Новые высокоэффективные ферментные препараты для гидролиза пектин- и целлюлозосодержащих субстратов на основе рекомбинантных штаммов грибов рода Penicillium

• Автор: Бушина, Екатерина Вячеславовна
• Шифр специальности: 03.01.06, 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Согласно литературным данным, гидролиз пектин и целлюлозосодержащих отходов пищевой промышленности, например, выжимок различных цитрусовых, проводят смесью ферментных препаратов пектиназ и целлюлаз, подбирая их оптимальное соотношение для каждого конкретного вида сырья , . В условиях современного биотехнологического производства приготовление смесей ферментных препаратов является нецелесообразным, поскольку вносит дополнительную стадию в технологическую схему переработки отходов и увеличивает расходы. Кроме того, было показано, что гриб iii сегрегирует эффективный комплекс гемицеллюлаз . Однако пектолитичсские ферменты являются минорными компонентами комплекса внеклеточных ферментов как . Следовательно, создание продуцентов ферментовкарбогидраз пектиназ и других недостающих ферментов на основе штаммов грибов . Таким образом, целью работы являлось получение высокоактивных комплексных ферментных препаратов на основе рекомбинантных штаммов грибов рода iii для гидролиза природных пектин и целлюлозосодержащих субстратов. ГЛАВА 1. В составе клеточной стенки растений выделяют первичную и вторичную клеточную стенку . В свою очередь вторичная клеточная стенка состоит из нескольких слоев , Б2 и БЗ, см. Рисунок 1 Структурные блоки растительной клеточной стенки. Полисахариды растительной клеточной стенки подразделяют на три класса целлюлоза, гемицеллюлозы или связующие гликаны и пектиновые вещества. Например, сахарная свекла принадлежит к группе растений, для которых характерна первичная клеточная стенка типа I и вторичная клеточная стенка галактанового типа II , основные компоненты которых приведены в табл. Основным структурным полисахаридом растительной клеточной стенки является целлюлоза линейный 1 глюкан со степенью полимеризации от 0 до 0. Цепочки целлюлозы, связанные между собой водородными связями и силами ВандерВаальса, образуют микрофибриллы, которые составляют каркас первичной клеточной стенки. Как правило, первичная клеточная стенка соотоит из нескольких слоев микрофибрилл целлюлозы. В отличие от первичной клеточной стенки микрофибриллы целлюлозы, образующие слои вторичной клеточной , Б2 и БЗ на рис. Таблица 1 Содержание компонентов в первичной клеточной стенке типа I и вторичной клеточной стенке галактанового типа II , масс, по сухим веществам. Каждая микрофибрилла целлюлозы покрыта мономолекулярным слоем ксилоглюкана. Строение основной цени этого полимера и целлюлозы одинаково, благодаря чему возникает прочное взаимодействие между ними за счет образования водородных связей . Боковые цепи ксилоглюкана состоят из одиночных остатков ксилозы, присоединенных к Сбатомам глюкозы основной цепи, с ними могут быть связаны остатки Эгалактозы, Ьфукозы или Ьарабинозы. Эти боковые фрагменты ксилоглюкана направлены вовне и ориентированы перпендикулярно микрофибриллам целлюлозы см. Боковые ответвления выступают в качестве промежуточного звена и связывают волокна целлюлозы между собой, а также с другими полисахаридами, к которым, в частности, относятся гомогалактуронаны и рамногалактуронаны из класса пектиновых веществ см. Они также играют важную роль в механизмах защиты от патогенных организмов и при повреждении растения . Пектиновые вещества содержатся во внешних слоях клеточной стенки, вследствие чего затрудняют доступ соответствующих ферментов к целлюлозе и геми целлюлозам. Поэтому в ходе ферментативного гидролиза растительной клеточной стенки с высоким содержанием пектиновых веществ существенную роль играют пектолитические ферменты. Рисунок 2. Строение первичной клеточной стенки растений. Полисахаридами класса пектиновых веществ являются гомогалактуронан аполигалактуроновая кислота с различной степенью этерификации СЭ, рамногалактуронаны I и II, арабиногалактаны I и II, арабиноксилан, арабинан, галактан, ксилогалактуронан и апиогалактуронан см. Ьрамнопиранозы см. Причем звенья рамнозы никогда не располагаются друг за другом, всегда перемежаясь остатками галактуроновой кислоты. Обычно у остатков рамнозы находятся цепочки арабиногалактанов, арабинанов и галактанов, присоединенные к С4атому. ОЗацелнрованноЙ галактуроновон кты. Ага остаток арабинозы, остаток Ьрамнозы. Ху1 остаток ксилозы. Рисунок 3 Строение пектиновых веществ гомогалактуронана. I. арабинана, галактана и арабиногалакгана I .