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Polvere di cellulasi, un sistema enzimatico composito derivato dalla fermentazione microbica (come Trichoderma e Aspergillus), è il termine collettivo per biocatalizzatori che idrolizzano specificamente i legami glicosidici -1,4-della cellulosa. Può essere considerato "l'esperto nello smontare le pareti cellulari delle piante". Il suo aspetto è una polvere fine, dal grigio chiaro al giallo brunastro-, contenente il potere sinergico di endo-glucanasi, eso-glucanasi e -glucosidasi, che può "tagliare" con precisione le macromolecole di cellulosa ostinate in oligosaccaridi solubili, fruttosio disaccaridi e glucosio. La sua funzione non è quella di addensare o sospendere fisicamente, ma piuttosto di innescare una trasformazione fondamentale della struttura chimica del substrato attraverso la catalisi biologica. In condizioni blande (temperatura e pH adeguati), disintegra efficacemente la struttura rigida della parete cellulare della pianta, rilasciando così i nutrienti incapsulati.
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Densità |
1,2 g/ml a 25 gradi C |
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Condizioni di conservazione |
2-8 gradi C |
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Solubilità in acqua deionizzata |
solubile5,0 mg/mL (sterile; in presenza di 0,15% di poliesametilene biguanide (PHMB).) |
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Modulo |
polvere |
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Colore |
bianco |
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Solubile |
in acqua fredda |
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Simbolo di pericolo (GHS) |
GHS08 |
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Parole di avvertimento |
Pericolo |
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Descrizione del pericolo |
H334 |
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Istruzioni precauzionali |
P261-P342+P311 |
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Segnale di merci pericolose Xn |
Xi |
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Codice della categoria di pericolo |
42 |
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Istruzioni di sicurezza |
22-24-36/37-2-45-23
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WGK Germania |
1 |
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RTECS n. |
FJ5375000 |
Questa caratteristica lo rende uno strumento potente nell'industria alimentare per aumentare la resa e la limpidezza del succo, nell'industria della birra per promuovere il rilascio di amido e la formazione dell'aroma e nell'industria dei mangimi per abbattere i fattori anti-nutrizionali e migliorare significativamente l'efficienza della digestione. Inoltre, nella bio-lucidatura tessile, nell'estrazione di componenti efficaci dalla medicina tradizionale cinese e nell'utilizzo delle risorse dei rifiuti agricoli, si dimostra il grande potenziale della produzione biologica verde in modo rispettoso dell'ambiente. Questa polvere apparentemente ordinaria è in realtà una chiave verde che collega le risorse rinnovabili di cellulosa e i processi di trasformazione biologica di alto-valore ed è un modello di biotecnologia che potenzia le industrie tradizionali.
1. Applicazioni agricole
Applicazione diPolvere di cellulasinella produzione di bestiame e pollame:
I comuni mangimi per animali come cereali, fagioli, frumento e sottoprodotti della lavorazione- contengono tutti una grande quantità di cellulosa. Ad eccezione dei ruminanti, che possono utilizzare una parte del microbiota ruminale, altri animali monogastrici come maiali e polli non possono utilizzare la cellulosa.
2. Mangime per bovini
Jiao Pinglin et al. (1996) hanno condotto un esperimento su bovini castrati, aggiungendo 40 g di cellulasi pro capite al giorno alla dieta e alimentandoli per 60 giorni. I risultati hanno mostrato che il gruppo a cui è stato aggiunto l'enzima ha avuto un aumento di peso giornaliero di 892,78 g, mentre il gruppo di controllo ha avuto un aumento di peso giornaliero di 746,8 g, con una differenza significativa (P<0.01). Jiaopinglin conducted an experiment using 30 Holstein cows. The experimental group added 50g of cellulase per cow per day.
I risultati hanno mostrato che la produzione totale di latte delle 15 mucche nel gruppo sperimentale era di 2916 kg a 68 giorni, mentre la produzione totale di latte delle 15 mucche nel gruppo di controllo era di 2689 kg a 68 giorni, con una differenza significativa (P<0.05). Fu Liansheng et al. (1998) reported that under normal rumen function, after feeding cellulase for 5 days, the dry matter in the feces of adult cows and breeding cows decreased by 30% compared to before feeding. One week later, the ammonia content in the closed cowshed decreased by about 70%, the roughage intake increased by 8-10%, and the urea in urine decreased by 58.9%.
Le vacche gravide sono state alimentate con cellulasi a partire da 30 giorni prima del parto e non si sono verificati problemi fisiologici digestivi dopo il parto. Il peso fetale è aumentato di 1,5-3 kg senza deformità o feti deboli. Il recupero fisico delle vacche è rapido e il picco della produzione di latte dura a lungo (fino al quarto mese di lattazione). Zhao Changyou et al. (1998) hanno esaminato l'applicazione della cellulasi nelle diete degli animali erbivori, ottenendo risultati significativi.
3. Mangime per polli
La dieta dei polli da carne è generalmente ricca di farina di pesce, mais e farina di soia. Al fine di ridurre l'uso di queste materie prime convenzionali e adottare ampiamente materie prime per mangimi a basso costo, Qin Jiangfan et al. (1996) aumentarono la proporzione di crusca di frumento ricca di fibre nelle diete dei polli da carne e condussero esperimenti aggiungendo preparazioni di cellulasi allo 0, 0,05% e 0,1%. I risultati hanno mostrato che il gruppo addizionato con lo 0,1% di cellulasi ha aumentato l'aumento di peso giornaliero rispettivamente del 4,31%, 4,54% e 4,13% rispetto al gruppo di controllo in tre fasi di crescita di 1-2, 3-6 e 7-8, e il rapporto di alimentazione è diminuito rispettivamente di 1,56%, 4,50% e 4,3%.
Xu Qiyou (1998) ha aggiunto lo 0,1%, lo 0,15% e lo 0,5% di cellulasi alla dieta delle galline ovaiole. I risultati hanno mostrato che durante il periodo di deposizione delle uova, da gennaio a ottobre, il tasso di produzione delle uova è aumentato rispettivamente dello 0,53%, 1,25% e 2,88%. Il tasso di rottura delle uova è diminuito del 34,49% e del 16,19% nei gruppi con livelli di enzima pari allo 0,15% e allo 0,5%, e la forza del guscio d'uovo è aumentata rispettivamente del 14,71% e dell'8,41%.
4. Mangime per suini
Secondo Yin Qingqiang et al. (1992), l'aggiunta dello 0,6% e dell'1,2% di enzimi complessi di cellulosa alla dieta di base ha prodotto un aumento di peso del 16,84% e del 21,86% rispettivamente per i suini in accrescimento e per quelli da ingrasso rispetto al gruppo di controllo. Wank et al. (1993) hanno riportato che l'aggiunta diPolvere di cellulasiha aumentato la digeribilità delle fibre detergenti neutre dal 30,3% al 34,1%, la digeribilità delle fibre detergenti acide dal 68,8% al 73,9% e la digeribilità dell'energia dal 69,3% al 71,8%.
Metodo per preparare la cellulasi, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi:
Il ceppo inclinato della provetta è Trichoderma viride; Formula del terreno di coltura in provetta, (NH4) 2SO4 0.2-0.5g, NaNO3 0.1-0.2g, K2HPO40. l-o 15 g, MgSO4 · 7H20 0.05-0.08 g, agar 1,0-1,5 g, acqua di rubinetto 99 lOlmL, peso totale 102 g; Gli ingredienti vengono miscelati uniformemente e posti in piastre di coltura. 0. IMI ^ a viene sterilizzato per 30-35 minuti per lo standby; Inoculazione e coltura: trasferire un anello di batteri inclinati in provetta in acqua sterile con l'anello di inoculo per creare la sospensione di spore, inoculare nel piatto di coltura, posizionarlo nel serbatoio 70-7 con una temperatura costante di 30 gradi C ± 1 grado C ed estrarlo per la conservazione;
Preparation of culture medium, with the formula of 75-85g bran, 15-25g rice bran, (NH4) 2SO4O 25-0. 35g, NaNO3O. 10-0. 15g, MgSO4O. 05-0. 10g, K2HPO4O. 05-0.IOg, water 1480-1520mL, total weight 1600g; Preparation: Mix bran and rice bran evenly, calculate the amount of water, dissolve (NH4) 2S04, NaNO3>MgSO4, K2HPO4 in acqua, mescolare la miscela di crusca e crusca di riso, mescolare bene, mettere in un matraccio triangolare sterilizzato, 40-50 g di materiale umido sono confezionati in ogni matraccio triangolare da 500 ml, 0. IMpa è sterilizzato per 30-35 minuti, raffreddamento e standby; Inoculazione e coltura;
Formula media: crusca 70-80 g, crusca di riso 15-20 g, carbossimetilcellulosa 0,15-0,2 g, (NH4) 2SO4O 05-0. lg,MgSO4O. 05-0. 10g,K2HPO4O. 1-0.15g, acqua 1480-1520 ml, peso totale 1600 g; Preparazione: sciogliere prima la carbossimetilcellulosa, (NH4) 2S04, MgSO4, K2HPO4 in acqua, regolare il pH a 4,5, mescolare la miscela di crusca di riso, mescolare uniformemente, sterilizzare a 95-100 gradi C per 1 ora sotto pressione normale e mantenere la miscela per 30-40 minuti; Inoculazione e coltura;
La temperatura di confezionamento è di 30-35 gradi C, lo spessore è di 25-35 cm e la temperatura del prodotto è controllata a 30-37 gradi C durante tutto il processo di coltura; In base alla proporzione di aria circolante interna e aria fresca nell'intero processo di coltivazione, l'umidità relativa nella sala di controllo è dell'85% - 95% e il tempo di coltivazione è di 40~50 ore. Dopo essere stato tolto dalla scatola, viene frantumato ed essiccato. L'attività della cellulasi koji è superiore a 6000IU/g di polvere secca;
Per prima cosa schiaccia il koji di crusca e immergilo in 2,5 volte di acqua a 30-35 gradi C- ¾ Successivamente, premi il filtro per ottenere la soluzione enzimatica, quindi immergi ripetutamente il koji di crusca. Successivamente, premere il filtro per ottenere la soluzione enzimatica. Regolare il pH su 2.9-3. 1 con HCl al 10-15% e lasciarlo riposare a 10-20 gradi C per 0,4-0,6 ore. Dopodiché centrifugatelo. Prendi il surnatante e regola il pH su 4.3-4. 5.
Allo stesso tempo, raffreddare la soluzione enzimatica e l'alcool rispettivamente a 5-7 gradi C; Versare la soluzione enzimatica in etanolo e mescolare uniformemente per mantenere la concentrazione della soluzione enzimatica al 60-65% in peso. Sistemarsi nel serbatoio 1.8-2. Una volta completata la precipitazione, centrifugarla con una centrifuga per separare la precipitazione. Dopo aver ottenuto la precipitazione, lavarlo per 2-3 volte con etanolo al 96%. Asciugarlo a 25-30 gradi C e frantumarlo per ottenerepolvere di cellulasi.
Esistono due principali processi di produzione della cellulasi, vale a dire la fermentazione solida e la fermentazione liquida, che sono i seguenti:
1. Fattori che influenzano la produzione e l'attività degli enzimi
Oltre alle specie batteriche, ci sono molti altri fattori che influenzano la produzione e l'attività della cellulasi, tra cui la temperatura della coltura, il valore del pH, l'umidità, il substrato, il tempo di coltura, ecc. Questi fattori non sono isolati, ma correlati.
Zhang Zhongliang et al. (1997) hanno utilizzato ceppi progettati in modo uniforme di Cl12 (1210) e T. ViriclePers. expr per studiare gli effetti di cinque fattori che influenzano la produzione di cellulasi sulla resa e sull'attività degli enzimi. Ritengono che un contenuto di fibra grezza del 40% nel materiale del substrato, un valore di pH iniziale di 7,5, un'aggiunta di acqua di 4 volte e una coltivazione a 26-31 gradi C per 45 ore possano raggiungere una produzione enzimatica massima di 26 mg/g e 20 mg/g di attività enzimatica CMC.
H. Wang Chenghua et al. (1997) hanno anche studiato le condizioni di produzione dell'enzima per lo screening del mutante Trichoderma reesei 91-3. I risultati hanno mostrato che il ceppo è stato coltivato in una miscela 7:3 di farina di paglia di riso e crusca di frumento, con il mezzo ottimale contenente il 4% di solfato di ammonio, lo 0,4% di diidrogeno di potassio e lo 0,1% di solfato di magnesio. La temperatura di coltivazione adatta è 28-32 gradi C, la temperatura ottimale è 30 gradi C e la quantità di inoculo ottimale è del 4%. Il picco di fermentazione viene raggiunto dopo 96 ore.
Zhang Linghua et al. (1998) hanno studiato le condizioni ottimali di fermentazione per il ceppo Wu-932 produttore di cellulasi ad alto rendimento ottenuto attraverso la mutagenesi, che utilizzava Aspergillus niger W-925 come ceppo di partenza. I risultati hanno mostrato che le condizioni ottimali di fermentazione erano crusca di frumento e polvere di paglia di riso 1:2 come terreno di coltura, quantità di inoculo del 5%, lunghezza media di frantumazione della paglia di riso di 3-5 millimetri, valore di pH iniziale di 4-5, temperatura di 28-35 gradi C e tempo di fermentazione di 72 ore.
2. Controllo dei batteri contaminanti
Esiste una comune contaminazione delle cellulasi dei mangimi, comunemente note come "batteri a pelo bianco". Dopo l'inquinamento, l'attività enzimatica diminuisce nei casi lievi e la fermentazione fallisce nei casi gravi. Pertanto, lo studio del controllo dell'inquinamento da fermentazione è di grande importanza. Zhang Linghua et al. (1998) hanno studiato le caratteristiche delle colonie, le fonti, la crescita e le caratteristiche fisiologiche, nonché i metodi di controllo del "fungo dai capelli bianchi", e hanno trovato una Candida J-931 tropicale che è in una relazione simbiotica con Trichoderma harzianum Wu-932 e in una relazione inibitoria competitiva con il "fungo dai capelli bianchi". Utilizzando questo batterio per la fermentazione mista è possibile controllare efficacemente la contaminazione dei "batteri dai capelli bianchi".
classificazione
1. Per composizione e funzione
Le cellulasi possono essere suddivise in endo-1,4- - D-glucano idrolasi o endo-1,4- - D-glucanasi (EC 3.2.1.4), EG da funghi, Cen da batteri, exo-1,4- - D-glucanasi (EC 3.2.2.1.91), CBH da funghi, Cex da batteri e BG a base di le loro funzioni di reazione catalitica. L'endo-1,4-glucanasi scinde casualmente le regioni amorfe all'interno delle catene di polisaccaridi di cellulosa. Genera oligosaccaridi di diversa lunghezza e nuove estremità della catena. L'esoglucanasi agisce sulle estremità di queste catene di polisaccaridi di cellulosa riducenti e non riducenti, rilasciando glucosio o cellobiosio. - glucosidasi idrolizza i disaccaridi di cellulosa per produrre due molecole di glucosio. Le cellulasi fungine hanno un'elevata produzione e attività e sono utilizzate principalmente nella zootecnia e nella produzione di mangimi da fonti fungine.
2. Secondo il meccanismo di degrado
La differenza principale tra la reazione della cellulasi e la reazione enzimatica generale è che la cellulasi è un sistema enzimatico multi-componente e la struttura del substrato è estremamente complessa. A causa dell'insolubilità del substrato, l'adsorbimento della cellulasi sostituisce il processo di formazione dei complessi ES tra l'enzima e il substrato. La cellulasi dapprima adsorbe in modo specifico la cellulosa del substrato, quindi decompone la cellulosa in glucosio attraverso l'azione sinergica di diversi componenti.
Nel 1950, Reese et al. ha proposto l'ipotesi C1 Cx, che suggerisce che diversi enzimi devono lavorare insieme per idrolizzare completamente la cellulosa in glucosio. Si ritiene generalmente che l'effetto sinergico sia che l'enzima C1 attacca prima la regione amorfa della cellulosa, formando una nuova estremità libera necessaria per Cx, e quindi l'enzima CX scinde l'unità fibrosa disaccaridica dall'estremità riducente o non riducente della catena polisaccaridica. Infine, la glucosidasi - idrolizza il disaccaride fibroso in due unità di glucosio. Tuttavia, l'ordine sinergico della cellulasi non è assoluto e studi successivi hanno scoperto che C1 Cx e - glucosidasi devono coesistere per idrolizzare la cellulosa naturale. Se l'enzima C1 viene utilizzato prima per cristallizzare la cellulosa, quindi l'enzima C1 viene rimosso e viene aggiunto l'enzima Cx, questa sequenza di azioni non può idrolizzare la cellulosa cristallinaPolvere di cellulasi.
Domande frequenti
Cosa fa la cellulasi per il corpo?
Quindi, gli enzimi cellulasi sono molto utili per il corpo umano. Innanzitutto tengono sotto controllo il livello degli zuccheri nel sangue, convertendo la cellulosa in beta-glucosio. Inoltre, preservano un livello ottimale di colesterolo e possono anche abbassare il colesterolo.
Gli esseri umani hanno bisogno della cellulasi?
Gli esseri umani sono privi di cellulasi, l’enzima necessario per scomporre la cellulosa. Questo è il motivo per cui gli esseri umani non sono in grado di digerire la cellulosa. La cellulosa è una sostanza complessa che necessita dell'enzima cellulosa per una corretta degradazione.
A cosa serve l'enzima cellulasi?
In sinergia con altri enzimi come le pectinasi e le emicellulasi, le cellulasi interrompono l'integrità strutturale della parete cellulare vegetale e migliorano l'estrazione delle molecole mirate. Pertanto, vengono utilizzati in qualsiasi processo che coinvolga la lavorazione di materiali a base vegetale.
Cos'è la cellulasi negli alimenti?
Il problema principale con gli alimenti vegetali è la parete cellulare, un complesso fibroso che circonda le cellule vegetali. Una parte importante di queste pareti cellulari è qualcosa chiamato cellulosa. La cellulasi è un enzima che svolge un ruolo essenziale nella digestione di questa fibra vegetale, ma non è qualcosa che produciamo naturalmente nel nostro corpo.
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