Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật. Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước:RR’ + HOH RH + R’OHCó 6 loại enzyme được xếp vào 2 nhóm: Endoamylase (enzyme nội bào) và Exoamylase (enzyme ngoại bào).Endoamylase gồm có amylase và nhóm enzyme khử nhánh. Nhóm enzyme khử nhánh này được chia làm 2 loại: Khử trực tiếp là Pullunase (hay còn gọi là dextrin 6glucosidase) và khử gián tiếp là Transglucosylase (hay oligo1,6 glucosidase) và Maylo1,6glucosidase. Các enzyme này thủy phân liên kết bên trong các chuỗi polysaccharide.Exoamylase gồm có amylase và amylase. Đây là những enzyme thủy phân tinh bột từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide.Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen: Tinh bột: là nhóm carbohydrate ở thực vật có chủ yếu trong các loại củ (như khoai lang, khoai tây,..), trong các hạt ngũ cốc, các loại hạt có công thức tổng quát là (C6H12O6)n. Tinh bột từ mọi nguồn khác nhau đều có cấu tạo từ amylo và amylopectin. Các loại tinh bột đều có 2030% amylo và 7080% amylopectin. Trong thực vật, tinh bột được xem là chất dự trữ năng lượng quan trọng.Dưới tác dụng của enzyme amylase, tinh bột bị thủy phân do các liên kết glucoside bị phân cắt. Sự thủy phân tinh bột bởi enzyme amylase xảy ra theo 2 mức độ: dịch hóa và đường hóa. Kết quả của sự dịch hóa là tạo ra sản phẩm trung gian dextrin và khi dextrin tiếp tục bị đường hóa thì tạo ra maltose và glucose. Glycogen: là 1 loại Carbohydrate dự trữ. Ở động vật được dự trữ trong cơ thể động vật và được cơ thể chuyển hóa để sử dụng từ từ. Amylase có vai trò quan trọng trong sự chyển hóa glucid ở tế bào động vật, vi sinh vật. Glycogen được cấu tạo từ các glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1,4glycoside. Ở các vị trí phân nhánh, glucose nối với nhau bằng liên kết 1,6glycoside. Glycogen có số mạch nhiều hơn tinh bột, phân tử lượng ở trong khoảng 23 triệu Da.Glycogen dễ tan trong nước, nếu chúng ta ăn quá nhiều carbohydrate thì cơ thể chúng ta sẽ chuyển hóa chúng thành chất béo dự trữ. Ở động vật và người, glycogen tập trung chủ yếu ở trong gan.
Tổng quan về enzyme amylase
Lịch sử nghiên cứu
Trước thế kỷ XVII, con người đã sử dụng các quá trình enzyme trong đời sống hàng ngày, chủ yếu thông qua kinh nghiệm thực tế và hoạt động của vi sinh vật Các quá trình này bao gồm lên men rượu, muối dưa, làm tương và nước chấm Tuy nhiên, vào thời kỳ này, bản chất của enzyme và các quá trình lên men vẫn chưa được hiểu rõ.
Vào thế kỷ XVII, Van Helmont là người đầu tiên nghiên cứu sâu về quá trình lên men Ông nhận ra rằng tiêu hóa thực chất là quá trình chuyển hóa hóa học của thức ăn, và đã so sánh cơ chế này với quá trình lên men rượu Danh từ "ferment" (xuất phát từ tiếng Latin "fermentatio") được Van Helmont sử dụng để chỉ tác nhân gây ra sự chuyển biến các chất trong quá trình lên men rượu.
Vào nửa cuối thế kỷ XVIII, nhà tự nhiên học người Pháp Réaumur đã nghiên cứu sự tiêu hóa bằng cách cho chim quạ đen nuốt miếng thịt trong ống kim loại, và sau vài giờ không thấy gì bên trong ống Thí nghiệm này đã thúc đẩy việc nghiên cứu thành phần dịch tiêu hóa để hiểu rõ hơn về khả năng tiêu hóa của dịch dạ dày Năm 1783, nhà bác học người Ý Spalanzani đã lặp lại thí nghiệm này bằng cách trộn dịch dạ dày với thịt mới, và quan sát hiện tượng hòa tan xảy ra.
Vào đầu thế kỷ XIX, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra các chất gây ra quá trình lên men Năm 1814, Kirchoff, viện sĩ tại Saint Petersburg, đã tìm ra rằng nước chiết từ mầm đại mạch có khả năng chuyển hóa tinh bột thành đường ở nhiệt độ thường Đây là công trình đầu tiên thu được chế phẩm amylase ở dạng dung dịch, đánh dấu sự khởi đầu của lịch sử enzyme học.
Năm 1833, hai nhà khoa học Pháp là Payen và Pessoz đã phát hiện ra enzyme amylase, có khả năng phân giải tinh bột thành đường, qua thí nghiệm cho etanol vào dịch chiết lúa đại mạch nảy mầm, tạo ra kết tủa Kết tủa này có khả năng chuyển hóa tinh bột, nhưng sẽ mất tác dụng nếu đun nóng Từ "diastase", xuất phát từ chữ Latinh "diastasis" nghĩa là phân cắt, được Payen và Pessoz sử dụng để chỉ enzyme này.
Enzyme amylase là gì?
Amylase là một enzyme phổ biến trong sinh vật, thuộc nhóm enzyme thủy phân, có chức năng xúc tác phân giải các liên kết nội phân tử trong polysaccharide thông qua sự tham gia của nước.
Có 6 loại enzyme được xếp vào 2 nhóm: Endoamylase (enzyme nội bào) và Exoamylase (enzyme ngoại bào)
Endoamylase bao gồm -amylase và nhóm enzyme khử nhánh, được chia thành hai loại: khử trực tiếp với Pullunase (hay -dextrin 6-glucosidase) và khử gián tiếp với Transglucosylase (hay oligo-1,6-glucosidase) cùng với Maylo-1,6-glucosidase Các enzyme này có chức năng thủy phân các liên kết bên trong chuỗi polysaccharide.
Exoamylase gồm có -amylase và -amylase Đây là những enzyme thủy phân tinh bột từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide
Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen:
Tinh bột là nhóm carbohydrate chủ yếu có trong các loại củ như khoai lang và khoai tây, cũng như trong các hạt ngũ cốc Công thức tổng quát của tinh bột là (C6H12O6)n, và nó được cấu tạo từ hai thành phần chính là amylo và amylopectin, với tỷ lệ 20-30% amylo và 70-80% amylopectin Trong thực vật, tinh bột đóng vai trò quan trọng như một chất dự trữ năng lượng.
Enzyme amylase thủy phân tinh bột bằng cách cắt đứt các liên kết glucoside, diễn ra qua hai giai đoạn: dịch hóa và đường hóa Giai đoạn dịch hóa tạo ra sản phẩm trung gian dextrin, tiếp theo dextrin sẽ được đường hóa để hình thành maltose và glucose.
Glycogen là một loại carbohydrate dự trữ quan trọng trong cơ thể động vật, được lưu trữ và chuyển hóa từ từ để cung cấp năng lượng Amylase đóng vai trò thiết yếu trong quá trình chuyển hóa glucid tại tế bào động vật và vi sinh vật Cấu trúc của glycogen bao gồm các phân tử glucose liên kết với nhau qua liên kết -1,4-glycoside, trong khi các vị trí phân nhánh được kết nối bằng liên kết -1,6-glycoside So với tinh bột, glycogen có số mạch nhiều hơn và có phân tử lượng dao động từ 2-3 triệu Da.
Glycogen là một polysaccharide dễ tan trong nước, và khi cơ thể tiêu thụ quá nhiều carbohydrate, chúng sẽ được chuyển hóa thành chất béo dự trữ Ở động vật và con người, glycogen chủ yếu được lưu trữ trong gan.
Phân loại
- -amylasae: có khả năng phân cắt các liên kết 1,4- glucoside của cơ chất một cách ngẫu nhiên, là enzyme nội bào
Pullulanase là enzyme quan trọng trong chế biến tinh bột, được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất glucose và sirô maltose Enzyme này có khả năng mạnh mẽ trong việc phân giải tinh bột thành glucose hoặc maltose bằng cách thủy phân các liên kết α-1,6-glycosidic của chuỗi phân nhánh và α-1,4-glycosidic.
Transglucosylase (oligo-1,6-glucosidase) và Maylo-1,6-glucosidase là enzyme có khả năng thủy phân liên kết β-1,6-glucoside trong isomaltose, panose và các dextrin Enzyme này giúp chuyển hóa các hợp chất này thành đường có thể lên men, mang lại giá trị ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và chế biến.
β-amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase) là enzyme xúc tác quá trình thủy phân các liên kết 1,4-glucan trong tinh bột, glycogen và polysaccharide, giúp cắt đứt từng nhóm maltose từ đầu không khử của mạch Maltose được tạo ra có cấu hình β, do đó enzyme này được gọi là β-amylase Tác dụng của β-amylase đối với tinh bột có thể được thể hiện qua một sơ đồ cụ thể.
Glucoamylase là enzyme có khả năng thủy phân các liên kết -1,4 và -1,6-glucoside, đồng thời cũng có thể thủy phân liên kết -1,2 và -1,3-glucoside Enzyme này có khả năng chuyển đổi hoàn toàn tinh bột, glucogen, amylopectin và dextrin thành glucose mà không cần sự hỗ trợ của các enzyme amylase khác.
Đặc tính
Enzyme amylase có khả năng thủy phân tinh bột thành dextrin và một lượng nhỏ maltoza Dextrin nổi bật với khả năng hoạt hóa cao, phản ánh tính chất đặc trưng của enzyme này α-amylase ở sinh vật thể hiện những đặc điểm riêng biệt về cơ chế tác động, quá trình chuyển hóa tinh bột và khả năng chịu nhiệt.
Thể hiện họat tính trong vùng axit yếu:
Vi khuẩn: pH = 5,9 - 6,1 (pH
