آنزیم گلوکز ایزومراز

خرید آنزیم گلوکز ایزومراز

شرکت پیشگامان شیمی با بهره‌گیری از سال‌ها تجربه در واردات مواد اولیه نان و شیرینی، آنواع آنزیم‌ها بخصوص آنزیم گلوکز ایزومر از را از کشور آلمان وارد می‌کند. جهت دریافت اطلاعات بیشتر و خرید انواع آنزیم‌ها با کارشناسان ما تماس بگیرید.

همه چیز درباره آنزیم گلوکز ایزومراز

آنزیم گلوکز ایزومراز یکی از آنزیم‌های با تناژ بالا است. واکنش برگشت‌پذیر D- گلوکز به D- فروکتوز و D-گزیلوز به D زیلولوز را کاتالیز می‌کند. تولید زایلولوز از گزیلوز نیاز غذایی برای باکتری‌های ساپروفیت را برآورده می‌کند. همچنین، در تولید بیواتانول از سلولز مفید است.

ایزومریزاسیون گلوکز به فروکتوز در تولید شربت ذرت با فروکتوز بالا از اهمیت صنعتی برخوردار است. تولید آنزیمی فروکتوز از گلوکز بسیار مورد توجه است زیرا روند آنزیمی بسیار کارآمد و بسیار انتخابی است. در اینجا نیاز به انرژی نیز کمتر است و محصولات جانبی تشکیل شده کمتر است.

ساختار آنزیم گلوکز ایزومراز

ساختارهای اولیه و ثانویه آنزیم گلوکز ایزومراز نشان می‌دهد که این یک تترامر است که از چهار پلی پپتید یکسان Da 43000 یا یک دیمر از زیر واحد‌های مرتبط یا یکسان (دیمر-دیمر) متصل به پیوندهای غیر کووالانسی تشکیل شده است و شامل هیچ پیوند دی سولفید بین زنجیره‌ای نیست.

دو مونومر، یک دیمر محکم و دو دیمر، تترامر محکم تشکیل می‌دهند. مشاهده شده است که برهم کنش بین مونومرها در یک دیمر گسترده‌تر از تعادل دیمرها در تترامر است.

مکانیسم واکنش و آنالیز آنزیم گلوکز ایزومراز

• مکانیسم عمل

مکانیسم واکنش کلی GI برای واکنش برگشتی گلوکز 6-فسفات به فروکتوز-6-فسفات / تبدیل گلوکز به فروکتوز شامل تجزیه اسید / باز است. مکانیزم اساسی شامل ایزومریزاسیون آلدوز به کتوز است. این شامل باز شدن حلقه و به دنبال آن ایزومریزاسیون حلقه باز شده، قبل از بسته شدن حلقه است. یک مکانیزم گام به گام دقیق بصورت زیر مشاهده می‌شود:

مرحله 1. شکل حلقوی سوبسترا به جایگاه فعال آنزیم متصل می‌شود.

مرحله 2. باقیمانده لیزین به عنوان اسیدی که پروتون اهدا می‌کند عمل می‌کند و در نتیجه حلقه با C-2 نسبتاً اسیدی می‌شود.

مرحله 3. باقیمانده های His در دیافراگم کاتالیزوری (His / Glu) پروتون اسیدی را از C2 جمع می‌کند، و در نتیجه تشکیل پیوند مضاعف بین C-1 و C-2، همراه با تشکیل یک ماده میانی سیس- آنندیول (افزودن پروئون از Lys باقیمانده)

مرحله 4. Arg-272 باعث می‌شود که گلوکز-6-فسفات پتانسیل الکترواستاتیکی مثبتی داشته باشد و بار منفی را در حالت انتقال Enediol تثبیت کند.

مرحله 5. باقیمانده Glu پروتون را در موقعیت C-1 پس می‌دهد.

مرحله 6. یک جفت الکترون از اکسیژن موجود در C-1 به C-2 منتقل می‌شود و کتوز حاصل از باقیمانده Lys پروتون دریافت می‌کند و در نتیجه حلقه بسته می‌شود تا محصول بدست آید.

محققان سعی کردند مکانیسم واکنش آنزیم گلوکز ایزومراز را درک کنند. پیش از این تصور می‌شد که آنزیم گلوکز ایزومراز از سازوکار enediol پیروی می‌کند و عملکرد آن مشابه ایزومرازهای فسفات قند است. مطالعات اخیر عملکرد آنزیم گلوکز ایزومراز را به مکانیسم تغییر هیدرید نسبت می‌دهند. برای مطالعه سایت فعال GI و مکانیسم واکنش آن از روش‌های مختلفی استفاده شده است.

اینها شامل (i) اصلاح شیمیایی، (ii) بلورشناسی اشعه X و (III) تبادل ایزوتوپ است. مراحل اصلی سازوکار پیشنهادی برای GI باز شدن حلقه بستر، ایزومریزاسیون از طریق تغییر هیدرید از C-2 به C-1 و بسته شدن حلقه محصول است.

کاربردهای آنزیم گلوکز ایزومراز

آنزیم گلوکز ایزومراز به دلیل استفاده در تولید HFCS و کاربرد بالقوه آن در تولید اتانول از همی سلولز، مورد توجه بیشتر صنایع قرار گرفته است.

تولید شربت ذرت با فروکتوز بالا (HFCS)

بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که فروکتوز دارای شاخص شیرین سازی بالاتری نسبت به گلوکز و ساکارز است. HFCS حاوی مقادیر تقریباً مساوی گلوکز و فروکتوز است و 1.3 برابر شیرین‌تر از ساکارز و 1.7 برابر شیرین‌تر از گلوکز است.

گلوکز به تنهایی به عنوان یک ماده شیرین کننده پذیرفته نشده است زیرا بیشترین منبع کربن و انرژی توسط سلول است. همچنین برای جلوگیری از تبلور، شربت گلوکز باید با اقدامات احتیاطی مناسب برای جلوگیری از هرگونه حمله میکروبی گرم نگه داشته شود.

تولید HFCS از نشاسته شامل سه مرحله است:

(i) ژلاتینه سازی و مایع سازی نشاسته توسط α- آمیلاز،

(ii) ساكاریفیكاسیون نشاسته با عمل تركیب آمیلو گلوكوزیداز و آنزیم برش دهنده

(III) ایزومریزاسیون گلوكز توسط GI.

محصول نهایی بدست آمده شربت ذرت حاوی مخلوطی از گلوکز و فروکتوز با ظرفیت شیرین سازی بیشتر از ساکارز است. برخی مطالعات نشان داده است که می‌توان به جای نشاسته از گندم، تاپیوکا، برنج و غیره استفاده کرد. ژلاتینه سازی فرآیندی برای تبدیل گرانول‌های نشاسته به سوسپانسیون چسبناک است. روانگرایی فرآیندی از هیدرولیز نشاسته و ساکاریفیکاسیون فرآیند تبدیل نشاسته به گلوکز و مالتوز توسط هیدرولیز است.

تولید شربت فروکتوز از آب پنیر

از آنزیم گلوکز ایزومراز همچنین می‌توان برای تبدیل مواد زائد لبنی به شربت استفاده کرد که می‌تواند به عنوان ماده شیرین کننده استفاده شود.

طبق تحقیقات انجام شده، هیدرولیز و ایزومریزاسیون آب پنیر با بتا-گالاکتوزیداز تثبیت شده و آنزیم گلوکز ایزومراز به شربت فروکتوز گزارش شده است.

تصفیه زایلیتول

زایلیتول (C₅ H₁₂O₅ ) چندین کاربرد در صنایع دارویی، بهداشتی و غذایی دارد. به عنوان یک ماده شیرین کننده بدون قند، می‌تواند به عنوان جایگزین قند برای بیماران دیابتی استفاده شود. گزارش شده است که این خاصیت ضد سرطان و نرم کنندگی پوست دارد.

در حال حاضر، زایلیتول به عنوان شیرین کننده در محصولات غذایی مانند آدامس، آب نبات، نوشابه و محصولات بهداشتی شخصی (دهانشویه، خمیر دندان و غیره) استفاده می‌شود. مطالعات نشان می‌دهد که زایلیتول یک مهار کننده آنزیم گلوکز ایزومراز است و آنزیم به طور خاص به زایلیتول متصل می‌شود.

از این خاصیت می‌توان برای تصفیه زایلیتول از مخلوط زایلیتول، سوربیتولند آرابینیتول استفاده کرد. در طی تولید صنعتی زایلیتول از چوب سخت پنتوزان آرابینوکسیلان، مخلوطی از زایلیتول، سوربیتول و آرابینیتول بدست می‌آید.

زایلیتول، سوربیتول و آرابینیتول در مقیاس صنعتی از یکدیگر دشوار هستند و یک روش جداسازی خاص از ارزش بالایی برخوردار است. آنزیم‌های متقاطع در بسیاری از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اولین آنزیم‌های متقاطع تجاری از گلوکز ایزومراز تهیه شد. این آنزیم‌های متقاطع در یک ستون بسته بندی شده و مخلوطی از آرابینیتول و زایلیتول از آن عبور داده می‌شود.

آرابینیتول به آنزیم متصل نمی‌شود. زایلیتول می‌تواند به آنزیم موجود در ستون متصل شود و پس از شستشوی ستون با آب، با CaCl₂ پاک شود. بیش از 95 درصد هر دو آرابینیتول و زایلیتول می‌توانند در پساب بازیابی شوند.

تولید اتانول

آنزیم گلوکز ایزومراز، ایزومریزاسیون گلوکز و زایلوز را کاتالیز می‌کند. این توانایی GI برای ایزومراز زایلوز به زیلولوز استفاده می‌شود. این D-زایلوز بیشتر از طریق مخمر معمولی به اتانول تخمیر می‌شود. تبدیل زیستی مواد اولیه به منبع کربن قابل استفاده و بیشتر به اتانول بسیار مهم است.

مواد اولیه متشکل از سلولز، همی سلولز و لیگنین است. امکان اقتصادی استفاده از مواد اولیه به هیدرولیز سلولز و همی سلولز به گلوکز و زایلوز (زایلولوز) و تخمیر بعدی آن‌ها توسط اتمام توسط مخمرها بستگی دارد. تحمل اتانول پایین و کاتابولیسم اتانول در حضور اکسیژن، کاربرد تجاری مخمرها را محدود می‌کند.

از آنزیم گلوکز ایزومراز برای تولید زیلولوز از گزیلوز استفاده شده‌است، که در غیر این صورت یک بلوک متابولیکی عمده در فرآیند تخمیر گزیلوز به اتانول توسط مخمرهای معمولی مانند Saccharomyces cerevisiae، Schizosaccharomyces pombe و Candida tropicalis است.

شناخته شده است که چند مخمر مانند Pachysolen tannophilus، Pichia stipitis، Candida utilis و Candida shehatae از پنتوزها در مسیر اکسیدشدن استفاده می‌کنند، اما میزان تخمیر بسیار کم است.

گروهی از محققان با استفاده از لخته سازی سویه‌های صنعتی (YC-8) به عنوان میزبان مسیر ایزومراز زایلوز (XI) را با سویه‌های ساکارومایسس سرویزیه ساختند. هر دو سویه در هنگام استفاده از گزیلوز به عنوان تنها منبع كربن، توانایی رشد و تخمیر بهتری را نشان دادند، بنابراین در تخمیر گزیلوز به اتانول عملکرد بهتری نشان داد.

نتیجه‌گیری

آنزیم گلوکز ایزومراز به دلیل اهمیت آن در تولید تجاری شربت ذرت با فروکتوز بالا، تقاضای زیادی دارد. مکانیسم کاتالیزوری آنزیم گلوکز ایزومراز نیز توسط بسیاری از محققان گزارش شده است.

گزارش شده است که چندین میکروارگانیسم در مقادیر مختلف GI تولید می‌کنند. آنزیم در درجه اول با تخمیر غوطه ور تولید می‌شود. پارامترهایی که بر تولید در مقیاس وسیع آن تأثیر می‌گذارند شامل PH، دما، نوع و غلظت بستر، وجود یون‌های فلزی دو ظرفیتی و القا کننده‌ها و غیره می‌باشد. آنزیم چندین کاربرد صنعتی پیدا می‌کند و برای استفاده مکرر و اقتصادی، از تکنیک‌های مختلف تثبیت کردن آنزیم استفاده می‌شود.