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