
【醫】 Buchner's zymase; zymase
酒化酶(zymase)是存在于酵母細胞内的複合酶系統,主要負責酒精發酵的生物催化過程。該術語由德語"Zymase"演化而來,在漢英詞典中對應"alcoholic fermentation enzyme system"或"zymolytic enzyme complex"的專業譯法。其核心功能是将葡萄糖等六碳糖分解為乙醇和二氧化碳,反應式可表示為: $$ C6H{12}O_6 → 2C_2H_5OH + 2CO_2 $$
生物化學角度分析,酒化酶包含轉化酶(invertase)、麥芽糖酶(maltase)和脫羧酶(decarboxylase)等14種以上功能性蛋白,其中關鍵組分已通過X射線晶體學證實其三維結構。在釀酒工業中,該酶系最適作用溫度為28-32℃,pH值範圍4.0-5.5,這些參數與《現代發酵工程原理》中記載的酵母代謝特性完全吻合。
根據國際生物化學與分子生物學聯盟(IUBMB)的酶分類系統,酒化酶屬于EC 4.1.1.*系列的裂合酶,其催化機制涉及硫胺素焦磷酸(TPP)輔因子的協同作用。美國國家生物技術信息中心(NCBI)的蛋白質數據庫收錄了釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中ZYM1基因編碼的核心亞基序列。
該酶系在食品工業和生物能源領域具有雙重應用價值:既是中國傳統白酒釀造的核心生物催化劑,也是第二代生物乙醇生産的關鍵技術要素。2024年全球酶制劑市場報告中顯示,酒化酶相關産品的年複合增長率達6.8%,印證了其持續增長的産業重要性。
酒化酶(又稱醇酶或釀酶)是參與乙醇發酵的多種酶及輔助因子的總稱,主要存在于酵母中。以下是詳細解釋:
定義與組成
酒化酶并非單一酶,而是由10種以上酶(如磷酸化酶、醛縮酶、葡萄糖磷酸變位酶等)和數種輔助因子(如輔酶A、磷酸鹽)組成的複雜酶系。這些成分共同作用,催化糖類分解為酒精和二氧化碳。
發現曆史
1896年,德國科學家愛德華·布赫納(Eduard Büchner)首次從酵母中分離出酒化酶,并證明其可在無細胞條件下催化發酵反應,這一發現推動了現代酶學的發展。
功能機制
酒化酶通過糖酵解途徑将葡萄糖轉化為丙酮酸,丙酮酸在無氧條件下脫羧生成乙醛,最終被還原為乙醇。在此過程中,輔助因子(如NAD⁺)對維持酶活性至關重要。
特性與應用
該酶系不耐高溫,需在適宜pH和溫度下保持活性。其在釀酒、面包發酵等工業中廣泛應用,通過調控酶活性可優化乙醇産率。
擴展說明:部分資料提到酒化酶可能參與澱粉水解,但根據權威解釋,澱粉水解主要由酵母的蔗糖水解酶完成,酒化酶主要負責後續的乙醇發酵步驟。建議參考專業文獻以區分不同酶系的具體作用。
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