淀粉酶

本Valsler

本周，布莱恩·克莱格分解了一种酶，让它更容易消化。

布莱恩·克莱格

以“淀粉酶”结尾的“ase”是一种酶(一种复杂的有机催化剂，通常是一种蛋白质)。这个命名惯例是由法国化学家Anselme Payen和Jean-François Persoz在1833年开始的，当时他们注意到一种新发现的物质可以分解大麦中的淀粉，将外壳与种子分离。他们评论说，这种能力激发了他们将这种物质称为“qui exprime précisément ce fait”。diastase之所以能准确地表达这一事实，正如他们所说，是因为它源自希腊语diastasis，意为分离。

这种被发现的第一种酶以“ase”结尾，而disastase成为了许多催化淀粉转化为糖的酶的括号术语，包括本播客的主题:淀粉酶。这里强调了分离的性质，因为' amylum '是拉丁语中淀粉的意思。

这是一个非常粗的分子。淀粉酶的视觉表现看起来像一个巨大的团或团——它是由496个氨基酸组成的单链，像典型的蛋白质一样折叠起来。

在你的手指上吐一滴唾液，你看到的是含有淀粉酶的溶液。包括人类在内的一些哺乳动物的唾液中有淀粉酶来帮助分解食物——淀粉酶的工作就是开始消化淀粉类食物中的碳水化合物，把它们分解成组成糖。

严格来说，你的唾液中含有α -淀粉酶，也被称为ptyalin。有三种不同的主要淀粉酶，它们都能破坏淀粉中连接糖的同一种键，影响这些长链分子的不同部分。β -淀粉酶只由植物、细菌和真菌产生，它是我们对水果的热情的部分原因:随着水果成熟，这种酶将淀粉分解成糖，增加了水果的甜度。γ -淀粉酶只存在于动物和植物中，产生于动物的小肠中，而α -淀粉酶则存在于唾液和胰腺中。总共有19个淀粉酶家族成员被分类，大部分来自微生物源。

唾液中的淀粉酶水平可能因区域DNA变异而异。负责蛋白质生产的基因在我们的DNA中重复，但在长期高碳水化合物饮食的地区，这种重复发生得更频繁——例如，在有大米消费史的日本，与低淀粉饮食的国家相比，该基因的副本数量可能是后者的两倍多，因此唾液中的淀粉酶也更多。

在体外，淀粉酶是酿造啤酒所必需的，通常是由麦芽中的α和β混合而成。这是一种谷物，通常是大麦，浸泡在水里让它发芽。当种子开始生长时，它会产生淀粉酶来释放糖分来滋养生长中的植物，但淀粉酶通过加热或熏制发芽的谷物来保存。然后将麦芽浸泡在热水中，酶就会对剩余的淀粉起作用——取决于温度，α或β淀粉酶会起主导作用，从而产生不同的糖混合物，然后用酵母发酵。

一些早期生产酒精饮料的工艺使用唾液中的淀粉酶而不是麦芽。在这里，人们先咀嚼谷物，然后把它吐到水里发酵。也许最有名的是来自南美洲和中美洲的啤酒，通常是用玉米制成的，被称为chica，但从历史上看，从日本的清酒(尽管被称为米酒，但严格来说是一种高酒精啤酒)到非洲的小米啤酒pombe，这种工艺在世界各地都被使用，尽管在所有情况下，麦芽现在都是常态。

在西方，面包和啤酒是近代以前的主食和饮料:两者的生产过程密切相关。在每一种情况下，在酵母将糖转化为酒精之前，淀粉酶会分解加工过的谷物中的一些淀粉——尽管对于面包来说，酒精含量在烘焙过程中会蒸发，而二氧化碳的副产物对面包发胀很重要。在传统的面包制作中，淀粉酶只来自酵母，导致过程缓慢，但现在经常添加含有淀粉酶的面粉处理剂来加快面包的生产。

α -淀粉酶也出现在生物洗涤剂中。“生物”和“非生物”的区别在于它们包含了一系列酶来分解油脂、碳水化合物等。当然，淀粉酶是用来处理淀粉类污渍的，比如肉汁、巧克力和冰淇淋，它会把部分不溶性分子分解成可溶性糖。

一旦人类进化出了在唾液中产生淀粉酶的能力，就能帮助他们从食物中获取更多——但这仅仅是一种酶的开始，这种酶能给我们带来日常的面包、一杯美味的啤酒，甚至干净的衣服。它也许不能拯救生命，但淀粉酶肯定能让生活变得更美味。

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这是布莱恩·克莱格的淀粉酶。下周又轮到我了，我将庆祝诺贝尔奖得主卡尔·彼得·亨里克·达姆的生日，他因发现维生素k而分享了1943年的医学奖。在那之前，你可以在chemistryworld.com/podcasts上找到我们之前的所有播客，并通过电子邮件联系我们的任何建议新万博赞助商chemistryworld@rsc.org或推特@chemistryworld．我是本·瓦尔斯勒，感谢收看。