Cтраница 2
Результаты метилирования, периодатного окисления, частичного кислотного гидролиза и ферментативного гидролиза под действием а-амилазы и - амилазы указывают на высокоразветвленную структуру гликогена со средней длиной цепи 11 - 13 остатков глюкозы; внешние цепи содержат в среднем восемь остатков глюкозы. Близкие по строению полисахариды выделены из микроорганизмов самых различных классов. [16]
Общий путь превращения запасного крахмала в продукты, пригодные для использования зародышем, в семенах зерновых культур состоит в гидролизе крахмала в эндосперме до глюкозы под действием а-амилазы, Р - амилазы и мальтазы. Активность Р - амилазы локализована в крахмалистых клетках эндосперма; этот фермент синтезируется в период развития и созревания семян. Активность а-амилазы и мальтазы, по-видимому, возрастает в результате синтеза de novo, который происходит либо в клетках алейронового слоя, либо в щитке под влиянием гибберелловой кислоты. Образующаяся таким образом глюкоза поглощается щитком и превращается в сахарозу, которая перемещается в ткани осевых органов. [17]
Амилазу называют декстринирующим ферментом, так как она расщепляет крахмальную цепочку с образованием низкомолекулярных декстринов, которые не дают окрашивания с иодом. Под действием а-амилазы молекула крахмала очень быстро расщепляется на декстрины, в то же время в начале реакции в реакционной смеси мальтоза не образуется. При продолжительном же воздействии а-амилазы на крахмал 85 % его расщепляется до мальтозы, а - и Р - амилазы при совместном действии на крахмал расщепляют его на 95 % до мальтозы. Температура и кислотность среды по-разному действуют на амилазы. Так, ос-амилаза относительно устойчива к повышению температуры. Она сохраняет полностью свою активность при нагревании до 70 С. В то же время р-амилаза за 15 мин полностью инактивируется при 70 С, что используют для определения активности каждой из амилаз. Вначале определяют суммарную активность этих ферментов, затем смесь нагревают в течение 15 мин при 70 С и определяют активность ос-амилазы; активность же р-амилазы рассчитывают по разности. Иначе влияет на них кислотность среды: ос-амилаза полностью инактивируется в течение 15 мин при рН 3 3, тогда как Р - амилаза еще приблизительно на 80 % сохраняет свою активность. Это свойство амилаз используют в хлебопекарном производстве. Амилаза, образующаяся в проросшем зерне, в дальнейшем из-за своей декстринирующей способности отрицательно влияет на вкус и консистенцию мякиша хлеба. [18]
Амилазы отличаются по своей устойчивости к нагреванию, различно относятся к активированию хлористым натрием и угнетению а - и р-мальтозой и аскорбиновой кислотой. Они отличаются и по характеру ускоряемого ими гидролиза; при действии а-амилазы происходит быстрое образование декстринов при сравнительно медленном накоплении мальтозы, а при действии р-амилазы происходит быстрое накопление мальтозы при сравнительно медленном исчезновении декстринов. В соответствии с этими двумя сторонами гидролиза может быть определена активность амилолитического ( декстринирую-щего) или осахаривающего действия амилаз. [19]
Де Соуза и Панек [62] пользовались ТСХ на пластинках кизельгура G, изучая гидролиз крахмала под действием а - и р-амилаз. Пробы отбирали каждые 5 мин, и увеличение содержания восстановленных Сахаров легко было проследить. Под действием а-амилазы образуются глюкоза, декстрины и мальтоза, тогда как р-амилаза способствует образованию только глюкозы и мальтозы. [20]
Значительно сложнее картина ферментативного расщепления гликогена и крахмала под действием а-амилазы - фермента, имеющего универсальное распространение. Этот фермент расщепляет только 1 4-связи; однако, благодаря эндо-действию, он способен обходить места разветвлений и в отличие от фосфорилазы и ( 3-амилазы полностью расщеплять гликоген и крахмал до низкомолекулярных соединений. Основные продукты реакции - мальтоза, мальтотриоза, глюкоза и низкомолекулярные предельные а-декстрины, образующиеся из участков молекулы исходного полисахарида, содержащих связи между цепями. При действии а-амилазы на разветвленный полисахарид четко наблюдаются две стадии ферментативной реакции. Затем значительно медленнее происходит гидролиз линейных декстринов, причем скорость гидролиза замедляется по мере уменьшения молекулярного веса декстрина; гидролиз мальтотриозы до мальтозы и глюкозы протекает чрезвычайно медленно. [21]
Связи крахмала могут расщепляться также гидролитическими ферментами, известными под названием амилаз. Амилазы широко распространены в растениях. Выделены два основных типа этих ферментов - зндоамилазы, действующие на а-1 4-связи полимера без какой-либо закономерности, и экзоамилазы, расщепляющие только а-1 4-связи на невосстанавливающем конце субстрата. Известна только одна эндоамилаза, а именно а-амилаза, названная так потому, что восстанавливающая группа, которую она отщепляет, имеет а-конфигурацию. Действие а-амилазы трудно изучать, так как она атакует а-1 4-связи у самых различных соединений и быстро превращает крахмал в разнообразные олигосаха-риды, по отношению к которым она проявляет сродство разной степени. [22]
Содержащейся в муке р-амилазы достаточно для высокой степени осахаривания крахмала, но действие фермента лимитируется состоянием крахмала. На нативный крахмал р-амилаза действует с трудом. С наибольшей скоростью осахаривается клейстеризованный крахмал. В присутствии а-амилазы скорость осахаривания крахмала р-амилазой резко возрастает, так как образующиеся под действием а-амилазы декстрины - расщепляются р-амилазой с высокой скоростью. [23]
В то же время во всех случаях наблюдается двухфазный характер а-амилолиза крахмальной молекулы. Во второй фазе образуется большое количество мальтозы наряду с небольшим количеством глюкозы и мальтотриозы. Образование последних происходит за счет предсуществую-щих молекул декстрина. Изменение йодной реакции в процессе а-амилолиза амилозы находится в соответствии с описанным типом структурных изменений. Быстрое изменение окрашивания с иодом от синего до фиолетового происходит вследствие образования более коротких неразветвленных цепей молекул декстрина. По мере дальнейшего расщепления окрашивание с иодом изменяется от фиолетового до красного и бурого и в конце концов совсем исчезает. Конечный декстрин, не чувствительный к действию Р - амилазы, может гидролизоваться а-амилазой, которая расщепляет а - ( 1 4) - связи во внутренней, сердцевинной, части молекулы, причем точки ветвления остаются интактными. Действие а-амилазы можно учитывать вискозиметрическим методом; этот фермент иногда называют декстрино-генной или разжижающей амилазой. [24]