Wyznaczanie stałych równania kinetycznego reakcji hydrolizy sacharozy

1. Wstęp teoretyczny

Sacharoza jest disacharydem zbudowanym z reszty fruktozy (β-D-fruktofuranozy) oraz glukozy (α-D-glukopiranozy). Grupy te są połączone za pomocą wiązania α,β-1,2-glikozydowego. U roślin wyższych jest główną formą transportu węglowodanów, ponieważ jest ona stabilnym związkiem nieredukującym. Dodatkowo jest ważnym związkiem ponieważ zarówno sacharoza jak i produkty jej rozpadu, regulują metabolizm roślin. Biorą udział w podstawowych szlakach, ponieważ zarówno substraty jak i produkty są jednocześnie cząsteczkami odżywczymi i sygnałowymi. Sacharoza może być wykorzystywana na drodze dwóch przemian. Odwracalnej reakcji, katalizowanej przez enzym syntazy sacharozy: sacharoza + UDP = UDP-galaktoza + fruktoza oraz nieodwracalnej hydrolizy sacharozy katalizowanej przez inwertazę.[1,2,9] Schemat reakcji tej przedstawiono poniżej:

rys.1 hydroliza sacharozy [3]

Biorąc pod uwagę optimum pH, lokalizację enzymu w komórce, punkt izoelektryczny oraz rozpuszczalność wyróżnia się trzy typy inwertaz. Inwertazy wakuolarne - występujące w wakuoli, kwaśnie i rozpuszczalne, inwertazy związane ze ścianą komórkową - związane jonowo ze ścianą komórkową, kwaśne i nierozpuszczalne oraz inwertazy neutralne - występujące w cytoplazmie, rozpuszczalne.[1] Stabilność inwertazy produkowanej ze szczepów Asparagillus Niger to przedział temperaturowy 20ºC do 55 ºC. Za optymalne warunki działania uznaje się temp 50ºC i pH 5,5.[4] Zbadano również, że jony metali dwuwartościowych wpływają znacznie na aktywność enzymu. Inwertaza jest hamowana przez jony miedzy, cynku, manganu i baru, zaś dodatek kobaltu czy żelaza działa aktywująco na enzym. [4]

U ludzi inwertaza występuje na wewnętrznej powierzchni komórek nabłonka jelita cienkiego. Występuje także w ślinie pszczół, przez co bierze udział w przetwarzaniu cukru z nektaru kwiatowego. [5] Inwertazę stosuje się także szeroko w przemyśle spożywczym. Komercyjnie inwertaza jest pozyskiwana ze szczepów drożdży takich jak: Aureobasidium spp., Rhodotorula glutinis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergenesis oraz Aspergillus Niger. [4] Z produktów hydrolizy sacharozy, mieszaniny fruktozy i glukozy, pozyskuje się cukier inwertowany. Wykorzystuje się go do produkcji dżemów, słodyczy, sztucznego miodu. [6,7,8]

2. Literatura

[1] Hawrylak B., Wolska-Mitaszko B., Inwertazy roślinne - funkcja fizjologiczna, regulacja aktywności oraz wykorzystanie w biotechnologii, Biotechnologia, 2007, 77:63-80

[2] Isla M.I., Vattuone M.A., Sampietro A.R., Hydrolysis of sucrose within isolated vacuoles from Solanum tuberosum L. tubers, Planta, 1998, 205:601-605

[3] http://www.scienceinschool.org/2007/issue4/enzymes/polish z dnia 27.03.2012

[4] Madhan R., Sathyavani R., Niket B., Production and partial purifi cation of invertase using Cympopogan caecius leaf powder as substrate, Indian J Microbiol, 2010, 50: 318-324

[5] Dziuba J., Kostyra H., Biochemia żywności, 2000, wydawnictwo: UW-M w Olsztynie

[6] Basha S.Y., Palanivelu P., Short Communication: Enhancement in activity of an invertase from the thermophilic fungus Thermomyces lanuginosus by exogenous proteins, World Journal of Microbiology & Biotechnology, 1998, 14: 603-605

[7] Basha S.Y., Palanivelu P., A novel method for immobilization of invertase from the thermophilic fungus, Thermomyces lanuginosus, World Journal of Microbiology & Biotechnology, 2000, 16:151-154

[8] Moreau C., Durand R., Alies F., Cotillon M., Frutz T., Theoleyre M-A., Hydrolysis of sucrose in the presence of H-form zeolites, Industrial Crops and Products, 2000, 11:237-242

[9] Pito D.S., Fonseca I.M., Ramos A.M., Vital J., Castanheiro J.E., Hydrolysis of sucrose using sulfonated poly(vinyl alcohol) as catalyst, Bioresource Technology, 2009, 100: 4546-4550

---