TRAVAIL CHIMIQUE DE L'AMYLASE

Travail cliimique rie l'amylase. — ■ Théories de Payen et de Muscukis. — Existence de dillérentes dextrines. ; — Tliéorie de Daclaux sur la nature des ditrérentes dextrines. — Conservation des diastases pendant 1» saccharification. — Expériences d'Effront.

Lorsque les grains d'amidon sont soumis pendant peu de temps, à basse température, à l'action de l'amylase, ils sont très légèrement attaqués par la diastase. Au contraire, si l'on prolonge l'action, on voit s'effectuer un travail très profond ; les grains se corrodent, entrent en solution et se transforment ensuite en substances sucrées.

L'action de l'amylase est néanmoins plus énergique et beaucoup plus rapide lorsqu'elle se produit sur un empois d'amidon.

En faisant agir l'amylase à une température convenable sur lempois d'amidon on arrive rapidement à le fluidifier et à le transformer en un liquide sucré. Les réactions chimiques que la diastase provoque dans l'empois, ainsi que sur les grains, d'amidon, peuvent être exprimées par l'équation suivante :

Ci-iH^oO"» -f mo = CI2H220H amidon maltose

Cette formule nous montre que l'amidon, sous l'influence' de l'amylase, s'hydrate et se transforme en maltose, mais elle ne nous indique pas le mécanisme de la transformation. En réalité, le phénomène est beaucoujD plus complexe. Effront. Les Enzymes. lo

i.'iG LES ENZYMES

Dans les produits de la réaction on rencontre toujours des dextrines dont la présence indique que la réaction s'est compliquée de la formation de produits intermédiaires.

La saccharification de l'amidon par le malt a fait l'objet de très nombreuses recherches. Cependant, malgré le nombre des travaux faits dans cette voie, on se trouve encore loin, à l'heure actuelle, de la solution complète du problème.

L'interprétation la plus simple et aussi la plus ancienne de la marche de saccharification est celle de Payen. Pour ce savant, la diastase exercerait sur l'amidon deux actions successives : Elle le transformerait d'abord en dextrine puis en maltose. Il se produirait donc d'abord une modification isomérique de l'amidon, puis une hydratation de cet isomère.

D'après l'interprétation de Payen la transformation de l'amidon en dextrine et en maltose devrait forcément se produire, non seulement graduellement, mais encore régulièrement depuis le commencement jusqu'à la fin de l'action.

Or, la marche de la saccharification se présente sous un aspect tout à fait différent. Nous savons, en effet, qu'au fur et à mesure que l'hydratation se poursuit, l'action de l'amylase devient de plus en plus lente.

La théorie de Payen est donc en désaccord avec les faits. De plus, elle ne peut pas nous expliquer la formation, pendant la saccharification, de dextrines douées de propriétés différentes .

D'après Musculus, la saccharification a lieu, non par la transformation successive de l'amidon en dextrine et en maltose, mais par une hydratation suivie d'un dédoublement. Cet auteur soutient que la molécule d'amidon s'hydrate d'abord et se dédouble ensuite en une molécule de maltose et une molécule de dextrine.

2Gi2H^0Oi'> + H^O = CI2H220H + Ci^H^oO'o amidon maltose dextrine

TltAlAIL Clini Kn E hl-: L'AMY L\SE ' ik-^

A l'appui de sa ihéuric, Alusculus s'cirorcc d'ciablir que la dextrine et le sucre formés pendant la saccharification sont dans un rapport constant. Il pi-étenden outre que la dextrine ne peut plus être allaquéc par la diastase.

Ces faits ne su])portent pas la critique. Les dextrines, en effet, peuNcnt être transformées en sucre par l'amylase et le rapport entre les quantités de maltose et de dextrines ne reste nullement constant ])endant la transformation. Ce rapport change pour une même température suivant la durée de l'action et la quantité de diastase employée et dépend encore de la température de saccharification. Le rapport entre les produits formés, le maltose et les dextrines, n'est donc ni simple ni constant.

La théorie de Musculus, basée sur des observations peu exactes et sur des raisonnements mal fondés, a eu cependant une fortune inespérée et, à l'heure actuelle, elle sert encore de base à prescpie toutes les théories de la saccharification.

Pour accorder cet te théorie avec les données que l'on possède actuellement sur la saccharification, on attribue aux deux opérations, à l'hydratation et au dédoublement, un caractère de continuité. On considère l'amidon comme possédant un poids moléculaire très grand. Cette molécule complexe, en s'hydratant, se dédouble en maltose et en une première dextrine. Cette dextrine, d'une constitution compliquée, fournit ensuite à son tour une seconde molécule de maltose et une nouvelle dextrine d'un poids moléculaire moindre que celui de la première et ainsi de suite.

La saccharification se fait donc en donnant successivement naissance à des dextrines de poids moléculaires de plus en plus pelit.

Les idées de Musculus furent admises par Brown et Mooris, ainsi que par Lintner, en ce qui concerne la marche de la saccharification, expliquée dans cette théorie par une dégradation des dextrines. Ils sont loin cependant de partager l'opinion de ^lusculus quant à la formation des produits in-

i./,8 LES ENZYMES

termécliaires de la réaction, et quant à la grandeur du poids moléculaire de l'amidon et des dextrines.

D'après différents chimistes, il se trouve dans le produit delà saccharification, non seulement des dextrines et du maltose, mais encore des substances formées par la combinaison de ces deux corps.

Existence de différentes dextrines. — Il n'entre pas dans le cadre du présent travail de discuter toutes les théories émises pour expliquer la saccharification de l'amidon. — Retenons simplement les seuls faits importants de ces théories et notamment la formation, pendant la saccharification, de dextrines se comportant différemment vis-à-vis des réactifs .

Pour mettre en évidence la différence entre les dextrines,. on peut opérer de la façon suivante :

On traite par l'alcool un empois d'amidon saccharilié contenant de lo à 20 parties de sucre pour 100 parties d'amidon. On dissout le précipité obtenu, on le précipite de nouveau par l'alcool et on répète cette opération un certain nombre de fois. On aboutit ainsi à un produit contenant seulement des traces de sucre.

D'un autre côté, on précipite de la même manière les dextrines contenues dans un empois d'amidon fortement saccharilié et contenant environ 80 parties de maltose pour 100 parties d'amidon.

Avec les deux sortes de dextrines ainsi obtenues et que nous nommerons dextrines A et B, on prépare deux solutions de même concentration; on leur ajoute la même quantité d'infusion de malt et on laisse la saccharification se produire à 5o" pendant 2 heures.

Le dosage du maltose obtenu dans ces deux solutions montre la différence existant entre les deux dextrines.

La dextrine A, extraite de l'empois faiblement saccharilié, s'hydrate très facilement, tandis que la dextrine B fournit

T R A VA IL cm M 1 Q U E D E L >A M YLASE i /. 9

très peu de mallose. Les deux dextrines diffèrent donc pai' leur scusibilité vis-à-vis de l'ainylase.

La différence dans la nature des deux dextrines peut encore èlrc mise en évidence par l'aclion des acides.

De l'or les doses d'un acide minéral, en agissant à chaud sm' iles deux dextrines, donnent avec l'une et avec l'autre des {[uantilés égales de glucose, mais l'on arrive à des résultats tout autres si l'on opère avec des doses très faibles d'acide. Dans ce cas, on observe des différences très marcpiécs dans la marche de l'hydratation : les dextrines provenant des moûts laiblcment saccharifiés se transforment bien plus facilement que les autres sous l'influence des acides.

Une autre dilïérence entre les 2 dextrines est mise en évidence par l'action manifestement diverse qu'exercent sur elles les diastases en présence des substances excitantes. On prend •i échantillons de la solution de dextrine A, sur lesquels on fait agir la même c[uantité d'infusion de malt, additionnée, pour le premier échantillon, d'une faible dose d'asparagine.

En laissant agir la diastase pendant quelque temps et en dosant ensuite le sucre formé, on constate que la saccharification s'est produite d'une façon très différente dans chacun des deux essais.

L'échantillon contenant l'asparagine se montre beaucoup plus riche en sucre que l'échantillon dépourvu de substance excitante.

Si l'on répète maintenant les mêmes essais avec la dextrine B, on constate que la marche de la saccharihcation est tout à fait différente. Les deux essais, aussi bien celui sans asparagine que celui qui en contient, renferment, après la saccharihcation, la même quantité de sucre. Ceci prouve que la dextrine B est insensible aux actions combinées de l'amylase et de l'asparagine, tandis que la transformation de la dextrine A est influencée par ces deux substances réunies.

La différence de sensibilité des dextrines A et B nous explique la non-régularité dans la marche de la saccharifica-

i5o LES ENZ YMES

tion. Elle nous donne en même temps la raison de la nonproportionnalité entre les quantités de diastase employée et de maltose formé.

C'est la formation, à la lin de la réaction, de dextrines d'une nature particulière qui produit le ralentissement dans la marche de l'hydratation et qui rompt la proportionnalité entre les quantités de substance active et de produit formé, proportionnalité qui existe au début de l'hydratation, avant que les dextrines finales ne se soient formées.

L'existence de différentes dextrines est un argument en faveur de la théorie qui envisage la saccharifîcation comme une hydratation suivie d'un dédoublement. Les auteurs de cette hypothèse ont cependant le tort d'apporter, pour démontrer l'existence de différentes dextrines, des arguments de peu de valeur et d'attribuer à ces différentes dextrines des propriétés qu'elles n'ont pas.

Ainsi, pour beaucoup d'auteurs, les dextrines se distingueraient les unes des autres par la différence de leurs pouvoirs rotatoires et réducteurs. Or, en réalité, ces différences n'existent nullement. Les différences constatées entre les pouvoirs réducteurs et entre les pouvoirs rotatoires des différentes dextrines proviennent uniquement des impuretés que ces dextrines renferment. Elles j)i"oviennent, en particulier, du sucre adhérent aux dextrines, sucre qu'on enlève difficilement, même par des précipitations répétées par l'alcool.

Pour airiver à obtenir des dextrines exemptes de sucre^ nous soumettons les dextrines impures à une fermentation alcoolique ainsi qu'à des fermentations lactiques. Les différentes dextrines obtenues par cette méthode ne possèdent ni pouvoir rotatoire ni de pouvoir réducteur.

Du reste, les propriétés caractéristiques des dextrines A et B prouvent suffisamment l'existence de différents corps de cette classe et il n'est nullement nécessaire de leur attribuer encore d'autres caractères qu'elles ne possèdent pas.

TRA^'AIL CHIMIQUE DE I.'AMYLASE i . m

La théorie de Musculus, dans sa forme moderne, adnifl que les dexlrincs diffèrenl par leurs poids moléculaires.

En employant la méthode de congélation de Raoull, on n"a pas pu établir avec certitude que les dextrines provenant d(> saccharilications plus ou moins intenses possèdent réellement des poids moléculaires dilTérents.

Linlner et Dull ont trouvé pour l'érythro-tlexlrine un [)()ids moléculaire de 6000 et pour les autres dextrines un poids moléculaire de 2000. Ces chiffres doivent, cependant, être admis avec une certaine réserve, car Lintner et Dull ont constaté en même temps, pour ces diverses dextrines, l'existence de pouvoirs rolatoires et réducteurs. Il est donc présumable que Icm-s déterminations ont été faites sur des produits impurs et que, dans ces conditions, elles n'ont qu'une valeur relative.

Théorie de M. Duclaiix sur la provenance des différentes dextrines. — L'existence de différentes dextrines étant démontrée, on peut se demander d'oii elles proviennent ol par quel mécanisme elles se produisent pendant le cours de la saccharification.

D'après M. Duclaux c'est clans la structure des molécules d'amidon qu'il faut chercher l'origine des différences qu'on constate entre les divers produits de sa transformation.

D'après ce savant, les dextrines différeraient l'u-ne de l'autre, non par leur structure chimicjue, mais par leur constitution physique. Ces différences auraient pour cause la structure des grains d'amidon, lesquels sont composés de couches superposées non homogènes, inégalement compactes et présentant une résistance différente aux agents physiques et chimiques.

Cette hypothèse, très séduisante à cause de sa simplicité, se trouve appuyée par des arguments très sérieux.

On sait depuis longtemps que l'amidon se comporte différemment, suivant sa provenance, en présence de l'amylase à Iroid. L'amidon de pommes de terre est très difficilement

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attaqué, tandis que les amidons d'orge et de froment se saccharifient avec une grande facilité.

Cette différence, qui tient évidemment à l'élat jilus ou moins compact des couches formant le grain d'amidon, se retrouve dans l'action de la diastase à des températures relativement élevées.

Lintner, en saccliarifiant des amidons de différentes provenances, non empesées, a constaté que l'attaque des grains varie considérablement de force suivant la provenance de l'amidon.

Voici les proportions d'amidon dissoutes à différentes températures:

Pomme de terre. .

Orge

Malt vert. . . .

— touraillé. .

Froment. .

Riz

Maïs

Seiffle