undefined

Self-assembly of mixed-linkage glucan hydrogels formed following EG16 digestion

Julkaisuvuosi

2024

Tekijät

McGregor, Nicholas G.S.; Penttilä, Paavo; Pitkänen, Leena; Mohammadi, Pezhman; Vuorte, Maisa; Igarashi, Kiyohiko; Arola, Suvi

Tiivistelmä

Mixed-linkage glucans are major components of grassy cell-walls and cereal endosperm. Recently identified plant endo-β-glucanase from the EG16 family cleaves MLGs with strong specificity towards regions with at least four sequential β(1,4)-linked glucose residues. This activity yields a low molecular-weight MLG with a repeating structure of β(1,3)-linked cellotriose that gels rapidly at concentrations as low as 1.0 % w/v. To understand the gelation mechanism, we investigated the structure and behavior using rheology, microscopy, X-ray scattering, and molecular dynamics simulations. Upon digestion, the material's rheological behavior changes from typical polymeric material to a fibrillar network behavior seen for e.g. cellulose nanofibrils. Scanning electron microscopy and confocal microscopy verifies these changes in micro- and nanostructure. Small-angle X-ray scattering shows in-solution self-assembly of MLG through ~10 nm elemental structures. Wide-angle X-ray scattering data indicate that the polymer association is similar to cellulose II, with dominant scattering at d-spacing of 0.43 nm. Simulations of two interacting glucan chains show that β(1,3)-linkages prevent the formation of tight helices that form between β(1,4)-linked d-glucan chains, leading to weaker interactions and less ordered inter-chain assembly. Overall, these data indicate that digestion drives gelation not by enhancement of interactions driving self-assembly, but by elimination of unproductive interactions hindering self-assembly.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Aalto-yliopisto

Pitkänen Leena Orcid -palvelun logo

Vuorte Maisa

Penttilä Paavo Orcid -palvelun logo

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Mohammadi Pezhman Orcid -palvelun logo

Arola Suvi

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

Elsevier

Volyymi

347

Artikkelinumero

122703

Julkaisu­foorumi

53113

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Materiaalitekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.carbpol.2024.122703

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä