ДЕЙСТВИЕ ГИДРОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ

Большинство промышленно важных ферментов относятся к классу гидролаз, потребность в которых исчисляется десятками тысяч тонн. К гидролазам относятся пектолитические, амилолитические, протеолитические, цитолитические и другие ферменты.

Гидролиз пектиновых веществ происходит под действием пектолитических ферментов. Эти ферменты имеют наибольшее значение в консервной промышленности.

Пектиновые вещества ^__ высокомолекулярные соединения углеводной природы, полисахариды, состоящие из остатков галактуроновой или глюкуроновой кислот, соединенных связями α-1,4. При этом образуется цепочка полигалактуроновой кислоты.

В составе этой цепочки могут быть ответвления в виде остатков метилового спирта СН₃О^-, часть водородных атомов карбоксильных групп может быть замещена катионами металлов. К этой же цепи могут присоединяться остатки сахаров: галактозы, арабинозы, рамнозы в виде полисахаридной цепочки. Сахаридный комплекс образует нейтральную фракцию пектиновых веществ, а полигалактуроновая цепочка с метоксильными группами - кислую фракцию.

К пектиновым веществам относят протопектин, пектин, пектиновые кислоты.

Протопектин или нерастворимый пектин –нерастворимое в воде природное соединение растительного происхождения со сложным химическим составом, недостаточно хорошо изучено. Возможно это соединение пектина с другими веществами: целлюлозой, гемицеллюлозой, белками.

Пектин или растворимый пектин –водорастворимые полигалактуроновые кислоты, карбоксильные группы которых в различной степени соединены с остатками метилового спирта, т.е. этерифицированы. Молекулярная масса от 25 до 360000. Растворяется в горячей воде. В присутствии сахара и кислот образует студни. Это свойство используется при приготовлении джемов, повидла.

Пектиновые кислоты – высокомолекулярные полигалактуроновые кислоты, не содержащие этерифицированных групп. Плохо растворяются в воде, студни не образуют. Пектиновые кислоты могут образовывать соли с ионами многовалентных металлов, в результате образуются нерастворимые соединения, которые выпадают в осадок.

Пектиновые вещества уменьшают выход соков из плодово-ягодного сырья, затрудняют их осветление.

Гидролиз пектиновых веществ происходит под действием пектолитических ферментов: протопектиназы, пектинэстразы, полигалактуроназы.

Протопектиназа расщепляет в протопектине связи между метоксилированной полигалактуроновой кислотой и связанными с ней арабаном и галактаном. В результате образуется метоксилированная полигалактуроновая кислота, которая представляет собой растворимый пектин.

Пектинэстераза (пектаза) принадлежит к группе эстераз и гидролизует эфирные связи растворимого пектина, отщепляя метоксилъные группы от метоксилированной полигалактуроновой кислоты. При этом образуется метиловый спирт (СН₃ОН) иполигалактуроновая кислота.

Полигалактуроназа (пектиназа) действует на растворимый пектин, катализируя расщепление α-1,4-глюкозидных связей между остатками галактуроновой кислоты, которые не содержат метоксилъных групп. В результате образуются галактуроновая и полиуроновые кислоты. По характеру гидролиза и механизму действия различают эндо- и экзополигалактуроназы.

Эндополигалактуроназа действует «беспорядочно», разрывает цепь внутри молекулы субстрата, приводит к резкому снижению вязкости растворов, количество восстанавливающих (альдегидных) групп незначительное.

Экзополигалактуроназа действует с конца цепи, отщепляя по молекуле галактуроновой кислоты. Под действием этого фермента вязкость снижается незначительно, но высвобождается большое количество восстанавливающих групп.

Полнота ферментативного гидролиза пектина зависит от действия каждого из ферментов, расщепляющих пектин. Кроме вышеуказанных ферментов в состав пектолитического комплекса входят также и другие, которые недостаточно полно изучены.

Полигалактуроназа содержится, в основном, в различных видах грибов и бактерий, пектинэстераза – плесневых грибах, высших растениях и бактериях.

Оптимальные условия действия пектолитических ферментов; рН 3,7-4,0, температура 40-50 °С.

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.

Амилоза 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.

Амилоза 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.

Действие 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.

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.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: