Enzime Amilolitice

CAPITOLUL I

Introducere

Multe procese industrial folosesc enzyme amilolitice pentru a hidroliza amidonul inaintea utilizarii acestuia in procese fermentative sau alte procese biochimice.

Exista mai multe tipuri de enzime capabile sa hidrolizeze amidonul. Acestea pot atataca atat amidonul solubil, cat si granulele de amidon aflate in suspensie apoasa. In functie de utilizarile ulterioare ale hidrolizatului de amidon, se stabilesc conditii optime de realizare a hidrolizei enzimatice. Aceasta poate fi partial sau totala. Gradul de hidroliza care se doreste sa se obtina dicteaza alegerea unui anumit sistem de enzime amilolitice. Pe de alta pasrte, inaintea desemnarii unui sistem de hidroliza potrivit, este nesesara cunosterea fenomenelor care influenteaza cinetica procesului de hidroliza desfasurat in prezenta sistemului de enzime ales. Este cunoscut faptul ca produsii finali rezultati in urma hidrolizei enzimatice a amidonului inhiba procesul printr-un mechanism atat competitive dupa unii autori, sau produc inhibitie exponential simpla dupa alti autori.

α-Amylase [E.C. 3.2.1.1]. Hidrolizeaza legaturile 1,4-α-D-glicozidice in polizaharidice care contin 3 sau mai multe unitati de D-glucoza unite prin legaturi α-1-4. Actioneaza asupra glicogenului si oligo- si polizaharidelor inrudite. De numirea sistematica este 1,4-α-D-glucan glucanohidrolaza.

β-Amylase [E.C.3.2.1.2.]. scindeaza amidonul, glicogenul, polizaharide si oligozaharide producand β-maltoza. Denumirea sistematica este 1,4-α-D-glucan maltohidrolaza.

Existent unor enzime care transforma amidonul in “zahar” (de fapt intr-un amestec de glucide) este cunoscuta de mult. Amilaza (sub denumirea veche “diastaza”) din bobul de orz a fost obtinuta sub forma unui extract apos inca din 1811, de catre Kirchoff, iar cea din saliva a fost descoperita de Leuchs, in 1831.

Enzimele amilolitice (amilazele) sunt mai raspandite in natura, atat in regnul vegetal cat si in cel animal. In general, amilazele apar oriunde se gaseste amidon, de exemplu in cartofi, cereal, fasole, soia. Cantitati mari de amilaze, alaturi de alte enzime apar la boabele de fasole germinate. La animalele superioare amilazele se gasesc in concentratie mai mare in pancreas, iar unele specii in saliva

O sursa importanta de enzime amilolitice descoperita mult mai tarziu (1950-1960) o constituie microorganismele. Cea mai stabile si utilizata sursa este Bacillius subtilis, care a fost primul microorganicm cultiva in scopul producerii de amilaze, la inceput in culture de suprafata si apoi pe medii lichide, in fermentatii submerse (Underkofler, 1976). In prezent, se cunosc mai multe microorganism producatoare de enzime amilolitice, apartinand diferitelor clase sistematice: bacterii, drojdii, fungi.

Astfel, preparatele enzimatice amilolitice de origine microbiologica au invadat piata comerciala, cele de extractive producandu-se in prezent in cantitati mult mai mici.

CAPITOLUL II

Modul de actiune al enzimelor amilolitice asupra amidonului

Amidonul, glicogenul, polzaharidele si oligozaharidele reprezinta substratul natural al enzimelor amilolitice. Dupa cum se cunoaste, amidonul nu este o substanta amogena, ci un amestec de doua tipuri de polizaharide: amiloza si amilopectina. Amiloza este formata din polizaharide ce contin resturi de glucoza inite intre ele prin legaturi 1,4-α-glicozidice. Gradul de polimerizare variaza intre 100 si 2000, iar moleculele au o structura helica, cu spire formate din 6 molecule de glucoza legate prin punti de hydrogen. In interiorul spirelor se formeaza un tub de aproximativ 5Ằ. In interiorul tubului pot patrunde molecule de dimensiuni mai mici formand combinatii de incluziune. O astfel de combinative, de culuare albastra, de importanta practica deosebita, o formeaza iodul car epatrunde in interiorul tublui. Aceasta reactive sta la baza recunoasterii amidonului, fiind utilizata in multe metode de ozare calitativa a acestuia. Cand macromoleculele de amiloza au un grad inalt de polimerizare, acestea prezinta si puncte de ramificare, reduse la numar, prin legaturi 1,3-α-glicozidice.

Amilopectina, a doua component a amidonului, formeaza macromolecule ramificate din lanturi de amiloza scurte (18-26 resturi de glucoza) unite prin legaturi 1,6-α-glicozidice, gradul de polimerizare variind intre 6000 si 36000.