Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

НУХТ

Факультет біотехнології та екологічного контролю

Учбово-дослідна робота

«Вплив температури на активність амілаз»

Виконала:

Студентка групи ОП-2-2

Павлюченкова А.О.

Перевірила:

Бублієнко Наталія Олександрівна

Київ 2013

Крохмаль

Крохмаль, (С6Н10О5) n -- рослинний високомолекулярний полісахарид амілози і амілопектину, мономером яких є глюкоза. Нагромаджується в результаті фотосинтезу у плодах, зерні, коренях і бульбах деяких рослин як запасна форма вуглеводів. Резервний гомополісахарид рослин. крохмаль декстринуючий фермент

Амілоза -- легко розчинна у воді складова частина крохмалю. З йодом дає синє забарвлення. Складається з лінійних ланцюжків молекул глюкози, з'єднаними зв'язками між 1-м і 4-м вуглеводними атомами.

Амілопектин - один з основних полісахаридів крохмалю, що складається з розгалужених ланцюжків молекул глюкози, моносахаридні залишки пов'язані б (1 > 4) і б (1 > 6) глікозидними зв'язками. З йодом дає червоно-фіолетове забарвлення. Майже не розчинний у холодній воді; в гарячій воді утворює драглисту частину клейстеру.

Види крохмалю: картопляний, кукурудзяний, амілопектинів, кукурудзяний, пшеничний, рисовий, гороховий, тапіоковий, модифікований і ін.

Біологічні властивості

Найбагатше крохмалем зерно злакових рослин: рису (до 86%), пшениці (до 75%), кукурудзи (до 72%), а також бульби картоплі (до 24%) та зерно ячменю.

Для організму людини крохмаль поряд з сахарозою служить основним постачальником вуглеводів -- одного з найважливіших компонентів їжі. Під дією ферментів крохмаль гідролізується до глюкози, яка окислюється в клітинах до вуглекислого газу і води з виділенням енергії, необхідної для функціонування живого організму.

Відомо, що крохмаль активізує обмін жовчних кислот та сприяє виведенню холестерину з організму.

Основна кількість крохмалю та крохмалепродуктів припадає на США, Канаду, Японію, Таїланд, Німеччину, Францію, Данію і Голландію. У цих країнах виробництво крохмалю на одну особу становить понад 20 кг. У США крохмалю і цукристих продуктів із нього виробляється 50 кг на одну особу в рік, а в решта згаданих країн - понад 20 кг, в Україні - близько 1 кг на рік.

Крохмаль природний (С6Н10О5)п - поліцукрид, який характеризується однорідністю складу, з наявністю домішок білка від 0,1 (картопляний) до 1 % (кукурудзяний), мінеральних речовин 0,21 % (залежно від сорту і виду), жиру до 0,6 % (кукурудзяний). Енергетична цінність 100 г крохмалю картопляного, вологість якого 20 %, становить 299 ккал (1251 кДж), а кукурудзяного - вологістю 13 % - 329 ккал (1377 кДж).

Отримання крохмалю

Крохмаль одержують з картоплі і рису, рідше -- з інших зернових. Саго -- крохмалистий продукт з деревини сагової пальми, а також деяких саговників.

У тропіках вирощують багато крохмалоносних рослин: батат, ямс, таро, маніок та інші.

Щоб добути крохмаль, потрібно зруйнувати клітинні стінки й добути сік. Для цього сировину подрібнюють на терках, отримуючи кашку. Щоб виділити вільний крохмаль, кашку багаторазово промивають на ситах в ситових апаратах. Ситові апарати в п'ять ступенів проводять розділення продукту на мезгу та крохмальну суспензію (крохмальне молоко) різної концентрації. Крохмальне молоко рафінують (очищують). Після цього виділений крохмаль багаторазово промивають чистою водою на спеціальних центрифугах-пурифікаторах або гідроциклонах.

У виробництві картопляного крохмалю застосовують процеси очищення картоплі від легких і важких домішок, мийки, подрібнення, виділення клітинного соку, ситування і промивання, центрифугування і сушки.

З картопляного крохмалю можна отримати окремо амілозу (суперлозу) і амілопектин (ромалін). Для цього на крохмаль діють розчинами солей MgSO4, (NH4)2SO4, Na2SO4, які містять н-бутиловий спирт, при 120°С. Після цього амілозу осаджують при 70°С, а амілопектин - при 20°С.

У виробництві кукурудзяного крохмалю існує два способи: сірчистокислотний і лужний. По першому способу кукурудзяне зерно замочують в 0,1-0,2% водному розчині сірчистої кислоти при 48-50°С протягом двох діб, зерно промивають, грубо подрібнюють, виділяють зародок, тонко подрібнюють, промивають крохмаль на ситових апаратах, відокремлюють від дрібної і крупної мезги, глютену (на сепараторах), промивають на вакуум-фільтрах, центрифугують, висушують або переробляють на крохмало-продукти. За другим способом кукурудзу замочують у водному розчині лугу, промивають, подрібнюють, крохмаль виділяють і проминають на ситових апаратах, центрифугують, висушують або направляють без висушування на переробку.

Характеристика амілаз

Амілаза (діастаза) -- фермент, що гідролітично розщеплює крохмаль і глікоген з утворенням декстринів, мальтози і глюкози.

б - Амілаза є кальцій - залежним ферментом. До цього типу належать амілаза слинних залоз і амілаза підшлункової залози. Вона здатна гідролізувати полісахаридний ланцюг крохмалю та інших довголанцюжкових вуглеводів в будь-якому місці. Таким чином , процес гідролізу прискорюється і призводить до утворення олігосахаридів різної довжини. У тварин б - амілаза є основним травним ферментом. Активність б - амілази оптимальна при нейтральній pH 6,7-7,0 . Фермент виявлений також у рослин (наприклад , у вівсі ) , в грибах ( в аскоміцета і базидіоміцетів ) і бактеріях ( Bacillus )

в-Амілаза присутній у бактерій, грибів і рослин, але відсутній у тварин. Вона отщепляет другий з кінця б-1,4-Глікозидний зв'язок, утворюючи, таким чином, дисахарид мальтозу. При дозріванні фруктів в-амілаза розщеплює плодовий крохмаль на цукру, що призводить до солодкого смаку зрілих плодів. У насінні в-амілаза активна на стадії, що передує проростанню, тоді як б-амілаза важлива при безпосередньо проростанні насіння.

г-Амілаза відщеплює останню б-1,4-Глікозидний зв'язок, приводячи до утворення глюкози. Крім цього, г-амілаза здатна гідролізувати б-1,6-гликозидную зв'язок. На відміну від інших амілаз г-амілаза найбільш активна в кислих умовах при pH 3.

Застосування

При приготуванні дріжджового тіста дріжджі розкладають крохмаль з допомогою амілази до ди- і трисахаридів, які потім використовуються у життєвій діяльності, утворюючи в результаті спирт, вуглекислий газ (CO2) й інші метаболіти, що надають хлібу специфічний смак та «піднімають» тісто. Проте це довготривалий процес, тому в сучасних технологіях амілаза використовується як одне з важливих складових спеціальної добавки, яка прискорює процес бродіння. Бактеріальна амілаза використовується в пральних порошках для розкладення крохмалю, що присутній у білизні.

Опис впливу температури на активність ферменту

Однією з характерних властивостей ферментів є їх термолабільність, тобто чутливість до змін температури. У відповідності до закону Вант-Гофа, швидкість хімічної реакції підвищується приблизно в два рази при підвищенні температури на кожні 10 0С. Ця закономірність справедлива і для ферментів, однак тільки в обмеженій області значень температур, в основному, в інтервалі від 0 до 50 0С. При температурі, яка не перевищує 35-50 0С, швидкість більшості ферментативних реакцій підвищується відповідно теорії хімічної кінетики.

Ферменти є білками і підвищення їх каталітичної активності відбувається доти, доки не почнеться денатурація білка, тобто руйнування його нативної структури. При цьому структура активного центру змінюється настільки, що фермент не може взаємодіяти з субстратом, тому що втрачає ферментативну активність.

Денатурація ферменту

Температура, при якій фермент має максимальну активність, називається оптимальною температурою ферменту. Інтерес представляють дані про вплив на швидкість ферментативної реакції низьких температур. Зниження температури нижче оптимальної тимчасово сповільнює активність ферменту в силу зменшення швидкості дифузії молекул. Коли ж температуру знов підняти до оптимальної величини - активність ферменту і швидкість реакції відновиться.

Графічна залежність швидкості більшості ферментативних реакцій від температури має дзвіноподібну форму.

Вплив температури на швидкість реакції, яка каталізується ферментом: а - підвищення швидкості реакції як функція температури; б - зниження швидкості реакції як функція денатурації білку - ферменту; - стрілка вказує на оптимум температури.

Визначення амілолітичної (декстринуючої) активності

Амілази каналізують гідроліз високомолекулярних полісахаридів крохмалю і глікогену. Найважливішим джерелом амілаз є злакові, які містять їх як у не пророщеному, так і пророщеному зерні. В останньому випадку амілази проявляють високу активність.

Широко застосовуються амілази у крохмале-патоковому, спиртовому. Пивоварному і хлібопекарському виробництвах як головні ферменти, що каналізують процеси розщеплення крохмалю й утворення цукрі, що можуть зброджуватись.

Амілолітичну активність характеризує здатність ферментів каталізувати гідроліз крохмалю до декстринів, які не забарвлюються йодом.

Метод характеризує активність б- амілази, але при наявності в препараті в - амілази і глюкоамілази цим методом визначають сумарну дую всіх амілолитичних ферментів.

За одиницю амілолітичної активності прийнято таку кількість ферменту, що каталізує розщеплення 1 г розчиненого крохмалю до декстринів, які не забарвлюються йодом, за 1 год при температурі 30°С у чітко визначених умовах. Амілолітичну здатність (АЗ) препарату виражають числом указаних одиниць в 1 г сухого препарату чи в 1 мл розчину. При такому способі вираження АЗ безпосередньо показує скільки грамів крохмалю може бути прогудролізовано до нездатних забарвлюватись йодом декстринів 1 г препарату, культури чи 1 мл розчину за 1 год.

Мета роботи: засвоїти методику визначення амілолітичої здатності ферментного препарату.

Принцип методу ґрунтується на гідролізу 1,0 %-го буферного розчину крохмалю під впливом амілолитичних ферментів. Кінець реакції контролюють візуально за йодною пробою. За часом, протягом якого проходить розщеплення крохмалю до продуктів, що не забарвлюються йодом, визначається амілолітична активність препарату.

Хід роботи. У конічну колбу місткістю 50- 100 мл вносять піпеткою 20 мл 1,0 %-го розчину крохмалю і занурюють у водяну баню з температурою 30 °С (±0,2°С). Загальний об'єм реакційної суміші завжди має дорівнювати 30 мл, і якщо на аналіз беруть менше 10 мл ферментного розчину. То об'єм, якого не достає, доповнюють дистильованою водою, яку приливають перед додаванням ферментного розчину.

Через 10хв витримування в бані у колбу вносять ферментний розчин при ретельному перемішуванні і точно за секундоміром відмічають час. За початок реакції беруть час, коли з піпетки виллється половина вмісту. Через кожну хвилину після початку реакції скляною паличкою відбирають краплину рідини і на білій порцеляновій пластинці з'єднують її з раніше нанесеною краплиною робочого розчину йоду.

Реакція розщеплення крохмалю вважається закінченою, коли йод перестане давати зміну забарвлення при з'єднанні з краплиною дослідної рідини (протягом перших 10с).

Час, за який проходить розщеплення крохмалю до продуктів, що не забарвлюються йодом, може становити від 3 до 20 хв, але надійніші результати отримують у межах від 5 до 15 хв.

Примітка. Якщо час зникнення забарвлення менше 3 хв, то визначення повторюють з меншою кількістю розчину фермента, наприклад - 2 мл. У цьому разі в пробірку чи колбу з 20 мл крохмалю вносять 8 мл дистильованої води. Під час аналізу дуже активних препаратів концентрації розчинів роблять меншими (0,1 г в 200 або 500 мл).

Якщо час зникнення забарвлення становить більше 20 хв , то готують розчин більшої концентрації, наприклад 1:50 чи 1:100, а рідину можна не розбавляти зовсім.

У разі зникнення забарвлення в межах 3-5 хв проби відбирають кожні 15 с; 5 - 10 хв - кожні 30 с , а понад 10 хв - кожну хвилину.

Скляну паличку після кожної проби промивають дистильованою водою і витирають чистим некрохмаленим рушником.

Розрахунок АЗ проводять за формулою:

Де 0,2 - кількість крохмалю в реакційній суміші,г ; 60 - коефіцієнт перерахунку на 1 год; а - кількість ферментного препарату, введеного в реакційнй суміш, грами повітряно - сухої речовини або мілілітри рідинних об'єктів; - час. За який пройшло розщеплення крохмалю до нездатних забарвлюватися йодом продуктів, хв.; 1 - перерахунок на 1 г повітряно - сухого препарату або 1 мл розчину.

Експериментальна частина

Оскільки температура має найбільш суттєвий вплив на біологічну активність ферментів, то на першому етапі роботи було досліджено вплив температур на швидкість ферментативної реакції.

1. T=0°C

pH=4,7

t= 22 хв

2. T=37°C

pH=4,7

t= 3,5 хв

3. T=90°C

pH=4,7

t= 30 хв

Висновок

В ході лабораторної роботи ми визначали вплив температури на активність ферментів. Та визначили що оптимальною температурою для максимальної активності ферментів дорівнює 37°C .

Література

1) http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%BE%D1%85%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C

2) http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BC%D1%96%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%B8

3) http://archive.nbuv.gov.ua/portal/Natural/vejpt/2012_2_6/2012_2_6/47_50.pdf

4) Хареба В.В., Кузнєцова І.В. Виробництво та використання цукровмісних продуктів / Цукрові буряки. Науковий журнал. - №3(75) 2010.

5) Дюга Г. Биологическая химия. Химические подходы к механизму действия ферментов [Текст] : пер. с англ. / Дюга Г., Пенни К. - М. : Мир, 1983. - 512 с

Размещено на Allbest.ru