Lytische enzymen zoals cellulase, lysozoom, labiase, achropeptidase en een aantal andere, spelen een belangrijke rol bij eiwit- en DNA-extractie. Hoewel verschillende lytische enzymen voor verschillende toepassingen kunnen worden gebruikt, is cellulase gewoonlijk het enzym bij uitstek als het gaat om het afbreken van plantencelwanden. Wat is er zo bijzonder aan cellulase dat het bijzonder nuttig is voor de lysis van plantencellen? Hier zijn enkele dingen die u moet weten.

Begrijpen van cellulases: Getting Down to the Basics

Cellulase is een enzym dat wordt geproduceerd door schimmels, bacteriën en/of protozoën die cellulose en andere verwante polysachariden (bijv. hemicellulose, korstmossenine en bèta-D-glucanen van granen) helpen ontleden in monosachariden of enkelvoudige suikers (bijv. bèta-glucose), kortere polysachariden en/of oligosacharide door hydrolyse van de 1,4-bèta-D-glycosidische bindingen.

Dit lytische enzym is van economisch belang omdat het de meerderheid van de plantaardige componenten beschikbaar maakt voor verdere verwerking, een bijna onmogelijke prestatie omdat cellulosemoleculen zich sterk aan elkaar binden en tamelijk moeilijk zijn af te breken. Gezien het feit dat cellulose onze meest overvloedige hernieuwbare biologische hulpbron is en een van de goedkoopste energiebronnen die we op de planeet hebben, kan het benutten van het volledige potentieel ervan een aanzienlijke invloed hebben, niet alleen op de economie, maar ook op ons milieu en onze energiezekerheid.

Types van cellulases

Gebaseerd op het type reactie dat zij katalyseren, kunnen cellulases worden gecategoriseerd als endocellulases, exocellulases (cellobiohydrolases) en beta-glucosidases.

• Endocellulase (CMCase) – genereren nieuwe ketenuiteinden door het willekeurig splitsen van interne bindingen op amorfe plaatsen. Bij inwerking op de celluloseketens produceren endocellulases glucose, cellodextrinen en/of onoplosbare cellulosefragmenten. Er worden echter cellobiose of langere cellodextrinen geproduceerd als de endocellulase “procesmatig” heeft gewerkt.
• Exocellulase – produceert tetrasachariden en/of disachariden door twee tot vier eenheden te splitsen van de reducerende of niet-reducerende uiteinden van de blootliggende ketens die door de werking van endocellulases zijn ontstaan.
• Beta-glucosidase – hydrolyseert de resulterende exocellulase producten in afzonderlijke monosacchariden.

Hoe worden cellulases gebruikt?

Cellulases worden gebruikt in veel verschillende toepassingen in een breed scala van industrieën. Enkele van de meer populaire toepassingen zijn de volgende:

• Commerciële voedselverwerking – Cellulases spelen een belangrijke rol in de wijnbereiding en brouwerij-industrie, en in de extractie van olijfolie en carotenoïden.
• Landbouw – Cellulases worden gebruikt voor de bestrijding van plantpathogenen en ziekten, verbeterde zaadontkieming, groei en bloei van planten, verbeterde bodemkwaliteit, enz.
• Voedermiddelproductie – De productie van energierijke diervoeders wordt mogelijk gemaakt door het gebruik van cellulasen.
• Textielindustrie – Cellulase helpt de textielkwaliteit te verbeteren en de kleur en helderheid van textielmaterialen te herstellen.
• Wasserette-industrie – Verbeterde reinigende werking en verbeterde textielkleur worden bereikt met het gebruik van cellulasen. Het beschermt ook doekvezels.
• Pulp- en papierindustrie – Cellulases worden gebruikt om de papierkwaliteit te verbeteren en tegelijkertijd de energie- en chloorbehoefte te verminderen. Het wordt ook gebruikt om betere ontinktingsprestaties te bereiken.
• Biobrandstofproductie – Cellulasen zetten lignocellulosehoudende materialen zoals suikerrietbagasse, maïskolf, rijststro, zaagsel en bosresiduen effectief om in ethanol.

Het afbreken van de celwanden met behulp van cellulase

Terwijl de traditionele methoden van cellysis gebruik maken van fysische methoden om de cellen te verstoren en open te forceren, geven onderzoekers nu de voorkeur aan het gebruik van enzymen om een aantal redenen, waaronder de volgende:

• Als ze niet goed worden uitgevoerd, kunnen sommige fysische of mechanische methoden leiden tot denaturatie en aggregatie van het monster.
• Het verkrijgen van reproduceerbare resultaten kan een uitdaging zijn, vooral bij gebruik van homogenisatie- en maalmethoden, als gevolg van de onnauwkeurige terminologie die wordt gebruikt bij het definiëren van de behandeling van het monster.
• Fysieke en mechanische methoden vergen meer inspanning en kunnen het gebruik van dure apparatuur noodzakelijk maken (b.v. Franse pers, sonicator, enz.).

Het gebruik van lytische enzymen zoals cellulase levert daarentegen reproduceerbare resultaten op, is ideaal voor verschillende toepassingen en is geschikter voor moderne laboratoriumprocessen.

Hier nog enkele blogartikelen die van belang kunnen zijn:

• Plant Proteïne Extractie en Proteïne Precipitatie Technieken
• Plant vs Dierlijke Cellen: Breek de celwand met lytische enzymen