Ферменты крайне чувствительны к действию кислот и оснований; поэтому их действие зависит от рН среды. Каждый фермент имеет оптимум рН, при котором он наиболее активен; при более высоких или более низких рН активность фермента уменьшается.
Максимальная активность a-амилазы проявляется при рН 5,7, а В-амилазы при рН около 4,8. При рН 2,3 и 9,7 амилазы полностью инактивируются.
Таблица 30. Изменение оптимальной величины рН для амилаз в зависимости от температуры (по Виндишу и Кольбаху)
Температура в °С | Значение рН | |
при разжижении крахмала (а-амилаза) | при осахаривании крахмала (В-амилаза) | |
20 | - | 4,4-4,6 |
40 | 4,6-4,8 | 4,5-4,7 |
50 | 4,7-4,9 | 4,6-4,9 |
55 | 4,9-5,1 | 4,8-5,0 |
60 | 5,2-5,4 | 5,0-5,2 |
65 | 5,4-5,8 | 5,5-5,7 |
70 | - | 5,8-6,0 |
Оптимум рН для действия амилаз изменяется, смещаясь с повышением температуры в сторону больших значений рН (в щелочную сторону), что подтверждается данными, приведенными в табл. 30.
Оптимальная величина рН составляет: для а-амилазы плесневых грибов 4,5-5,0, а для глюкоамилазы - 4,5-4,6.
Скорость ферментативной реакции с увеличением концентрации фермента увеличивается, но до известного предела: образование мальтозы пропорционально концентрации амилазы, но только до расщепления 40% крахмала. Затем реакция протекает медленнее и указанной зависимости между количеством образующегося сахара и концентрацией фермента нет. До образования 75-80% теоретического количества мальтозы (79,1-84,4 г из 100 г крахмала) реакция осахаривания протекает быстро, затем она резко замедляется: в 1000 раз медленнее, чем в начале расщепления.
О скорости ферментативного гидролиза крахмала можно судить по образованию общего количества редуцирующих углеводов в пересчете на мальтозу. Кинетика осахаривания крахмала амилазами ячменного солода. приведено на рис. 95. Из рисунка видно, что при достижении 75-80%-ной степени осахаривания (по мальтозе) реакция прекращается.
Рис. 95. Графическое изображение кинетики осахаривания крахмала.
С увеличением концентрации затора ферментативный гидролиз крахмала замедляется. Это объясняется тем, что при увеличении концентрации субстрата увеличивается вязкость затора, и поэтому затрудняется процесс диффузии между субстратом и ферментом. Известно, что при содержании экстракта в сусле 22% по сахарометру осахаривание затора продолжается в 2 раза дольше, чем затора с концентрацией сусла 18%.
Гидролиз крахмала контролируют обычно по окраске, которую дают промежуточные продукты гидролиза с йодом. Окрашивание происходит благодаря расположению молекул йода внутри спиральных завитков глюкозных остатков. Цвет образовавшихся соединений обусловлен длиной цепочки глюкозных остатков.
Крахмал с йодом дает синее окрашивание. Близкие к крахмалу, самые крупные декстрины (с молекулярной массой 10 000-12 000)-амилодекстрины (лат. amylum - крахмал) окрашиваются йодом в фиолетово-синий цвет. Более мелкие декстрины (с молекулярной массой 4000-7000) - эритродекстрины (греч. erythros - красный) дают с йодом красно-бурую окраску. Самые мелкие декстрины (с молекулярной массой 2900-3700) - ахроодекстрины и мальтодекстрины совершенно не окрашиваются йодом.