Bilgi Bankası

α-Amilaz

  • Sınıf: Endo-amilaz; nişastadaki α-1,4 bağlarını rastgele keser → dekstrin + maltotrioz + maltoz + az miktarda glukoz.

  • Yerleşim: Tohumda aleuron tabakası ve endosperm; vejetatif dokularda sınırlı.

  • Cofaktör/stabilite: Ca²⁺ ile stabil; Cl⁻ bazı izoenzimlerde aktivatör.

  • Optimum koşullar (arpaya özgü izoenzimler için tipik aralıklar): pH ~5.2–5.8, sıcaklık 60–70 °C (malt/maya prosesinde pratik aralık).

Biyosentezi ve Etkileşimleri

  • Hormonel tetikleme:

    • GA (Gibberellin): Embriyo GA salgılar → aleuronda α-amilaz genleri (Amy) transkripsiyonu ↑ → protein salgı yolu ile endosperme enzim taşınır.

    • ABA: GA’nın etkisine antagonist; transkripsiyonu baskılar.

  • Transkripsiyonel/sekresyonel kontrol: GA → GID1/DELLA yolu → GAMYB gibi TF’lerle Amy promotorlarının açılması; ER–Golgi üzerinden salgı.

  • İyonlar & metal etkisi: Ca²⁺ stabilite ↑; Hg²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺ yüksek dozda inhibisyon.

  • Protein matriksi etkileşimi: Hücre duvarı ve protein matriksi endo-proteazlar tarafından “açıldıkça” nişastaya erişim ↑ (proteaz–amilaz sinerjisi).

Bitkide Fizyolojik Roller

  • Çimlenme: Nişastayı fermente edilebilir şekerlere çevirip embriyoya enerji sağlar.

  • Kaynak–Havuz (source–sink) geçişi: Depo karbonhidratlarının mobilizasyonu.

  • Stres/olgunlaşma ilişkisi: Pre-harvest sprouting (PHS) koşullarında erken/aberrant aktivite görülebilir.

Arpada Özel Rolü

  • Malt kalitesi: Kontrollü çimlenme (malting) sırasında α-amilaz + β-amilaz + limit-dekstrinaz birlikte diastatik güç oluşturur (ekstrakt verimi, şıra vizkozitesi, fermentasyon profili).

  • Falling Number (FN): Tarlada yağış–filizlenme → α-amilaz ↑ → FN düşer (düşük FN = yüksek amilaz/PHS riski). Maltlık arpalarda kontrollü yüksek aktivite istenir; tarla kaynaklı yüksek aktivite homojenliği ve depolama stabilitesini bozar.

  • Mashing (mayşeleme): ~63–68 °C’de α-amilaz çalışır; β-amilazdan daha termotolerant, uzun zincirleri kısaltır → fermentlenebilirlik/balans.

Aktiviteyi Etkileyen Faktörler

Faktör Artırıcı Etki Baskılayıcı Etki Not
Hormonlar GA tohumda güçlü indüksiyon ABA transkripsiyon baskısı En kritik kaldıraç
pH 5.2–5.8 aralığı <4.5 veya >6.5 Proses suyu pH’ı önemli
Sıcaklık 60–70 °C’de maksimum (işlem) >72–75 °C denatürasyon Isıl profil kontrolü
İyonlar Ca²⁺ (stabilite), Cl⁻ (bazı izoformlar) Hg²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺ yüksek doz Su/yardımcı hammaddeler
Nem Maltlamada kademeli su verme → sentez ↑ Çok düşük veya aşırı nem → dengesiz Steeping–germination rejimi
Protein matriksi Ön proteoliz → erişim ↑ Sert endosperm → erişim ↓ Çeşit ve çözünebilir azot
Oksidatif stres — Yoğun oksidant → enzim inaktivasyonu Depolama/işleme kimyası
Genotip Yüksek diastatik güç hatlar Düşük enzim potansiyeli hatlar Çeşit seçimi belirleyici

Eksiklik ve Fazlalık Belirtileri
Durum Gözlem Sonuç
Düşük aktivite (eksiklik) Yüksek FN, düşük ekstrakt, yetersiz şıra fermentlenebilirliği Malt verimi ve alkol çıkışı düşer; çimlenme zayıf
Aşırı aktivite (fazlalık) Düşük FN (PHS), yapışkan şıra, filtre sorunları Depolama kalitesi ve bira stabilitesi olumsuz

Uygulama Alanları 

  • Malt üretimi: Steeping–germination sırasında GA₃ mikro dozları (tesis pratiğine bağlı) ile α-amilaz indüksiyonu; kilnleme profiliyle dengeleme.

  • Mayşeleme optimizasyonu: “Step mash” ile β-amilaz ve α-amilaz pencerelerinin ayrıştırılması (ör. 63 °C → 67 °C).

  • Kalite ölçümü: Falling Number, Diastatik Güç (°Lintner/°WK), Ceralpha/DNS aktivite testleri.

  • Tohumculuk: Kontrollü priming rejimleriyle çimlenme uniformitesi.

Diğer Enzimlerle Karşılaştırmalı Rol

Enzim Bağ tipi İşlev α-Amilaz ile ilişki
α-Amilaz α-1,4 (endo) Zinciri ortadan keser, dekstrin üretir Ana “kapı açıcı”; termo-stabil
β-Amilaz α-1,4 (exo) Uçlardan maltoz koparır α-Amilazın kısalttığı zincirleri tüketir; daha hassas ısıya
Limit-Dekstrinaz (pullulanaz) α-1,6 Dallanma noktalarını açar Dallanmış dekstrinleri fermentlenebilir hale getirir
Glukoamilaz α-1,4/1,6 (exo) Glukoz üretir Bira/endüstriyel şekerlemeyi artırır (özel kullanım)
Endo-/Ekzo-Proteazlar Peptid bağları Protein matriksini yıkar Nişastaya erişim ve köpük/stabilite dengesi

Araştırma Bulguları

  • GA sinyali → GAMYB üzerinden Amy genlerinin güçlü indüksiyonu (aleuron odaklı).

  • ABA/GA dengesi çimlenme ve PHS duyarlılığını net belirler (ABA yüksek → FN yüksek; GA yüksek → FN düşük).

  • Ca²⁺ zengin proses suyu α-amilaz stabilitesini korur; kilnleme aşırı ısıda aktiviteyi kalıcı azaltır.

  • Çeşitler arası diastatik güç farkları, Amy izoenzim dizileri ve ekspresyon seviyeleriyle ilişkilidir.

Aktiviteyi Artıran ve Baskılayan Faktörler

Artıranlar

  • GA uygulaması/GA endojen artışı

  • Uygun pH (5.2–5.8) ve Ca²⁺ mevcudiyeti

  • Maltlamada doğru nem–süre–sıcaklık rejimi

  • Ön proteoliz (enzim erişimi)

  • Çeşit/hat seçimi (yüksek DG)

Baskılayanlar

  • ABA, kuraklık sonrası ABA birikimi

  • pH <4.5 veya >6.5; 75 °C+ aşırı ısı

  • Ağır metaller (Hg²⁺/Cu²⁺), güçlü oksidanlar

  • Aşırı kilnleme / aşırı kurutma

  • Depoda PHS’yi tetikleyen hatalı hasat–kurutma (dengesiz ve kontrolsüz aktivite)

Hızlı Saha Kontrol Listesi

  1. Hasat–kurutma: PHS riskini azaltın → FN hedefini alıcı şartnamesine göre doğrulayın.

  2. Malt programı: Steeping %suyu, çimlendirme süresi ve kiln ısısı enzim dengesine göre ayarlı.

  3. Proses suyu: pH 5.4 ±0.2, Ca²⁺ yeterli.

  4. Mayşeleme: 63 °C (β-amilaz) → 66–67 °C (α-amilaz) adımlarıyla şıra hedefi.

  5. Analitik: FN, Diastatik Güç, Ceralpha/DNS testleriyle lot bazlı izleme.

İlaç Önerileri