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β淀粉酶
β淀粉酶

酵素是什么,和淀粉酶有什么关系

2021-05-21 14:53:45

每个人听到酶字都会觉得有些疏远,我说另一个字大家也许会觉得亲切,有人称之为酵素,酵素应该算是回流外来词。日语中“酵素”就是指酶类,台湾面包书直接引用回流,同时因为日本人开始销售各种打着“酵素”名号瘦身排毒的保健品,而混淆了视听。搞得“酵素”越来越像一种玄秘物质,为时刻为面包“玄学”助力,似乎它可以为很多解释不清楚的现象背锅(太惨烈了)。所以,我不太喜欢在中文描述中使用“酵素”这个词,更不喜欢看那种同一篇文章一会儿用“酵素”,一会儿用“酶”的写法。

我想,中文用“酶”来描述还是严谨些的,在接下来的几篇文章里,就和大家一起来熟悉一下面团里帮助我们发酵的那些“酶(enzyme)”。

酶比较吸引我注意的特点如下:

1、多样性:酶是由活细胞产生的。酶的种类很多,迄今为止已发现约4000多种酶,在生物体中的酶远远大于这个数量;

2、专一性:一种酶只能催化一种或一类底物,就是说每种酶只专心耕耘自己的极窄的专业领域。例如:如蛋白酶只能催化蛋白质分解;淀粉酶就只能催化淀粉和糖原水解;

3、高效性:酶的催化效率比无机催化剂更高,使得反应速率更快;

4、温和性:是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的;

5、易变性:酶的化学本质是蛋白质。因而容易被高温、强酸、强碱等破坏;

小麦收获后制成粉,其中有很多酶类存在,小麦越接近发芽的时候,酶类活性越趋高。小麦的皮部,胚芽及周边的酶类含量较高;而胚乳部尤其越靠近麦芯部位,酶类的量趋少。所以这意味着等级越高越精制的面粉中酶类活性可能越趋低。而完整保留皮部及胚芽的石磨全粒粉的酶类活性越趋高。这些酶类的活性会随着粉的放置过程因受氧化而降低活性。小麦中存在的酶类,大致有淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、氧化酶、酯酶等酶类,今天我们先只讨论淀粉酶。

小麦中含有一定量的α-淀粉酶与β-淀粉酶

从不同方式获得的淀粉酶的性质有所不同。

α-淀粉酶及其作用

α-淀粉酶广泛分布于动物(唾液、胰脏等)、植物(麦芽、山萮菜)及微生物(真菌、细菌)。不同来源产生的α-淀粉酶的性质是不一样的,在工业生产过程中由于α-淀粉酶的需求量较大,一般采用真菌和细菌发酵而成。枯草杆菌、芽孢杆菌、吸水链霉菌等都能产生α-淀粉酶。一般来说利用真菌、细菌生产的α-淀粉酶性质比较强悍些。

如前所述,在我们面包用粉根据其麦源的小麦粒成熟度、制粉等级等因素发生着一些变化,一般来说小麦或者大麦发芽的时候会产生较多的α-淀粉酶,但我们制粉则不会用接近发芽阶段的麦粒,所以一般面粉中α-淀粉酶的含量在足与不足的边缘,为了追求更稳定的面包品质就需要稳定酶类的含有量,并保证其活性,所以大家会看到有一些面粉中会添加一些α-淀粉酶;我们做硬质面包的时候会使用麦芽精,其中一个重要目的也是利用麦芽精中含有的α-淀粉酶。

α-淀粉酶又称内切淀粉酶。

α-淀粉酶能无差别地随机水解淀粉内部的α-1,4-糖苷键,但不能水解α-1,6-糖苷键。(已经不记得糖苷键是什么的点这里回看上期。)

若底物为直链淀粉,则水解产生葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖;

若作用底物是支链淀粉,则水解产物是葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖和包含α-1,6-糖苷键含3个葡萄糖残基以上的α-极限糊精。

值得一提的是,直链淀粉和支链淀粉一同构成淀粉粒子,这两种淀粉在淀粉粒子中不是泾渭分明的,有时候长长的直链淀粉接着支链淀粉,有时候支链淀粉突然出现好长一段不分叉。所以有时候我们要整体看待它们。


淀粉酶


人体中的唾液淀粉酶、胰淀粉酶都属于α-淀粉酶的范畴。

另外,需要说明的一点是,α-淀粉酶和β淀粉酶中的α和β不表示任何构象关系,只是编号而已。

β-淀粉酶及其作用

β-淀粉酶主要见于高等植物中(大麦、小麦、甘薯、大豆等),但也有报告在细菌、牛乳、霉菌中存在。一般来说小麦粉自有的β-淀粉酶含量对我们面包制作来说是基本足够的。

β-淀粉酶又称外切淀粉酶。

该酶从淀粉的非还原端开始,以两个葡萄糖残基为单位,依次水解α-1,4-糖苷键,产生麦芽糖。

它不能水解α-1,6-糖苷键,也就不能越过分枝点而剩下一个很长的糊精,即β-极限糊精。

所以,当β-淀粉酶作用于直链淀粉时,几乎只产生麦芽糖;当作用于支链淀粉时,则产物有麦芽糖、β-糊精。

或许你会问,写这么一大堆有什么用呢?因为我们做面包使用的酿酒酵母需要靠糖类提供养分,但它自己体内不带α-淀粉酶及β-淀粉酶等淀粉酶,所以它不能直接利用淀粉进行代谢。当面团里不另外添加发酵糖类时(比如做法棍,乡村面包等配方中无糖的面团),酵母要借助外来的α-淀粉酶及β-淀粉酶将糖类分解成发酵糖(主要是葡萄糖、果糖)以后,才可以加以利用。大家要注意,淀粉水解的过程,是需要时间的,这也是我们为什么有时候做硬质面包,会提前混合水和粉让它静置一段时间以后再加入酵母进行搅拌的原因之一。

当然,想要理清楚淀粉酶的作用机制的意义不仅仅在于今天的这些篇幅中,因为它好像是我们对面团发酵理解的一个小砖,理解它以后,我们下一期可以一起来看看更多的酶类是如何一起帮助酵母完成糖类代谢的了。

末尾,文章中所写的淀粉酶的一些应用及作用机制仅是个人的一些愚见,抛砖引玉希望可以与大家一同探讨,有写得不对的地方还望各位看官不吝赐教。

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