普魯蘭酶
酶種簡介:
普魯蘭酶是一類澱粉脫支酶,因其能單一的水解普魯蘭糖(麥芽三糖以α-1,6糖苷鍵連接起來的聚合物)而得名,屬澱粉酶類,能夠專一性切開直鏈澱粉分支點中α-1,6糖苷鍵,切下整個分支結構,形成直鏈澱粉。
分類:
根據水解的糖苷鍵不同,普魯蘭酶可以分為兩類。Ⅰ型普魯蘭酶(專一的水解α-1,6糖苷鍵)和Ⅱ型普魯蘭酶(α-1,6糖苷鍵及其他多聚糖的α-1,4糖苷鍵)
根據分解普魯蘭糖時,所水解的糖苷鍵和反應產物的不同又可將普魯蘭酶細分為,Ⅰ型普魯蘭糖水解酶(EC 3.2.1.135),它能水解普魯蘭糖中的α-1,4糖苷鍵形成潘糖;Ⅰ型普魯蘭酶(EC 3.2.1.41)能專一水解普魯蘭糖中的α-1,6糖苷鍵形成麥芽三糖;Ⅱ型普魯蘭酶(amylopullulanase)可以同時水解α-1,4糖苷鍵和α-1,6糖苷鍵;Ⅱ型普魯蘭糖水解酶(isopullulanase EC 3.2.1.57),可以分解普魯蘭糖生成異潘糖。
普魯蘭酶的分類
酶種應用:
1.在高葡萄糖漿,酒精、啤酒生產中的應用
高轉化率的葡萄糖漿可用來生產結晶葡萄糖或作為高果糖漿的原基料。通常情況下全酶法葡萄糖漿的生產過程包括兩個酶水解步驟、液化過程和糖化過程。在液化過程的澱粉漿中添加耐高溫α-澱粉酶進行澱粉液化;糖化過程中,用葡萄糖澱粉酶使部分水解的澱粉分子完全分解成葡萄糖。使用普魯蘭酶,糖化階段與葡萄糖澱粉酶協同作用,可有效地提高澱粉的水解速率,降低葡萄糖澱粉酶的用量,縮短反應時間,提高葡萄糖的產量和純度。
我國酒精和啤酒生產原料大多都是以澱粉質原料。而原料中澱粉是由20%左右的直鏈澱粉和80%左右的支鏈澱粉組成。在啤酒釀造的糖化過程中,麥芽中分解澱粉的主要酶是α-澱粉酶、β-澱粉酶和分解澱粉α-1,6-糖苷鍵的普魯蘭酶。如果分解α-1,6-糖苷鍵的普魯蘭酶的活性不足,澱粉分解就不完全,其結果就是可發酵性糖含量低,製成的啤酒發酵度達不到要求。採用普魯蘭酶與α-澱粉酶協同作用,效果良好,其分解產物主要是麥芽糖和少量的麥芽多糖。普魯蘭酶的添加提高了生產中澱粉的轉化率,從而大大降低了原料的成本。
2.在直鏈澱粉生產中的應用
植物澱粉中的直鏈澱粉較少,普魯蘭酶使支鏈澱粉變為直鏈澱粉,直鏈澱粉因為具有強度好等特性,常被用於澱粉軟糖製造及肉食品加工中。直鏈澱粉還具有易成膜性、水溶性差和不溶於脂肪等特點,還被用於生產食品包裝薄膜,這種薄膜的塗層開展性好,非常適合作為食品的保護層。直鏈澱粉的醋酸衍生物可以用於生產紡織纖維、漿紗、纖維上光及膠粘劑、包紮材料等。
3.在抗消化澱粉生產中的應用
抗消化澱粉(resistant starch或enzyme-resistant starch,RS)又稱抗酶解澱粉或抗性澱粉,是指不能在人體小腸中消化吸收,但在結腸內可被微生物發酵利用的那部分澱粉。抗消化澱粉對人體血糖水準、肥胖、癌症、制紙代謝和能量等方面有重要生理功能。因此被廣泛應用於碳水化合物、脂肪食品、低脂人造奶油等,或作為一種單獨的添加劑加入功能性食品配方中。採用普魯蘭酶將馬鈴薯澱粉、玉米澱粉、甘薯澱粉進行脫支處理後再經糊化老化處理可增加抗消化澱粉的含量。
4.歧化環糊精生產中的應用
環糊精(cyclodextrin,CD)是由澱粉在生物酶的作用下降解所產生的一種由多個D-吡喃型葡萄糖通過α-1,4-糖苷鍵連結的環狀低聚糖化合物。但是,環糊精和其包接化合物的溶解性較差,而影響其應用。利用普魯蘭酶的轉移和縮合作用將麥芽糖基等與環糊精以α-1,6-糖苷鍵相連,得到改性後的歧化環糊精,可改善其溶解性。