cellulolaseentsyymejä

Cellulolaseentsyymejä, yleisesti kutsuttuja cellulaseiksi, ovat entsyymejä, jotka katalysoivat selluloosin hajottamista liukoisiksi sokereiksi, kuten glukoosiksi ja cellobioosiksi. Niitä esiintyy luonnossa useissa bakteereissa ja sienissä sekä joidenkin eläinten ruuansulatuskanavien mikrobifrontoissa. Teollisesti tärkeimmät tuotantolähteet ovat filamenttiset sienet, kuten Trichoderma reesei (Hypocrea jecorina) ja Aspergillus niger, jotka erittävät entsyymejä ulkoisesti.

Cellulolaseiden toimintajärjestelmä koostuu kolmesta päätoiminnasta: endoglukanaasit leikkaavat sisäisiä β-1,4-sidoksia amorfisessa selluloosassa; exoglukanaasit (cellobiohydrolases) pilkkovat selluloosimolekyylejä alkupäästä ja vapauttavat cellobioosiyksiköitä; β-glukosidaasit pilkkovat cellobiosin glukoosiksi. Näiden entsyymien toiminta on synergististä, ja yhdessä ne hajottavat tehokkaasti kuidun laadun.

Teollisuudessa cellulolaseja käytetään erityisesti lignoselluloosisen biomassan hydrolysointiin, esimerkiksi biopolttoaineiden eli bioetanolin tuotannossa sekä tekstiili- ja paperiteollisuudessa sekä eläinrehussa kuidun hyödyntämisen parantamiseksi. Tuotanto perustuu usein cellulase-kokteeleihin, jotka yhdistävät endoglukanaasit, exoglukanaasit ja β-glukosidaasit; kokteeleja täydennetään joskus xylanaseilla ja muilla lisäentsyymeillä parantamaan pääsyn selluloosaan.

Haasteita ovat entsyymien kustannukset, hajoamisen tehokkuus käsittelemättömässä biomassassa sekä inhibiittoreiden, kuten glukoosin ja cellobiosin, vaikutus. Tutkimus suuntautuu entiteimien termostabiilisuuden, pH-säätelyn ja inhibiittorikestävyyden parantamiseen sekä tehokkaampien, immobilisoitujen kokteelien kehittämiseen.