Spalting av Cellulose
Andreas Berg
Andreas Berg
Eirik van der Meer
> Hva må til for å spalte cellulose? Mikroorganismer eller enzymer?
Vel, det er ikke mikroorganismene i seg selv som gjør det.
--
Eirik M
Vil De ha Meer?
Bjørn Oddvar Strøm
news:sxKN8.1162$yj7....@news4.ulv.nextra.no...
> Hva må til for å spalte cellulose? Mikroorganismer eller enzymer?
Enzymer, nærmere bestemt et som heter cellulase, men virveldyr produserer
ikke
dette enzymet, slik at drøvtyggere som spiser gress er avhengig av bakterier
og protister
som skiller ut dette enzymet.
Terimitter, som spiser trevirke, produserer heller ikke enzymet selv, men
har en symbiotisk
mikrootganisme i fordøyelsessytemet..
hilsen
Bjørn Oddvar Strøm
bjor...@student.matnat.uio.no
Størker Moe
>Hva må til for å spalte cellulose? Mikroorganismer eller enzymer?
>
Cellulose brytes ned enten enzymatisk eller ved sur hydrolyse.
Cellulose er utrolig motstandsdyktig mot nedbrytning pga. den
krystall-lignende strukturen. En del mikroorganismer produserer
cellulaser som bryter ned cellulose, først til cellobiose, så brytes
cellobiosen ned til glukose.
Man kan også bryte ned cellulose ved syreangrep. Koking av cellulose
i varm syre vil bryte ned de mest åpne partiene av cellulosen, og det
som er igjen er de mest krystallinske partiene. Dette selges som
mikrokrystallinsk cellulose til bla. matvare- og tablettindustrien.
Koker du lenge nok i sterk nok syre, vil all celllulose etterhvert
brytes ned. Utbyttet av glukose vil imidlertid være lavt, siden
glukose er lettere nedbrytbart til furanderivater enn hva cellulose
er til glukose. Så etterhvert som glukose dannes langsomt fra
cellulosen, vil den brytes videre ned av syra.
Og at syre bryter ned cellulose, vet enhver kjemiker som har sølt
konsentrert svovelsyre på bomulls-lab.frakken sin, særlig hvis man
prøver å kjøre den i vaskemaskina etterpå. "Dæven, halve labfrakken
min er borte, jo!"
Slutt nattforelesning.
PS: Hvorfor lurte du?
--
Størker Moe
Email Storker(DOT)Moe(AT)chembio(DOT)ntnu(DOT)no
WWW http://www.chembio.ntnu.no/users/stmoe/
Andreas Berg
"Størker Moe" <storke...@chemengDOTntnuDOTno.invalid> skrev i melding
news:922C5F3...@129.241.190.95...
> PS: Hvorfor lurte du?
Har tenkt å utvikle en form for nødproviant. Kunne man greid å brutt ned
cellulose (gress, planter) til sukker, ville jo kroppen greid å nyttegjøre
seg dette.
En annen ting: Kan enzymer lagres? Hvis man for eksempel har en
(vakuum)pakke med enzymer, som man putter litt "frukt & grønt" oppi, sørger
for rett temperatur og surhetsgrad, vil de da begynne å jobbe?
Som dere skjønner, sitter jeg ikke på den helt store kunnskapen. Har nettopp
fullført naturfag på første året allmennfag.
Andreas Berg.
Størker Moe
>Har tenkt å utvikle en form for nødproviant. Kunne man greid å
>brutt ned cellulose (gress, planter) til sukker, ville jo kroppen
>greid å nyttegjøre seg dette.
Morsom tanke. Lykke til.
>En annen ting: Kan enzymer lagres?
Enzymer kan lagres. Hvor lagringsdyktige de er, varierer veldig fra
enzym til enzym. Også hvilken organisme man har brukt for å produsere
enzymet kan påvirke stabiliteten.
Noen enzymer er veldig lagringsdyktige, feks. lipaser og proteaser
som brukes i vaskemidler. Andre, som spesialenzymer som brukes i
forskning, er veldig følsomme for lagringsforholdene og har dårligere
holdbarhet.
Novo i Danmark er en stor produsent av enzymer. Det finnes også
finske firmaer som jeg ikke husker navnet på nå, men det finnes et
digert bioteknologi-forskningsinstitutt like utenfor Helsinki som
driver med mange forskjellige slags enzymer, bl.a. har de forsket på
cellulaser. Instituttet heter VTT.
>Hvis man for eksempel har en
>(vakuum)pakke med enzymer, som man putter litt "frukt & grønt"
>oppi, sørger for rett temperatur og surhetsgrad, vil de da begynne
>å jobbe?
I prinsippet, ja. Men det vil nok ta tid. Når vi bruker enzymer for å
løse opp trefiber før analyse, bruker vi to dagers behandlingstid...
Roy-A. Lyså
Andreas Berg wrote:
>
> Har tenkt å utvikle en form for nødproviant. Kunne man greid å brutt ned
> cellulose (gress, planter) til sukker, ville jo kroppen greid å nyttegjøre
> seg dette.
>
> En annen ting: Kan enzymer lagres? Hvis man for eksempel har en
> (vakuum)pakke med enzymer, som man putter litt "frukt & grønt" oppi, sørger
> for rett temperatur og surhetsgrad, vil de da begynne å jobbe?
>
> Som dere skjønner, sitter jeg ikke på den helt store kunnskapen. Har nettopp
> fullført naturfag på første året allmennfag.
>
> Andreas Berg.
De spørsmålene/tankene som automatisk streifer meg i forbifarten er:
1. Har du undersøkt hvilke planter o.l som allerede finnes i villmarka og kan
spises i den formen de foreligger i uten noen form for hi-tech modifikasjon,
men med kanskje bare litt luting og koking i stedet? Det er nemlig en drøss med
planter der ute som er spiselige og som de fleste aldri har hørt om, og som kan
tilberedes i løpet av relativt kort tid med svært enkle midler (sjøl om smaken
ikke kvalifiserer for terningkast seks). Det er flott med nye ideer, men se
først på hva folk har gjort i hundreder av år allerede.
2. Hva med plantegiftene? Mange celluloserike planter er giftige ved at de
skader lever og nyrer, inneholder et utall alkaloider som innvirker på kroppen
vår og da særlig på sentralnervesystemet. Selv om du skulle klare å få omgjort
cellulosen til fordøyelig sukker kan maten være giftig. Noen vil nå si: da
bruker man bare ugiftige planter istedet. Joda det er riktig det, men da kan
disse som regel spises i den formen de er i, riktig nok med lavere
sukkerinnhold, se punkt 1.
3. Hva med de eksotiske sukkerartene? Ved enzymatisk nedbryting vil det
antakelig frigjøres en del eksotiske sukkerarter som tarmen ikke er istand til
å absorbere og som kroppen heller ikke har bruk for. Disse bidrar til økt
osmolalitet i tarminnholdet og dermed vannretensjon som bidrar til en kraftig
diare. De samme sukkerarter vil være snacks for tarmfloraen som utvikler enorme
mengder gass i tarmen. Gass og diare er det siste man ønsker i en nødsituasjon.
4. Hva med bakterie/sopp-vekst? Et konserveringsmiddel må tilsettes til
enzym/plantesuppa for å ikke få en samtidig oppblomstring av bakterier og sopp,
noe som er særlig risikabelt på varme dager og/eller dersom prossesseringen tar
lang tid.
5. Hva med påvirkning fra plantens egne enzymer? Når cellene i planten
nedbrytes vil dette aktivere en del av plantens egene enzymer som starter en
nedbryting som kanskje resulterer i en uapettitelig masse som er bitter og
uspiselig. Problemet unngåes ved å koke plantene i starten, se punkt 1.
At nesten alle enzymer er termolabile og dør ved lang tids lagring i
romtemperatur er en annen sak. Det enzymet du har tenkt å bruke vil kreve en
god del protein-engineering før du ender opp med et termostabilt enzym som kan
lagres i en nødpakke.
royal
Arnt Karlsen
<ro...@fjerndettefarmasi.fjerndetteuit.no> wrote in message
<3D09B73F...@fjerndettefarmasi.fjerndetteuit.no>:
> Andreas Berg wrote:
>
>
>> Har tenkt å utvikle en form for nødproviant. Kunne man greid å brutt
>> ned cellulose (gress, planter) til sukker, ville jo kroppen greid å
>> nyttegjøre seg dette.
>>
>> En annen ting: Kan enzymer lagres? Hvis man for eksempel har en
>> (vakuum)pakke med enzymer, som man putter litt "frukt & grønt" oppi,
>> sørger for rett temperatur og surhetsgrad, vil de da begynne å jobbe?
>>
>> Som dere skjønner, sitter jeg ikke på den helt store kunnskapen. Har
>> nettopp fullført naturfag på første året allmennfag.
>>
>> Andreas Berg.
>
> De spørsmålene/tankene som automatisk streifer meg i forbifarten er:
>
> 1. Har du undersøkt hvilke planter o.l som allerede finnes i villmarka
> og kan spises i den formen de foreligger i uten noen form for hi-tech
> modifikasjon, men med kanskje bare litt luting og koking i stedet? Det
> er nemlig en drøss med planter der ute som er spiselige og som de fleste
> aldri har hørt om, og som kan tilberedes i løpet av relativt kort tid
> med svært enkle midler (sjøl om smaken ikke kvalifiserer for terningkast
> seks). Det er flott med nye ideer, men se først på hva folk har gjort i
> hundreder av år allerede.
>
..ClasOhlson hadde for noen år siden en bok om dette, som het
"Överleva på naturens villkor", året etter at den forsvant ut
av katalogen, fikk jeg tak i den gjennom ClasOhlson i Sverige,
og forlaget.
Så da skulle jeg jo kunnet bidra med ISBN og forfatter mm?
1 desember 2001 fikk jeg en kriminell nabo i etasjen over...
--
..med vennlig hilsen = with Kind Regards from Arnt... ;-)
...with a number of polar bear hunters in his ancestry...
Scenarios always come in sets of three:
best case, worst case, and just in case.
Roy-A. Lyså
Arnt Karlsen wrote:
>
>
> ..ClasOhlson hadde for noen år siden en bok om dette, som het
> "Överleva på naturens villkor", året etter at den forsvant ut
> av katalogen, fikk jeg tak i den gjennom ClasOhlson i Sverige,
> og forlaget.
> Så da skulle jeg jo kunnet bidra med ISBN og forfatter mm?
> 1 desember 2001 fikk jeg en kriminell nabo i etasjen over...
Källman, Stefan: Overleve på naturens vilkår: ISBN 82-517-8160-4
Joda, dette er ei fin bok, men inneholder en del skjønnhetsfeil.
royal
Harald Barstad
> >>
> >> En annen ting: Kan enzymer lagres? Hvis man for eksempel har en
> >> (vakuum)pakke med enzymer, som man putter litt "frukt & grønt" oppi,
> >> sørger for rett temperatur og surhetsgrad, vil de da begynne å jobbe?
Oppbevart tørt, mørkt og kjølig tåler enzymer flest lagring i årevis
uten å tape noe særlig av aktiviteten. (tenk vaskepulver)
Lykke til!
#arald
Roy-A. Lyså
Harald Barstad wrote:
Noen utfyllende kommentarer til dette:
Generelt er sulfhydrylgruppene som cysteiner bidrar med de mest reaktive
gruppene i proteiner. I det reduktive intracellulære miljø foreligger disse i
den reduserte form, som sulfhydrylgrupper, mens i det oksidative
ekstracellulære miljø vil disse foreligge i oksidert form, og da gjerne som
disulfidbroer dersom to slike sulfhydrylgrupper ligger i nær romlig
plassering i tertiærstrukturen. Tas et intracellulært enzym ut av sitt native
reduktive miljø vil sulfhydrylgruppene oksideres av oksygen fra lufta eller
andre oksidative agens og enzymet mister sin aktivitet. Puttes et
ekstracellulært enzym inn i et reduktivt miljø vil stabiliserende
disulfidbroer reduseres og enzymet denaturerer med tap av aktivitet.
Oppbevaring av intracellulære enzymer bør derfor skje med sterke reduktanter
til stede, som ditiotreitol eller merkaptoetanol, for å beskytte mot
oksidasjon. Enzymer stabiliseres også generelt av store polare ikke-ioniske
osmolytter som ekskluderes fra proteinstrukturen, senker vannaktiviteten og
ellers øker viskositeten og forsterker vanngitteret rundt proteinstrukturen.
Eksempler på slike osmolytter er glyserol og sukkere, mens urea og guanidin
har motsatt effekt. Videre stabiliseres enzymer generelt av store ioner som
har lav ladning pr. overflate, som ekskluderes fra proteinstrukturen og som i
kraft av disse egenskapene skjermer ladde grupper i proteinstrukturen fra
vannmolekyler. Eksempler på disse er fosfat, sulfat, mens fluorid og
litiumioner har motsatt effekt. Metalloenzymene stabiliseres av sine
tilhørende metallioner. Generelt stabiliseres enzymer av sine co-substrater.
Hydrofobe molekyler i miljøet vil skape interaksjoner med proteiners generelt
hydrofobe indre og denaturere proteinet.
Mekanismene for stabilisering av proteiner er dårlig forståtte og
stabilisering kan være vanskelig og individuelt for hvert enkelt protein slik
at man er henvist til bruke prøve/feile-metoden. Ekstracellulære enzymer er
naturlig nok mye enklere å stabilisere, men generelt må man ta hensyn til
momentene som beskrevet over dersom man tenker på å oppbevare enzymet over
lang tid. Uansett er enzymer designet av moder Natur for å fungere i vandige
løsninger, og skal enzymet lagres i tørr form kan vannet rundt og inni
enzymet bare fjernes delvis ved å erstatte det med surrogater som f.eks
glyserol og sukkere, men dette er nesten en vitenskap i seg sjøl. Enzymet
Andreas Berg er ute etter er høyst sannsynlig et ekstracellulært enzym
(heldigvis).
Vaskepulver: flekker på klær som er vanskelige å få bort inneholder
proteiner, stivelse og fett, og disse fjernes som regel lettvint med
detergenter ved koketemperaturer som klærne desverre ikke tåler. Derfor
bruker man istedet enzymer ved noe lave temperaturer, som proteaser mot
proteiner og amylaser mot stivelse. I den senere tid er også lipaser tatt
litt i bruk mot fett.
I vaskemaskinen er det et ikke-fysiologisk, basisk, oksidativt og
overopphetet miljø som virker destabiliserene på enzymer flest. De enzymene
som skal brukes må tåle: pH mellom 7 og 11, oksyderende kjemikalier som
perborat og andre blekemidler, temperatur helst opptil 65 grader C. Derfor må
f.eks proteasene som skal brukes hentes fra termofile organismer som lever i
et basisk miljø. Metalloproteaser, som inkluderer en drøss med proteaser, kan
ikke brukes p.g.a at vaskepulver inneholder chelatorer. Intracellulære
proteaser kan ikke brukes da disse vil oksideres (se over). Subtilisin, en
alkalisk protease fra bakterien Bacillus, er mye brukt, men villtypen kan
ikke brukes. Subtilisin stabiliseres nemlig av kalsium, og enzymet vil
destabiliseres og denaturere når kalsium fjernes p.g.a chelatorene. De
kalsiumbindende aminosyrene i enzymet er derfor fjernet. Istedet er cysteiner
innført på strategiske steder ved å studere krystallstrukturen, og disse
danner en stabiliserende disulfidbro. Resultatet er et enzym som er > 1000 X
mer stabilt enn villtypen. Videre er en av aminosyrene, et metionin, ustabilt
og oksideres slik at subtilisin blir inaktivert. Metioninet er derfor
erstattet med alanin som gir høyest gevinst m.h.t aktivitet og stabilitet av
flere utprøvde aminosyrer.
Så det er ikke lettvindt å finne et enzym som passer til et bestemt formål.
Det skal ikke være enkelt. Som prøvd vist over så trenges ikke rent lite
tidkrevende forarbeide, kanskje med protein-engineering/gen-manipulasjon.
royal
Arnt Karlsen
<ro...@fjerndettefarmasi.fjerndetteuit.no> wrote in message
<3D0EF340...@fjerndettefarmasi.fjerndetteuit.no>:
> Arnt Karlsen wrote:
>>
>> ..ClasOhlson hadde for noen år siden en bok om dette, som het "Överleva
>> på naturens villkor", året etter at den forsvant ut av katalogen, fikk
>> jeg tak i den gjennom ClasOhlson i Sverige, og forlaget. Så da skulle
>> jeg jo kunnet bidra med ISBN og forfatter mm? 1 desember 2001 fikk jeg
>> en kriminell nabo i etasjen over...
>
> Källman, Stefan: Overleve på naturens vilkår: ISBN 82-517-8160-4
..takker. På norsk??? Mi var på svensk.
> Joda, dette er ei fin bok, men inneholder en del skjønnhetsfeil.
..er på svensk, ja, hva mer? Husker i farta ei gift-rot som ligna veldig
på ei mat-rot, uten at jeg kan huske at jeg oppfatta hvilken som var hva.
Roy-A. Lyså
Arnt Karlsen wrote:
>
> >
> > Källman, Stefan: Overleve på naturens vilkår: ISBN 82-517-8160-4
>
> ..takker. På norsk??? Mi var på svensk.
>
Boka er på norsk.
Se: http://www.spirit.no/lesestoff/artikkel.php?id=220
>
> > Joda, dette er ei fin bok, men inneholder en del skjønnhetsfeil.
>
> ..er på svensk, ja, hva mer? Husker i farta ei gift-rot som ligna veldig
> på ei mat-rot, uten at jeg kan huske at jeg oppfatta hvilken som var hva.
>
Noen bilder stemmer ikke.
royal
Petter Nord
brukte saltsyre..
men er ikke helt sikker
Petter Nord
Mad Scientist
Sturla Molden
> Har tenkt å utvikle en form for nødproviant. Kunne man greid å brutt ned
> cellulose (gress, planter) til sukker, ville jo kroppen greid å
> nyttegjøre seg dette.
Kan jeg foreslå koprofagiløsningen? Metoden går i enkelhet
ut på å ha en flora av symbiotiske mikroorganismer i tarmen
(protozoer), spise cellulose, og la disse mikroorganismene
bryte ned cellulosen. Deretter spiser man avføringen med
nedbrutt cellulose. Brukes blant annet av haredyr. Denne er
trolig den enkleste å implementere i menneskets nåværende
fordøyelsesorganer.
Drøvtyggerne har valgt en variant med fermentering
før maten ankommer abomasum (magesekken /løypemagen). Hos
drøvtyggerne består denne fermenteringsreaktoren av to
kammer: et fermenteringskammer (vom og nettmage) og et kammer
som tar opp væske slik at spyttprduksjonen ikke tørker ut dyret
(bladmagen). Drøvtyggerne skaffer seg næring ved å ta opp
flyktige fettsyrer som produseres av symbiontene. I tillegg
fordøyer de overskuddet av symbionter.
Det er viktig å vite at plateetende dyr ikke får tak
i glukose direkte fra nedbryting av cellulose. Sukkeret som
produseres når cellulosen brytes ned blir effektivt konsumert
av mikroorganismene. Derimot frigir disse organismene som
sagt "flyktige fettsyrer", og de er i selv selv næring
når de fordøyes på "vanlig" måte.
Sturla Molden
P.S. Begrepet "flyktige fettsyrer" i ernæringsfysiologien
er en betegnelse på små karboksylsyrer, f.eks. maursyre,
eddiksyre, propionsyre og smørsyre.