Enzime Celulozolitice

1.Introducere

Enzimele sunt utilizate in practica de mii de ani, inainte ca natura si rolul lor in reactii sa fie intelese. Un exemplu in acest sens este obtinerea branzeturilor cu ajutorul stomacului de vitel. Utilizarea acestui procedeu este atat de vechi incat data descoperirii lui a fost uitata. In orient preparatele enzimatice brute,obtinute din fungi ce se formau pe suprafata orezului alimentar,erau folosite de multe sute de ani in conservarea,condimentarea si modificarea de consistenta a diferitelor produse alimentare.

Enzimele au fost denumite prima data cu termenul de “fermenti”,in 1897,cand Buchner,prin distrugerea peretilor celulelor de drojdie obtine un mojarat care catalizeaza fermentatia alcoolica si a demonstrat pentru prima oara ca enzimele pot functiona independent de celule.In prezent se cunosc aproximativ 3200 de enzime diferite care s-au obtinut in stare pura,sau sub forma de preparate cu diferite grade de puritate aproximativ 1000-1500.

Enzimele sunt prezente in toate organismele vii si se gasesc in toate tipurile de celule animale,in fluidele corporale(sange,limfa,lichid cefalorahidian,lichid intestinal),in unele secretii specifice pentru diferite organe(stomac,pancreas,rinichi),la plante si in toate virusurile si microorganismele care populeaza diferite zone ale Pamantului.La plantele si la animalele superioare,enzimele se gasesc in toate celulele vii ale acestora,insa distributia lor variaza dupa natura tesutului din care fac parte celulele.

Exista mai multe tipuri de enzime cum ar fi:enzime de fermentatie,enzime amilolitice,enzime celulozolitice,enzime proteolitice,enzime pectinolitice si enzime lipolitice.

Enzime celulozolitice

Biomasa lignocelulozica (BLC) constituita din reziduuri agricole (paie, coceni de porumb), unele subproduse ale industriei alimentare (pulpe epuizate de fructe, taitei de sfecla de zahar epuizati), furajele si lemnele neutilizabile reprezinta o rezerva considerabila si insuficient valorificata de glucide fermentescibile.

In ultimul deceniu s-au facut eforturi considerabile in privinta valorificarii superioare a BLC. Orientarea principala a cercetarilor a fost transformarea prin fermentatie a poluzaharidelor consecutive, celuloza si hemicelulozaa, si au aparut directii de cercetare majore, ca hidroliza enzimatica a BLC, urmata de fermentatia dirijata a produsilor rezultati (glucoza, pentoza). In prim planul obiectivelor vizate s-a aflat obtinerea de carburant lichid, datorita debuseurilor resurselor disponibile.

Pentru hidroliza deseurilor celulozice se utilizeaza, in general, procedee enzimatice sau procedee chimice, dar acestea din urma au fost mai putin agreate datorita efectului coroziv al agentilor de hidroliza. Hidroliza enzimatica este preferata datorita conditiilor blande in care poate avea loc si datorita specificitatii enzimelor fata de anumite substraturi. Se folosesc in general enzime microbiene celulozolitice produse de diferite tulpini de microorganisme, ce produc in cantitati apreciabile enzime care caracteizeaza hidroliza partiala sau totala a celulozei.

2. Microorganisme producatoare de celulaze

Exista multe tipuri de microorganisme care au capacitatea de a digera materiale celulozice fie partial, fie total. Dintre acestea cele mai importante sunt bacteriile (tabelul 1) si fungii.

Bacterii termofile Clostridium thermocellum

Bacterii mezofile Cellvilerio fulgus

Pseudomonas fluorescens

Ruminococcus sp.

Cellulomonas sp.

Tabelul 1. Bacterii producatoare de celulaze

Bacteriile. Desi multe specii de bacterii sunt capabile sa sintetizeze enzime celulozolitice, putine sunt cele care prezinta interes industrial.

Bacteriile celulozolitice, atat Gram-pozitive cat si Gram-negative, includ specii aerobe (din genul Pseudomonas), facultative anaerobe (din genul Cellulomonas) si strict anaerobe (din genul Clostridium).