ویژگی‌های بیوشیمیایی

آنزیم زایلاناز با شماره آنزیمی ( 3.2.1.8 :EC) که گاهی پنتوزاناز یا همی سلولاز هم نامیده می شود، یک آنزیم هیدرولیز کننده خارج سلولی و متعلق به خانواده آنزیمی گلیکوزیل هیدرولاز می‌باشد که بیشتر در گروه‌های گلیکوزیل هیدرولاز 10 و 11 با فعالیت 1, 4 اندوزایلاناز یافت می‌شود. از لحاظ ژنتیکی این آنزیم شامل تک زنجیره گلیکوپروتئینیبا محدوده وزنی 6-80 کیلو دالتون می باشد و به طور متوسط درصد آمینواسیدهای اسیدی آن بیشتر از آمینواسیدهای بازی است. این عاملمی تواند دلیل پایداری و فعالیت آنزیم در شرایط اسیدوفیلی باشد زیرا آمینواسیدهای اسیدی می توانند دفع الکترو استاتیکی از بار مثبت در pH کم را کاهش دهند. ویژگی های بیوشیمیایی و ساختاری آنزیم زایلاناز وابستـه به منشأ میکروارگانیسمی آن است. برخی از آنزیم های زایلاناز مقاومت به دمایی مناسبی دارند که علت آن به دلیل وجود یک پیوند دی سولفیدی اضافی نسبت به سایرین می‌باشد. که این پیوند باعث افزایش چگالی بار پروتئین و برهمکنش های یونی آن می گردد.

منشأ آنزیمی

زایلانازها آنزیم های خارج سلولی اند که به وسیله طیف وسیعی از موجودات مانند قارچ و باکتری به مقدار زیاد و توسط مخمر، جلبک دریایی، پروتوزآ، نرم تنان، سخت پوستان و حشرات به میزان کم تولید می شوند. قارچ های رشته ای به دلیل قابلیت تولید سطح بالایی از آنزیم های خارج سلولی نسبت به باکتری و مخمر و نیز رشد آسان، در تولید زایلاناز صنعتی کاربرد فراوان دارند. مهم ترین باکتری های تولید کننده این آنزیم که در محدوده ی خنثی- قلیایی فعال است، باسیلوس، کلستریدیوم و اکتینومیست ها می باشند. برخی زایلانازها با منشا قارچی در محدوده ی اسیدی فعال است که مهم ترین قارچ های تولید کننده این آنزیم تریکودرما، آسپرژیلوس و ترمومایسس‌ها می باشند.

انواع سوبسترا

آنزیم زایلاناز، یک آنزیم هیدرولیز کننده است که پیوند های 1, 4- β گلیکوزیدی در سوبسترا های خود که معمولاً زایلان یا آرابینو زایلان است را می‌شکند. زایلان بعد از سلولز، دومین ترکیب پلی ساکاریدی فراوان در دیواره ی سلولی گیاهان است که دارای ساختمانی با پیوند های 1, 4- β زایلو‌پیرانوزی می باشد. در دیواره ی سلولی گیاهان ترکیباتی مانند سلولز، همی سلولز (زایلان) و لیگنین به هم متصل می شوند. هیدرولیز کامل زایلان و تبدیل آن به کوچک ترین واحد ساختاری (زایلوز) نیاز به عمل چندین آنزیم هیدرولیتیک متفاوت دارد. زایلانازها در اثر شکست پیوند 1, 4- β گلیکوزیدی، تولید قندهایی مثل زایلوبیوز و انواع زایلوالیگوساکارید می کنند که با عمل β- زایلوزیداز به زایلوز تبدیل می شوند. در نتیجه‌ی این عمل شکل نا‌محلول سوبسترا به شکل محلول آن تبدیل می‌شود.

ساختار مولکولی زایلان

ساختار مولکولی آرابینو‌زایلان

زایلان های موجود در غلات شامل مقادیر زیادی از L-آرابینوز است، در نتیجه به آن ها آرابینو‌زایلان گویند. آرابینو‌زایلان پلی ساکارید غیر نشاسته ای مهم در غلات است که حدود 60-70 درصد دیواره سلــولی گندم و 2-3 درصد آرد حاصل از آن ها را تشکیل می دهد.

کاربردهای آنزیم زایلاناز

آنزیم زایلاناز یک کاتالیزور زیستی مهم برای تجزیه همی‌سلولز‌ها از جمله زایلان و آرابینوزایلان می‌باشد.این آنزیم در صنایع مختلف شامل صنعت غذا (بهبود کیفیت‌نان، افزایش شفافیت آب میوه، محصولات‌پروبیوتیک و پری‌بیوتیک، شیرین کننده نوشابه، تولید روغن های گیاهی و غیره‌، صنعت نساجی، صنعت کاغذ (به عنوان سفید‌کننده زیستی)و دیگر صنایع مربوطه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و دارای کاربرد‌های فراوانی است.

آنزیم زایلاناز می‌تواند در این صنایع جایگزین مواد شیمیایی شود و سمیت ناشی از به کارگیری مواد شیمیایی در محصولات صنایع مربوطه را به حداقل ممکن برساند. همچنین در سال‌های اخیر کاربرد این آنزیم به عنوان یک افزودنی مهم در صنعت خوراک حیوانات به دلیل نقش چشمگیر آنزیم زایلاناز در تجزیه همی سلولاز‌ها و افزایش انرژی قابل دسترس، رو به گسترش است.

اهمیت آنزیم ها در جیره غذایی حیوانات

استفاده از آنزیم ها در خوراک حیوانات باعث هیدرولیز عوامل ضد تغذیه و ترکیبات آلرژی زای موجود در جیره خوراک شده و نقش مهمی در افزایش قابلیـت هضم مواد مغذی و بهبود رشد دام و طیور دارد.
حیوانات تک معده در مراحل اولیه رشد خود، نمی‌توانند به طور موثری آنزیم های درون زاد ترشح کنند و در نتیجه قابلیت هضم و استفاده از تمام مواد مغذی موجود در جیره‌ی آنها تحت تاثیر قرار می‌گیــرد.این موضوع اهمیت استفــاده از آنزیم های برون زاد را در جیره غذایی حیوانات برای کمک به هضم بهتر عوامل ضد تغذیه ای مشخص می کند.

اثرات ضد تغذیه ای پلی ساکارید های غیر نشاسته ای

بخش عمده خوراک دام و طیور را غلات تشکیل می دهند که مهم‌ترین جزء در تأمین انرژی حیوان می باشند. اکثر کربوهیدرات های موجود در این مواد پلی ساکارید های غیر نشاسته‌ای (NSPs: سلولز، بتاگلوکان، همی سلولزها) هستند که باید به مواد قابل جذب (گلوکز، زایلوز و…) تبدیل شوند تا به عنوان منبع انرژی عمل کنند.
از این رو NSPs دارای اثرات ضد تغذیه ای اند و زمانی که به مقدار زیاد مصرف می‌شوند باعث افزایش ترشح موسین(گلیکوپروتئین‌هایی با وزن مولکولی بالا) از سلول‌های جامی شکل روده شده که موجب افزایش ویسکوزیته محتویات روده و کاهش سرعت انتشار و برهمکنش آنزیم ها و سوبستراهای آنها و نیز ضخیم شدن لایه مخاطی روده می‌شود. از سوی دیگر،ترکیبات NSP نامحلول موجود در دیواره سلولی، نشاسته، پروتئین و سایر مواد مغذی را درون خود به دام می اندازند و مانع از دسترسی آنزیم‌های درون‌زاد به مواد مغذی قابل هضم می‌شود.
همچنین به دلیل عدم تجزیه این مواد سرعت هضم و جذب مواد مغذی و به دنبال آن مصرف خوراک کاهش یافته و روی وزن بدن حیوان اثر سوء دارد. NSP علاوه بر اثرات مستقیمی که بر مورفولوژی و فیزیولوژی روده دارد، اثرات غیر مستقیمی بر کاهش میزان اکسیژن محلول در روده شده و در نتیجه به توسعه میکرو فلور بی هوازی کمک می کند. این تغییر در اکولوژی روده (از یک محیط هوازی یا بی‌هوازی اختیاری به یک محیط کاملاً بی‌هوازی) ممکن است باعث استرس دستگاه گوارش شود که می تواند منجر به تولید اسیدهای چرب زنجیره کوتاه (SCFA)، اسیدهای چرب فرار (VFA) و سموم توسط برخی از ارگانیسم های بی هوازی شود.

اهمیت آنزیم زایلاناز در خوراک دام و طیور

مکمل های آنزیمی به طور گسترده در جیره خوراک برای بهبود عملکرد حیوان، بهینه سازی مصرف خوراک و همچنین به حداقل رساندن آلودگی های محیطی به دلیل کاهش خروجی مدفوع استفاده می شود. زایلاناز نمونه ای از مکمل آنزیمی برای بهبود فاکتورهای تغذیه ای با تجزیه موثر زایلان ها و آرابینوزایلان های موجود در دیواره سلولی غلات است. در نتیجه، نسبت بالایی از انرژی محبوس شده در ماتریس های تغذیه این مواد آزاد می شود.علاوه بر این، زایلانازها به تسکین برخی از مشکلات گوارشی مانند کاهش ارتفاع پرز، افزایش سطح باکتری‌های بیماری‌زا در روده، دفع غیرضروری موسین و التهاب مزمن کمک می‌کنند. آنها همچنین ایمنی طیور را بهبود داده و اثرات مضر عفونت سالمونلا تیفی موریوم یا کلستریدیوم پرفرنجنس را به حداقل می رسانند.
کاهش ویسکوزیته منجر به بهبود قابلیت هضم پروتئین، انرژی قابل متابولیسم ظاهری، مصرف خوراک، افزایش وزن بدن و تبدیل خوراک می‌شود.زایلانازها به طور تصادفی پیوند های گلیکوزیدی در ساختار زایلان یا آرابینوزایلان را تجزیه کرده و منجر به تولید زایلوالیگوساکاریدهای منشعب با درجه انشعاب کمتر از 10 می‌شود.این ترکیبات هضم نشده از روده کوچک عبور کرده و در روده بزرگ به عنوان ترکیبات پری بیوتیک توسط باکتری‌های مفید از جمله لاکتوباسیلوس و گونه‌های بیفیدوباکتریوم هیدرولیز می شوند که منجر به افزایش جمعیت آن ها و کاهش احتمال اتصال باکتری‌های بیماری‌زا مانند کلستریدیوم پرفرنجنس به دیواره روده می‌شود.همچنین مشخص شد که زایلانازها قابلیت هضم ظاهری روده‌ای آمینو اسیدها را در رژیم غذایی مبتنی بر ذرت و گندم افزایش می دهند.

ویژگی های آنزیم زایلاناز

فعالیت آنزیمی:

واحد فعالیت آنزیم برابر است با مقدار آنزیمی که در یک دقیقه، در شرایط مطلوب، یک میکرومول سوبسترا (زایلان) را به محصول تبدیل کند.

ترکیبات تشکیل دهنده محصول:

هر کیلوگرم از محصول حاوی 25000000 واحد BXU آنزیم زایلاناز است.

میزان مصرف پیشنهادی: 200 گرم در تن خوراک

شرایط نگهداری: در جای خشک و خنک و با تهویه مناسب و به دور از نور خورشید نگهداری شود.