Glucoamylase

Tên chung quốc tế

Glucoamylase là gì?

Enzyme glucoamylase là một trong những chất xúc tác thuộc họ glycoside hydrolase có vai trò tham gia vào quá trình tiêu hóa, quá trình thủy phân tinh bột. Một trong những tác dụng chính của Glucoamylase là đường hóa dextrin hoặc phá vỡ liên kết giữa hai loại glucose của tinh bột thành glucose. Glucoamylase xúc tác, thúc đẩy quá trình chuyển hóa tinh bột để giải phóng glucose mà cơ thể có thể sử dụng làm năng lượng. Khác với Amylase phân hủy tinh bột thành glucose, thì glucoamylase hòa tan các liên kết ở cuối chuỗi carbohydrate để giải phóng glucose trong tinh bột. Glucoamylase chủ yếu được tạo ra bởi các vi sinh vật đặc biệt là kiểu nấm mốc Penicillium và Rhizopus, Aspergillus.

Tính chất

Glucoamylase có mã số EC: 3.2.1.3
Tên khoa học: glucan 1,4 – α – glucohydrolase
Tên khác: γ – 1.4 – glucan glucohydrolase, acid maltase; amyloglucosidase; γ – amylase; exo – 1,4 – α – glucoside; glucose amylase; lysosomal α – glucosidase
Vận tốc phản ứng của Glucoamylase tăng nhiệt độ lên 100C, nhưng khi tăng nhiệt độ lên quá cao thì Glucoamylase bắt đầu biến tính, gây giảm vận tốc phản ứng

Dạng bào chế

Viên nang cứng

Cấu trúc của glucoamylase

Glucoamylase từ nấm mốc hầu hết có phân tử khối rất lớn dao động từ 27.000 đến 112.000 Dal. Hầu hết các glucoamylase có cấu trúc bao gồm cả miền liên kết xúc tác và tinh bột. Cấu trúc của glucoamylase từ Saccharomycopsis fibuligera bao gồm một miền xúc tác duy nhất các enzym này có cấu trúc với độ phân giải mở rộng đến 1,1 Å. Các glucoamylase của nấm có nhiều dạng có kích cỡ khác nhau. Cấu trúc ba chiều đã được xác định của glucoamylase phức hợp tự do và chất ức chế từ Aspergillus niger và Saccharomycopsis fibuligera, Aspergillus awamori var. X100.
Trong cấu trúc phân tử của Glucoamylase, thành phần carbonhydrate chiếm khoảng 18% và 10% lần lượt trong glucoamylase I và glucoamylase II
Glucoamylase chứa một nửa là gốc cysteine, các gốc methionine, tritophan, trong đó có gluxit chiếm 5 đến 20% (chủ yếu là các mono saccharide như galactose và glucosamine, glucose, mannose). Glucoamylase chủ yếu được tạo nên từ hai iso enzyme là α amylase, β amylase
Trong không gian, Glucoamylase được chia làm ba vùng và mỗi vùng lại có chức năng đặc hiệu khác nhau:
- Vùng Starch binding domain (sbd): vùng gắn kết với tinh bột có chức năng giữ các liên kết với phân tử cơ chết có kích thước khoảng 30 A0
- Vùng Catalyse Domain: vùng xúc tác (CD) có tác dụng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết O – glucozit có kích thước khoảng 60 A0
- Vùng Linker có tác dụng liên kết hai vùng Catalyse Domain, Starch binding domain lại với nhau, có độ dài khoảng 100 A0

Glucoamylase có tác dụng gì?

Ứng dụng của Glucoamylase hiện nay được sử dụng khá rộng rãi:

Glucoamylase (1,4-α- d -glucan glucohydrolase) là một exoglucohydrolase chủ yếu xúc tác quá trình thủy phân các oligosaccharide hòa tan, các liên kết glycosid α-1,4 trong tinh bột thô để tạo ra β-glucose vì vậy Glucoamylase được sử dụng làm các tác nhân giúp chuyển hóa và phân hủy tinh bột trong sản xuất bia, rượu hay các sản phẩm có nguyên liệu từ tinh bột. So với malt thì Glucoamylase có tính kinh tế hơn giúp tiết kiệm giá thành và rút ngắn thời gian cũng như quy trình sản xuất.
Trong lĩnh vực y học: Glucoamylase được sử dụng trong các công nghệ enzym vì Glucoamylase là enzym chủ yếu tham gia thủy phân tinh bột tạo ra glucose, các dung dịch sau khi thủy phân có thể dùng trong sản xuất glucose dạng tinh thể hay sản xuất siro, ngoài ra 1 số sản phẩm dược phẩm dùng Glucoamylase giúp tăng cường khả năng tiêu hóa của cơ thể, hạn chế rối loạn tiêu hóa có thể xảy ra như lỏng phân, đầy hơn, dạ dày bị rối loạn,…
Ngoài ra Glucoamylase hiện nay cũng được kết hợp với 1 số loại enzym khác để bổ sung vào thức ăn cho gia súc giúp tăng trọng lượng gia súc.

Dược lý và cơ chế tác dụng

Glucoamylase có cơ chế tác dụng thông qua khả năng thủy phân tốt các liên kết 1,6 glucoside và 1,4 glucoside có trong các phân tử tinh bột. Glucoamylase này giúp thủy phân tinh bột thành các phân tử thấp hơn được gọi là dextrin. Glucoamylase liên tục làm phân tách và đứt các gốc glucose cuối cùng tạo ra sản phẩm cuối là các phân tử glucose. Cơ chế xúc tác của Glucoamylase theo trình tự từng gốc glucose của chuỗi polysaccharide từ đầu không khử được gọi là glycone, sau khi tách glucose ra khỏi chuỗi oligosaccharide thì lúc này nó được gọi là alglycone. Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, amylopectin, dextrin, glucogen, maltose, panose, iso maltose thành glucose, mà không cần có sự tham gia của các loại enzyme khác. Glucoamylase thủy phân các polysaccharide có phân tử nhỏ chậm hơn so với các phân tử lớn. Glucoamylase thủy phân khá nhanh các polysaccharide có nhánh như glucogen, β-dextrin, amylopectin.
Hầu hết glucoamylase có hoạt tính cao nhất ở và nhiệt độ 50oC, vùng pH 3,5 – 5,5. Glucoamylase Nó bền với acid hơn α-amylase nhưng kém bền hơn với acetone, rượu và Glucoamylase không được bảo vệ bởi ion Ca2+.

Phương pháp xác định hoạt độ enzyme Glucoamylase

Hai loại xét nghiệm được sử dụng chủ yếu để xác định hoạt động của glucoamylase là là dựa trên giảm giá trị nhuộm của phức hợp tinh bột-iốt xanh và dựa trên đo lượng đường khử bằng thuốc thử dinitrosalicylic axit. Trong đó phương pháp thứ nhất được sử dụng rộng rãi hơn và phổ biến hơn được phát triển bởi Fuwa dựa trên màu sắc mà kết quả thu được do khả năng liên kết của iốt với tinh bột polyme
Ngoài ra còn có phương pháp AOAC 994.09 xác định hoạt độ enzyme glucoamylase nhờ chất đặc hiệu là p-Nitrophenyl–glucopyranoside. Enzyme glucoamylase thuỷ phân p-Nitrophenyl–glucopyranoside ở 50oC và pH 4.3.Sản phẩm tạo thành sau phản ứng là p-nitrophenol và glucose có màu vàng đặc trưng. Có thể xác định được hoạt độ của enzyme glucoamylase dựa trên việc xác định cường độ màu của p-nitrophenol tạo thành, có thể xác định được hoạt độ của enzyme glucoamylase.
Ở nước ta hiện nay có có bất kì phương pháp nào xác định được nồng độ và hoạt tính của Glucoamylase trong chế phẩm được công nhận trên toàn quốc và một cách toàn diện.

Lưu ý khi dùng

Hiện nay các nghiên cứu về tính an toàn và hiệu quả của Glucoamylase cho phụ nữ có thai và cho con bú còn khá hạn chế vì vậy tránh dùng Glucoamylase cho phụ nữ có thai và cho con bú nếu không có khuyến cáo từ bác sĩ hay nhà sản xuất.

Một vài nghiên cứu về Glucoamylase trong y học

Hoạt động của Glucoamylase ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ: giá trị bình thường và mối liên quan với các triệu chứng và kết quả mô học

Glucoamylase activity in infants and children_ normal values and relationship to symptoms and histological findings

Quá trình tiêu hóa tinh bột phụ thuộc vào sự kết hợp của các enzyme viền ruột glucoamylase và sucrase-isomaltase và amylase tuyến tụy. Glucoamylase phân tách các phân tử glucose liên tiếp từ đầu không khử của các phân tử tinh bột và Glucoamylase đặc biệt quan trọng ở trẻ sơ sinh tương đối thiếu amylase tuyến tụy. Glucoamylase được đo hoạt tính trong sinh thiết niêm mạc nội soi từ 214 bệnh nhân có độ tuổi dao động 1 tháng đến 20 tuổi. Hoạt tính glucoamylase được đo bằng cách sử dụng polyme glucose (polycose) làm cơ chất. Kết quả cho thấy các kết quả sinh thiết được đo khi bệnh nhân có biểu hiện nôn mửa., đau bụng, trào ngược dạ dày thực quản. Hoạt động của Glucoamylase không khác nhau theo độ tuổi nhưng gấp 2 đến 3 lần so với hoạt động đã được báo cáo trong các nghiên cứu trước đó. Hoạt tính glucoamylase bình thường là 80,6 +/- 54,8 micromol glucose được tạo ra mỗi phút/gram protein. Hoạt động của glucoamylase bị suy giảm đáng kể ở trẻ em có những bất thường về mô học nghiêm trọng nhất. Kết luận: Hoạt tính Glucoamylase khi sử dụng polyme glucose làm cơ chất cao hơn từ 2 đến 3 lần so với khi sử dụng glycogen. Bệnh niêm mạc nặng gây giảm hoạt động của glucoamylase. Định lượng hoạt tính glucoamylase bằng polyme glucose thích hợp hơn ở trẻ em vì các Glucoamylase thường được sử dụng làm nguồn carbohydrate trong chế độ ăn.