Микробные ксиланазы и их промышленное применение в биологическом отбеливании целлюлозы и бумаги: обзор

Ксиланазы — это гидролитические ферменты, расщепляющие β-1,4-связи в основе сложного полисахарида клеточной стенки растений — ксилана. Ксилан является основным гемицеллюлозным компонентом древесины хвойных и лиственных пород и занимает второе место по распространённости среди возобновляемых полисахаридов после целлюлозы. Ксиланазы и ассоциированные с ними ферменты, расщепляющие боковые цепи, продуцируемые различными микроорганизмами, включая бактерии, актиномицеты, дрожжи и грибы, обеспечивают гидролиз гемицеллюлоз. Несмотря на обширные знания о микробных ксиланолитических системах, необходимы дальнейшие исследования для полного понимания механизма деградации ксилана ксиланазами, продуцируемыми микроорганизмами, и перспектив их применения в биологическом отбеливании целлюлозной массы. Ксиланазы, не содержащие целлюлаз, важны для биологического отбеливания целлюлозной массы как альтернатива токсичным хлорсодержащим соединениям из-за экологических рисков и заболеваний, вызываемых выбросом адсорбируемых органических галогенов. В данном обзоре рассмотрены исследования структурного состава ксилана в растениях; его классификация; источники ксиланаз; экстремофильные ксиланазы; способы ферментации для получения ксиланаз; факторы, влияющие на продукцию ксиланаз; статистические подходы, такие как план Плаккета—Бермана и методология поверхности отклика, для повышения продукции ксиланаз; очистка; характеристика; молекулярное клонирование и экспрессия. Кроме того, рассмотрены микробный ферментный комплекс, участвующий в полном расщеплении ксилана, исследования регуляции ксиланаз и их потенциальное промышленное применение, особенно в биологическом отбеливании целлюлозной массы, которое непосредственно связано с повышением её белизны и снижением загрязнения окружающей среды.