Mesketemperatur og enzymatisk omdanning av stivelse (splittet)

[Miguel]

Det jeg ikke helt skjønner, er hvorfor beta lar det være igjen en kjede på tre glukosemolekyler, i stedet for å redusere det til 2 + 1, altså ett maltose- og ett glukosemolekyl. Det er sikkert en grunn til det, for hvis ikke, ville det vel ikke vært noe særlig maltotriose i vørteren i det hele tatt - og maltotriosen utgjør jo faktisk bortimot 20% av sukkeret. Det kan altså se ut som om maltotriosen er "fredet". (Glukose er det derimot lite av, og det styrker vel fredningsteorien, siden du ville fått ett glukosemolekyl hver gang beta-amylasen gikk løs på et maltotriosemolekyl - om den kunne gjøre det.)

Siden alfa kan kutte en stivelsestråd hvor som helst, må den kunne produsere både glukose, maltose og maltotriose, men hvor mye av disse den lager når den etter hvert må operere på egenhånd når vi mesker på høye temperaturer, slik at betaamylasen blir denaturert,aner jeg ikke. Igjen: Fagkunnskap etterlyses!

Dette har praktisk betydning, fordi det å forstå det, kan hjelpe oss til å manipulere sakkarifikasjonsprosessen bedre. Så det er frustrerende å ikke vite.

Her er det vel igjen litt fruktesløst å drive og spekulere på frihånd uten fagkunnskaper. Kanskje er det noe med skalaen vi ikke fatter helt, heller. Amylosen - stivelsesmolekyler som ikke er forgreinet - består av ca. 2000 glukosemolekyler, mens amylopektinene - de store, forgreinede stivelsesmolekylene - består av opptil 100 000 glukosemolekyler. Enzymene jobber vanvittig fort, altså.

Enzymene jobber fantastisk fort ja, nesten ubegripelig fort egentlig hvis man har som utganspunkt i at man "må" meske i minium 60 min. En fullkonvertert mesk ut ifra tilgengelig stivelse kan man jo få fra 10-15 minutter.

Ja alfa kan kutte og produsere de sukkerartene du nevner. Den kan kutte ned fra poly, til mono. Men for å lage mono så trenger den mer tid. Den lager først poly, så kortere, den klipper vel ikke ut ett monosakkarid fra et polysakkarid, men jobber vel ut fra kantene den og. "citation needed".

Skjønte ikke helt hva du sa med at beta lar det være igen 2+1. Beta klipper av to om gangen fra et polysakkarid.. Den tar endene av et polysakkarid og reduserer til maltose og videre til glukose.

 

[Finn Berger]

Enzymene jobber fantastisk fort ja, nesten ubegripelig fort egentlig hvis man har som utganspunkt i at man "må" meske i minium 60 min.

Ja alfa kan kutte og produsere de sukkerartene du nevner. Den kan kutte ned fra poly, til mono. Men for å lage mono så trenger den mer tid. Den lager først poly, så kortere, den klipper vel ikke ut ett monosakkarid fra et polysakkarid, men jobber vel ut fra kantene den og. "citation needed".

Alfa kan gå løs på et stivelsesmolekyl hvor som helst, bortsett fra i greinleddene til amylopektinene, så det blir vel feil å si at den jobber ut fra kantene/endene? Det den gjør, er først og fremst å lage mange flere ender for beta å jobbe på. Samtidig kan den vel også klippe både enkle, doble og triple molekyler fra en ende. Men hvor ofte den kommer til å gjøre det - siden den altså kan jobbe hvor som helst i et stivelsesmolekyl som i alle fall til å begynne med er enormt digert - aner jeg jo ikke.

 

[Miguel]

Alfa kan gå løs på et stivelsesmolekyl hvor som helst, bortsett fra i greinleddene til amylopektinene, så det blir vel feil å si at den jobber ut fra kantene/endene? Det den gjør, er først og fremst å lage mange flere ender for beta å jobbe på. Samtidig kan den vel også klippe både enkle, doble og triple molekyler fra en ende. Men hvor ofte den kommer til å gjøre det - siden den altså kan jobbe hvor som helst i et stivelsesmolekyl som i alle fall til å begynne med er enormt digert - aner jeg jo ikke.

Jeg var enten uklar eller så var jeg uvitende. Jeg mente at for å lage monosakkarider, glukose, så tar den vel dette fra endene av noe som allerede er redusert. Den tar vel ikke ut ett molekyl ut fra en hel kjede. Nå tenker jeg kun glukose. Den deler opp langkjedede, til kortere, men "napper" vel ikke ut et glukosemolekyl fra starten av som satt midt inni.

 

[Finn Berger]

...
Skjønte ikke helt hva du sa med at beta lar det være igen 2+1. Beta klipper av to om gangen fra et polysakkarid.. Den tar endene av et polysakkarid og reduserer til maltose og videre til glukose.

Beta går løs på en "lenke" av glukosemolekyler, og klipper av to og to. Men det ser ut til at den stopper når det er igjen tre - som altså burde kunne blitt til et maltosemolekyl og et glukosemolekyl ( = 2 + 1, og det var nok litt klønete uttrykt, ja.). Men det lar den tilsynelatende være å gjøre.

Over til noe annet:

Jeg hadde en teori i utgangspunktet her om at en grunn til at vi får sødme når vi mesker høyt - gjerne over 70 grader - er at vi da får en høyere andel maltotriose. Hvis det skal være riktig, må alfamylasen faktisk, når den bare får holde på lenge nok i fred og ro aleine, produsere mer maltotriose enn det som blir resultatet av aktiviteten til betaamylasen.

Og det begynner jeg kanskje å bli litt skeptisk til. Men igjen; jeg skulle gjerne hatt en fagperson til å kommentere dette. Det er jo sånt som noen må vite, vil jeg tro? (Men jeg har ikke klart å finne ut av det ved å google.)

 

[Finn Berger]

Jeg var enten uklar eller så var jeg uvitende. Jeg mente at for å lage monosakkarider, glukose, så tar den vel dette fra endene av noe som allerede er redusert. Den tar vel ikke ut ett molekyl ut fra en hel kjede. Nå tenker jeg kun glukose. Den deler opp langkjedede, til kortere, men "napper" vel ikke ut et glukosemolekyl fra starten av som satt midt inni.

Å, sånn ja. Da skjønner jeg. Et enkelt glukosemolekyl må klippes fra en ende, selvfølgelig. (Ender finnes det plenty av fra starten av, også. Stvelsesmolekylene danner ikke ringer. Men det er irreleveant.)

 

[Miguel]

Beta går løs på en "lenke" av glukosemolekyler, og klipper av to og to. Men det ser ut til at den stopper når det er igjen tre - som altså burde kunne blitt til et maltosemolekyl og et glukosemolekyl ( = 2 + 1, og det var nok litt klønete uttrykt, ja.). Men det lar den tilsynelatende være å gjøre.

Over til noe annet:

Jeg hadde en teori i utgangspunktet her om at en grunn til at vi får sødme når vi mesker høyt - gjerne over 70 grader - er at vi da får en høyere andel maltotriose. Hvis det skal være riktig, må alfamylasen faktisk, når den bare får holde på lenge nok i fred og ro aleine, produsere mer maltotriose enn det som blir resultatet av aktiviteten til betaamylasen.

Og det begynner jeg kanskje å bli litt skeptisk til. Men igjen; jeg skulle gjerne hatt en fagperson til å kommentere dette. Det er jo sånt som noen må vite, vil jeg tro? (Men jeg har ikke klart å finne ut av det ved å google.)

Ah, da er jeg med. Det har jeg ikke tenkt noe over før du nevnte det.

Maltotriose er jo nedbrydbart av enkelte gjærstammer. Lager-gjær er flinkere til å bruke maltotriose enn ale-stammer. Men man finner også sukkerarter som er mer/lengre enn tri-sakkarider, maltotriose.

Alfa klarer å kløyve alt, så den lager jo som sagt ned til glukose. Så hvis den får holde lenge på nok i fred, at den ikke blir denaturert, så lager den jo glukose den og, Ifølge meg/det jeg skrev over, som er mitt utgangspunk så klarer ikke beta å lage matotriose, jeg er litt forvirret nå. Jeg ser på beta som kun maltose/glukose.

 

[Finn Berger]

Ah, da er jeg med. Det har jeg ikke tenkt noe over før du nevnte det.

Maltotriose er jo nedbrydbart av enkelte gjærstammer. Lager-gjær er flinkere til å bruke maltotriose enn ale-stammer. Men man finner også sukkerarter som er mer/lengre enn tri-sakkarider, maltotriose.

Alfa klarer å kløyve alt, så den lager jo som sagt ned til glukose. Så hvis den får holde lenge på nok i fred, at den ikke blir denaturert, så lager den jo glukose den og, Ifølge meg/det jeg skrev over, som er mitt utgangspunk så klarer ikke beta å lage matotriose, jeg er litt forvirret nå. Jeg ser på beta som kun maltose/glukose.

Ja, det er jo det vi stort sett leser, og så står det ikke noe om hvordan de andre sukkerartene produseres. Figurene fra Kunze som @gustavf la ut, viser godt hvordan vi får både glukose og maltotriose fra aktivtetene til betaamylasen. De blir til som "restprodukter", altså som det som blir igjen når beta er ferdig med å hakke av maltose. (Det som trenger en forklaring - for meg, i alle fall - er hvorfor det ikke blir bare glukose igjen som rest.)

 

[Miguel]

Ja, det er jo det vi stort sett leser, og så står det ikke noe om hvordan de andre sukkerartene produseres. Figurene fra Kunze som @gustavf la ut, viser godt hvordan vi får både glukose og maltotriose fra aktivtetene til betaamylasen. De blir til som "restprodukter", altså som det som blir igjen når beta er ferdig med å hakke av maltose. (Det som trenger en forklaring - for meg, i alle fall - er hvorfor det ikke blir bare glukose igjen som rest.)

Har fortsatt ikke skjønt hvorfor vi får maltotriose av Beta-aktivitet. Gi meg det inn med te-skje?

 

[Finn Berger]

Har fortsatt ikke skjønt hvorfor vi får maltotriose av Beta-aktivitet. Gi meg det inn med te-skje?

Beta'n får seg servert en beta ( !) med stivelse som består av f,eks. 9 glukosemolekyler. Den hakker av to og to, så først er det 7 igjen, så 5 og så 3. Og der stopper det!!??

Og det gjør det visst. Og om du ikke skjønner hvorfor, så trøst deg med at det gjør ikke jeg heller.

 

[Miguel]

Beta'n får seg servert en beta ( !) med stivelse som består av f,eks. 9 glukosemolekyler. Den hakker av to og to, så først er det 7 igjen, så 5 og så 3. Og der stopper det!!??

Og det gjør det visst. Og om du ikke skjønner hvorfor, så trøst deg med at det gjør ikke jeg heller.

Ja sånn, da er jeg enig i tankegangen. Men den "lager" ikke direkte maltotriose, den bare etterlater det.

 

[NoxMulder]

Flott og interessant diskusjon! Jeg har hatt noen spørsmål om dette med maltotriose, restsødme, kropp og FG, etter at Finn kom med innspill når jeg klaget på lav FG og tørt øl i et av mine brygg.

 

[peram]

Flott og interessant diskusjon! Jeg har hatt noen spørsmål om dette med maltotriose, restsødme, kropp og FG, etter at Finn kom med innspill når jeg klaget på lav FG og tørt øl i et av mine brygg.

hm.... hadde det ikke vært en ide å flytte denne diskusjonen til en egen tråd ? Ikke fordi jeg synes den "forsøpler" her, men dette er vel egentlig informasjon som kanskje har "godt av" å være lettere å finne via søkefunksjonen senere ?

just a thought....

peram

 

[gustavf]

Ikke alle typer alfa-amylase kan lage monosakkarider. Jeg mener å ha lest at de som finnes i maltet korn kun kan lage disakkarider og lengre kjeder, men finner ikke igjen kilden.

Se f.eks. The use of enzymes in starch hydrolysis

 

[gustavf]

Beta'n får seg servert en beta ( !) med stivelse som består av f,eks. 9 glukosemolekyler. Den hakker av to og to, så først er det 7 igjen, så 5 og så 3. Og der stopper det!!??

Og det gjør det visst. Og om du ikke skjønner hvorfor, så trøst deg med at det gjør ikke jeg heller.

Jeg har sett en illustrasjon av beta-amylase som er omtrent slik:


Den binder seg til fire glukosemolekyler på enden av en kjede, og klipper av to av dem. Den vil ikke kunne binde seg til maltotriose.

 

[rosnes]

Ja, det er jo det vi stort sett leser, og så står det ikke noe om hvordan de andre sukkerartene produseres. Figurene fra Kunze som @gustavf la ut, viser godt hvordan vi får både glukose og maltotriose fra aktivtetene til betaamylasen. De blir til som "restprodukter", altså som det som blir igjen når beta er ferdig med å hakke av maltose. (Det som trenger en forklaring - for meg, i alle fall - er hvorfor det ikke blir bare glukose igjen som rest.)

Jeg skal forsøke å gi en forklaring - men tar forbehold om at jeg ikke er hverken kjemiker eller biokjemiker, og normalt forholder meg til hvordan dette foregår inne i en menneskekropp.

Alt vi beskriver her inne er forenklinger av veldig komplekse prosesser, men man trenger heldigvis ikke svette over for mange detaljer. Føsrt og fremst må man forstå forskjellen på amylose og amylopectin.
Amylose er bare en lang kjede av glukosemolekyler (teknisk sett i en konfigurasjon man kaller alfa-(1,4)-glykopyranosylenheter) som er hektet sammen med en binding mellom karbon 1 på ringstrukturen på det ene molekylet, og karbon 4 på det andre. Dette kalles en 1,4 glykosidbinding. Både alfa- og bet-amylase kan bryte disse bindingene.

Amylopectin består også hovedsaklig av slike bindinger, men har også forgreninger der karbon 1 bindes til karbon 6 på neste molekyl (logisk nok 1,6 glykosidbinding). Ingen av amylasene kan bryte disse båndene. Ca. 4% av bindingene i amylopectin er 1,6-bindnger.

Beta-amylase klipper disse kjedene fra enden, og kan faktisk klippe av et glukosemolekyl på den andre enden av en kjede, dersom antall enheter i kjeden er et oddetall. Hvis man tenker seg at halvparten av kjedene er par- og oddetallskjeder, vil det dannes ett glukosemolekyl for annen hver kjede som er fullstendig konvertert. Jeg forstår godt at man derfor tenker at maltotriose ikke kan dannes hvis man lar reaksjonen gå helt ut under beta-amylasens temperatursteg i mesken. Forøvrig kan ikke beta-amylase binde seg til maltose, og derfor brytes ikke kjedene ned til ren glukose. Det er det primært maltase som gjør - men maltase denatureres ved omtrent 40 grader, og spiller ingen rolle i denne sammenhengen.

Imidlertid er det én ting beta-amylase ikke kan gjøre. Amylose kan konverteres fullstendig. Derimot vil 1,6-bindingene i amylopectin være en uoverstigelig barrière, da beta-amylase ikke kan binde seg til forgreningene. 1,6-bindingen representerer en såkalt "sterisk hindring," og derfor vil konversjonen stoppe her, og alt som er innenfor forgreningen vil være igjen til alfa-amylasen. Den resterende strukturen kan man kalle for et "limit dekstrin." Dette utgjør omtrent halvparten av amylopectinmolekylene.

Når man øker temperaturen og lar alfa-amylase dominere (og beta-amylase denatureres), vil denne klippe kjedene på tilfeldige steder, og danne kjeder av ulik lengde. Heller ikke alfa-amylase kan bryte 1,6-bindinger, og derfor dannes også en del isomaltose (maltose med 1,6-binding i stedet for 1,4-binding). Jeg formoder (dette vet jeg ikke, men gjør en kvalifisert gjetning) at det er i dette steget mesteparten av maltotriosen dannes.

1,6-bindinger kan forøvrig brytes av enzymet limit dextrinase. Dette kompliserer bildet ytterligere, men jeg har ikke satt meg inn i enkelthetene rundt dette. Det får bli i en senere kverulering.

Jeg håper dette kan virke noe oppklarende.....
Dette kommer litt fra min "aldrende hjernes irrganger" og betydelig mye mer fra boken "Starch," utgitt av Elsevier/Academic Press i 2009 - kapittel 7 "Enzymes and their actions on starch" av John F. Robyt. ISBN 978-0-12-746275-2

 

[Dag Hovland]

Beta-amylase klipper disse kjedene fra enden, og kan faktisk klippe av et glukosemolekyl på den andre enden av en kjede, dersom antall enheter i kjeden er et oddetall. Hvis man tenker seg at halvparten av kjedene er par- og oddetallskjeder, vil det dannes ett glukosemolekyl for annen hver kjede som er fullstendig konvertert.

Nei. Som både Finn Berger og gustavf har skrevet over, og som det går frem av teksten til Kunze lagt inn over blir det maltotriose, og ikke glukose av de odde kjedene. Beta-amylase kan ikke bryte ned maltotriose. Se for eksempel oppslaget om beta-amylase i Worthingtons enzym-manual
EDIT: Ser ut som jeg tar feil her, og enzym-manualen er utdatert. (Se svarene under.)

 

[gustavf]

Nei. Som både Finn Berger og gustavf har skrevet over, og som det går frem av teksten til Kunze lagt inn over blir det maltotriose, og ikke glukose av de odde kjedene. Beta-amylase kan ikke bryte ned maltotriose. Se for eksempel oppslaget om beta-amylase i Worthingtons enzym-manual

Jeg er ingen troverdig kilde på dette. Stol kun på mine kunnskaper om enzymer når jeg viser til Kunze eller en annen en pålitelig, ekstern kilde

 

[rosnes]

Nei. Som både Finn Berger og gustavf har skrevet over, og som det går frem av teksten til Kunze lagt inn over blir det maltotriose, og ikke glukose av de odde kjedene. Beta-amylase kan ikke bryte ned maltotriose. Se for eksempel oppslaget om beta-amylase i Worthingtons enzym-manual

Da tror jeg Worthington-manualen kan trenge en oppdatering. Kilden jeg viser til er publisert i 2009 (og Elsevier har normalt veldig god fagfellevurdering). I referanselisten i enzymmanualen er den yngste kilden fra 1999 (én av to fra nittitallet), og de fleste er fra 60- og 70-årene. Jeg har lite problemer med å innrømme om jeg tar feil, men akkurat her tror jeg at jeg har mitt på det tørre.

Jeg ser gjerne nærmere på det, for jeg synes det er verre å spre feilinformasjon enn å måtte innrømme å ha tatt feil.

 

[Dag Hovland]

Jeg hadde en teori i utgangspunktet her om at en grunn til at vi får sødme når vi mesker høyt - gjerne over 70 grader - er at vi da får en høyere andel maltotriose. Hvis det skal være riktig, må alfamylasen faktisk, når den bare får holde på lenge nok i fred og ro aleine, produsere mer maltotriose enn det som blir resultatet av aktiviteten til betaamylasen.

Og det begynner jeg kanskje å bli litt skeptisk til. Men igjen; jeg skulle gjerne hatt en fagperson til å kommentere dette. Det er jo sånt som noen må vite, vil jeg tro? (Men jeg har ikke klart å finne ut av det ved å google.)

Forslag til eksperiment: Ta to like mengder malt. Den ene mesker du som vanlig, mens den andre tar du rett i kokende vann og koker opp, for å denaturere alle enzymer. Så kjøler du begge ned til vanlig mesketemperatur. Del denne mesken i to. Den ene av disse tilsetter du alpha-amylase (Bryggselv selger det) og mesker på en temp som passer for alpha-amylase. Den andre tilsetter du ingenting men holder ved samme temperatur og like lenge. Sjekk med jod at ingenting skjer. Bare for å være sikker på at denatureringen fungerte. Kast denne vørteren etterpå.

Så har du i hvert fall tre muligheter:
- Du kan brygge øl fra de to gjenstående vørterne med en gjær som ikke spiser maltotriose, og sammenlikne FG og restsødme.
- Du kan finne noen som vil låne deg tid på en væskekromatograf og måle maltotriose (og andre karbohydrater) i de to vørterene.
- Du kan bruke fremgangsmåten i High-resolution polyacrylamide gel electrophoresis of carbohydrates derivatized with a visible dye. - PubMed - NCBI til å måle mengden av ulike karbohydrater. Jeg har ikke brukt nok av utstyret til å være helt sikker, men ser ut som du må ha et budsjett på i hvert fall 5000.

En annen mulighet enn å koke opp mesken er å kjøpe beta-amylase-inhibitor fra merck, men det er jo helt sinnsykt dyrt (2500 kr for 10 mg) og sikkert super-giftig.

 

[rosnes]

Jeg skal prøve å komme nærmere inn på saken, men nevner i forbifarten at jeg fant enda en kilde som påpeker at beta-amylase danner glukose fra amylosekjeder med oddetallsnummer. Denne er fra 1985. Jeg er litt forvirret over de tilsynelatende motsigelsene, men det finnes nok en forklaring. Imidlertid må jeg sove etter nattevakt nå....

https://jb.asm.org/content/jb/165/3/819.full.pdf

“In contrast, beta-amylases are exoenzymes that remove maltose stepwise from the nonreducing end of starch(13). The products of this hydrolysis are beta-maltose, beta-limit
dextrins, and very small amounts of beta-glucose (formed by the degradation of amylose molecules containing an odd number of sugar residues).”

Friedberg & Rhodes: Cloning and Characterization of the Beta-Amylase Gene from Bacillus polymyxa
Journ Bacteriol Mar 1986;165(3);819-824