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1、萬方數(shù)據(jù)第35卷第4期2005年12月工業(yè)微生物Industia【Microbi。b日Vd35No4Dec2005復(fù)合淀粉酶酶解生淀粉機(jī)理探討姚衛(wèi)蓉,姚惠源(江南大學(xué)食品學(xué)院,無錫214036)摘要以生土豆淀粉為原料,考察了復(fù)合生淀粉酶水解機(jī)制。發(fā)現(xiàn)單個(gè)糖化酶的酶解遵循MichaeliS_M∞t∞機(jī)制,而*淀粉酶的酶解不遵循Mchaelis-M∞ten機(jī)制;水解過程中復(fù)合酶酶解產(chǎn)物d[G]/dt的變化說明*淀粉酶能很好地協(xié)同糖化酶水解生淀粉,其效果不僅僅是兩者的簡單相加。關(guān)鍵詞:糖化酶;a一淀粉酶;協(xié)同作用;生淀粉根據(jù)作者的研究?,發(fā)現(xiàn)用具有生淀粉活性的糖化酶和”淀粉酶協(xié)同作用能很好
2、地形成多孔淀粉。其中人們對(duì)生淀粉糖化酶的作用機(jī)理已有了一定的了解。生淀粉糖化酶水解生淀粉與水解糊化淀粉的機(jī)理與方式有相同的地方,即都是從非還原末端外切淀粉的a一1,4一葡萄糖苷鍵和a.1,6、葡萄糖苷鍵,但也存在著很大的差別”J。生淀粉顆粒在水中由于其表面與水分子形成氫鍵,從而形成水束,生淀粉顆粒表面大量的水束形成了一層水分子無法通過的水束層。只有當(dāng)溫度升高時(shí)水束層被破壞,水分子滲人淀粉顆粒,使淀粉顆粒膨脹與糊化。人們稱之為“水束隔離模式(water-cIusterdlss。ciatingmod—e1)”。因此,酶是否能與生淀粉顆粒表面結(jié)合是水解生淀粉的關(guān)鍵”1。生淀粉*淀粉酶即*淀
3、粉酶,是內(nèi)切型淀粉酶,它作用于淀粉時(shí)是從淀粉分子的內(nèi)部任意切開a一1,4鍵,使淀粉分子迅速降解,失去了粘性以及和碘的呈色反應(yīng),同時(shí)使水解物的還原力增加。雖然國外研究人員已經(jīng)將近50種不同來源的a一淀粉酶的肽鏈進(jìn)行了空間結(jié)構(gòu)、氨基酸序列分析,并將相應(yīng)的DNA序列破譯”J。但是對(duì)n一淀粉酶水解生淀粉的作用機(jī)理還不十分清楚,國內(nèi)外的報(bào)道很少。糖化酶和a靛粉酶復(fù)合水解生淀粉能形成多孔淀粉,但對(duì)其作用機(jī)理仍然不是十分清楚,很難用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確切描述這一過程。本文試圖從一些側(cè)面對(duì)糖化酶和*淀粉酶復(fù)合水解淀粉形成多孔淀粉的機(jī)理作一些探索,考察單個(gè)糖化酶、單個(gè)*淀粉酶以江蘇省基礎(chǔ)研究計(jì)劃(自然科學(xué)基金
4、)資助項(xiàng)目(編號(hào):BK200340】)。作者簡介:姚衛(wèi)蓉‘1970~’·女,副教授。E圳11:”“”㈣ng?!?鬯3穢及兩者的復(fù)合形式分別作用生淀粉的情況,希望從動(dòng)力學(xué)機(jī)制上解釋酶解機(jī)理。l材料與方法1.1材料黑曲霉糖化酶:購自Sigma公司,酶活6000U/mL,在pH4.5,55℃條件下3min由淀粉釋放1Onlg葡萄糖為lu;桿菌*淀粉酶:購自Sigma公司,酶活51U/rng,在pH69,20℃3min由淀粉釋放1.OH培麥芽糖為1u;土豆淀粉:荷蘭產(chǎn)風(fēng)車牌。1.2單酶或復(fù)合酶酶解反應(yīng)分別取不同量或不同配比的糖化酶、*淀粉酶加入到不同底物濃度的10mL反應(yīng)液中,42℃下反應(yīng)不
5、同時(shí)間,加4%的NaOH溶液1mL終止反應(yīng),用NeIson—Somogyi方法”161測定反應(yīng)液中還原糖的濃度。1.3復(fù)合酶酶解的d[G]/dt.t曲線用本文附件“Mathematical源程序”,分析復(fù)合酶酶解反應(yīng),對(duì)葡萄糖濃度變化數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,得到復(fù)合酶酶解產(chǎn)物葡萄糖濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律(d[GJ/dt.t)。2結(jié)果與討論在本研究中利用生淀粉糖化酶作用生淀粉制備多孔淀粉時(shí),使用了a一淀粉酶一起作用,水解能力得到了提高,多孔淀粉的性能也得到了提高?。a一淀粉酶的協(xié)同作用是如何體現(xiàn)的呢?下面試圖從酶解萬方數(shù)據(jù)第4期I業(yè)微生物第35卷動(dòng)力學(xué)方面闡述“一淀粉酶與糖化酶的協(xié)同作用。分別考察
6、單一糖化酶、單一a。淀粉酶以及兩者的復(fù)合形式作用生淀粉的情況。由于制備多孔淀粉時(shí)一直用工業(yè)酶制劑,而研究酶解機(jī)理必須用純酶。因此,選用了與所用工業(yè)酶制劑同一菌種所產(chǎn)的純酶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。文獻(xiàn)報(bào)道”J,生淀粉酶水解生土豆淀粉的水解度最低,反應(yīng)速度最慢,能很好地呈現(xiàn)酶解初期的動(dòng)力學(xué)。因此,決定選用土豆淀粉作為酶解底物。2.I糖化酶的MichaeIis.Meten常數(shù)由于本研究所用復(fù)合酶主要為糖化酶,在研究復(fù)合酶酶解時(shí),首先要考察糖化酶水解動(dòng)力學(xué)機(jī)制。用10u的糖化酶分別水解不同濃度土豆淀粉(5至50mdmL),以葡萄糖為指標(biāo)測定水解速度,并以Lineweav“一Burk方式作圖(即以1/V對(duì)1
7、/[S]作圖),結(jié)果見圖1。圖1單一糖化酶的Lineweaver—Burk圖(10U糖化酶)由圖1可知,糖化酶水解生土豆淀粉的1/V與l/[Sj成一直線,符合MichaebMeten方程陋7,該方程的表達(dá)式為:107/v=63.69/rS]一O428(1)根據(jù)MichaeIjs—Meten方程,該直線在x、y軸上的截距分別為一1/K。,1/vn.,根據(jù)方程(1)可得糖化酶的Mlchaelis—Meten常數(shù)K。,、V?經(jīng)計(jì)算:K。。=14864(mg/mL