Характеристика - Визначення амілолітичної (декстринуючої) активності

Амілолітичні ферменти об'єднують велику групу ферментів, які здійснюють гідроліз переважно б-(1,4)-Глікозидних зв'язків амілози, амілопектину, глікогену та інших мальтоолігосахаридів. До групи амілолітичних ферментів відносяться наведені нижче і деякі інші ферменти:

КФ 3.2.1.1 б-амілаза

КФ 3.2.1.2 в-амілаза

КФ 3.2.1.3 Глюкоамілаза

КФ 3.2.1.41 Пуллуланаза

КФ 3.2.1.68 Ізоамілаза

КФ 3.2.1.20 б-глюкозидази

КФ 3.2.1.11 Декстраназа

КФ 2.4.1.19 Амілаза Bacillus macerans (циклодекстроглюканотрансфераза)

Амілази бувають двох типів: ендо-і екзоамілази. Чітко вираженої ендоамілазою є б-амілаза, здатна до розриву внутрішньомолекулярних зв'язків у полімерних ланцюгах субстрату. Глюкоамілаза і в-амілаза є екзоамілазами, тобто ферментами, що атакують субстрат з нередукуючого кінця.

Субстратами для дії амілаз є крохмаль, що складається з амілози і амілопектину, продукти часткового гідролізу крохмалю і глікоген. Крохмаль - рослинний полісахарид з дуже складною будовою, що складається з 13-30% амілози і 70-85% амілопектину. Обидва компоненти неоднорідні, їх молекулярна маса (М. м.) коливається в широких межах і залежить від природи крохмалю. Амілоза - це необертающийся полімер, в якому залишки глюкози Сполучених б-1,4-Глікозидний зв'язком; ступінь полімеризації близько 2000. У "аномальних" амілози з однією-двома б-1,6-зв'язками полімеризація може зрости до 6000. Амілоза практично не має відновлюючої здатності, тому.

Всі роди і види мікроскопічних грибів характеризуються нитковидною будовою тіла і специфічною будовою плодоносних органів.

Класифікація ферменту б-амілаза (1,4-б-D-глюканглюканогідролаза) є ендоамілазою, що викликає гідролітичні розщеплення б-1,4-глікозидних зв'язків всередині полімерного субстрату. Це водорозчинний білок, що має властивості глобуліну і має молекулярну масу 45-60 кДа. Всі б-амілази відносяться до металоензимів, вміст у них Са коливається від 1 до 30 г-атом / 1 г-моль ферменту. Повне видалення Са приводить до інактивації ферменту. Глутамінова і аспарагінова кислоти становлять 25 мас. % Від маси білка. Залежно від виду мікроорганізму властивості б-амілаз можуть сильно відрізнятися не тільки за механізмом дії на субстрат і по кінцевим продуктам, але і за оптимальними умовами для прояву максимальної активності. Присутність в промислових препаратах протеїназ знижує каталітичну активність б-амілази. У результаті впливу б-амілази на перших стадіях в гідролізаті накопичуються декстрини, потім з'являються тетра - і тримальтоза, що не зафарбовуються йодом і які дуже повільно гідролізуються б-амілазою до ди - і моносахаридів[5]

Механізм дії б-амілази[2]

В-амілаза (в -1,4-глюкан мальтогідролаза, КФ 3.2.1.2) - активний білок, що володіє влатсивостями альбуміну. Каталітичний центр ферменту має сульфгідрильні і карбоксильні групи і імідозольний цикл залишків гістидину. в-Амілаза - екзофермент кінцевої дії, що виявляє спорідненість до передостаннього в -1,4-зв'язку з нередукуючого кінця лінійного ділянки амілози і амілопектину.

На відміну від б-амілази в-амілаза практично не гідролізують нативний крохмаль, тоді як клейстеризований крохмаль гідролізуєтся нею з утворенням мальтози в-конфігурації. Якщо гідролізу піддається амілоза, то гідроліз йде повністю до мальтози. Незначна кількість декстринів може здіснюватися при гідролізі "аномальної" амілози, тому що гідроліз в-амілазою йде тільки по лінійній ланцюга до б -1,6-зв'язків. Якщо субстратом для в-амілази служить амілопектин, то гідроліз йде в значно меншому ступені. в-Амілаза відщеплює фрагмент з нередукуючим кінцем ділянки від зовнішніх лінійних гілок, які мають по 20-26 глюкозних залишків, з утворенням 10-12 молекул мальтози. Гідроліз призупиняється на передостанній б -1,4-зв'язку, що межує з б -1,6-зв'язком. У гідролізаті накопичується 54-58% мальтози, решту становлять високомолекулярні декстрини, що містять значну кількість б -1,6-зв'язків - так звані в - декстрини.

В-амілази виявляють більшу стабільність у відсутність іонів Са 2+. Молекулярна маса в-амілази рослин досить висока, вона складає від 50000 до 200000. Фермент може складатися з однієї або чотирьох субодиниць до 50 000 кожна. Фермент містить SH-групи та чутливий до дії важких металів. Вважається, що (в-амілазу має високу здатність до нескінченої атаки субстрату. Для амілози середньої молекулярні маси в одному при з'єднанні ферменту до субстрату можливо відчеплення до чотирьох залишків мальтози. При збільшенні молекулярної маси субстрату можлива і більша кількість місць атаки.

Принциповий механізм дії в-амілази[2]

Глюкоамілаза (1,4-б-D-глюканглюкогідролаза) широко расрозлогий в природі. Вона синтезується багатьма мікроорганізмами і утворюється в тканинах тварин. У літературі фермент відомий під різними назвами: амілоглюкозідаза, г-амілаза, лізосомальних б-глюкозидази, кисла мальтаза, матулаза, екзо-б-1,4-глюкозидази. Глюкоамілаза каталізує послідовне відщеплення кінцевих залишків б-D-глюкози з нередуцірующих решт субстрату. Цей фермент проявляє екзогенний механізм впливу на субстрат. Багато глюкоамілази володіють також здатністю гідролізувати б-1,6-глюкозідние зв'язку. Однак це відбувається в тому випадку, коли за б-1,6-зв'язком слід б-1,4-зв'язок, тому декстран ними не гідролізується. Глюкоамілаза значно швидше гідролізують полімерний субстрат, ніж оліго-і дисахариди. Майже всі глюкоамілази є глікопротеїдів, що містять від 5 до 35% вуглеводів, які складаються з оліго-, ди - і моносахаридів.

Майже всі глюкоамілази є глікопротеїдів, що містять від 5 до 35% вуглеводів, які складаються з оліго-, ди-і моносахаридів. Угле водний компонент може бути цілісним фрагментом або ж розбитими на індивідуальні сполуки, які прикріплюються до білка через треонін і серин. Наприклад, у глюкоамілази A. niger їх 20. Більшість відомих глюкоамілаз має оптимум при рН 4,5-5,2, рідше - при 5,7-6,0, в основному для дріжджових глюкоамілаз[8].

Принциповий механізм дії глюкоамілази

Просторова структура глюкоамілази

Діючи на ціле крохмальне зерно, альфа - амілаза атакує його, розпушуючи його поверхню і утворюючи канали і борозенки, як би розколюючи зерно на частини. Клейстерізованний крохмаль гідролізується нею з утворенням неокрашиваємих йодом продуктів - в основному низькомолекулярних декстринів.

Ферменти - та - амілази гідролізують лише зв'язки 1 - 4. Фермент - амілаза діє на крохмаль невпорядковано, розщеплюючи зв'язки незалежно від місця їх розташування в молекулі, - амілаза діє на кожен другий зв'язок з боків вільних кінців молекули, утворюючи мальтозу, але в амілопектині дія її розповсюджується лише до розгалужень молекули. В результаті утворюються мальтоза та крупні декстрини (-декстрини). Якщо в середовищі присутня і - амілаза, то вона розщепляє крупні декстрини, забезпечуючи можливість подальшої дії - амілази. Присутність - амілази посилює активність - амілази. Отже, активність двох амілаз при їх спільній дії вище суми активностей кожної з них окремо, тобто тут має місце синергічна дія двох амілаз.

Розрізняються - та - амілази і чутливістю до температури та реакції середовища.

-амілаза більш стійка до підвищеної температури, але чутлива до підкислення рН середовища. Це використовується в хлібопекарській промисловості, де продукти дії - амілази - низькомолекулярні декстрини - знижують якість хліба.

Оскільки у пророслому зерні пшениці та жита міститься активна - амілаза, то в процесі бродіння тіста, яке замісили з борошна пророслого зерна, накопичується значна кількість декстринів, що надають хлібу низьку еластичність, недостатню пористість, неприємний смак. Оскільки - амілаза чутлива до зниження кислотності, то тісто замішують на рідких дріжджах або молочнокислих заквасках. Це забезпечує накопичення в тісті підвищеної кількості молочної кислоти, що пригнічує дію - амілази.

Але амілаза має і позитивне значення у хлібопекарській, пивоварній, спиртовій, текстильній промисловості. Бродіння тіста та накопичення в ньому СО 2, що розрихлює його та надає хлібу рівномірну пористість та об'єм, залежать від присутності у тісті зброджених дріжджами цукрів, що, в свою чергу, залежить від швидкості накопичення мальтози під впливом амілази на крохмаль. Хоча надто енергійна дія - амілази пророслого зерна погіршує якість хліба.

Солод, що застосовується при виготовленні пива та оцукрюванню заторів у спиртовій промисловості, є джерелом активної амілази, що каталізує перетворення крохмалю в мальтозу.

При спільній дії - та - амілаз крохмаль гідролізується на 85 - 95 %. Негідролізований крохмаль представляє собою залишки із зв'язками 1 - 6 і так звані аномальні структури, на які не діють ці ферменти. Розщеплення зв'язків 1 - 6 здійснює фермент оліго-1,6-глюкозидаза та амілопектин-1,6-глюкозидаза.

Похожие статьи




Характеристика - Визначення амілолітичної (декстринуючої) активності

Предыдущая | Следующая