Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Tegenwoordig is het gebruikelijk om endo-b-1,4-D-xylanasen (EC 3.2.1.8, xylanasen) aan het broodbereidingsproces toe te voegen om de verwerkbaar heid van het deeg en de kwaliteit van het brood te verbeteren. Op basis van onderzoek naar het mechanisme achter deze functionaliteit, dat in de loop van de laatste twee decennia werd uitgevoerd, werd geopperd dat xy lanasen, die niet-water-extraheerbare arabinoxylanen (WU-AX) hydrolysere n tijdens mengen en water-extraheerbare AX (WE-AX) en in oplossing gebra chte AX (S-AX) intact laten, het meest gunstige effect hebben op de broo dbereiding. Om een goede efficiëntie te vertonen, zouden dergelijke xyla nasen bovendien bij voorkeur ongevoelig moeten zijn voor xylanase-inhibi toren aanwezig in tarwe. Overigens gaan de techno-functionele veranderin gen, teweeggebracht door het gebruik van xylanasen, gepaard met wijzigin gen in de voedingswaarde van brood, aangezien het hierboven beschreven i n oplossing brengen van AX eveneens de omvorming omschrijft van onoplosbare dieetvezel naar oplosbare dieetvezel. Daar deze inzichten bekomen werden door xylanasen van mesofiele organism en te gebruiken, maakt de recente identificatie van extremofiele xylanas en, aangemaakt door organismen die in extreme milieus leven, het mogelij k verder onderzoek te verrichten naar de techno-functionaliteit van xyla nasen in de broodbereiding en naar hun potentieel om de voedingswaarde v an brood te veranderen, wat verder reikt dan vandaag de dag mogelijk is. Vooral de in situ productie van arabinoxylan-oligosachariden (AXOS ) is van belang, daar dit type van moleculen meer en meer in de schijnwe rper staan als nieuw type prebiotica. Het doel van deze scriptie was bijgevolg het bestuderen van de invloed v an extremofiele xylanasen op het broodbereidingsproces en op de eigensch appen van het finale brood. Dit zou het mogelijk moeten maken de heersen de hypothese omtrent de functionaliteit van xylanasen in de broodbereiding te verfijnen en dit zou wellicht nieuwe typen xylanasen moeten opleve ren die actief zijn tijdens het broodbereidingsproces. Terzelfdertijd zo u, gebruikmakende van extremofiele xylanasen, de haalbaarheid van het op timaliseren van de voedingswaarde van brood, zonder de deeg- of broodkwa liteit aan te tasten, aangetoond moeten worden. Op basis van de temperaturen die heersen tijdens de verschillende stappe n van het broodbereidingsproces - mengen bij 20-25 °C, gisting bij 30-35 °C en bakken nabij 220 °C - en de verzuring van het deeg die plaatsvindt tijdens gisting, werden psychrofiele, thermofiele, hype rthermofiele en acidofiele xylanasen geselecteerd voor het experimentele werk. Vermits deze enzymen meestal niet commercieel beschikbaar zijn, w as hun recombinante aanmaak (aangegeven door ‘r’ in de afkorting van de naam van het xylanase), opzuivering en biochemische karakterisering vere ist bij het begin van elk van de verschillende delen van deze studie. Tw ee commercieel beschikbare xylanasen, i.e. glycosyl hydrolase familie (G H) 10 xylanase van Aspergillus aculeatus (XAA) en GH 11 xylanase van Bac illus subtilis (XBS), werden gebruikt als mesofiele referentie xylanasen . De psychrofiele xylanasen rXyn8 (GH 8, onbekende bacteriële oorsprong), rXFH (GH 11, Flavobacterium sp. MSY-2) en XPH (GH 8, Pseudoalteromonas h aloplanktis TAH3A) vertoonden optimale activiteit bij 40 °C. Z e presteerden veel beter bij temperaturen onder 40 °C dan XAA en XB S, die maximale activiteit vertoonden bij 55 °C en 60 °C, resp ectievelijk. rXFH, rXyn8 en XAA werkten bij voorkeur in op WE-AX, terwij l XPH en XBS vooral NWE-AX in oplossing brachten. Het vergelijken van he t potentieel van deze enzymen in de broodbereiding onthulde dat, in het algemeen, noch de globale structuur noch het temperatuursoptimum van de twee typen enzymen geassocieerd kon worden met hun broodverbeterende eff ecten. rXyn8, rXFH en XPH tastten de verwerkbaarheid van het deeg iets meer aan dan XAA en XBS door hun hoge specifieke activiteit bij lagere te mperaturen of door hun meer uitgesproken AX afbraak tijdens de fasen die het bakken voorafgaan. rXyn8, rXFH and XPH konden het specifieke broodv olume verhogen met 18, 18 and 28%, respectievelijk, terwijl het mesofiel e XAA en XBS een volumetoename veroorzaakten van 12 en 23%, respectievel ijk. Analyse van de AX populatie in deeg en brood toonde aan dat het pos itieve effect van de enzymen op het broodvolume in het algemeen kon toeg eschreven worden aan de capaciteit van de enzymen om NWE-AX oplosbaar te maken tijdens mengen en/of gisting en aan de beperkte afbraak van S-AX en WE-AX tijdens deze fasen die het bakken voorafgaan. Het feit dat XPH en XBS het meest gunstige effect op broodvolume teweegbrachten, is in ov ereenstemming met hun hoge substraatselectiviteitsfactor (SSF). Verbazin gwekkend waren veel lagere doseringen nodig van XPH dan van XBS om verge lijkbare broodvolumes te bekomen, wat bijzonder interessant is voor de i ndustriële broodbereiding. Door toevoeging van deze laatste twee enzymen werden de hoogste oplosbare AX gehaltes in brood bekomen [tot 1.7% op droge stof basis, (ds)]. Zulk brood kan tot 40% van de dagelijks aan bevolen hoeveelheid oplosbare dieetvezel verstrekken. Het modulaire GH 10 xylanase A van Thermotoga maritima MSB8 (rXTMA) en zes afgeleiden daarvan, die minstens één van de 2 N- of 2 C-ter minale modules missen (rXTMA∆N1, rXTMA∆N, rXTMA∆C, rXT M∆N1C2, rXTMA∆N1C, rXTMA∆NC) werden aangemaakt en stel len een reeks van thermofiele xylanasen voor. De temperatuur voor optima le activiteit en stabiliteit van deze xylanasen werd sterk beïnvloed doo r de aanwezigheid van de verschillende niet-katalytische modules en stre kten zich uit van 60 tot 80 °C en 50 tot 80 °C, respectievelij k. Wijzigingen in de modulaire structuur van rXTMA brachten eveneens een 1.6-, 2.5- en 26-voudige verscheidenheid teweeg in de in de specifieke activi teit van de enzymen ten opzichte van NWE-AX, WE-AX en xylohexaose, respe ctievelijk. De drie thermofiele xylanasen (rXTMA∆N rXTMA∆NC, rXTMA∆N1C), geselecteerd voor de broodbereidingsexperimenten, ver beterden het broodvolume niet of slechts in geringe mate (10% volumestij ging), wat waarschijnlijk te wijten was aan de afbraak van WE-AX tijdens het proces. Tegen de verwachtingen in, brachten deze thermofiele xylana sen reeds NWE-AX in oplossing tijdens gisting. Zodoende schaadden ze de deegverwerkbaarheid, wat het onmogelijk maakte AXOS in situ te prod uceren binnen de grenzen van deegverwerkbaarheid. Het hyperthermofiele xylanase B van Thermotoga maritima MSB8 (rXTMB ) was optimaal actief bij 100 °C en werd slechts na 30 min bij 110& nbsp;°C geïnactiveerd. rXTMB had een vergelijkbare SSF als rXTMA. In de broodbereiding bracht rXTMB de NWE-AX aanzienlijk in oplossing tijdens d e bakfase en dit veranderde de algemene deegscore en broodvolume niet op vallend. Daarenboven rijkte rXTMB brood aan in AXOS (1.5% ds) met een ge middelde polymerizatiegraad (avDP) van 15, zonder de deegverwerkbaarheid en technologische kwaliteit van het brood te compromitteren. Een groot deel van de hoeveelheid AXOS die ingenomen moet worden om fysiologisch e ffect te hebben, experimenteel vastgesteld op 2.2 g per dag, kan verstre kt worden door dergelijk brood. Verdere toename van het in situ aangemaa kte AXOS gehalte werd bereikt door rXTMB samen toe te voegen met XPH of XBS. Verbazingwekkend had deze combinatie ook een meer uitgesproken effe ct op het specifiek broodvolume dan XPH of XBS alleen. Het acidofiele xylanase van Aureobasidium pullulans var. melanigenum (rX API) toonde maximale activiteit bij 45 °C en pH 3.0 tot 4.0. Bijkom ende boeiende facetten van rXAPI zijn zijn hoge specifieke activiteit ten opzichte van NWE-AX en WE-AX en zijn hoge SSF, wat maakt dat het een interessante kandidaat-broodverbeteraar is. rXAPI verbeterde de deegverwe rkbaarheid evenals het broodvolume (24% toename) doordat NWE-AX werden o mgezet in S-AX met hoge moleculaire massa (HMM) en de afbraak van S-AX b eperkt was tijdens het hele proces. Echter, aanzienlijk hogere doseringe n van rXAPI waren nodig om vergelijkbare broodvolumes te bekomen dan met XBS. Dit wijst mogelijkerwijs op hun verschil in inhibitiegevoeligheid. XBS werd geïnhibeerd door TAXI (Triticum aesticum xylanase inhibitor), terwijl rXAPI zowel door TAXI als XIP (xylanase inhibiting protein) werd geïnhibeerd. Vergelijking van de functionaliteit van rXAPI en XBS in de broodbereiding doet vermoeden dat xylanase-inhibitoren de substraatsele ctiviteit van het enzym kunnen sturen. Door de de facto inactivering van rXAPI, door complexatie met xylanase-inhibitoren, kon de impact va n lage optimale pH op xylanase efficiëntie in broodbereiding niet worden achterhaald. Meta-analyse van de bovenstaande resultaten door middel van ‘Principal C omponent Analysis’ toonde aan dat het temperatuursoptimum van een xylana se negatief gecorreleerd was met het broodvolume, dat op zijn beurt posi tief gecorreleerd was met de hoeveelheid NWE-AX in oplossing gebracht ti jdens mengen. Bovendien wees het in kaart brengen van alle enzym-enzym d osering observaties erop dat xylanasen met een vergelijkbare activiteitsratio (AR), i.e. een genormalizeerde activiteit ten opzichte van NW E-AX, de brood- en AX-gerelateerde parameters op een gelijkaardige manier beïnvloedden. Het inherent potentieel van een xylanase in de broodbereiding lijkt, naast zijn SSF, gerelateerd te zijn met zijn AR. Naar gelan g hun AR kunnen de 10 gebruikte xylanasen geclassificeerd worden in vier groepen: i) rXTMB, ii) rXFH, rXyn8, XAA and the XTMA-type enzymes, iii) XPH and XBS and iv) rXAPI. Samenvattend kan geconcludeerd worden dat deze studie, in eerste instant ie, geleid heeft tot een verbeterde kennis van de biochemische eigenscha ppen van extremofiele xylanasen. Zulke kennis kan nuttig zijn voor het b eoordelen van het potentieel van deze xylanasen in processen waar xylana sen worden gebruikt. Voorbeelden zijn de enzymatische degradatie van lig nocellulose biomassa voor de aanmaak van bio-ethanol, papier en pulp pro ductie en graangebaseerde voederproductie. In de hier beschreven studie liet hun gebruik ons toe onze visie op het mechanisme achter xylanase fu nctionaliteit te verfijnen. Xylanasen zouden voornamelijk tijdens mengen voldoende NWE-AX in oplossing moeten brengen en zouden S-AX en natieve WE-AX tijdens mengen en/of gisting intact moeten laten. Daar waar het in herent potentieel van xylanasen in de broodbereiding voorspeld kan worde n door hun SSF en/of AR, eerder dan door hun GH classificatie, verhogen optimale activiteit bij lage temperaturen en inhibitie-ongevoeligheid de efficiëntie van xylanasen. Juiste keuze van xylanasen laat het niet all een toe de technische eigenschappen van deeg en brood te verbeteren, het laat ook de in situ productie toe van oplosbare AX of AXOS, zonder de deeg- of broodkwaliteit aan te tasten. Vanuit nutritioneel oogpunt kan di t interessant blijken te zijn daar van deze componenten verwacht wordt d at ze ‘functioneler’ zijn dan onoplosbare AX.

Xylane --- Xylans --- Aptitude boulangère --- Baking characteristics --- Pain --- Bread --- Academic collection --- 664.644.5 --- 664.66 --- Enzyme-rich materials. Amylase preparations. Malt extracts. Fungal amylases. Proteinase preparations. Other enzyme-rich materials --- Bakery products in general. Bread and allied products --- Theses --- 664.66 Bakery products in general. Bread and allied products --- 664.644.5 Enzyme-rich materials. Amylase preparations. Malt extracts. Fungal amylases. Proteinase preparations. Other enzyme-rich materials --- Thermotoga

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Sociology of education --- Social policy and particular groups --- 001.89 --- Organisatie van wetenschap en wetenschappelijk werk. Wetenschapsbeleid --- 001.89 Organisatie van wetenschap en wetenschappelijk werk. Wetenschapsbeleid

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Letterkunde --- Littérature --- Littérature néerlandaise --- Nederlandse letterkunde --- Nederlands proza --- Prose néerlandaise --- 8393-3 "13 : 19 " (082.2)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)