植物中的淀粉酶能将贮藏的淀粉水解成麦芽糖。淀粉酶几乎存在于所有植物中,其中以禾谷类种子的淀粉酶活性最强。植物中有α–淀粉酶和β–淀粉酶,其活性因植物的生长发育时期不同而有所变化。通过本实验掌握淀粉酶的提取和测定方法。
一、原理
α–淀粉酶和β–淀粉酶,各有其一定的特性,如β–淀粉酶不耐热,在高温下易钝化,而α–淀粉酶不耐酸,在pH3.6以下则发生钝化。通常提取液中同时有两种淀粉酶存在,测定时,可根据它们的特性分别加以处理,钝化其中之一,即可测出另一酶的活性。将提取液加热到70℃维持15 min以钝化β–淀粉酶,便可测定α–淀粉酶的活性。或者将提取液用pH3.6之醋酸在0℃加以处理,钝化α–淀粉酶,以求出β–淀粉酶的活性。
淀粉酶水解淀粉生成的麦芽糖,可用3,5–二硝基水杨酸试剂测定。由于麦芽糖能将后者还原生成3–氨基–5–硝基水杨酸的显色基团,在一定范围内其颜色的深浅与糖的浓度成正比,故可求出麦芽糖的含量。以单位重量样品在一定时间内生成的麦芽糖的量表示酶活力。
二、实验材料、试剂与仪器设备
(一)实验材料
萌发的小麦(芽长1 cm左右)。
(二)试剂
1. 1%淀粉:称取1.0g淀粉溶于100mL 0.1mol/L pH 5.6的柠檬酸缓冲液中。
2. 0.1mol/L pH5.6的柠檬酸缓冲液:A液:称取柠檬酸20.01 g,溶解后稀释至l000 mL;B液:称取柠檬酸钠29.41 g,溶解后稀释至1000 mL。取A液55 mL与B液145 mL混匀,即为pH5.6之缓冲液。
3. 3, 5–二硝基水杨酸溶液:精确称取3, 5–二硝基水杨酸1 g溶于20 mL 2 mol/L氢氧化钠中,加入50 mL蒸馏水,再加入30 g酒石酸钾钠,待溶解后,用蒸馏水稀释至100 mL,盖紧瓶塞,勿使二氧化碳进入。
4. 麦芽糖标准液:称取麦芽糖0.100 g溶于少量蒸馏水中,仔细移入100 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度。
(三)仪器设备
小台秤,研钵,容量瓶100 mL,具塞刻度试管,试管,刻度吸管l mL 2 mL 10 mL,离心机,恒温水浴,分光光度计。
三、实验步骤
1. 酶液的提取 称取1.0 g萌发的小麦种子,置研钵中加2 mL蒸馏水和少量石英砂,研磨成匀浆后转入离心管中,用7mL蒸馏水分次将残渣洗入离心管,提取液在室温下放置提取15~20 min,每隔数分钟搅动1次使其充分提取。然后在3000r/min转速下离心10 min,将上清液倒入50mL容量瓶中加蒸馏水定容至刻度,摇匀,即为淀粉酶原液。吸取上速淀粉酶原液5mL,放入50mL容量瓶中,用蒸馏水定容至刻度摇匀,即为淀粉酶稀释液。
2.麦芽糖标准曲线制作 取7支干净的具塞刻度试管,编号,按表35–1加入试剂:
表35–1 制作麦芽糖标准曲线配方表
试 剂 管 号
1 2 3 4 5 6 7
麦芽糖标准液(mL) 0 0.2 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
蒸馏水(mL) 2.0 1.8 1.6 1.2 0.8 0.4 0
麦芽糖含量(mg) 0 0.2 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
3,5-二硝基水杨酸(mL) 2 2 2 2 2 2 2
摇匀,置于沸水浴中煮沸5 min。取出后流水冷却,加蒸馏水定容至20mL。以1号管作为空白调零点,在540nm波长下比色测定。以麦芽糖含量为横坐标,吸光度值为纵坐标,绘制标准曲线。
3.酶活力的测定 取6支干净的具塞刻度试管,编号,按表35–2进行操作。
表35–2 酶活力的测定配方表
操 作 项 目 管 号
Ⅰ-1 Ⅰ-2 Ⅰ-3 Ⅱ-1 Ⅱ-2 Ⅱ-3
淀粉酶原液(mL) 1.0 1.0 1.0 0 0 0
钝化β-淀粉酶 置70℃水浴中15 min,取出后在流水中冷却
淀粉酶稀释液(mL) 0 0 0 1.0 1.0 1.0
DNS试剂(mL) 2.0 0 0 2.0 0 0
预保温 40℃恒温水浴保温10 min
40℃1%淀粉溶液(mL) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
保温 40℃恒温水浴中准确保温5 min
DNS试剂(mL) 0 2.0 2.0 0 2.0 2.0
摇匀,置于水浴中煮沸5 min,取出后流水冷却,加蒸馏水定容至20mL。摇匀,在540nm波长下比色,记录光密度值,从麦芽糖标准曲线中查出麦芽糖含量,用以表示酶活性。
四、结果计算
α–淀粉酶总活性
(α +β)–淀粉酶总活性
式中:A——α–淀粉酶水解淀粉生成的麦芽糖(在标准曲线上查得值),mg。
A′——α–淀粉酶的对照管中麦芽糖量,mg。
B——(α +β)–淀粉酶共同水解淀粉生成的麦芽糖量,mg。
B′——(α +β)–淀粉酶的对照管中麦芽糖量,mg。
V——测定时所用样品液体积,mL。
t——酶作用时间,min。
1.萌发种子和干种子的α-淀粉酶和β-淀粉酶活力有何差异?这种变化有何生物学意义?
2.α-淀粉酶和β-淀粉酶性质有何不同?作用特点有何不同?