13. Transzglikozilezés. Mikrobiális poliszaharidok: dextrán, xantán. Ciklodextrinek

Question 1

Transzglikozilezés tulajdonságok

Answer 1

vagy transzglikozilálás:
1. mikrobiális poliszacharidok előállítása
2. jó hidrokolloid vagy gélképző tulajdonságuk van
3. de novo fermentációk és enzimes átalakítások során is történhetnek ilyen átalakítások
4. EC 2-es csoport: transzferázok enzimei végzik a csoportátvitelt
transzferázok –> glikoziltranszferázok –> hexozil- vagy pentoziltranszferázok

Question 2

Transzglikozilezés alapegyenlet

Answer 2

R1-O-R2 + R3OH <> R1-O-R3 + R2-OH

glikozildonor + akceptor <> termék gliozid + melléktermék

glikozildonor lehet: aktivált hexóz: UDP-, GDP-glükóz, hexóz-foszfát, di- tri- poliszacharid, illetve ezek aktivált változatai

akceptor: alkohol, mono- di- poliszacharid

donorok és akceptorok lehetnek helyettesített szénhidrátszármazékok is (hexózamin, metil-származékok)

termék: glikozid, di- tri- poliszacharid

Question 3

Az első leírt transzglikozilezési reakció

Answer 3

glükóz-1-P + fruktóz –> (Pseudomonas) szacharóz + Pi

de nem feltétlenül kell nagy energiájú kötés a donor aktiválásához

Question 4

maltóz-maltóz transzglikozilezés

Answer 4

Maltóz + maltóz –> (Aspergillus niger) glükóz(1-6)glükóz(1-4)glükóz + glükóz

maltóz: glükóz(1-4)glükóz
itt nincs nagy energiájú kötés, nem szükséges

Question 5

Mikrobiális poliszacharidok két fajtája

Answer 5

1. Kapszuláris poliszacharidok: CPS (capsule polysaccharides) –> sejtfalkomponens, tok, sejtet burkoló nyálka (iparilag kevésbé fontos)
   - sejten belül szintetizálódnak
2. Exopoliszacharidok: EPS
   extracelluláris
   - szintetizálás: sejten kívül biotranszformációval vagy a sejten belül, sejtmembránon és kikerül a sejtből
   - iparilag: gélesítő, sűrítő

Question 6

Dextrán felhasználás

Answer 6

1940től (2. világháború) vérplazmapótlóként és -higítókén gyártják

–> gélszűrő (sephadex)

Question 7

Dextrán szintézis

Answer 7

heterofermentatív (anaerob reakció) tejsavbaci (azaz más is keletkezik a tejsav mellett, pl.: ecetsav, etanol): Leuconostoc mesenteroides

Szacharóz + szacharóz –> (dextrán-szacharáz az elágazást a branching enzyme segíti, megfelelő pH, T-n lehet az arányukat/aktivitásukat változtatni) dextrán + (n-1) fruktóz

• -> egy glükóz egységet kapcsol az egyik szacharóz a másikra
• -> irreverzibilis
• -> a polimerizáció után a kezdeti szacharózról a fruktóz leválik
• -> a dextránt alkohollal ki lehet csapni, ezután az oldatban maradó fruktózt is ki lehet nyerni

Question 8

Dextrán felépítés

Answer 8

glükózpolimer (glükán homopolimer)
lineáris láncban: alfa-1,6 kötés
elágazásban: alfa-1,4 -1,3 -1,2 glikozidkötés

Question 9

Ciklodextrin

Answer 9

nem redukáló, kristályos, vízoldható, ciklikus oligoszacharid, 6, 7, 8 glükózegységből

alfa-1,4es kötések
keményítőből: amilóz, amikopektin, glikogén

belül apoláris –> hidrofób molekulák beleilleszkednek, zárványvegyületet alkotnak

Question 10

Ciklodextrin ipari előállítása

Answer 10

1. Keményítő alfa-amilázzal való elfolyósítása
2. CGT-áz (cyclodextrin glucanotransferase)-et hozzáadjuk (Bacillus circulans termeli) –> alfa-, béta-, gamma-ciklodextrin
3. Keverék elválasztása vízoldhatóság szerint adszorpciós oszlopon (alfa és béta)

–> szakaszos kevert reaktorban, 55 fokon, 5,8-6-os pH-n

Question 11

Ciklodextrin felhasználása

Answer 11

Gyűrűs - kívül vízoldható, belül apoláris szerkezetüknek köszönhetően:

• íz- aromakomponensek
• gyógyszerhatóanyagok hordozása, lassú leadása
• tisztítás: nehezen oldódó szennyezők befogása

Question 12

Xantán felépítés

Answer 12

béta(1-4) kötésű

• -> építőelemek: legfőképp glikozidkötésű glükóz, de mannóz és piroszőlősav egységek is, és glükuronsav van az oldalláncában
• -> emiatt elektrosztatikus töltésű, anionos polielektrolit

Question 13

Xantán előállítás

Answer 13

Aerob fermentációval állítja elő a Xanthomonas campestris Gram- baktérium

Bioszintézis a citoplazmamembránon, egy lehorgonyzott foszforilált lipidhez kötődik az első glükózegység –> aktivált UDP-glükóz és GDP-mannóz viszi a glükózt és mannózt (aktivált donorok)

Question 14

Mit okoz a fermentlében kiválasztott poliszacharid?

Answer 14

nemnewtoni folyadékká válik a fermentlé: viszkozitás függ a nyírósebességtől

és pszeudoplasztikus: nyírási sebességével a viszkozitás csökken, folyékonyabb lesz

és Bingham-folyadék: bizonyos helyzetben szilárd, de folyik bizonyos nyírófeszültség hatására

Question 15

Xantán felhasználás

Answer 15

Legnagyobb volumenben előállított mikrobiális poliszacharid

• élelmiszeripar: állományjavítás
• festékek: stabilizáló
• olajfúrófej hűtése (olajipar)

Question 16

Egyéb mikrobiális poliszacharidok

Answer 16

cellulóz
kurdlán
pullulán
gellán
alginát
szkleroglükán

Xantán felépítéséhez hasonlít a többi exopoliszacharid szintézis is (dextróz, ciklodextróz kivételek)