükózként, mert így nem vízoldható (hidegen) és kompaktabb Tárolása  magokban, gyümölcsökben, gumókban, gyökértörzsekben  félkristályos keményítő granulákként (kukorica: kb  m, burgonya:  m)  a kloroplasztban (levél) és az amiloplasztban (gumó, mag, gyökér) Starch

3 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 3 Keményítő Felhasználása  egyiptomiak ­ruhák keményítésére ­lenszálak szövésénél ­papirusz ragasztására  rómaiak ­kozmetikai krémekben ­haj porozására ­szószok sűrítésére  perzsák, indiaiak ­édességekhez (halva)  kínaiak ­papír felületi bevonására  ma ­sűrítő ­Ragasztó, keményítő, textilipar írezés.... Starch

4 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 4 Keményítő Jellemzői  fehér  íztelen  szagtalan  por Felépítése  szénhidrát  poliszacharid, monomere: glükóz  2 féle glükózpolimer: amilóz, amilopektin ­a növényekre jellemző az amilóz/amilopektin arány ۰rozs: 26% amilóz ۰kukorica: 22-28% ۰viaszos tengeri: 1% ۰„high amylose corn”: 80% ۰búza: 17-27% ۰burgonya: 23% ۰banán: 17% Starch

5 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 5 Keményítő Amilóz /  -amylose  lineáris   -1,4  10-30%  burgonya DP kukorica DP  redukáló és nem-redukáló vég  gyengén vízoldható, micellákat képez  helikális elrendeződés hajlamos visszaalakulni 2 molekula ütközik  részlegesen dehidratálódik, kinyúlik  hidrogén kötések  asszociálódik  pelyhes csapadék főleg az amilózra jellemző (öreg kenyér morzsásodása)  jóddal  kék szín Starch

6 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 6 Keményítő Amilopektin / amylopectin  elágazó  láncban  -1,4  elágazás csatlakozás  -1,6  70-90%  elágazás minden cukormolekulán  oldallánc: monomer  DP:akár > monomer egység  vízben oldódik, micellákat képez  jóddal  vöröses lila szín Starch

7 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 7 Keményítő Lebontása a növény által  lépésről-lépésre monomerré   -1,4 a keményítő-foszforiláz által   -1,6 az  -1,6-glükozidáz által Starch  HPO 4 2- 

8 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 8 Keményítő Lebontása az ember által  kristályosat nehezen  rezisztens keményítő: bontás nélkül megy át az emésztőrendszeren  főzés  emészthetőség  Starch

9 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 9 Keményítő Élelmiszer-felhasználás / Starch as food  élelmiszer szénhidrát  élelmiszer adalékanyag sűrítő, stabilizáló (pudingok, szószok, salátaöntetek, tészták stb.) rezisztens keményítő tablettázó segédanyag  keményítőcukrok (részlegesen / teljesen hidrolizálva) édesítő (pl. üdítőitalokban) ­maltodextrinek (dextróz egyenérték, DE 10-20%) – töltőanyag, sűrítő ­keményítő szörp/szirup (DE 30-70) – édesítő, sűrítő ­dextróz (DE 100) – kereskedelmi glükóz ­Izocukor, HFS (high fructose syrup) (glükózból glükóz-izomerázzal) ­cukoralkoholok (cukrok redukálásával v. fermentációval előállított édesítők) ált. nem v. kevésbé emelik a vércukrot, alacsony kalória-tartalmúak, nem okoznak fogszuvasodást Starch

10 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 10 Keményítő Starch

11 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 11 Keményítő Ipari felhasználás / Industrial applications  papíripar ­felületi enyvezés  szilárdság, felület simasága, fehérség, nyomtathatóság ­hullámpapír ragasztó enyv  enyv-ragasztás ­könyvkötés, tapéta, papírzsák, boríték, üveg-cimke ragasztás  ruha keményítés ­sima, ropogó élek, szennyeződések könnyebb eltávolítása  térkitöltő törékeny áru csomagolásához / „starch-based packing peanuts”  gipszkarton, álmennyezet (ragaszt és erősít)  textilipar ­pamutszálak bevonása szövés előtt (írezés)  hintőpor (talkum helyett)  bioműanyagok  Bioüzemanyag (etanol) Starch

12 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 12 Amilázok Keményítőbontó enzimek  endo-enzim: ­αlfa-amiláz, elfolyósít ۰αlfa-1,4 kötést bont ۰rövidebb láncokat, dextrineket (6-7 monomer) termel, αlfa-határdextrin  exo-enzimek: ­β-amiláz ۰nem-redukáló végről ۰maltózt hasít le, határdextrinek maradnak (elágazó amilopektin miatt) ­γ-amiláz (emberi bélflórában), amiloglükozidáz/glükoamiláz (mikrobák termelik) ۰nem-redukáló végről ۰glükóz egységeket választ le (maltózt csak lassan bontja)  elágazásoknál α-1,6 kötéseket bont  megszünteti az elágazásokat ­növényekben: R-enzim, mikrobákban: pullulanáz, izoamiláz  transzferázok: α-1,4 glikozidkötés bontása után új glikozidkötést hoznak létre Amylases

13 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 13 Amilázok  -amiláz /  -amylase  növények (magok csírázása), állatok, gombák, baktériumok (különböző eredetű enzimek!)  endo-enzim  anomer konfigurációt megtartó („retaining”)  amilózból maltózt, maltotriózt szabadít fel  amilopektinből glükózt, maltózt, dextrineket (  -határdextrinek)  működéséhez Ca 2+ kell  emberi ­nyálban (emberében van, de pl. ló, kutya, macska nyálában nincs amiláz) ۰5 izoenzime ismert ۰élelem lebontása 1. lépés ۰kevés cukor, sok keményítő + nyál és rágás  édesebb ۰nyál  -amilázt a gyomorsav inaktiválja (S-tal együtt részben aktív marad) ۰pH opt. 5,6-6,9 ۰evolúció  több kódoló gén másolat nagyobb arányú keményítő-táplálék fogyasztóknál pl. japánok (sok rizs) 14, pigmeusok (esőerdő vadászat) 6 ­hasnyálmirigyben termelődik Amylases

14 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 14 Amilázok  -amiláz /  -amylase  növények, gombák, baktériumok (Bacillus polymyxa) állatok nem termelik, csak az emésztőrendszer baktériumai  exo-enzim  a nem-redukáló végről  anomer konfigurációt átfordító („inverting”)  β konfigurációjú maltózt képez  stabilitáshoz, aktivitáshoz nem kell Ca 2+  gyümölcsök érésekor:  -amiláz bontás  cukrok  édes íz   magokban csírázás előtt aktív  sörfőzés:  -amiláz  árpa csírázáskor maláta készítése Maltóz  glükóz dimer   -1,4 kötés a két glükóz között  maltáz enzim hidrolizálja glükózzá (egyensúlyi reakció) Amylases

15 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 15 Amilázok  -amiláz – amiloglükozidáz v. glükoamiláz /  -amylase - amyloglucosidase  exo-enzim  amilóz és amilopektin nem-redukáló végéről  -1,4 kötés bontásával glükózt szabadít fel  és  terminális  -1,6 kötést is bont  maltózt csak nagyon lassan bontja  pH opt. 3,0-4,0  mikrobák, elsősorban penészek termelik Aspergillus, Rhisopus  magasabb rendű élőlények bélflóraja Amylases

16 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 16 Amilázok Amylases

17 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 17 Amilázok Maltáz –  -glükozidáz / maltase  αlfa-1,4 (néha αlfa-1,6) glikozid kötések hidrolízise  nem-redukáló végről  maltózt és malto-oligoszachariodokat hidrolizál  termék: αlfa-glükóz  csírázó magvak, burgonya  élesztő, baktériumok, penészgombák  nyál, hasnyálmirigy, vér, bélnedv  emberben 4 féle αlfa-glükozidáz ­maltázok ­szukráz/invertáz (szacharóz) és izomaltáz (izomaltóz: αlfa-1,6) Amylases

18 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 18 Amilázok Elágazásbontó enzimek / debranching enzymes  elágazásoknál αlfa-1,6 kötéseket és  határdextrint bont  izoamiláz csak αlfa-1,6 kötéseket bont, αlfa-1,4-et nem  Pullulanáz (Aerobacter aerogenez termeli) ­pullulánt is bontja pullulán: Pullularia pullulans (ma helyesen: Aureobasidium pullulans, élesztőszerű gomba) tartalék tápanyaga, glükóz polimer, maltotrióz láncokból α-1,6 kötéssel épül fel (α-1,4 és α-1,6 kötés) (pullulán ehető, ízetlen; felhasználása: élelmiszeradalék, kapszula- alapanyag) ­I-es típus: α-1,6 kötéseket vág maltotriózt szabadít fel ­II-es típus: α-1,4 és 1,6 kötéseket is vág (α-amiláz-pullulanáz) maltózt és maltotriózt szabadít fel neopullulanáz: α-1,4 és α-1,6 kötések bontása után transzglikozilációval új α-1,4 és α-1,6 kötést hoz létre Amylases

19 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 19 Amilázok Aktivitásuk mérése Az  -amiláz aktivitás meghatározásának alapjai  a redukáló cukrok mennyiségének növekedése ­keményítő hasítása  dextrinek  kisebb egységek (maltoteteraóz, maltotrióz, maltóz és glükóz) ­új cukor redukáló végek megjelenése ­pl. dinitro-szalicilsavas eljárás: 3,5-dinitro-szalicilsav oxidálja a glükóz aldehid csoportját  3-amino-5-nitro-szalicilsav keletkezik  barnás-sárgás szín, fotometriásan mérhető  a keményítő-jód komplex kék színének intenzitáscsökkenése ­amiláz  kezdetben hosszabb molekulájú dextrinek  jóddal barnásvörös szín ­keményítő teljes lebomlása  az elegy jóddal nem ad színreakciót  keményítő szuszpenzió viszkozitásának változása  mesterséges szubsztrát hidrolízise ­kromofór csoport felszabadulása ­fotometriásan mérhető Amylases

20 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 20 Amilázok Enzim források  baktériumok ­Bacillus ­Streptomyces ­Pseudomonas ­Aerobacter  gombák ­Saccharomyces ­Pullalaria pullulans ­Aspergillus ­Mucor ­Rhisopus Amylases

21 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 21 Amilázok felhasználása Ipari felhasználás / Industrial applications  sütőipar cukrok  élesztő C-forrása  CO 2 amiláz  a pékáruk térfogata , állaga javul  élelmiszeradalék: E 1100 sütőipari állományjavító, stabilizáló ­sertés hasnyálmirigyből ­penészgombák által termelt  textilipar: keményítő bevonat eltávolítása  -amilázzal (írtelenítés), bakteriális amilázok  papíripar  detergensek: bakteriális amilázok  gyógyászati, klinikai alkalmazások ­maltooligoszacharidokból  -amilázzal  tiszta, viszkózus oldat  csecsemők, idősek, betegek táplálása ­nyálmirigy és hasnyálmirigy eredetű rendellenességek indikátorai  sörgyártás: cukor- és alkohol-tartalom beállítása  gyümölcslevek: keményítő-tartalmú gyümölcsök (pl. éretlenül szedett alma)  takarmányok emészthetőségének javítására Industrial applications

22 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 22 Amilázok felhasználása Ipari felhasználás / Industrial applications  kukorica keményítő bontása ­glükóz eá.  -amilázzal, pullulanázzal, amiloglükozidázzal ­izocukor eá.  -amilázzal, amiloglükozidázzal, glükóz-izomerázzal ­HFS eá. (fruktóz 55% ioncserével) ­keményítőszörp eá. (glükóz + dextrinek, DE kb. 40%; édesipar: cukorkák eá.) ­maltóz szirup eá.  -amilázzal Industrial applications

23 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 23 Amilázok felhasználása Glükóz előállítása (lsd. Mezőgazd.Iparok)  kukorica keményítő kinyerése ­a kukoricaszemekből eltávolítják a fehérjetartalmú csírát  állati takarmány/csíraolaj kinyerése ­a csírátlanított szemeket megőrlik ­a keményítőt elkülönítik, tisztítják  előhidrolízis, elfolyósítás ­ °C, 5 perc (gélesítés)  <1 DE ­30-40% sz.a. szuszpenzióhoz α-amiláz (B. licheniformis) (+ 20 ppm Ca 2+ ) ­85-95°C, pH 6,0, 1-2 óra  8-18 DE  elcukrosítás ­hígítás  10-20% ­amiloglükozidáz (A. niger) + pullulanáz (Bacillus)  további hidrolízis  glükóz ­60°C, pH 4,5, óra  95 DE ­szűrés  termék: 95-98% glükóz Industrial applications

24 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 24 Keményítő Dextróz egyenérték  a keményítő hidrolízis mértéke  elbontott glikozidkötések száma / kezdeti összes [%]  redukáló cukor glükózban kifejezve / teljes szénhidrát mennyiség [%]  a szárazanyag %-ában számított redukálóképesség  a keményítő hány %-a van dextróz (glükóz) formában  DE = 180/(162 x n + 18) x 100 ahol n az átlagos DP glükóz DE 100 maltóz DE 53 maltotrióz DE 36 keményítő DE közel 0 fordítva arányos a polimerizációs fokkal, a maltodextrinek móltömegével Starch

25 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 25 Amilázok felhasználása Industrial applications

26 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 26 Amilázok felhasználása Industrial applications

27 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 27 Amilázok felhasználása Izocukor élőállítása  kukorica keményítőből eá. glükózoldat tisztítása, töményítése (40% sz.a.)  a glükóz-oldatot immobilizált glükóz-izomeráz (xilóz izomeráz) enzimmel feltöltött oszlopokon engedik át (pH 7-8) intracelluláris E  nehéz kinyerni  immobilizálják ­az enzimet Bacillus coagulans baktérium tenyésztésével állítják elő (Novozymes) ­xilóz alapú fermentáció (xilán és xilóz tartalmú búzakorpán)  glükóz-izomeráz (xilóz izomeráz) indukciója ­egyensúlyi reakció  a glükóz egy része fruktózzá izomerizálódik elméletileg max. 50% fruktóz rövidebb reakcióidő  kevesebb melléktermék, de így csak 42% fruktóz  oldatot tisztítása töményítése bepárlással kb. 64%-osra  glükóz és fruktóz kromatográfiás elválasztása  fruktóz bekeverése a 42%-osba  HFCS (high fructose corn syrup) ált 55% fruktóz Industrial applications

28 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 28 Amilázok felhasználása Industrial applications

29 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 29 Amilázok felhasználása Izocukor  glükóz-fruktóz elegy tömény vizes oldata  élelmiszeriparban édesítőszerként  nehezen kristályosodik  erős nedvszívó képességű  megakadályozza a készítmény vízvesztését  Mo.: Szabadegyháza, Hungrana Kft. Európa legnagyobb kukoricafeldolgozója (3.000 t/nap feldolgozási kapacitás) Európa legnagyobb izocukor-kvótája ( t/év) EU termelés 27%-a Industrial applications

30 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 30 Amilázok felhasználása Industrial applications

31 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 31 Amilázok felhasználása Industrial applications

32 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 32 Amilázok felhasználása Keményítő savas / enzimes bontása (Keményítőszörpök)  savas katalízissel (régebben)  DE  elfolyósítás savval, elcukrosítás amiloglükozidázzal  további lebontás  hőstabil amiláz felfedezése  még több lehetőség a termék összetételére  enzimes, enzimes technológia  porlasztva szárítható termékek (pl. kávékrémporba)  lekvárokban magas cukor-tartalom  mikrobák növekedését gátolja glükóz szirup kedvezőbb mint a szacharóz, mert kevésbé édes  hagyományos felhasználásuk: keménycukorkákban  később: italokban (sör) magas maltóz-tartalmú szirupok felhasználása Industrial applications

33 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 33 Amilázok felhasználása Sütőipar  az élesztő erjeszti a cukrokat  alkohol és CO 2 keletkezik  a tészta megkel  az élesztő termel amilázokat, de hosszadalmas (hosszú idejű kelt tészták, savanyú kenyerek)  amiláz hozzáadás  a keményítőszemcséinek lebontása kismolekulájú dextrinekre  az élesztő tovább tudja bontani  gyors  csíráztatott árpa (maláta) vagy gombaeredetű α-amiláz  megnő a tészta térfogata, és javul a bélzet textúrája, rugalmassága + öregedés késleltetése  ! már csekély túladagolásuk ragadós, gumiszerű tésztát eredményez ­α-amiláz hatására keletkező elágazó DP maltodextrin miatt ­elágazásbontó enzim, pl. pullulanáz adagolása Industrial applications

34 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 34 Amilázok felhasználása Textilipar  a fonalat szövés előtt dextrinnel vagy keményítővel vonják be: írezés  a felületet simává teszik  növelik a szilárdságot  a kész textíliákból amilázzal eltávolítják: írtelenítés  szelektív eltávolítás, a rostok nem sérülnek ­előmosás ۰nedvesítés és a nem keményítő anyagok eltávolítása ­impregnálás az enzimoldattal ۰65-70 / 75-80°C ­keményítőhidrolízis (már az impregnálásnál is) ۰2-16 óra reakcióidő, pH 6-7 (az enzim optimumán), / °C ­utómosás: az enzim és a hidrolízistermékek eltávolítása ۰szintetikus detergens + NaOH, °C, sav hozzáadás a lúg semlegesítésére  hőtűrő bakteriális amiláz Industrial applications

35 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 35 Amilázok felhasználása Papíripar  primer rostok feldolgozásakor (fából kinyert cellulóz) ­felületi kezelésére vagy ragasztóanyagként alacsony viszkozitású, nagy molekula tömegű keményítő-származékokok, dextrin ­ennek előállítása:  -amilázzal  szekunder rostok felhasználásakor (hulladékpapír) ­amilázos kezeléssel a rostok felülete megtisztítható az előző feldolgozás során alkalmazott keményítő alapú segédanyagoktól  a rost–rost kapcsolat fokozódik  erősebb papírokat lehet előállítani  javulnak a nedvesedési tulajdonságok  a rostosítás gyorsul Industrial applications

36 2009Enzimológia – Amiláz enzimek 36 Amilázok felhasználása Juice Industry ► Amylase AG XXL Glucoamylase ► Biocip Membrane Glucoamylase / Polygalacturonase / Cellulase Brewing Industry ► Attenuzyme Glucoamylase ► Ceremix Plus Alpha-amylase / Protease / Betaglucanase ► Cerezyme Sorghum Alpha-amylase / Protease / Betaglucanase Starch industry ► DextrozymePullulanase / Amyloglucosidase ► Liquozyme Alpha-amylase ► Maltogenase Maltogenic amylase ► Termamyl All except Termamyl Classic Alpha-amylase ► Liquozyme Alpha-amylase Baking industry ► Fungamyl Super MA Alpha-amylase / Xylanase ► Novamyl Maltogenic amylase Alcohol Industry ► Saczyme Glucoamylase ► SAN Extra Glucoamylase ► SAN Super 360L Glucoamylase / Alpha-amylase / Protease ► Spirizyme Glucoamylase ► Liquozyme Alpha-amylase ► Novozym Glucoamylase Textile industry ► Aquazym Alpha-amylase ► Novoprime D 659 Alpha-amylase Detergent industry ► Duramyl Alpha-amylase ► Stainzyme Alpha-amylase ► Termamyl Alpha-amylase Pet food industry ► Extruzyme Pro Alpha-amylase Industrial applications


Letölteni ppt "Enzimológia Amiláz enzimek Dienes Dóra Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék."

Hasonló előadás


Google Hirdetések