Xylanase ist eine Klasse von Enzymen, die von Mikroorganismen produziert werden, um einen Bestandteil der Pflanzenzellwände, bekannt als Hemicellulose, abzubauen. Xylan ist ein Polymer aus Glukosemolekülen und ein Hauptbestandteil von Hemicellulose, das dazu beiträgt, die Zellwände zusammenzuhalten. Somit hilft die Wirkung eines Xylanase-Enzyms, Pflanzenzellwände abzubauen. Diese Aktivität findet Anwendung in der Lebensmittel- und Papierindustrie sowie in der Landwirtschaft und für die menschliche Gesundheit.
Es gibt eine Reihe verschiedener Arten von Xylanasen, die von verschiedenen Mikroorganismen produziert werden. Diese Enzyme wirken unter verschiedenen Bedingungen, beispielsweise bei unterschiedlichen pH-Werten und Temperaturen. Mit Xylanasen wird eine Menge biochemischer Ingenieursarbeit geleistet, um das optimale Enzym für eine bestimmte Anwendung zu bestimmen. Häufig sind genetisch veränderte Pilze die Quelle für Xylanase, die in kommerziellen Anwendungen verwendet wird.
Xylan ist eine gummiartige, schleimartige Substanz, die manchmal als Holzgummi bezeichnet wird. Es kann dazu führen, dass Fruchtsäfte trüb werden. Xylanase wird manchmal in Verbindung mit anderen zellwandabbauenden Enzymen wie Pektinase und Cellulase verwendet, um den Saft zu klären, damit er klar wird.
Weizen enthält viel Xylan, das die Konsistenz von Weizenteig beeinflusst. Eine der Hauptanwendungen von Xylanase ist die Verbesserung der Teigqualität. Beispielsweise können Wasserabsorption, Stabilität und Verarbeitbarkeit durch die Verwendung dieses Enzyms verbessert werden. Außerdem wird bei der Fermentation zur Alkoholproduktion Xylanase verwendet, um das gummiartige Material freizusetzen, sodass es fermentiert werden kann.
Diese Art von Enzym wird auch zur Verbesserung von Getreide und anderen pflanzlichen Materialien verwendet, die als Tierfutter verwendet werden. In Kombination mit anderen zellwandabbauenden Enzymen hilft es beim Abbau der Zellwände. Dies erleichtert den Tieren die Verdauung. Ein Beispiel für die Vorteile ist die erhöhte Milchproduktion von Milchkühen.
Das gleiche Prinzip wird mit Xylanase in Präparaten verwendet, die das menschliche Verdauungssystem unterstützen sollen. Kombinationen verschiedener Enzyme, die Pflanzenmaterial abbauen, werden als Nahrungsergänzungsmittel verkauft. Es werden spezifische mikrobielle Enzyme ausgewählt, die über einen breiten pH-Bereich wirken, in der Hoffnung, dass sie in der rauen Umgebung des Magens ihre Aktivität beibehalten. Es ist nicht klar, ob diese Enzyme die Verdauung durch die natürlichen Enzyme des Magens überleben.
Xylan ist als nachwachsender Rohstoff interessant, da es ein großer Bestandteil landwirtschaftlicher Abfälle wie Stroh ist, die als Biomassequelle genutzt werden könnten. Damit ein solches Verfahren erfolgreich ist, muss die Pflanzenzellwand in kleinere, verwertbare Fraktionen zerlegt werden. Verschiedene Xylanasen werden untersucht, um den Zellwandabbau im industriellen Maßstab zu unterstützen.
Eine andere Verwendung für Xylanase liegt in der Papierherstellungsindustrie. Es wird als Alternative zu Chlor beim Bleichen von Zellstoff verwendet. Diese Phase kommt vor der Papierherstellung und reduziert die Menge an Chemikalien, die im Prozess verwendet werden.