Амилаза ржаной муки. Строение и функции

Из таблицы 9 видно, что в ржаной муке  содержание калия самое большое и удовлетворяет суточную потребность на 10,5%, фосфора - на 32,0 %, магния  - на 21,5%, железа – на 41,0%.

Таблица № 10. Содержание микроэлементов в ржаной муке, мкг %

Из таблицы 10 видно, что в ржаной муке  содержание алюминия самое большое и удовлетворяет суточную потребность на 67,0%, железа – на 35,0%, марганца  - на 17,1%, цинка- на 10,0 %.

1.1.6.Витамины ржаной муки

Витамины - низкомолекулярные органические соединения, имеющие различную химическую природу и разные физико-химические свойства, являющиеся биорегуляторами процессов, происходящих в организме. Витамины необходимы для нормального функционирования организма.

Витамины подразделяют на 2 группы: водо- и жирорастворимые. Зерно и продукты переработки содержат водорастворимые витамины: тиамин (В1), рибофлавин (В2), ниацин (витамин РР), токоферол (витамин Е). Содержание витаминов в ржаной муке представлено в таблице 10.

    Таблица №10 Содержание витаминов в ржаной обойной муке, мг/100г [3,4,12]

Из таблицы 10 видно, что ржаная мука содержит немного витаминов, содержание витамина Е (токоферола) самое большое (2,2 мг/100г). Потребность взрослого человека массой 65 кг в витамине В1 можно удовлетворить на 28,0 %;в витамине В2 на 8,33%; в витамине Е на 22,0 %;в витамине РР на 6,0 %.

1.2. Амилолитические ферменты

1.2.1.Строение амилаз

Все ферменты по химической природе являются простыми или сложными белками с большой молекулярной массой. При гидролизе образуют аминокислоты и, так же как и белки чувствительны к действию высоких температур, излучению, солям тяжелых металлов, концентрированных кислот и щелочей.

Амилазы являются однокомпонентными ферментами, т.е. простыми белками, состоящими только из аминокислот.

Все амилазы относятся к металлоэнзимам, содержание в них кальция колеблется от 1 до 30 г на 1 моль фермента. Полное удаление кальция приводит к инактивации фермента. Повторное введение кальция в среду может частично восстановить его активность. Активные центры амилаз образованы радикалами различных аминокислот (рис.1). Активный центр α-амилазы образован  радикалами тирозина, триптофана, глутаминовой и аспарагиновой кислот. У β-амилазы активный центр в основном содержит  сульфгидрильные и карбоксильные группы и имидазольный цикл остатков гистидина[3,5].

           а)                                                                      б)

  Рис.1.Строение активного центр :а) α-амилазы б) β-амилазы

Молекула представляет собой эллипсоид (8,0ּ4,5ּ4,5 нм), содержит 452 аминокислотных остатка, чередование которых выяснено, а также олигосахарид, составленный из 2 остатков глюкозамина и 6 остатков маннозы. Имеет ясно выраженную двухдоменную структуру; на границе доменов располагается активный центр (А), включающий радикалы аспа-   рагиновой кислоты и гистидина, и Са2+ связывающий центр (С); остаток тирозина, нависающий над активным центром, принимает, как и Са2+, участие в связывании субстрата. Третичная структура фиксируется четырьмя – S – S – мостиками (S1 – S4). 8α-спиралей обозначены прямоугольниками (Н1 – Н8), а 8 β-слоев - стрелками. Разрешение – 0,3 нм [4.5].

1.2.2.Функции амилаз ржаной муки

Амилазы относятся к классу гидролаз.

  Гидролазы  — это класс ферментов, катализирующий разрыв внутримолекулярных связей, за исключением С-С связей, путем присоединения элементов воды по месту разрыва связи. Общий вид реакции, катализируемой гидролазой выглядит следующим образом:

A–B + H2O → A–OH + B–H

Систематическое название гидролаз включает название расщепляемого субстрата с последующим добавлением -гидролаза. Однако, как правило в тривиальном названии слово гидролаза опускается и остаётся только суффикс «-аза».Классификация гидролаз показана в таблице 13.

Таблица № 11 Классификация класса гидролаз [2]

Таким образом, амилазы относятся к подклассу гликозидаз.

Шифр α-амилазы 3.2.1.1; β-амилазы 3.2.1.2

1.2.3. Биохимический механизм действия амилаз ржаной муки

α-Амилазы катализируют беспорядочный гидролиз гликозидных α-1,4-связи внутри молекулы крахмала, разрывая связь между первым углеродным атомом и кислородом, связывающим этот углерод с соседней молекулой глюкозы. Фермент назван a-амилазой потому, что он высвобождает глюкозу в a-мутамерной форме. Действуя на целое крахмальное зерно α-амилаза атакует его, разрыхляя поверхность и  образуя каналы и бороздки, т е. как бы раскалывает зерно на части. Клейстеризованный крахмал гидролизуется ею с образованием низкомолекулярных декстринов. Процесс гидролиза крахмала многостадийный. На первых стадиях накапливаются декстрины, затем появляется мальтоза, которая гидролизуется до моносахаров. Не расщепляются амилазой α-1,6 связи амилопектина. Конечным продуктом расщепления амилопектина α-амилазой является изомальтоза. Схематично действие α-амилазы на амилозу и амилопектин можно представить так, как показано на рис 2 [5].

Рис 2. Действие  α-амилазы на крахмал

Характерной особенностью  всех α-амилаз является наличие одного атома кальция на молекулу фермента. Роль кальция состоит в том, что он стабилизирует вторичную и третичную структуру молекулы α-амилазы, обеспечивая таким образом ее каталитическую активность и вместе с тем предохраняя фермент от действия протеолитических ферментов и тепловой денатурации.

Мощным механизмом регуляции скорости расщеплении крахмальных гранул является система белковых ингибиторов амилаз, широко представленных в растениях. Ингибиторы белковой природы избирательно взаимодействуют с амилазами и образуют неактивные комплексы «амилаза - ингибитор». Из зерна пшеницы выделен ингибитор с двумя активными центрами (двухцентровой). Один активный центр имеет сродство к протеазам и способен блокировать их действие. Другой активный центр имеет сродство к амилазам. Таким образом, один ингибитор белковой природы способен блокировать работу как протеаз, таки и амилаз. В образующемся надмолекулярном комплексе ингибитор выполняет своеобразную роль связывающего звена, подавляя активность ферментов разного механизма действия.

-Амилаза - активный белок, обладающий свойст­вами альбумина. Каталити­ческий центр фермента со­держит сульфгидрильные и карбоксильные группы и имидозольный цикл остат­ков гистидина. -Амилаза -экзофермент концевого дей­ствия, проявляющий срод­ство к предпоследней -1,4-связи с нередуцирующего конца линейного участка амилозы и амилопектина. Название  β-амилаза указывает на то, что при гидролитическом расщеплении α-1,4-глюкановых цепей первично образуется β-аномерная форма мальтозы.