Cellulasen
Cellulose stellt als Hauptpolymer der pflanzlichen Zellwand das mengenmaBig groBte Polymer auf Erden dar und nimmt somit auch bei der Biomasse den groBten Anteil ein. Der Celluloseanteil in Pflanzen reicht von 40 bis 49 % in Holz (Kapitel 9.1) bis hin zu fast reiner Cellulose in Baumwolle (98 %). Chemisch gesehen be — steht Cellulose aus linearen Ketten von bis zu 15 000 Glucosemolekulen, die p- 1,4-glykosidisch verknupft sind. Uber Wasserstoff-Bruckenbindungen lagern sich bis zu 2 000 Celluloseketten zu Mikrofibrillen zusammen, die sich wiederum zu Cellulosefasern zusammenlagern. Diese Fasern sind uberwiegend hoch geordnet (kristalline Bereiche). Sie weisen jedoch teilweise auch gelockerte amorphe Berei — che auf, in denen ein enzymatischer Abbau der Cellulose erfolgen kann. Dies ge — schieht im Vergleich zu Starke jedoch nur sehr langsam.
Analog zur Starke erfolgt auch der komplette Abbau der Cellulose nur durch das Zusammenspiel mehrerer Enzyme in Gemeinschaftsarbeit. Diese Enzyme kon — nen entweder einzeln oder gemeinsam in einem hoch komplexen Multienzymkom — plex vorliegen, wie es sich uberwiegend in Anaerobiern findet. Konkret uberneh — men dabei die folgenden Enzyme jeweils unterschiedliche Aufgaben.
— Endoglucanasen (EC 3.2.1.4) spalten die Cellulose im Inneren des Stranges und setzen kurzere Oligosaccharide bis hin zu Glucose frei.
— Cellobiohydrolasen oder auch Exoglucanasen (EC 3.2.1.91) setzen vom nicht — reduzierenden Ende der Kette her Cellobiosereste (zwei Glucoseeinheiten) frei.
— P-Glucosidasen (EC 3.2.1.21) hydrolysieren letztlich Cellobiose und kurze Oligosaccharide (bis sechs Glucoseeinheiten) zum Endprodukt Glucose.
Industriell relevante Anwendungen von Cellulasen sind u. a. der Zusatz in Wasch — mitteln zur Glattung von Baumwollfasern und dadurch eine Erhohung der Farbin — tensitat und des Weichheitsgrades der Wasche. In der Papierindustrie werden sie zum Entfarben von Altpapier eingesetzt. Zusatzlich konnen sie auch zur Erhohung der Vergarbarkeit holzartiger Abfalle und somit der Produktion von Bioethanol aus Holz genutzt werden. Von Vorteil ist hier, dass das Endprodukt der Cellulasen Glucose ist, welche von Mikroorganismen am leichtesten verwertet werden kann und somit die bevorzugte C-Quelle fur alkoholische Garungsprozesse ist.