Особенности а-амилаз - Дипломная работа

Амилазы - ферменты класса гидролаз, катализирующие гидролитическое расщепление полисахаридов. Амилазы участвуют в процессе пищеварения у человека и животных. Амилазы используются в спиртовой промышленности, в хлебопечении и при производстве глюкозы Препарат, полученный Кирхгофом из пшеничной муки, обладал способностью разжижать крахмальный клейстер и превращать его в сахарный сироп. Это привело к признанию существования в солоде двух различных компонентов, которые в дальнейшем были получены в отдельности и названы ?-амилазой (декстринирующий компонент) и ?-амилазой (осахаривающий компонент). ?-Амилазы широко распространены в высших растениях [3].Однако, наряду с хорошо известными представлениями о структуре и физико-химических свойствах крахмала, выявлен ряд неизвестных, ответы на которые будут, по-видимому, даны в будущем. Тот факт, что крахмал состоит из двух полимеров: линейного (амилозы) и разветвленного (амилопектина) был установлен еще в 30-е годы прошлого столетия. Обычно крахмал состоит на 80% из амилопектина и на 20% из амилозы. В отличие от амилозы амилопектин содержит и a-1,6 связи, хотя установлено, что эти связи не являются единственными точками разветвлений в структуре амилопектина. Суммарное количество a-1,6 связей составляет 4 - 5 % от общего количества связей в амилопектине было также показано наличие в амилопектине точек разветвлений, образованных a-1,2 и a-1,3 связями, хотя было установлено, что количество a-1,3 связей незначительно.?-Амилазы действуют на а-1,4-глюкозидные связи, расщепляют амилозу внутри ее цепи, в результате чего с большой скоростью образуются низкомолекулярные продукты гидролиза - нормальные ?-декстрины. Было найдено, что расщепление ?-1,4-глюкозидных связей в амилозе носит случайный характер и подчиняется закону статистического распределения продуктов реакции. Расщепление более мелких фракций на последнем этапе амилолиза носит уже не случайный характер - действие фермента направлено лишь на определенные ?-1,4-глюкозидные связи. В конечном счете ?-амилазы (солодовая, Asp. oryzae, Вас. subtilis, слюны, свиная панкреатическая) превращают амилозу в мальтозу и глюкозу, хотя и отмечены некоторые несущественные различия в динамике гидролиза этими ферментами указанного субстрата. Бендецкий и Яровенко [1] по изменению вязкости и восстанавливающей способности гидролизатов крахмала оценивали действие (множественность атаки) ?-амилазы Вас. subtilis на растворимый крахмал.Основной причиной этого, по всей вероятности, можно считать тот факт, что исследователи использовали в большинстве случаев лишь химический метод идентификации - блокирование групп специфическими реагентами. SH-группа, видимо, никакого участия в катализе ?-амилазы не принимает [10]. Важная роль здесь отводится NH2-группе в солодовой и в свиной панкреатической амилазах. В то же время имеются указания о существенной роли этой группы в действии ?-амилазы Asp. oryzae и бактериальной ?-амилазы [11].Согласно современной классификации и номенклатуре ферментов ?-амилаза получила название ?-1,4-глюкан-4-глюкангидролаза, 3.2.1.1. Из трех основных функций при действии на клейстеризованный крахмал (разжижение, декстринизация, осахаривание) разжижение и декстринизация зависят от ?-амилаз. Они атакуют не только клейстеризованный, но и нативный крахмал, разрушая крахмальные зерна ?-Амилазы различного происхождения имеют много общих свойств: хорошо растворяются в воде или в сильно разбавленных растворах солей. Более концентрированные растворы солей (например, 20-30%-ные растворы сульфата аммония) вызывают осаждение этих ферментов. ?-амилазы легко растворяются в разбавленных растворах этилового спирта, но осаждаются при его концентрации в среде свыше 60%.В основу его положено образование комплекса амилазы с риванолом (молочнокислый-2-этокси-6,9-диаминоакридин) в результате взаимодействия отрицательно заряженных групп белка с положительно заряженным остатком этокси-6,9-диаминоакридина. Осадок, содержащий ?-амилазу, растворяют в таком количестве 0,001 М раствора ацетата кальция, чтобы концентрация белка была в пределах 1,5-2,5%. Она требует тщательно диализованного белкового раствора, в противном случае будет затруднено образование комплексов и выделение ?-амилазы в осадок будет неполным. От амилазы риванол отделяют адсорбцией на каолине, адсорбент вносят в среду из расчета 15-20 г на 100 мл раствора. Осадок ?-амилазы быстро растворяют в 0,02 М растворе ацетата кальция.По прогнозам специалистов, использование ферментных препаратов (ФП) микробного происхождения в промышленности имеет устойчивую тенденцию к увеличению, при этом 2/3 текущего объема составляют ферменты для пищевой промышленности, а их основная доля приходится на спиртовую отрасль. Применяемый в спиртовом производстве зерновой солод осуществляет гидролиз крахмала до сбраживаемых углеводов и является источником азотистого питания для дрожжей и при осахаривании крахмалистого сырья производит частичную деструкцию его клеточных стенок и белковых веществ. Опытом работы спирто

Содержание

Введение

1. Крахмал и его свойства

2. Гидролиз крахмала ?-амилазами

3. Функциональные группы активных центров ?-амилаз

4. Физико-химические свойства ?-амилазы

4.1 Очистка и кристаллизация ?-амилаз

5. Применение ферментных препаратов обладающих амилолитической активностью

6. Материалы и методы исследований

6.1 Определение амилолитической активности (АС)

7. Результаты, обсуждения

7.1 Проведение анализа ?-амилолитической активности ферментного препарата Фунгамил

7.2 Проведение анализа ?-амилолитической активности ферментного препарата Ликвозим-супра

Заключение

Список литературы

Амилазы - ферменты класса гидролаз, катализирующие гидролитическое расщепление полисахаридов. Амилазы участвуют в процессе пищеварения у человека и животных. Амилазы используются в спиртовой промышленности, в хлебопечении и при производстве глюкозы

Изучение амилаз началось с открытия Кирхгофом в 1814 г. Препарат, полученный Кирхгофом из пшеничной муки, обладал способностью разжижать крахмальный клейстер и превращать его в сахарный сироп. Аналогичное явление автор наблюдал при смешивании крахмального клейстера с ячменным солодом.

Активное вещество в дальнейшем было выделено из солода и подверглось детальному изучению. Было обнаружено, что его действие на крахмал проходит через три стадии: разжижение, декстринизацию и осахаривание. Это привело к признанию существования в солоде двух различных компонентов, которые в дальнейшем были получены в отдельности и названы ?-амилазой (декстринирующий компонент) и ?-амилазой (осахаривающий компонент). ?-Амилазы широко распространены в высших растениях [3]. Наиболее важным источником амилаз являются хлебные злаки, зерно которых в проросшем состоянии (в виде солода) находит широкое применение в промышленном гидролизе крахмала. Солод из ячменя, ржи, пшеницы, овса, проса используется для осахаривания крахмала в спиртовом производстве. Одним из важнейших направлений научно-технического прогресса в отрасли является частичная и полная замена солода ферментными препаратами микробного происхождения. Создание комплексных ферментных препаратов, состоящих из ?-амилаз, глюкоамилаз, протеиназ, целлюлаз, позволяет более глубоко осуществить ферментативный гидролиз углеводов (в частности, крахмала) и белков зерно-картофельного сырья и полнее сбродить сусло до основного продукта - этилового спирта. Таким образом, дозировки каждого фермента и комплекса в целом, условия проведения ферментативного гидролиза субстрата приобретают решающее значение в эффективном применении ферментных препаратов и сокращении производственных потерь зерно-картофельного сырья.

Цель работы: Изучить влияние различных концентраций ионов водорода в среде на активность ферментных препаратов грибного и бактериального происхождения с ?-амилазной активностью.

1.