Charakterisierung von pektinolytischen Enzymen der Zuckerrübe

1. Einleitung
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Die Zuckerrübe ist eine der wichtigsten europäischen Kulturpflanzen, die gerade in den letzten
2 Jahrhunderten die europäische Zuckerversorgung sicherten. Ursprünglich wurde Zuckerrohr
(Saccharum officinarum) als Ausgangsmaterial für die Zuckerherstellung genutzt. Und
auch heute wird der größte Teil des weltweit produzierten Zuckers aus Zuckerrohr hergestellt.
Laut ZMP (2008) wird sogar dreiviertel der Weltzuckerproduktion aus Zuckerrohr hergestellt.
Im europäischen Raum hat sich Ende des 18. Jahrhunderts die Zuckerrübe als Rohstoff für die
Zuckerherstellung etabliert. Eine Kulturpflanze, die aus vielerlei Hinsicht recht interessant
und zukunftsträchtig ist. Momentan wird der europäische Zuckermarkt noch durch die Quotenreglung
der Europäischen Union gestützt und vor den Gesetzen der Marktwirtschaft geschützt,
doch ist schon jetzt ersichtlich, dass der europäische Zucker aus Rüben auf dem
Weltmarkt kaum eine Chance, im Vergleich zum wesentlich billiger produzierten Rohrzucker,
hat.
Umso interessanter sind andere Verwertungsmöglichkeiten für die Zuckerrübe geworden. Ein
Beispiel ist die Bioethanolerzeugung, die sich momentan in Europa etabliert und in Zeiten des
Klimawandels und Förderung nachwachsender Rohstoffe weltweit von den Regierungen der
einzelnen Nationen unterstützt wird. So ist Brasilien beispielsweise ein Vorreiter bei der Entwicklung
von Automobilen, die auf der Basis von Bioethanol fahren und auch in Deutschland
wurde begonnen dem Benzin einen Teil Bioethanol beizumengen.
Eine weitere Verwendungsmöglichkeit der Zuckerrübe ist die Biogaserzeugung, die schon seit
einigen Jahren einen wahren Boom erlebt und immer neue Rohstoffe entdeckt, die momentan
sogar extra aus diesem Grund angebaut werden. So lobt beispielsweise die Firma KWS
(2009) die Zuckerrübe als den „Turbo“ in der Biogasanlage. Auch wurden bereits zahlreiche
Versuche gemacht, um die Zuckerrüben dauerhaft haltbar und verfügbar für die Biogasanlagen
zu machen. Dabei soll sich die silierte Zuckerrübe als ein echter „Methanbooster“ herauskristallisiert
haben, denn bei dieser Form der Aufbereitung beträgt die Verweilzeit in der Biogasanlage
nur noch 10-15 Tage (KWS, 2009).
Ein weiterer interessanter Inhaltsstoff der Zuckerrübe ist das Pektin, das beispielsweise aus
Pressschnipseln der Zuckerherstellung gewonnen wird. Momentan ist aber auch die Verarbeitung
von Zuckerrüben zu Dicksaft denkbar, der zu Biogas verarbeitet wird. Und gerade dieser
Dicksaft, könnte eine erhebliche Menge Pektine enthalten, die von gewissem wirtschaftlich
Wert wäre.
Dabei ist es von Interesse, in welchem Umfang die Zuckerrübe pektinolytische Enzyme enthält
und wie aktiv diese Enzyme sind. So ist gerade die Aktivität der endo-Polygalacturonasen
von größerem Interesse, da sie langkettige Pektine zu kurzkettigen Pektinfragmenten abbauen.
Diese Pektinfragmente sind wiederum von geringerem wirtschaftlichem Interesse, weil sie
veränderte Geliereigenschaften und auch andere Viskositäten in wässrigen Lösungen aufweise.
Somit ist eine Aktivität der endo-Polygalacturonase während der Lagerung des Dicksaftes
unerwünscht.
Die Aktivität einer Pektinesterase wäre jedoch von Vorteil, da Pektine mit geringerem Veresterungsgrad
von größerem wirtschaftlichem Interesse sind. So wäre es möglich, bei ausreichender
Aktivität der pflanzeneigenen Pektinesterase, den Schritt einer Entesterung durch
zugesetzte mikrobielle Pektinesterasen einzusparen.
Eine wichtige Rolle bei dieser Betrachtung spielt der pH-Wert, da es während der Lagerung
des Dicksaftes zu einer Milchsäuregärung kommt, die den pH-Wert auf ca. 3,5 sinken lässt.
Aus diesem Grund ist das Anliegen dieser Arbeit, die Enzyme der Zuckerrübe zu untersuchen,
die vorrangig für den Abbau der Pektine verantwortlich sind, um somit herauszufinden, wie
aktiv diese Enzyme sind und unter welchen Βedingungen die Enzyme Pektin optimal abbauen.