Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Enzimológia Amiláz enzimek Dr. Barta Zsolt Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék 2016.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Enzimológia Amiláz enzimek Dr. Barta Zsolt Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék 2016."— Előadás másolata:

1 Enzimológia Amiláz enzimek Dr. Barta Zsolt Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék 2016. 11. 14.

2 2 Keményítő Felhasználása  egyiptomiak ­ruhák keményítésére ­lenszálak szövésénél ­papirusz ragasztására  rómaiak ­kozmetikumokban ­haj porozására ­szószok sűrítésére  perzsák, indiaiak ­édességekhez (halva)  kínaiak ­papír felületi bevonására  ma ­sűrítő ­Ragasztó, keményítő, textilipar írezés... Starch

3 3 Keményítő Amilóz /  -amylose  lineáris   -1,4  10-30%  burgonya DP 1000-6000 kukorica DP 200-1200  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 http://www.warren.usyd.edu.au/bulletin/NO52/ed52art6.htm, http://web.virginia.edu/Heidi/chapter7/chp7.htm

4 4 Keményítő Amilopektin / amylopectin  elágazó  láncban  -1,4  elágazás csatlakozás  -1,6  70-90%  elágazás minden 12-30. cukormolekulán  oldallánc: 15-45 monomer  DP:akár >10 000 monomer egység  vízben oldódik, micellákat képez  jóddal  lila szín Starch http://www.peoriaendocrine.com/diabetes_lecture.htm

5 5 Keményítő Lebontása a növényekben  lépésről-lépésre monomerré   -1,4 a keményítő-foszforiláz által   -1,6 az  -1,6-glükozidáz által Starch http://web.virginia.edu/Heidi/chapter7/chp7.htm  HPO 4 2- 

6 6 Keményítő Lebontása az emberi szervezetben  kristályosat nehezen  főzés  emészthetőség   rezisztens keményítő: bontás nélkül halad át a vékonybélen Starch http://www.cheng.cam.ac.uk/research/groups/polymer/RMP/nitin/Starchstructure.html

7 7 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

8 8 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 fogyasztóknál pl. japánok (sok rizs) 14, pigmeusok (esőerdő vadászat) 6 ­hasnyálmirigyben termelődik Amylases

9 9 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 csírázáskor aktív  sörfőzés:  -amiláz  árpa csírázáskor maláta készítése Maltóz  glükóz dimer   -1,4 kötés a két glükóz között  maltáz enzim hidrolizálja glükózzá (egyensúlyi reakció) Amylases

10 Átfordító és megtartó mechanizmus keményítőbontó enzimeknél 10      

11 11 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  Átfordító mechanizmusú  maltózt csak nagyon lassan bontja  pH opt. 3,0-4,0  mikrobák, elsősorban penészek termelik Aspergillus, Rhisopus  magasabb rendű élőlények bélflóraja (  -amiláz) Amylases

12 12 Amilázok Amylases

13 13 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 többféle αlfa-glükozidáz ­maltázok ­szukráz/invertáz (szacharóz) és izomaltáz (izomaltóz: αlfa-1,6) Amylases

14 14 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

15 15 Amilázok Aktivitásuk mérése Az  -amiláz aktivitás meghatározásának alapjai  a redukáló cukrok mennyiségének növekedése ­keményítő hasítása  dextrinek  kisebb egységek (maltotetraóz, 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  sárgás szín, fotometriásan mérhető  a keményítő-jód komplex kék színének intenzitáscsökkenése ­amiláz  kezdetben hosszabb molekulájú dextrinek  jóddal lila szín ­keményítő teljes lebomlása  az elegy jóddal nem ad színreakciót  keményítő szuszpenzió viszkozitásának változása  mesterséges szubsztrát hidrolízise ­kromofór csoport felszabadulása ­fotometriásan mérhető Amylases

16 16 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

17 17 Amilázok felhasználása Ipari felhasználás / Industrial applications  kukorica keményítő bontása ­keményítőszörp eá. (glükóz + dextrinek, DE kb. 40%; édesipar: cukorkák eá.) ­maltóz szirup eá.  -amilázzal ­glükóz eá.  -amilázzal, pullulanázzal, amiloglükozidázzal ­izocukor eá.  -amilázzal, amiloglükozidázzal, glükóz-izomerázzal ­HFCS eá. (fruktóz 55% ioncserével) Industrial applications

18 18 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 ­105-110°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, 48-96 óra  95 DE ­szűrés  termék: 95-98% glükóz Industrial applications

19 19 Amilázok felhasználása Industrial applications

20 20 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 fermentációjával állítják elő (Novozymes) ­xilóz alapú fermentáció (xilán 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  oldat 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

21 21 Amilázok felhasználása Izocukor  glükóz-fruktóz elegy 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 (220.000 t/év) EU termelés 27%-a Industrial applications

22 22 Amilázok felhasználása http://www.starch.dk/isi/glucose/glucose.asp 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 20-100 maltodextrin miatt ­elágazásbontó enzim, pl. pullulanáz adagolása Industrial applications

23 23 Amilázok felhasználása http://www.starch.dk/isi/glucose/glucose.asp 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), 70-75 / 90-110°C ­utómosás: az enzim és a hidrolízistermékek eltávolítása ۰szintetikus detergens + NaOH, 95-100°C, sav hozzáadás a lúg semlegesítésére  hőtűrő bakteriális amiláz Industrial applications

24 24 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

25 25 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 50004 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 Dr. Barta Zsolt Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék 2016."

Hasonló előadás


Google Hirdetések