2 Гидролиз крахмала

Гидролиз крахмала осуществляется амилолитическими ферментами.

Крахмал - полисахарид, состоящий в свою очередь из двух полисахаридов, которые отличаются степенью полимеризации и типом строения – амилозой. Структурной единицей крахмала, а, следовательно, амилозы и амилопектина, является глюкоза, остатки которой соединены между собой α-1,4 и α-1,6- глюкозидньми связями.

А

-о-о-о-о-о-о-о-о-о-о-о-о-о-о-о-о-о-о

Рисунок 18 – Строение амилозы

милоза имеет линейное строение (рисунок 3), связь между остатками глюкозы α-1,4 (между 1-м и 4-м углеродными атомами). Растворима в горячей воде без набухания. Образует растворы невысокой вязкости. Молекулярная масса от 60 до 600. С йодом дает синее окрашивание.

Амилопектин представляет собой разветвленную цепь, состоящую из большого числа глюкозных остатков (около 2500, рисунок 5 А). Главная цепочка состоит из 25-30 остатков, а боковые ^__ из 15-18. В амилопектине остатки глюкозы на линейных участках связаны α-1,4- связью, а в местах ветвления - связью α-1,6. В воде не растворяется. При нагревании образует клейстер. С йодом дает фиолетовое окрашивание.

Содержание амилозы и амилопектина в крахмале различно и зависит от сорта растения. Например, в картофельном крахмале амилозы содержится 19-22 %, а амилопектина – 81-78 %.

Гидролиз крахмала осуществляется амилазами (α-амилазой, β-амилазой, глюкоамилазой и другими амилолитическими ферментами).

α- амилаза (декстриногенамилаза) — по механизму действия относится к эндоферментам, т.е. действует на молекулу субстрата изнутри, беспорядочно, что приводит к быстрому снижению вязкости раствора крахмала. Гидролизует связи α-1,4 в полисахаридах, содержащих три и более остатков D-глюкозы.

А милоза под действием α-амилазы (рисунок 19) сначала распадается на декстрины среднего размера, которые затем расщепляются на низкомолекуляр-ные декстрины и мальтозу. При длительном действии фермента амилоза практически полностью превращается в мальтозу и небольшое количество глюкозы.

Д ействие α-амилазы на амилопектин (рисунок 20) приводит к образованию мальтозы и низкомолеку-лярных декстр-инов.

Оптимальные условия дейст-вия фермента: рН 5,7, темпе-ратура 70 °С.

β

А

-амилаза (сахарогенамилаза) ^__ экзофермент, катализирует гидролиз связей α -1,4 в полисахаридах, последовательно отщепляя остатки мальтозы от нередуцирующего (где отсутствует свободная альдегидная группа) конца цепей. β-амилаза расщепляет амилозу полностью (если количество молекул глюкозы в ней четное) в мальтозу, если нечетное, то наряду с мальтозой образуется мальтотриоза (рисунок 21 А).

В

Б

амилопектине β-амилаза дей-ствует лишь на свободные нередуцирую-щие концы глюкозных цепочек с обра-зованием маль-тозы и высоко-молекулярных декстринов (рисунок 21 Б). Действие ее прекращается при приближении к разветвлению (где имеется связь α-1,6) на расстоянии одной молекулы глюкозы. Образовавшиеся декстрины гидролизуются дальше α-амилазой до декстринов меньшей молекулярной массы. Степень гидролиза пектина, таким образом, составляет около 50 %.

Оптимальные условия действия β-амилазы: рН 4,7, температура 63 °С.

Таким образом, ни α-, ни β-амилаза не могут полностью гидролизовать крахмал, при совместном действии обоих амилаз степень гидролиза крахмала составляет 95 %.

Глюкоамилаза ^__ экзофермент, гидролизует связи α-1,4 и α-1,6 в полисахаридах, последовательно отщепляя по одному остатку глюкозы с нередуцирующих концов цепей. Связи α-1,4 в крахмале разрушаются быстрее, чем α-1,6. Оптимальные условия: рН 4,5-4,6, температура 55-60°С.

В консервной промышленности гидролиз крахмала проводят для увеличения выхода соков из крахмалсодержащего сырья.