普鲁兰酶的作用模式
普鲁兰是由出芽短梗霉产生的胞外多糖,主要是以a-1,6-糖苷键结合麦芽糖构成同型多糖(结构见图↓),即葡萄糖通过a-1,4-糖苷键结合成麦芽三糖,两端与另外的麦芽三糖再以a-1,6-糖苷键结合,如此反复连接形成高分子多糖。
按照作用位点的不同,普鲁兰酶可以分为I型普鲁兰酶与Ⅱ型普鲁兰酶。
I型普鲁兰酶(EC3.2.1.41)又称为脱支酶、限制性糊精酶或支链淀粉1-6-葡聚糖水解酶,只能水解淀粉和多糖的a.1,6-糖苷键。
Ⅱ型普鲁兰酶 (EC 3.2.1.135)不但能够水解a-1,6-糖苷键,而且能水解低聚糖的a-1,4-糖苷键,同时具备脱支酶和a-淀粉酶两种酶的活性。
由图可以看出,将普鲁兰用本试验中的普鲁兰酶充分水解后,几乎全部生成麦芽三糖,说明此酶是I型普鲁兰酶,此类型酶的作用位点专一,效率更高,可以广泛的应用于淀粉糖工业。
普鲁兰酶加速糖化反应机理
采用糊化的玉米淀粉乳为底物,在60℃分别加入葡萄糖淀粉酶和普鲁兰酶,对其降粘效果进行了比较。
模拟糖化反应体系,添加葡萄糖淀粉酶加酶量和普鲁兰酶,由图↓可以看出,葡萄糖淀粉酶和普鲁兰酶都可以明显的降低玉米淀粉乳的粘度。
普鲁兰酶降粘速率开始时很快,粘度下降到一定程度后趋于平缓,120min时仅为原淀粉的6.6%,而葡萄糖淀粉酶降粘速率比较稳定,随着酶解的进行也会有比较好的降粘效果,120min时粘度为原淀粉的18.9%。
引起这种差别的可能原因是:
葡萄糖淀粉酶水解a-1,4-糖苷键的速率约为a-1,6-糖苷键的500倍,从麦芽糊精非还原末端附近水解到分支点附近时,水解速率会降低,成为糖化反应开始阶段的限制因素。
普鲁兰酶可以水解分支点的a-1,6-糖苷键。
因此,在反应开始阶段全量添加普鲁兰酶可以提前把麦芽糊精脱支,迅速降低体系粘度,有利于葡萄糖淀粉酶高速的水解a-1.4-糖苷键,提高糖化速率和葡萄糖得率。