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直链淀粉含量
对α淀粉酶酶
解效率的影响
将玉米直链淀粉标准品与玉米支链淀粉标准品按不同比例混合,进行α-淀粉酶酶解反应,除直链淀粉与支链淀粉比例不同以外,其他条件均相同,结果见下图。
由图可知,淀粉中直链淀粉的含量影响α-淀粉酶酶解效率,直链淀粉含量越高,酶解速率越慢,酶解程度越低。
反应后,纯直链淀粉酶解产物的值为47% ,而纯支链淀粉酶解产物的值则达到56%。
Rendleman的研究结果也表明,玉米直链淀粉的α-淀粉酶酶解效率要明显低于支链淀粉,但张力田等人却得到相反的结果, 这可能是由于淀粉的酶解性能受多种因素影响,如分子量、直链淀粉脂质复合结构等。
原淀粉中直链含量较高的马铃薯淀粉和豌豆淀粉的α-淀粉酶酶解效率都较高,与图结果并不一致,这说明直链淀粉的含量可能不是导致几种淀粉酶解性能差异的主要因素,而结构更为复杂的支链淀粉则可能是其主要因素。
不同直链淀粉含量的α-淀粉酶酶解曲线
支链淀粉平均
链长对α淀粉
酶酶
解效率的影响
β-淀粉酶作用于淀粉时,从非还原性末端依次切开α-1,4糖苷键,生成麦芽糖,但不能水解淀粉中的α-1,6糖苷键,也不能跨过分支点继续水解,因此,β-淀粉酶作用淀粉后,整体的结果是使淀粉的链长缩短。
将蜡质玉米淀粉通过β-淀粉酶作用不同程度, 得到一系列平均链长递减的支链淀粉,然后测定其链长分布,结果见下图。
由图可以看出,经过β-淀粉酶作用后,支链淀粉的链长分布有较大变化:
长链部分比例降低,短链部分比例升高,DP为6-8的链长比例升高明显。
经计算得到各个水解程度下支链淀粉的平均链长,将β淀粉酶水解率作为横坐标,平均链长作为纵坐标作图并拟合,结果见图。
由图可以看出,蜡质玉米淀粉经β-淀粉酶酶解程度越大,平均链长越短,用指数方程拟合平均链长与β-淀粉酶水解率。若已知支链淀粉-β淀粉酶水解率,可以通过此式计算得出支链淀粉平均链长。
蜡质玉米淀粉经β-淀粉酶作用不同程度后的
链长分布(A至E的β-淀粉酶水解率分别为0、0.71%、4.69%、12.15%和46.76%)
支链淀粉β淀粉酶水解率与其平均链长的相关性
将蜡质玉米淀粉经β-淀粉酶作用不同程度,得到的样品经透析除去产物麦芽糖,并稀释成相同浓度,进行α-淀粉酶酶解实验,以支链淀粉平均链长为横坐标,α-淀粉酶酶解180min时的DE值为纵坐标作图,结果见下图。
由图可以看出,平均链长越长的支链淀粉,其α-淀粉酶酶解后DE值越高。由于选用的蜡质玉米淀粉不含直链淀粉,因此排除了直链淀粉的干扰,使得支链淀粉平均链长与α-淀粉酶酶解DE值线性相关性,比图中的拟合值明显提高,线性相关性显著。
支链淀粉平均链长与其α淀粉酶酶解值的相关性
由于α-淀粉酶不能水解淀粉中的的α-1,6糖苷键,也不能水解分支点附近的α-1,4 糖苷键。
对于分子量相同的支链淀粉来说,平均链长较短的支链淀粉比平均链长较长的支链淀粉拥有更多的α-1,6糖苷键,如图所示。
这对于α-淀粉酶的酶解作用来说是一种阻碍,因此,平均链长越短的支链淀粉,α-淀粉酶酶解效率越低。
原淀粉中,平均链长最长的马铃薯支链淀粉可能倾向于图中的A型结构,而平均链长最短的大米支链淀粉则倾向于图中的B型结构。
支链淀粉分子结构模型:
A为长平均链长型,B为短平均链长型
综合
α-淀粉酶酶解直链淀粉的效率要低于支链淀粉,虽然直链淀粉含量影响原淀粉的酶解,但不是造成不同来源淀粉酶解差异的主要因素。
通过β-淀粉酶的作用,可以得到平均链长递减的支链淀粉,支链淀粉的平均链长越长,其α-淀粉酶酶解效率越高,二者线性相关性显著。
这是由于α-淀粉酶不能水解淀粉中的的α-1,6糖苷键,也不能水解分支点附近的α-1,4糖苷键,对于分子量相同的支链淀粉来说,平均链长较短的支链淀粉比平均链长较长的支链淀粉拥有更多的α-1,6糖苷键,而这对于α-淀粉酶的酶解作用来说是一种阻碍,因此,平均链长越短的支链淀粉,α-淀粉酶酶解效率越低。