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Hydrolysis of concentrated raw starch: A new very efficient α-amylase from Anoxybacillus flavothermus Carbohydrate Polymers,2012,87,C46–52
Georges Tawil , Anders Viksø-Nielsen , Agnès Rolland-Sabaté , Paul Colonna , Alain Buléon等5人
浓缩原淀粉的水解:一种非常有效的耐热厌氧芽孢杆菌型α-
淀粉酶
(食品科学与工程11-01班,牛云震译)
摘要:耐热厌氧芽孢杆菌中发现了一种新的α-淀粉酶(以下简称AFA),它能够在生产葡萄糖浆的温度低于淀粉凝胶化温度时有效地水解原淀粉。
AFA 是一种非常有效的,能够使一个31%的原淀粉悬架发生77%的水解。
最后的水解程度能在2到3个小时内达到淀粉浓度低于15%并且在8到24小时内达到更高的程度。
AFA在水解淀粉颗粒的结晶领域也非常有效。
与被观察到的支链淀粉优先水解相一致。
主要的a-型晶体结构比非晶域被分解的速度更快。
而直链淀粉复合物在第二步骤中被降级。
可伸缩的直链淀粉片段然后重新与b型晶体结构发生关系形成最终的耐α-淀粉酶片段。
AFA的作用方式和限制完全水解的因素在细节上还需要讨论。
关键词: α-淀粉酶、玉米淀粉、结晶、脂质淀粉复合物、摩尔质量分布、耐药分数、低聚糖
1.引言
淀粉和它的两个主要成分,直链淀粉和支链淀粉,α-淀粉酶对其主要降解的部位是α(1,4)糖苷键。
α-淀粉酶在发酵,萌发,消化等生物反应中是非常重要的,也广泛应用于如工业生产葡萄糖糖浆工业生产、面包产品的控制或保鲜去除淀粉为基础的污渍洗涤剂等。
由于在室温下天然淀粉不溶于水,很多淀粉酶的应用在高温高压下进行使得淀粉产生糊化。
在凝胶化作用下,淀粉颗粒的粒状结构和分子(双螺旋线)序列淀粉颗粒被破坏。
这种物理状态的变化对于增强了酶水解淀粉的敏感程度是广为人知的。
相比之下,固体淀粉的水解底物强烈取决于淀粉结构和淀粉酶来源。
(Buleon, Colonna,Planchot, & Ball, 1998; Colonna, Leloup, & Buleon, 1992; Gallant,Bouchet, Buleon, & Perez, 1992; Gerard, Colonna, Buleon, &Planchot, 2001; Gernat, Radosta, Anger, & Damaschun, 1993; Oates,1997; Williamson, Belshaw, Self, Noel, Ring, Cairns, Morris, Clark& Parker, 1992).形态和颗粒的表面,直链淀粉含量、晶体结构或脂质淀粉酶复合物的存在被证明是淀粉颗粒水解的限制因素。
相比酸水解降解只适于降解部分非晶态部分淀粉颗粒、α-淀粉酶却可以溶解无定形和结晶领域两种淀粉颗粒(Colonna, Buleon, & Lemarie, 1988;Gerard et
al., 2001)。
参与晶体结构特别是来自晶体和游离物中破坏的双重螺旋线微晶体的水解的作用机制少有人知。
由于双螺旋线太宽以至于不能到达α-淀粉酶的催化场所,(André, Buleon, Haser, & Tran, 1999),他们相互解开被推测发生在吸附阶段。
淀粉酶的吸附作用被发现是水解淀粉颗粒的一个先决条件,但它的存在可以被低聚糖如麦芽糖和麦芽三糖等抑制(Leloup, Colonna, & Ring, 1991).我们最近研究一种高效的毛根酶类型α-淀粉酶真菌。
(RA)能充分利用生物燃料产品、并且能优先降解玉米淀粉的结晶部分(Tawil, Viksø-Nielsen, Rolland-Sabaté, Colonna, & Buleon, 2011).对这种酶来说,直链淀粉较慢降解的原因归结于在第一阶段水解的是脂质复合型直链淀粉,然后在最后阶段由于投放了淀粉酶,直链淀粉颗粒发生了重结晶。
脂质型直链淀粉复合物丛已被证明是存在于谷物淀粉这自然含有脂质但在含有水的条件下热油脂中包着淀粉而形成。
(Biliaderis, 1992;Buleon & Colonna, 2007; Le Bail, Bizot, Ollivon, Keller, Bourgaux,
& Buleon, 1999).在重链种类中,最常见的是通过直链淀粉与脂质络合构成,单一
螺旋线包装在一个由16个水分子细胞嵌入的斜方晶系的单位晶胞中(Rappenecker and Zugenmaier, 1981)。
脂质直链淀粉复合物也被认为在谷物淀粉中比原生构造对淀粉分解有更多的抗性(Gernat et al., 1993; Tawil et al., 2011)然而,在淀粉酶过量时或者水解时间较长时水解也是能完成的(Biliaderis & Galloway, 1989;Holm et al., 1983)。
在这项研究中,我们集中于一种新的来自耐热厌氧芽孢杆菌细菌性α-淀粉酶(AFA),它被发现在浓缩原淀粉的水解中非常有效。
这个细菌淀粉酶包含一个属于CBM20家族淀粉结合区并且已被评估用于低温葡萄糖浆的生产。
与相比传统的高温α -淀粉酶相比,在传统的液化过程中这种酶的使用需要的能源和水更少。
其作用方式故意与已被广泛用于消化的淀粉制品的研究和作为原淀粉的水解酶模型猪胰腺对比研究。
AFA特异性通过检测在水解不同浓度的玉米淀粉淀粉结构尤其是形态、晶体结构和摩尔质量分布的演变进展。
一个完整的水解作用的限制因素也被调查出来。
2.实验
2.1.材料
2.1.1.基板
普通玉米淀粉是来自于Cerestar公司(Cargill Vilvoorde,Belgium).
2.1.2.酶
来自丹麦诺维信公司的AFA的纯化制备(Viksø-Nielsen et al .,2006)。
结晶化和冷冻干燥的
猪胰腺α -淀粉酶和蛋白酶K (from Tritirachium
album) 从西格玛化工公司(St. Louis,
MO)购买。
其他试剂均为分析纯。
2.2.样品制备
2.2.1.酶
PPA在20mmol −1可溶性磷酸盐缓冲剂,pH值6.5 --7.0,
包含2mol −1氯化钠,0.25mmol −1氯化钙和0.2 g/ L叠氮化钠。
在转速为4167×g的离心机作用下,取出上清液用于
蛋白质水解含量测定。
AFA在乙酸钠缓冲溶液中溶解量为
4mg/ml。
浓度通过A280决定并且被估算使用纯化AFA的分子吸光度为2.728
,即在280纳米光下
每mg/ml的AFA溶液的吸光度。
2.2.2.
酶活性的测定
酶
活性是根据Ceralpha方法测定的(mcclearly et al .,2002)。
主要原理是在过量的α-葡糖苷酶的条件下用α-淀粉酶水解非还原性末端
对硝基苯麦芽庚糖苷(以下简称BPNPG7)
释放的反式硝基酚(PNP)的数量
由在400纳米的波长工作的分光光度计决定。
一个单位的活动定义(U)
为在40摄氏度,pH值7的条件下,一分钟内释放
释放来自于BPNPG7的1 微摩尔的PNP
时所需的淀粉酶数量。
AFA和PPA的比活性分别为
每毫克的蛋白质17U你和3.5 U每毫克的蛋白质。
2.2.
3.高效凝胶排阻色谱法、多角度激光散射技术、微分子检测技术(HPSEC-MALLS-DRI)相结合方法制备样品
样品(10毫克)在Me2SO/H2O (90/10 v/v)溶液中预处理,在80%乙醇中沉淀,然后干燥。
然后他们通过微波加热,在压力下被溶解解 (Rolland-Sabaté,Amani,Dufour, Guilois, & Colonna, 2003)。
合成溶液经过5微米的Durapore TM 微孔滤膜中过滤。
碳水化合物的浓度通过地衣酚硫浓度测定法测定。
(Colonna Planchot & Buleon,1997)。
样品回收率是通过在溶液中初始浓度与最终浓度之比计算出的。
2.3 .α-淀粉水解在异构阶段的动力学
在37摄氏度时,用pH值7磷酸缓冲来自猪胰脏中的α-淀粉酶(PPA),而在61摄氏度时,用ph4.5的醋酸盐缓冲液缓冲用耐热厌氧芽孢杆菌型α-淀粉酶。
(类似相关应用条件下)。
分别使用以下三种淀粉浓度:5,15,31%干基(d.b),。
AFA和PPA的数量保持在同一水平,即每毫克干淀粉15.5 U。
因此,5、15和31%干淀粉分别对应使用,235微升、710微升、1466微升的AFA,以及1.8,5.5和11.4毫升PPA。
,最后用缓冲液定容至20毫升。
悬浮液以每分钟两百转并且等分成每两毫升一个样本在水浴中持续震荡,并不同的时间间隔时(即1, 2, 8, 24, 48, 72 and 96 h)取出。
对于每个样本,反应过程都是添加80微升1mol/l的氢氧化钾,然后在4摄氏度且受离心作用的环境下,反应10分钟停止。
离心机的工作转数为4167 ×g.沉淀物用于结构分析。
采用上清液通过地衣酚硫浓度测定法测定出可溶性总糖。
(Planchot et al .,1997),通过可溶性糖从淀粉水解到初始淀粉质量的比例表示水解作用程度。
2.4。
残留淀粉的分析
2.4.1。
晶体结构
x射线衍射(XRD)针对于原淀粉
以及在在水解过程中不同的时间间隔期间取出的残余淀粉采取分析。
在部分真空干燥器相对湿度为90%的条件下,样品的水分含量通过十天的水吸附作用阶段被调整。
(使用饱和的氯钡盐溶液氯)。
水化样品(20毫克)通过采用两个带箔片被封闭,以防止在测量期间不发生显著的水分变化。
x衍射图通过一个 a BRUKER TM(Wissembourg. France) D8 光感衍射仪进行工作记录。
铜Kα1放射物,(λ= 0.15405nm),通过一个有40千伏和40毫安的电子密封管制造,,它通过使用盖博镜光学平行系统被选定,并且平行产生的光直径为500 微米。
衍射射束通过二维衍射仪探测器记录,并且记录的时间是600秒。
样品距离探测器100毫米。
在所有记录图像规范化后,将3到30度的散射分布综合整理绘图。
(2θ),相对结晶度如图所描述得出。
(Maache-Rezzoug, Zarguili, Loisel, Queveau, & Buléon, 2008)。
2.4.2.摩尔质量分布
在不同水解作用时间下的残留的摩尔质量分布采用高效凝胶排阻
色谱法(HPSEC)与多角度激光光散射探测技术(MALLS)相结合测量解决。
(Rolland-Sabaté, Guilois, Jaillais, & Colonna,
2011)。
样品回收通过从柱形(折光计信号的集成图像)中查询的质量
到通过使用地衣酚硫浓度测定法确定的已投入质量之比计算解决。
(Planchot et al .,1997)。
2.5。
可溶性产品的分析
由酶水解释放出的可溶性产品的组成与前面描述的决心(欧et al .,通过使用配有脉冲电流检测系统(PAD)的的高性能阴离子交换色谱分析仪器(HPAEC)来测出。
(Putaux Pohu Planchot、Colonna & Buleon,2004)。
一个检测器通过使用从DP1到DP7(Sigma, Chemical Com-pany)的液相色谱图来进行定量分析,而具备回应修正功能的检测器也将正常执行
2.6.一个完整水解作用的的限制因素的测定
如前所述加入新剂量的淀粉酶后溶液通过使用残余淀粉和一个新的96小时水解作用的解洗效果由淀粉的最终产品检查出淀粉酶的潜在抑制因素。
(Tawil et al., 2011).
在这种新的水解作用结束的时候上层清液中淀粉酶的浓度是根据布拉德福德计算法 (Bradford, 1976)得出的。
并且吸附蛋白质的数量由公式 C = ((C 0–C)/C 0 )* 100 算出,将C 0作为最初的完全初始浓度。
要检查是否淀粉酶吸附到残余淀粉或聚合在这个阶段为水解比例下降的原因,任何淀粉抑制酶都被蛋白酶K水解。
.因此,一次用水洗残留淀粉,4次用三羟甲基氨基甲烷盐酸盐洗涤。
等分的蛋白酶K(0.015毫克每毫克淀粉)分别添加到每个残余淀粉样品中反应30分钟。
在离心机中分离作用下,针对AFA采用醋酸缓冲液洗涤残留淀粉,而PPA采用磷酸盐缓冲剂洗涤残留淀粉,离心机在4167 x g转速下工作,洗涤5次残留淀粉后除去了蛋白酶K。
后续水解工作的进行如上所述。
3.结果与讨论
3.1.原淀粉浓度对水解动力学的影响
图1显示了淀粉浓度从5增加到31%的过程中AFA水解动力学的演化历程。
从5增加淀粉浓度到31%。
而表格一总结了AFA和PPA两种酶在水解反应进行96个小时后对应的测量值。
总结了相应的值确定阿发,96 h水解后PPA。
无论在哪一个淀粉浓度测量后,都发现AFA对原淀粉的水解非常有效,尤其在31%的淀粉浓度时效果最好,因为此时AFA的水解作用程度达到了77%,相对的在96 h 后PPA为32%(图1和表1)。
分别对于5%和33%浓度的淀粉而言,当增加淀粉浓度的同时最终的水解程度从88%下降到77%,水解作用略微有所下降。
所有的水解曲线都有一个经典的两相形状但第一阶段都非常短暂和迅速,分别对于5%的淀粉悬浮液甚至不超过两个小时,对于15%和31%的淀粉悬浮液不超过8小时(表1)。
相比PPA,AFA水解动力更少依赖于淀粉浓度。
即使它比RA (Tawil et al., 2011)所测出的数据只小一点点,在2 - 8 小时内非常高的水解率使AFA 在用天然玉米淀粉快速生产短链麦芽糊精方面产生极大的关注。
3.2。
晶体结构的水解
晶体结构基本上由x射线衍射评估。
表2中总结出了5%和31%淀粉悬浮液在不同时间段的水解反应,通过对应的水解程度,我们总结出了残余淀粉的结晶度和结晶的类型。
天然的玉米淀粉有一种A型结晶度,它有一个布拉格角(2θ)= 15,17,18和23度的特征峰(如图2所述)。
含有AFA的31%淀粉悬浮液在第一次2小时的水解时结晶度31%减少到20%(看表2)。
在5%淀粉悬浮液中,晶体领域的水解明显减少,这是由于观测到结晶度的量略微降低。
然而水解程度显著有所提高(从60%提高到82%)。
这种在高淀粉浓度时水解结晶领域的的能力时AFA 独有的特性,对于RA而言(Tawil et al., 2011),。
与更多的传统的α-淀粉酶相比,如PPA,31%的淀粉悬浮液的水解中结晶程度是始终保持不变的。
在2θ时峰的强度大约是20度,这对应由存在于玉米淀粉(Vh型)中的直链淀
粉和内生脂肪酸构成的脂质直链淀粉复合物在31%的淀粉悬浮液中相当稳定。
在5%的淀粉悬浮液中当水解程度达到80%以上时,这种复合物会合成更多。
并且也能从经过水解96个小时后的含有PPA残留物的5%淀粉悬浮液中出现。
正如 Gernat et al.(1993)所说,由此看来 Vh型结构比A-type结构对α-淀粉酶更有抗性。
3.3。
在水解期间淀粉大分子结构的变化
原淀粉以及发生96个小时的水解反应后分别含有AFA和PPA残留淀粉(初始淀粉浓度为31%)高效凝胶排阻色谱(HPSEC)图像总结在图3中。
原淀粉出现了两个峰,根据以前的工作这归因于支链淀粉(洗脱体积约5.7毫升)和直链淀粉(洗脱容量约为6.6毫升)(Rolland-Sabate et al .,2003)。
支链淀粉的加权平均摩尔质量在2小时后从3.08×10 8下降到2.35×10 8 gmol-1。
可以通过回转半径与策划
根据实证幂次定律:(R G~ MνG)结构信息可以通过从指数νG相对摩尔质量的回转半径来测出。
通过计算整个支链淀粉部分,回转半径在水解发生96小时期间从0.38增加到到0.41。
而减少时伴随着水解和νG。
νG值取决于高分子的形状、
温度、和高分子溶解交互作用:为一个球体νG = 0.33时为一个球体; νG = 0.5 -0.6线性无规则圈,νG = 1时成杆状。
以上表明,在溶解状态中支链淀粉的稠密度比天然支链淀粉略低,然后可能分叉更少。
在观察色谱图时(图3)支链淀粉的量比直链淀粉更急剧减少了这与在水解反应中观察到的结晶度的减少是相一致的。
同时直链淀粉被高度水解, 在96小时后采取相应的DRI峰的顶端得出的加权平均
摩尔质量后减少了2倍,即从5.65×106gmol-1减少到 2.58×106gmol-1 (表3)。
然而,以后这些数值并不代表所有直链淀粉的绝对摩尔质量因为直链淀粉和支链淀粉的峰并不能完全分开,于是在与直链淀粉同一洗脱体积时低摩尔质量的支链淀粉片段洗脱出来。
此外,部分直链淀粉的峰可能涉及部分在同一体积淋洗的水解的支链淀粉。
由于支链淀粉通常假设支持淀粉颗粒中的结晶领域框架,这些结果是与在水解过程中观察到的大量结晶度的减少相一致的。
对于原淀粉来说无论如何这种行为不同于含PPA的残留淀粉中呈现一致的双峰形状(图3),并不伴随着支链淀粉的加权平均摩尔质量减少这与早已提出的每个颗粒的作用方式是相一致的 (Colonnaet al., 1988)。
3.4 产生的可溶性低聚糖的性质
在用AFA水解31%淀粉悬浮液2,8,48小时后可溶性部分中的低聚糖的分布如表4所示。
由于HPAEC响应在超过DP 7以上是不定量的,只能显示出获得DP的值(学位聚合)< 8,。
这与用传统的淀粉酶如PPA获得的一般分布是相似的。
(Pohu et al .,2004;Sharma Yadav,& Ritika,2008)。
的主要存在于可溶性部分的低聚糖是麦芽糖(DP2)众所周知,他是诱发淀粉酶的潜在的抑制因素。
(Colonna et al .,1992;Faisant et al .,1993)。
组成变化约在2至48小时内(表4),DP1 / DP3比例和DP4 / DP7比例增加了,证明DP3到DP1的部分水解以及DP7 到DP4和DP3的部分水解。
这就可以解释为何使用这种酶会发生不完全的水解反应。
然而当假定了该底
物对抵制AFA的变性效果有一种保护机制时,在水解5%的淀粉悬浮液过程中水解产物从2小时到8小时只是会略微增加,并且对于水解更高浓度的淀粉来说,从2小时到24小时期间,水解产物也只是略微增加。
类似的观察已经被一些文献报道(De Cordt, Hendrickx, Maesmans, & Tobback, 1994;Gorinstein, 1993)。
淀粉能在更高干重浓度中稳定淀粉酶活性。
对于5%和31%的淀粉悬浮液,在洗去残留并添加了一定剂量的新鲜的AFA 后,水解度分别从87%增加到90%从77%增加到82%。
是很困难的这种变化很难归咎与反应产物的轻微抑制作用,因为AFA在第一次水解也失去了它的活性。
没有进一步水解切除后观察当用蛋白酶K除去被吸附或聚合的AFA并且添加一个新的淀粉酶后并没有观察到进一步的水解发生,即表明AFA的粘合吸附和聚合并没有阻止整个水解作用,尽管在水解反应结束后只有少于10%的酶存在与上清液中。
因此,得出的结论是,残留的出现对AFA的水解作用具有抵抗力从而导致了水解反应的结束。
从5%和31%的淀粉悬浮液(如上所述清洗了残留并且添加了新鲜的AFA如上所述)得到的残留物的晶体结构的通过X射线衍射分析样品得出大多数大多数都被分解了,分解程度分别为90%和82%。
如图4所示,在5%的淀粉残留物中发现了A—+ Vh型的混合物,并且几乎是纯的B型,而在用AFA 水解过的的31%的淀粉残留物中,特征峰值对应的2θ大约是5.6 ,17和24度。
这说明,与31%的淀粉悬浮液相比,AFA对于5%的淀粉悬浮液的作方式并不相同。
在5%的淀粉中Vh型的抵抗力可能是由于61摄氏度的热处理对于Vh型晶体结构的改善。
c同时在31%淀粉悬浮液中,可利用的水分较少,因此热处理就显的作用不大这就解释了与5%的淀粉悬浮液相比,Vh型在31%淀粉悬浮液中具有的更高的敏感性。
人们早就发现在谷物淀粉分解中,Vh型比A型的具有更高的淀粉分解抗性。
(Gernat etal., 1993; Kwasniewska-Karolak, Nebesny, & Rosicka-Kaczmarek,2008; Lauro, Forssell, Suortti, Hulleman, & Poutanen, 1999).
B型结构可以由通过投放酶使线性直链淀粉片段发生重排而构成。
像这样的到B型淀粉的重排作用,在较高的淀粉浓度中是优先发生的。
众所周知B型结构是由淀粉逆行或短链直链淀粉在水中的结晶化而导致的。
(Buleon, Veronese, & Putaux, 2007).有学者证明B型结构对水解有很好的抗性。
(Colonna et al .,1992;Planchot et al .,1997)。
当看到含较多直链淀粉的淀粉发生水解时Lopez-Rubio, Flanagan, Shrestha,Gidley, and Gilbert (2008) 等人已经描述出了这种水解是产生的重排。
一旦Vh发生降解,这种已经形成的B型结构会阻止任何水解的进展。
4.综合讨论
AFA能够高效地水解原淀粉悬浮液,因为它能在61摄氏度和2小时内,使5%和31%的淀粉悬浮液的水解程度分别达到83%和60%。
31%的淀粉悬浮液在24小时内则达到了75-77%的的水解程度。
这种在高淀粉浓度下高效率是非常卓越的。
所观察到的原淀粉的水解程度与RA(Tawil et al., 2011) 所测出结果的非常相似,但是水解速度更快,用RA水解31%的淀粉悬浮液8小时后水解程度可达到30%,但是相对的AFA却可以达70%。
这使得AFA更适合低温葡萄糖浆的生产。
RA在48小时后能达到类似的水解阶段,但它更适合生物乙醇的生产,因为它在32度时效果很好并且释放的基本都是葡萄糖。
AFA的作用方式是非常明确的。
相比其它的α-淀粉酶,它在淀粉浓度方面效率几乎是独立的。
其反应作用与淀粉浓度的变化不相一致,由于从5%淀粉悬浮液得到的残留物中包括了的残留的A -型结构和大量的Vh型脂质直链淀粉复合物的混合物相对的从31%淀粉悬浮液得到的残留物中只包含了纯B型结构的淀粉。
因此似乎在低淀粉浓度是脂质直链淀粉复合物更能抵抗酶的攻击并且这种晶体结构能够在高浓度淀粉悬浮液(表2)中更迅速的分解。
它不同于常常优先分解非晶态纤维素从而导致水解反应中结晶程度的增加的纤维素酶(Zhang & Lynd,2004). 。
而且在水解期间用于水解的这个工作温度(61 摄氏度)可能引发一些淀粉重排,脂质与直链淀粉的络合,特别是当部分水解时葡聚糖链的流动性增加等问题。
在31%淀粉悬浮液中,48 - 96小时期间支链淀粉比直链淀粉减少的更集中,这与来源于支链淀粉的结晶域的快速水解都是相一致的,脂质直链淀粉复合物对水解的抵抗作用存在于玉米淀粉中。
存在于玉米淀粉。
然而,直链淀粉的平均摩尔质量和数量也大幅减少这也证实了非复合直链淀粉的水解。
事实上 Morrison, Law, and Snape (1993c)研究表明在天然淀粉中复合型直链淀粉的比例大约占
总数的15%。
这表明,Vh型结构在AFA水解48 h或者更长的时间后Vh型结构的出现可能是由两种机制造成的: (1).Vh型结晶域最初出现在天然颗粒中,但相对量太小以致在水解A型结构之前不能被x射线衍射检测到而且它的结晶度可以通过61摄氏度的热处理进行完善。
(2).在水解期间Vh型结构可以通过用酶释放出的直链淀粉片段和玉米淀粉中出现的脂质形成。
相比之下,在PPA水解淀粉悬浮液时伴随着直链淀粉和支链淀粉减少,这是复合已经测得的对于水解小麦淀粉和其他固态淀粉颗粒间的攻击方式的 (Colonnaet al., 1988; Oates, 1997)。
脂质复合型直链淀粉特有的Vh型结构的高抵抗性的特点,与A型相比是有争议的。
Gernat et al(1993)和Lauro et al.(1999)在谷类淀粉的酶法水解中延长水解作用时间时已经观察到这种抵抗性。
Lauro et al。
(1999)。
与此相反Gerard et al. (2001)公开表明在玉米淀粉的突变体即A型和Vh型对PPA的水解作用有相同的敏感度。
此外,当加入过量的酶或长时间水解时在体外形成的脂质复合直链淀粉能完全被由α-淀粉酶降解(Biliaderis & Galloway, 1989; Faisant et al., 1993; Holm et al., 1983).在这里,用于AFA分析的温度能够支持任何一个存在于天然玉米淀粉的复合物的热处理转变为晶体结构或在玉米淀粉中形成新的已被释放的直链淀粉片段和脂质之间的配合物。
在高水解程度和高淀粉浓度是B型结构出现。
这可能是在剩余淀粉被大范围水解后,由淀粉酶释放的直链淀粉线性片段的再结晶造成的。
高的初始淀粉浓度有利于结晶和沉淀,并且这种结构类型可能会对酶的水解作用构成真正的抗性部分。
Lopez-Rubio et al.(2008) 已经研究测出在酶水解期间的这种抗性淀粉,高级直链玉米淀粉以及玉米淀粉中的其它类型的重组(Tawil et al., 2011)。
抗性淀粉和玉米淀粉和高级直链淀粉最近在玉米淀粉(欧et al .,2011)。
直链淀粉到B型结构的重结晶也是转变成高抗性淀粉的一个主要的方式。
(Buleon & Colonna, 2007; Leloup, Colonna, & Buleon, 1991).
与PPA相比,AFA对原淀粉的水解有着非常高的效率,这显然是由于这种酶存在一个特别重要的淀粉结合域(CBM20)(Viksø-Nielsen et al .,2006)。
研究报道这种领域能促进淀粉酶对原淀粉的吸附,解开纠结出现在结晶层的双螺旋线游离出来,因此淀粉结构的破坏导致了淀粉颗粒更快的分解 (Juge et al., 2006; Christiansen et al., 2009)。
5.
结论
我们证实了AFA在浓缩原淀粉方面是非常有效的,对于含量为31%的淀粉,它能在2小时后使之水解程度达到了60%,并且在48小时后达到了77%。
2 h后悬架与水解度达到60%,77%的48 h后31%的淀粉。
水解作用的抑制因素是由
在低淀粉浓度时脂质直链淀粉复合物的出现引起的,在61摄氏度以及水过量的条件下复合物的再结晶优先发生。
最终,最后,对整个水解过程而言在31%含量的淀粉中直链淀粉片段向B型结构的重排可能是最后的限制因素。
最令人惊讶的结果是AFA更能够水解晶体结构领域而非无定形结构领域。
AFA在水解高淀粉浓度下的晶体结构时能力更优越,正如RA所观测到的(Tawil et al., 2011),按照酶法水解在有机凝聚系统中酶水解法的基本方法打开一种新的方向,同时也能为天然淀粉的工业生产带来新的构思。
该显微镜也为新工业处理本地的设计淀粉。
鸣谢
科技支持:Guilois, M. de Carvalho and B. Pontoire。
研究讨论:B. Henrissat (AFMB, CNRS Marseille)and G. Veronese (LISBP, INSA Toulouse)。