CLPS

Colipase gehört zur Klasse der Carboxylester-Hydrolasen, die Triglyceride schrittweise zu Glycerin und Fettsäuren hydrolysieren können. Colipase kommt in den Geweben von Tieren, Pflanzen und fetthaltigen Mikroorganismen (z. B. Schimmelpilzen, Bakterien usw.) vor. Dazu zählen u. a. Phosphatasen, Sterolasen und Carboxylesterasen. Fettsäuren finden breite Anwendung in der Lebensmittelindustrie, der pharmazeutischen Industrie, der Lederindustrie, der Haushaltschemie u. a.

Abbildung 1. Proteinstruktur der Colipase.

Quelle

Colipase ist weit verbreitet in Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen. Pflanzen mit höherem Colipasegehalt sind insbesondere die Samen ölhaltiger Kulturpflanzen, wie z. B. Rizinussamen und Rapssamen. Während der Keimung von Ölsaaten kann Colipase mit anderen Enzymen zusammenwirken, um den Abbau von Ölen und Fetten zu katalysieren, Zucker zu bilden und die für die Keimung erforderlichen Nährstoffe und Energie für die Wurzelbildung bereitzustellen. Beim Tier findet sich ein höherer Colipasegehalt vor allem im Pankreas und im Fettgewebe höherer Tiere; in der Darmsaftflüssigkeit ist eine geringe Menge Colipase enthalten, die zur Kompensation einer unzureichenden pankreatischen Colipase bei der Fettverdauung fleischfressender Tiere dient. Magensaft enthält geringe Mengen an Glycerylbutyrat. Im tierischen Organismus steuern verschiedene Colipasen Prozesse der Verdauung, Resorption, Fett-Remodellierung und des Lipoproteinstoffwechsels. In Bakterien, Pilzen und Hefen ist Colipase vergleichsweise reichlich vorhanden. Aufgrund der großen Vielfalt von Mikroorganismen, ihrer schnellen Vermehrung und der leichten genetischen Variation weisen sie im Vergleich zu Tieren und Pflanzen ein breiteres Wirkungsspektrum hinsichtlich Temperaturbereich und Substratspezifität auf; aus Mikroorganismen gewonnene Colipasen sind in der Regel extrazellulär sezernierte Enzyme. Zu den wichtigsten Fermentationsmikroorganismen zählen Aspergillus niger, Candida u. a. Dies eignet sich für eine großtechnische industrielle Herstellung und die Gewinnung hochreiner Proben. Daher stellt mikrobielle Colipase eine wichtige Quelle für industrielle Colipase dar. Im Allgemeinen weisen Colipasen unterschiedlicher Herkunft unterschiedliche Eigenschaften auf und sind für die Grundlagenforschung von wesentlicher Bedeutung.

Klassifizierung

Nach der Substratspezifität kann Colipase in drei Kategorien eingeteilt werden: Fettsäurespezifität, Positionsspezifität und Stereospezifität. Nach der Herkunft kann Colipase zudem in tierische, pflanzliche und mikrobielle Colipase unterteilt werden. Colipasen unterschiedlicher Herkunft können dieselbe Reaktion katalysieren; bei identischen Reaktionsbedingungen unterscheiden sich jedoch Geschwindigkeit und Spezifität der enzymatischen Reaktion.

Eigenschaften

Colipase ist eine Enzymklasse mit multiplen katalytischen Fähigkeiten, die die Hydrolyse, Alkohololyse, Veresterung, Umesterung (Transesterifizierung) sowie die Rückwärtssynthese von Estern aus Triacylglyceriden und anderen wasserunlöslichen Estern katalysieren kann. Darüber hinaus zeigt sie Aktivitäten weiterer Enzyme, z. B. Lysophospholipase-, Cholesterinesterase- und Acylpeptid-Hydrolase-Aktivität. Die Ausprägung der unterschiedlichen Colipase-Aktivitäten hängt von den Eigenschaften des Reaktionssystems ab, z. B. der Förderung der Esterhydrolyse an der Öl-Wasser-Grenzfläche sowie der enzymatischen Synthese und Umesterung in der organischen Phase. Die Untersuchung der Eigenschaften von Colipase umfasst insbesondere optimale Temperatur und optimalen pH-Wert, Temperatur- und pH-Stabilität, Substratspezifität usw. Bis heute wurden zahlreiche mikrobielle Colipasen isoliert und gereinigt und ihre Eigenschaften untersucht. Sie unterscheiden sich hinsichtlich Molekulargewicht, optimalem pH-Wert, optimaler Temperatur, pH- und Thermostabilität, isoelektrischem Punkt sowie weiterer biochemischer Parameter. Im Allgemeinen weisen mikrobielle Colipasen im Vergleich zu tierischen und pflanzlichen Colipasen einen breiteren pH- und Temperaturbereich, eine höhere Stabilität und Aktivität sowie eine ausgeprägte Substratspezifität auf. Charakteristisch für die katalytische Eigenschaft der Colipase ist ihre höchste katalytische Aktivität an der Öl-Wasser-Grenzfläche. Wasserlösliche Enzyme wirken auf wasserunlösliche Substrate, wobei die Reaktion an der Grenzfläche zweier vollständig unterschiedlicher, voneinander getrennter Phasen abläuft. Dies ist ein Merkmal, das Colipase von Esterasen unterscheidet. Das Substrat von Esterasen ist wasserlöslich; am geeignetsten sind Ester, die aus kurzkettigen Fettsäuren (≤C8) gebildet werden.

Anwendungen

Mikrobielle Colipasen können zur Intensivierung des Aromas von Käseprodukten eingesetzt werden. Die begrenzte Hydrolyse von Milchfett kann bei der Herstellung von Schokoladenmilch genutzt werden. Colipase kann Lebensmitteln ein spezifisches Milch-Aroma verleihen. Durch die Freisetzung von Mono- und Diglyceriden kann Colipase die sensorischen Eigenschaften von Backwaren verbessern. Die Entfettung von Knochen bei der Gelatineherstellung muss unter milden Bedingungen erfolgen. Eine durch Colipase katalysierte Hydrolyse kann den Entfettungsprozess beschleunigen.

Referenz