Carbohydrase

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Einführungen

Zucker sind die häufigste Klasse organischer Verbindungen in der Natur, und deren Abbau und Nutzung durch Organismen ist eine der wichtigsten Reaktionen. Carbohydrase sind eine große Klasse von Enzymen, die die Funktion haben, glycosidische Bindungen abzubauen, zu modifizieren und zu erzeugen. Aufgrund der geringen Löslichkeit von makromolekularen Zuckern sind deren glycosidische Bindungen schwer zu erreichen, und daher werden sie relativ effizient von Enzymen angegriffen. Daher sind sie für die enzymatische Wirkung relativ ineffizient. Die Kohlenhydrat-bindende Domäne kann spezifisch Polysaccharid-Substrate binden und spielt eine Schlüsselrolle bei der Verbesserung der enzymatischen Effizienz von Zucker-Substraten.

Carbohydrase und Wachstumsleistung von Geflügel

Die kommerzielle Nutzung von Carbohydrase in Geflügelfuttermitteln begann Ende der 1980er und Anfang der 1990er Jahre, wo sie den Wassergehalt von Einstreu, Verdauungs- und offensichtlichen metabolischen Energieproblemen, die durch diäten mit hohen Fasergehalten verursacht wurden, verbessern konnten. Diese Enzyme wurden verwendet, um die negativen Auswirkungen von Nicht-Stärke-Polysacchariden (NSP) auf die intestinale Gesundheit und die Produktivitätsleistung von Geflügel auszugleichen. Mehrere frühere Studien haben gezeigt, dass von Pilzen und Bakterien sezernierte Enzyme effektiv β-Glucan und Arabinoxylan in Diäten mit Weizen, Gerste, Roggen oder Hafer als Hauptbestandteilen abbauen.

Tabelle 1. Wirksamkeit verschiedener Carbohydrase, die in verschiedenen Futtermittelzutaten verwendet werden

Xylanase

Xylanase wird häufig verwendet, um Nicht-Stärke-Polysaccharide wie Arabinoxylan und β-Glucan in Geflügelfuttermitteln abzubauen. Studien haben gezeigt, dass die Zugabe von Xylanase zu weizenbasierten Diäten oder gerstenbasierten Diäten die Viskosität von Surimi im Darm von Geflügel um 30% bis 50% bzw. 300% reduzieren kann. Die Verringerung der Viskosität des intestinalen Chymus verbessert die Verdaulichkeit von Protein, die offensichtliche verdauliche metabolische Energie, die Futteraufnahme, die Gewichtszunahme und die Futterverwertung.

Neue Generation von Carbohydrase

Der Begriff nächste Generation Futterenzyme (Carbohydrase) wurde erstmals von Cozannet et al. verwendet. Diese Enzyme haben eine einzigartige thermische Stabilität, hohe Aktivität und einen breiten pH-Bereich und können die Verdaulichkeit einer Vielzahl von Nährstoffen verbessern. Der Einsatz von Carbohydrase der neuen Generation, die mit Xylanase und Arabinofuranose-Enzymen angereichert sind, kann die Gesamtverdaulichkeit von Futtermitteln für Masthähnchen verbessern. Tatsächlich bauen Xylan-Endonukleasen Arabinoxylan-Ketten ab, indem sie das Xylan-Rückgrat hydrolysieren. Mehrere Arabinose verringern jedoch die Effizienz von Xylanase, insbesondere in Mais und verwandten Nebenprodukten.

Carbohydrase zur Modifikation von Stärke

Die funktionalen Eigenschaften von modifizierten Stärken, die mit verschiedenen Kohlenhydrat-Enzymen behandelt wurden, haben in der Lebensmittelwissenschaft und -technologie viel Aufmerksamkeit erhalten. Enzyme werden verwendet, um Stärke zu modifizieren und ihre strukturellen Eigenschaften für Anwendungen in der Lebensmittel- und anderen Industrien zu verändern. Enzyme, die gerade Ketten von Stärke hydrolysieren, wie cyclodextrinabbauende Enzyme, können verwendet werden, um eine Vielzahl von geraden Ketten von Stärke zu produzieren. Wenn deprotonierende Enzyme mit Stärke reagieren, werden die verzweigten Ketten von verzweigten Stärken verändert, und die resultierende modifizierte Stärke wird während des Gefrier-Tau-Prozesses stabil sein, was in der Lebensmittelindustrie sehr vielversprechend ist. Die resultierende modifizierte Stärke ist stabil im Gefrier-Tau-Prozess und hat großes Potenzial für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie.