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淀粉酶是水解淀粉和糖元的酶類總稱。
一般作用于可溶性淀粉、直鏈淀粉、糖元等α-1,4-葡聚糖,水解α-1,4-糖苷鍵的酶。根據(jù)酶水解產(chǎn)物異構(gòu)類型的不同可分為α-淀粉酶、β-淀粉酶和糖化淀粉酶等。
1.α-淀粉酶
(1)作用
存在于動物(唾液、胰臟等)、植物(麥芽、山萮菜)及微生物。既作用于直鏈淀粉,亦作用于支鏈淀粉,無差別地隨機切斷糖鏈內(nèi)部的α-1,4-鏈,對分支上的α-1,6糖苷鍵無作用,故又稱淀粉內(nèi)切酶,其作用的最適pH為6.9。
水解產(chǎn)物為糊精、低聚糖和單糖,酶作用后可使糊化淀粉的黏度迅速降低,變成液化淀粉。
α-淀粉酶以鏈淀粉為底物時,反應(yīng)一般按兩階段進行。
第一階段:鏈淀粉快速地降解,產(chǎn)生低聚糖,此階段鏈淀粉的黏度及與碘發(fā)生呈色反應(yīng)的能力迅速下降。
第二階段:反應(yīng)比第一階段慢很多,包括低聚糖緩慢水解生成最終產(chǎn)物葡萄糖和麥芽糖。α-淀粉酶作用于支淀粉時產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖和一系列限制糊精(由4個或更多個葡萄糖基構(gòu)成低聚糖),后者都含有α-1,6-糖苷鍵。
(2)作用特點
α-淀粉酶分子中含有一個結(jié)合得相當牢固的鈣離子,這個鈣離子不直接參與酶-底物絡(luò)合物的形成,其功能是保持酶的結(jié)構(gòu),使酶具有最大的穩(wěn)定性和最高的活性。
(3)應(yīng)用
α-淀粉酶主要用于水解淀粉制造飴糖、葡萄糖和糖漿等,以及生產(chǎn)糊精、啤酒、黃酒、酒精、醬油、醋、果汁和味精等。還用于面包的生產(chǎn),以改良面團,如降低面團黏度、加速發(fā)酵進程,增加含糖量和緩和面包老化等。在嬰幼兒食品中用于谷類原料預(yù)處理。此外,還用于蔬菜加工中。
α-1,4-糖苷鍵和α-1,6-糖苷鍵
2.β-淀粉酶
(1)作用
β-淀粉酶是一種外切型淀粉酶,它作用于淀粉時從非還原性末端依次切開相隔的α-1,4鍵,水解產(chǎn)物全為麥芽糖。由于該淀粉酶在水解過程中將水解產(chǎn)物麥芽糖分子中C1的構(gòu)型由α型轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦?,所以稱為β-淀粉酶。
(2)作用特點
與α-淀粉酶的不同點在于從非還原性末端逐次以麥芽糖為單位切斷α-1,4-葡聚糖鏈。主要見于高等植物中(大麥、小麥、甘薯、大豆等),但也有報告在細菌、牛乳、霉菌中存在。
β-淀粉酶不能水解支鏈淀粉的α-1,6鍵,也不能跨過分支點繼續(xù)水解,故水解支鏈淀粉是不完全的,殘留下大分子的β-極限糊精。
β-淀粉酶水解直鏈淀粉時,如淀粉分子由偶數(shù)個葡萄糖單位組成,則最終水解產(chǎn)物全部是麥芽糖;如淀粉分子由奇數(shù)個葡萄糖單位組成,則最終水解產(chǎn)物除麥芽糖外,還有少量葡萄糖。
β-淀粉酶水解淀粉時,由于從分子末端開始,總有大分子存在,因此黏度下降很慢,不能作為液化酶使用,而β-淀粉酶水解淀粉水解產(chǎn)物如麥芽糊精、麥芽低聚糖時,水解速度很快,故作為糖化酶使用。
淀粉在受到加熱、酸或淀粉酶作用下發(fā)生分解和水解時,將大分子的淀粉首先轉(zhuǎn)化成為小分子的中間物質(zhì),這時的中間小分子物質(zhì),人們就把它叫做糊精。主要有以下三種:
1.干糊精
一種黃白色的粉末,它不溶于酒精,而易溶于水,溶解在水中具有很強的粘性。
2.麥芽糊精
由淀粉經(jīng)低度水解、凈化、噴霧干燥制成,不含游離淀粉的淀粉衍生物。具有粘性大、增稠性強、溶解性好、速溶性佳、載體性好、發(fā)酵小、吸潮性低、無異味、甜度低,人體易于消化吸收、低熱、低脂肪等特點,是食品工業(yè)中最理想的基礎(chǔ)原料之一,并在造紙工業(yè)、日用化工、精細化工、醫(yī)藥工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
3.環(huán)糊精
環(huán)糊精轉(zhuǎn)葡萄糖基酶作用于淀粉的產(chǎn)物,是由六個以上葡萄糖以α-1,4糖苷鍵連結(jié)的環(huán)狀寡聚糖,其中最常見、研究最多的是α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、γ-環(huán)糊精,分別由六個、七個和八個葡萄糖分子構(gòu)成,是相對大和相對柔性的分子。環(huán)糊精的性質(zhì)有點類似淀粉,可以貯存多年不變質(zhì)。在強堿性溶液中也可穩(wěn)定存在,在酸性溶液中則部分水解成葡萄糖和非環(huán)麥芽糖。由于環(huán)糊精沒有還原性末端,總的來說,其反應(yīng)活性是比較低的,只有少數(shù)的酶能是它明顯水解。
三種糊精類型