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Titelaufnahme

Titel
Production and characterization of several oxidases for pentosan-crosslinking (as a part of the PentoGlu project) / Eva Vojta
VerfasserVojta, Eva
Betreuer / BetreuerinHaltrich, Dietmar ; Kittl, Roman
ErschienenWien, April 2015 - November 2015
UmfangVII, 95 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Masterarbeit, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Glutenfreies Brot Enzyme Arabinoxylan-Quervernetzung Pyranose 2-Oxidase Glucose 1-Oxidase Laccase Bakterielle Laccase Phanerochaete chrysosporium Botrytis aclada Penicillium notatum Corynebacterium glutamicum Bacillus licheniformis
Schlagwörter (EN)gluten-free bread enzymes arabinoxylan-crosslinking pyranose 2-oxidase glucose 1-oxidase laccase bacterial laccase Phanerochaete chrysosporium Botrytis aclada Penicillium notatum Corynebacterium glutamicum Bacillus licheniformis
Schlagwörter (GND)Pentosane / Oxidasen / Arabinoxylane / Vernetzung <Chemie> / Glutenfreies Produkt / Gebäck / Teig / Struktur
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-20889 Persistent Identifier (URN)
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Production and characterization of several oxidases for pentosan-crosslinking (as a part of the PentoGlu project) [5.37 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Herausforderung beim Backen von glutenfreiem Brot ist das Fehlen von Gluten, dem wichtigsten strukturgebenden Protein in Teig, und daher das Auffinden einer geeigneten Alternative zu Gluten. Laccase, Glucose 1-Oxidase und Pyranose 2-Oxidase sind laut diversen Publikationen in der Lage das Polysaccharid Arabinoxylan so querzuvernetzen, dass das resultierende Netzwerk funktionelle Eigenschaften ähnlich denen des Glutenproteins hat. Mehrere geeignete Enzyme wurden gewählt, um ihre Fähigkeit zur Quervernetzung zu ermitteln. Bakterielle Laccase von C. glutamicum (Cgl1) und Glucose 1-Oxidase aus dem Pilz P. notatum (PnGOx) wurden rekombinant exprimiert. Die Expression von Cgl1 in E. coli war nicht erfolgreich. Die Fermentation von PnGOx in P. pastoris ergab 2985 mL Überstand mit 2.0 U/mL PnGOx-Aktivität. Zusätzlich wurden folgende Enzyme zur rheologischen Charakterisierung ausgewählt: P. chrysosporium Pyranose 2-oxidase (PcPOx), B. aclada Laccase (BaLac), OxyPlus Cellobiose-Dehydrogenase und bakterielle B. licheniformis Laccase (BliLac, Doppelmutante). Die rheologische Messung der enzymatischen Arabinoxylan-Quervernetzung erfolgte durch Aufzeichnung des Anstiegs der Viskosität und des Verlaufs von Speichermodul und Verlustmodul mittels Rheometer. Einen positiven Quervernetzungseffekt zeigten dabei PcPOx, BaLac und BliLac. Auf Basis der Ergebnisse dieses Vorversuchs wurden anschließend 11742 U PcPOx in einer 30L-Fermentation und 71722 U BaLac in einer 10L-Fermentation für nachfolgende Backversuche produziert. Gereinigte BaLac weist eine spezifische Aktivität von 69,3 U/mg auf, gereinigte PcPOx eine von 3.7 U/mg. Zusätzlich wurde rekombinante PcPOx biochemisch charakterisiert; ihr Temperaturoptimum liegt bei pH 5.5 bei 60C, auch ist nach 24-stündiger Inkubation bei 60C noch mehr als 50% der ursprünglichen Aktivität vorhanden. Sogar nach 26-tägiger Inkubation bei 28C wurde kein Aktivitätsverlust festgestellt.

Zusammenfassung (Englisch)

The challenge with baking gluten-free bread is to deal with the absence of gluten as the most important structure-building protein in dough and to find an appropriate alternative to it. According to various publications laccase, glucose 1-oxidase and pyranose 2-oxidase are able to cross-link the polysaccharide arabinoxylan, resulting in a network in gluten-free bread that has functional properties similar to gluten protein. Several suitable enzymes were selected to study their crosslinking ability. Bacterial laccase from C. glutamicum (Cgl1) and glucose 1-oxidase from the fungus P. notatum (PnGOx) were recombinantly expressed. The expression of Cgl1 in E. coli was not successful, the fermentation of the yeast P. pastoris transformed with a vector carrying the PnGOx gene for overexpression resulted in 2985 mL of supernatant with 2.0 U/mL PnGOx activity. Additionally, the following enzymes were chosen for rheological characterization: B. aclada laccase (BaLac), P. chrysosporium pyranose 2-oxidase (PcPOx), OxyPlus cellobiose dehydrogenase (CDH Oxyplus) and bacterial laccase from B. licheniformis (BliLac double mutant). The rheological measurements of the crosslinking of arabinoxylan by the enzymes were carried out by recording the increase in viscosity and the characteristic curves of storage modulus and loss modulus by means of a rheometer. PcPOx, BaLac and BliLac showed a positive crosslinking effect. Based on the results of the preliminary rheological experiments, 11742 U of PcPOx were produced in a 30 L fermentation and 71722 U of BaLac in a 10 L fermentation for subsequent baking tests. Purified BaLac has a specific activity of 69.3 U/mg, purified PcPOx one of 3.7 U/mg. In addition, recombinant PcPOx was biochemically characterized; its temperature optimum is 60C at pH 5.5, also PcPOx still has more than 50% of the original activity after 24 hours of incubation at this temperature. Even after 26 days of incubation at 28C no loss of activity was found.