Dégradation de la cellulose
L'existence de structure cristalline entraîne une très mauvaise réactivité entre cellulose et fibre de cellulose et système cellulolytique.
Les systèmes enzymatiques qui interviennent sont des β 1,4 glucanehydrolases. On distingue 3 types d'enzymes :
Les endocellulases qui coupent à l'intérieur des chaînes au niveau des zones amorphes
Les exoglucanases qui coupent par récurrence et libèrent du cellobiose soit à partir de l'extrémité réductrice (Cellobiohydrolase II) soit à partir de l'extrémité non réductrice de la chaîne (Cellobiohydrolase I).
Les exoglycosidases qui, à partir de cellobiose ou de cellodextrine (après action des endocellulases) vont donner des molécules de glucose.
Les différentes cellulases agissent en synergie.
L'animation suivante schématise les différentes étapes de l'hydrolyse enzymatique de la cellulose.
L'hydrolyse de la cellulose va dépendre des facteurs suivants :
La surface spécifique des molécules exposées à l'action de l'enzyme. Le broyage fin du substrat favorise grandement son attaque enzymatique par augmentation de surface,
La teneur en eau est importante car elle permet un gonflement des structures capillaires (réseau de microfibrilles) et une meilleure accessibilité des substrats par diffusion simple de l'enzyme,
L'indice de cristallinité est inversement proportionnel au taux d'hydrolyse des structures,
L'indice d'incrustation module l'action des enzymes, cette dernière diminue quand le taux de matériaux polyphénoliques augmente (lignine).
Les utilisations industrielles des cellulases sont relativement peu nombreuses. Elles sont toujours associées avec d'autres systèmes enzymatiques et principalement les pectinases.
Les cellulases seront utilisées comme digestion préalable aux extractions des protéines de soja, de l'amidon de pomme de terre ou de maïs, de l'agar-agar, des jus de fruits ou des huiles végétales. En alimentation humaine ces cellulases sont utilisées comme aide à la digestion ; en alimentation animale, les enzymes entraînent une augmentation de la valeur nutritive fourragère.
Remarque :
Pendant un certain temps des projets ont été abordés comme la saccharification de la cellulose en glucose ou encore la production de biocarburant ou de protéine par voie fermentaire. Si on effectue une comparaison par rapport à la saccharification de l'amidon, il faut 100 fois plus de cellulase pour obtenir la même quantité de glucose, si on s'intéresse à la biosynthèse de protéine celle-ci n'est pas concurrentielle avec la production de tourteaux de soja.
