淀粉酶的研究进展[文献综述]

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淀粉酶在临床疾病中的研究进展

淀粉酶在临床疾病中的研究进展

[20]MA S HA G H IS ,A B B A S P O U R R A D A ,W E I T Z D A ,e ta l .D r o p l e t m i c r o f l u i d i c s :A t o o lf o rb i o l o g y ,c h e m i s t r y a n dn a n o t e c h n o l o g y [J ].T r a cT r e nd s i nA n a l yt i c a l C h e m Gi s t r y,2016,82:118G125.[21]C H E NPC ,K U O K ,e t a l .H i g h Gt h r o u g h pu tm i c r o f l u i d i c s y s t e m s f o rd i s e a s ed e t e c t i o n [J ].J o u r n a lo f t h eC h i n e s e I n s t i t u t e o fE n gi n e e r s ,2014,37(5):670G675.[22]Z HA N GZ .F l u o r e s c e n c e r e s o n a n c e e n e r g y t r a n s f e rb a s e d b i o s e n s o r f o r r a p i da n ds e n s i t i v e g e n e Gs pe c if i cd e t e r m i n a Gt i o n [J ].A n a l y t i c a l L e t t e r s ,2015,9(15):2423G2433.[23]K A S AMA T ,K A J IN ,T O K E S H I M ,e ta l .F a b r i c a t i o na n de v a l u a t i o no fm i c r o f l u i d i c i m m u n o a s s a y d e v i c e sw i t h a n t ib o d y Gi m m o b i l i z e dm ic r o b e ad sre t a i n e di n p o r o u sh yGd r o g e lm i c r o p i l l a r s [J ].M e t h o d s M o lB i o l ,2017,1547:49.[24]Z HA N G H ,L I U Y ,F U X ,e t a l .M i c r o f l u i d i cb e a d Gb a s e d a s s a y f o rm i c r o R N A su s i n gqu a n t u m d o t sa s l a b e l sa n d e n z y m a t i c a m pl i f i c a t i o n [J ].M i c r o c h i m i c aA c t a ,2015,182(3G4):661G669.[25]Z HA N GL ,D E R A N E Y R N ,T R I P A T H IA.A d s o r pt i o n a n d i s o l a t i o no fn u c l e i ca c i d so nc e l l u l o s em a gn e t i cb e a d s u s i n g at h r e e Gd i m e n s i o n a l p r i n t e d m i c r o f l u i d i cc h i p [J ].B i o m i c r o f l u i d i c s ,2015,9(6):064118.[26]韩雪,庞代文,张志凌.微流控芯片中磁珠表面免疫反应动力学研究[J ].分析科学学报,2015,31(2):149G153.[27]白彩云,王延明.宫颈上皮内瘤变患者高危型H P V 感染与潜在恶性生物学行为的关系[J ].海南医学院学报,2015,21(9):1290G1293.[28]Z HA N G H ,HU X ,F U X.A pt a m e r Gb a s e d m i c r o f l u i d i c b e a d s a r r a y s e n s o r f o r s i m u l t a n e o u s d e t e c t i o no fm u l t i pl e a n a l y t e s e m p l o y i n g m u l t i e n z y m e Gl i n k e dn a n o pa r t i c l ea m Gpl i f i c a t i o n a n d q u a n t u md o t s l a b e l s [J ].B i o s e n sB i o e l e c t r ,2014,57(5):22G29.[29]B O N KS M ,S T U B B E M ,B U E H L E RS M ,e t a l .D e s i gn a n dc h a r a c t e r i z a t i o no f as e n s o r i z e d m i c r o f l u i d i cc e l l Gc u l Gt u r es y s t e m w i t he l e c t r o Gt h e r m a lm i c r o Gp u m psa n ds e n Gs o r s f o r c e l l a d h e s i o n ,o x y g e n ,a n d p Ho n a g l a s s c h i p [J ].B i o s e n s o r s ,2015,5(3):513G536.[30]HWA N GSH ,K I M DE ,I MJH ,e t a l .R a pi d v i s u a l i d e n Gt i f i c a t i o n o f P C Ra m p l i f i e dn u c l e i c a c i d s b y c e n t r i f u g a l ge l s e p a r a t i o n :po t e n t i a l u s e f o rm o l e c u l a r p o i n t Go f Gc a r e t e s t s [J ].B i o s e n sB i o e l e c t r ,2016,79(30):829G834.(收稿日期:2018G10G22㊀修回日期:2018G12G10)ә㊀通信作者,E Gm a i l :442576752@q q.c o m .㊀㊀本文引用格式:欧俊波,张一松.淀粉酶在临床疾病中的研究进展[J ].国际检验医学杂志,2019,40(9):1118G1120.综㊀㊀述淀粉酶在临床疾病中的研究进展欧俊波综述,张一松ә审核(云南省弥渡县中医院,云南大理675600)㊀㊀摘㊀要:㊀淀粉酶是生物体内一种重要的酶类物质,参与了机体多种新陈代谢活动,其中αG淀粉酶在人体内最为常见.血清淀粉酶主要来源于胰腺和唾液腺的分泌,该酶活性的检测对于急性胰腺炎等疾病的诊断具有重要意义,其水平的异常也与肥胖㊁糖尿病㊁长期饮酒㊁应激压力㊁运动等多种疾病及正常或异常生理状态有着密切的关系.本文通过对淀粉酶的特点及其与临床疾病和多种病理状态关系的探讨,为疾病的病理学机制研究和早期快速㊁准确诊断提供一定的线索和基础.关键词:淀粉酶;㊀急性胰腺炎;㊀肥胖;㊀糖尿病D O I :10.3969/j.i s s n .1673G4130.2019.09.024中图法分类号:R 446.1;R 576文章编号:1673G4130(2019)09G1118G04文献标识码:AR e s e a r c h p r o g r e s s o f a m yl a s e i n c l i n i c a l d i s e a s e s O UJ u n b o ,Z HA N GY i s o n gә(C h i n e s eM e d i c i n eH o s p i t a l o f M i d uC o u n t y ,D a l i ,Y u n n a n 675600,C h i n a )A b s t r a c t :㊀A m y l a s e i s a n i m p o r t a n t e n z y m e i no r g a n i s m s ,a n d i s i n v o l v e d i nm a n y m e t a b o l i c a c t i v i t i e s o f t h eb o d y ,o fw h i c hαGa m y l a s e i s t h em o s t c o m m o n i nh u m a nb o d y .S e r u ma m y l a s e i sm a i n l y s e c r e t e db y th e p a n c r e a s a n d s a l i v a r y g l a n d ,a n d t h e d e t e c t i o n o f a c t i v i t y o f t h i s e n z y m e i s o f g r e a t s i g n i f i c a n c e i n t h e d i a gn o s i s o f a c u t e p a n c r e a t i t i s a n do t h e r d i s e a s e s .T h e a b n o r m i t y o f a m y l a s e l e v e l s i s a l s o c l o s e l y as s o c i a t e dw i t ho b e s i Gt y ,d i a b e t e s ,l o n g Gt e r md r i n k i n g ,s t r e s s ,e x e r c i s e a n dn o r m a l o r a b n o r m a l p h y s i o l o g i c a l s t a t u s .I n t h i s p a p e r ,t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f a m y l a s ea n d i t s r e l a t i o n s h i p w i t hc l i n i c a l d i s e a s e sa n dv a r i o u s p a t h o l o gi c a l c o n d i t i o n sw e r e d i s c u s s e d ,w h i c hc o u l d p r o v i d e c e r t a i n c l u e s a n db a s i s f o r t h e s t u d y o f p a t h o l o g i c a lm e c h a n i s mo f d i s e a s e s a n d e a r l y r a p i d a n d a c c u r a t e d i a gn o s i s .8111 国际检验医学杂志2019年5月第40卷第9期㊀I n t J L a bM e d ,M a y 2019,V o l .40,N o .9K e y w o r d s:a m y l a s e;㊀a c u t e p a n c r e a t i t i s;㊀o b e s i t y;㊀d i a b e t e s㊀㊀淀粉酶是一种用于分解淀粉和高分子多糖的酶类物质,在自然界中分布广泛,具有高度的特异度和高效的催化能力.该酶主要分为α㊁β㊁γ和异淀粉酶几种类型,其中人体内的主要存在形式为α型,其在机体各种生理生化反应过程中发挥着极为重要的作用.本文就淀粉酶的生物学特点及在疾病诊断中的临床价值予以综述.1㊀淀粉酶的分类及特点1.1㊀αG淀粉酶㊀αG淀粉酶,即1,4GαGDG葡聚糖水解酶,是一种液化型的淀粉酶,可溶于水,含水量为5%~10%.该酶主要分布于动物胰脏㊁口腔唾液及多种植物㊁微生物内,具有较强的热耐受性,其生理学功能的发挥离不开钙离子的参与,钙离子能够维持酶分子特定的生物学结构,激活并稳定淀粉酶的催化活性.αG淀粉酶在直链和支链淀粉上均可发挥作用,能够特异性解开长链内的αG1,4G键,快速降低溶液的黏稠度,抑制淀粉的碘反应,其催化终产物多以葡萄糖为主,其余还有少量麦芽糖㊁麦芽三糖㊁寡糖㊁αG极限糊精等.αG淀粉酶含量的异常变化在胰脏㊁肝脏等疾病的临床诊断方面具有重要价值[1].1.2㊀βG淀粉酶㊀βG淀粉酶又称为淀粉βG1,4G麦芽糖苷酶,主要分布于小麦㊁大麦㊁大豆㊁燕麦等高等植物和部分细菌㊁真菌中,但不存在于动物体内.该酶与αG淀粉酶的主要区别在于前者为一种外切酶,自淀粉链的非还原性末端逐一分解αG1,4G葡聚糖键,其终产物全部为麦芽糖.但βG淀粉酶无法切断αG1,6G糖苷键,故不能分解支链淀粉,以致残留下相对分子质量较大的极限糊精.根据αG和βG淀粉酶作用方式的差异,也可将其分别称为αG1,4G葡聚糖G4G葡萄糖水解酶和αG1,4G葡聚糖G麦芽糖水解酶.1.3㊀其他类型淀粉酶㊀γG淀粉酶也是一种外切酶,可自淀粉长链的非还原性末端依次切断αG1,4G糖苷键和αG1,6G糖苷键,水解产物经转位作用生成βG葡萄糖.异淀粉酶,即淀粉G1,6G葡萄糖苷酶,存在于动植物和微生物体内,该酶可以作用于淀粉链和糖链中的1,6G糖苷键,分解生成长短不一的直链淀粉或多糖.异淀粉酶与其他淀粉酶共同作用时,可使长链淀粉和糖原完全分解.2㊀淀粉酶与多种临床疾病及部分病理状态的关系2.1㊀淀粉酶的检测在人体胰腺疾病中的诊断价值㊀人体内的淀粉酶主要为αG淀粉酶,可存在于血液㊁胰脏和唾液腺内,血液淀粉酶主要是由胰腺组织分泌的.健康人体血清中的淀粉酶活性根据检测方法的不同而较大差异,常以3倍正常区间上限数值作为淀粉酶活性异常的诊断界值[2].该酶水平升高最常见于急性胰腺炎,是此疾病诊断的一项重要检测指标.在一般人群中,急性胰腺炎的出现通常是由于高乙醇摄入量和高三酰甘油血症,二者均损伤胰脏;胰腺腺泡细胞的破坏可能会引起血清淀粉酶浓度的瞬间快速升高,但反复的胰腺炎发作最终会导致胰腺细胞功能耗竭和酶物质自胰腺实质组织向外周循环流入的减弱,继而出现血淀粉酶浓度降低[3].急性胰腺炎患者淀粉酶活性通常在发病后6~12h内升高,24h达到最高值,48h后开始下降,通常持续3~5d左右[4].在长期的临床工作中,血清淀粉酶测定往往作为急性胰腺炎诊断的首选指标,前者的异常水平可提示疾病的严重程度[5],但淀粉酶的活性变化与胰脏组织的损伤程度并不呈正相关性,该项目的检测并非是急性胰腺炎诊断的理想指标.近年来不少研究者也提出了血清淀粉酶与其他指标联合检测用以诊断急性胰腺炎的方法,并在临床检验诊断工作中取得了一定的成效[6G7].赵耿生等[8]研究结果显示,血淀粉酶和脂肪酶联合测定可显著提高急性胰腺炎疾病的检验效能,并对其早期快速诊断具有重要价值;其他课题组的研究也提示,血清CG反应蛋白和降钙素原㊁尿胰蛋白酶原和尿液淀粉酶等指标与血淀粉酶联合检测也有助于提高急性胰腺炎诊断的灵敏度和特异度[9G11];另外还有研究报道,尿液中的淀粉酶与肌酐水平联合测定对于胰腺炎的确诊也有帮助[12],这些研究结果为急性胰腺炎的临床诊断提供了更为广阔的思路.血清淀粉酶的检测对于急性胰腺炎伴随的胰腺囊肿也有一定的诊断价值,在该疾病情况下淀粉酶的活性一般维持在较高水平[13].淀粉酶活性升高还可见于肠道梗阻㊁消化性溃疡穿孔㊁急性胆囊炎㊁腮腺炎㊁乙醇中毒㊁肠系膜血管病变㊁肾功能不良等多种疾病,在临床诊断中需加以认真鉴别和比较.慢性胰腺炎患者淀粉酶的活性可降低或轻微升高,这与急性胰腺炎有显著的差别,但对慢性胰腺炎的诊断无显著价值.2.2㊀淀粉酶水平在肥胖和糖尿病患者体内的异常变化㊀临床上常常通过检测血清淀粉酶活性以评估急性胰腺炎或原发性胆道疾病是否存在,但很少有医生会以此评估慢性胰腺炎的发展变化,及其后续的伴随体质量减轻㊁脂肪泻㊁营养不良等症状的继发性糖尿病.急性胰腺炎患者的血淀粉酶活性一般会明显升高,而慢性状态下的淀粉酶则可能出现下降的情况.有研究结果显示:体型肥胖的大鼠体内胰淀粉酶活性降低,而偏瘦体型大鼠的淀粉酶活性则较高,临床上对19~22岁男子的研究表明,肥胖者血清中的淀粉酶和胰蛋白酶活性与偏瘦者相比显著降低,肥胖儿童的唾液淀粉酶含量也明显减少[14G15].C U R D等[16]在住院患者中的研究结果提示,非糖尿病患者体内的低淀粉酶血症与囊性纤维化㊁高三酰甘油血症㊁庆大霉素等抗生素的使用有关.外源性胰岛素的补充可以提高1型糖尿病患者血清淀粉酶水平,而胰岛素抵抗9111国际检验医学杂志2019年5月第40卷第9期㊀I n t J L a bM e d,M a y2019,V o l.40,N o.9则可能弱化胰岛素对淀粉酶合成的增强作用,进而导致较低的淀粉酶水平[17].早期的临床研究结果也显示,血淀粉酶与C肽浓度及胰岛β细胞的功能密切相关[14].因此可以推测糖尿病患者和体型肥胖者血清中的淀粉酶活性明显下降,血淀粉酶与糖尿病及肥胖之间是一种内分泌和外分泌相互协调作用的关系.2.3㊀淀粉酶水平在机体部分生理条件或病理状态下的变化㊀人体内淀粉酶含量及活性还与饮酒㊁吸烟㊁运动㊁压力等多种情况有关.长期的乙醇摄入可损害胰腺组织,降低胰淀粉酶和唾液淀粉酶的分泌,进而独立地影响血清淀粉酶水平[18],但该过程可能由于不同人体内乙醇对葡萄糖稳态作用效果的差异而有所不同[19].吸烟者血清淀粉酶水平比不吸烟者明显降低[19],而经常进行体育锻炼者或高质量长跑运动员的血淀粉酶水平则明显升高,鉴于吸烟和运动与胰岛素的生理作用有密切关系,这些变化可能与胰岛素的敏感性有关[20].S H I M I Z U等[21]研究发现,O型血女性外周循环中胰淀粉酶水平高于A型血者,前者血清总淀粉酶水平也明显升高,此现象在其他研究中也有类似报道[22],同时还有临床研究发现O型血人群患2型糖尿病的概率也较其他血型者低[23],这些研究提示:在严格的基因调控之下,A B O血型与胰腺疾病易感性方面可能存在一定的关系,进而一定程度上影响着机体内血清淀粉酶的水平.另外,血淀粉酶含量升高也可在饮食紊乱的人群中观察到,如神经性厌食症和神经性贪食症患者.有研究显示,神经性贪食症患者血淀粉酶水平显著升高,呕吐也会增加该类患者血淀粉酶的水平[24],由于频繁的呕吐可能与颌下腺和腮腺肿大有关,因此可以推测神经性厌食症和贪食症患者的高淀粉酶血症可能与唾液淀粉酶活性升高有关[25].这些结果显示:血清淀粉酶升高可能很大程度上与唾液腺的增大有关,同时也可能伴随了体质量减轻和能量存储的消耗.从人体整体机制上来讲,这些异常的病理生理学现象之间也存在着复杂的网络关系.3㊀小㊀㊀结㊀㊀淀粉酶是生物体内一种重要的酶类物质,参与着机体内的多种新陈代谢活动,血清淀粉酶主要来源于胰腺和唾液腺的分泌,其含量和活性的变化与多种循环系统和内分泌系统疾病,及众多病理生理学状态均有着直接或间接的联系.血淀粉酶活性的测定不仅可以为急性胰腺炎等疾病的早期诊断提供重要依据,而且也可能为糖尿病等代谢性疾病及多种异常状态的病理学机制探究提供一定的线索.不过受当前医学水平的限制,部分疾病的病因和发病机制尚未明了,笔者期待后续的相关研究能够为这些疾病的病理学机制及其与淀粉酶活性关系的研究提供足够的证据.参考文献[1]N A K A J I MA K,O D A E.K e t o n u r i a M a y b ea s s o c i a t e d w i t h l o ws e r u ma m y l a s e I n d e p e n d e n t o f b o d y w e i g h t a n dg l u c o s em e t a b o l i s m[J].A r c hP h y s i o lB i o c h e m,2017,123(5):293G296.[2]郭静,张双双,牛国平.以3倍正常上限值为c u t o f f值评价血清脂肪酶和淀粉酶对急性胰腺炎的诊断价值[J].检验医学与临床,2016,13(3):336G337,340.[3]C OMA IG,B A R A L D IO,C U N A V,e t a l.I n c r e a s e i ns e rGu ma m y l a s e a n d r e s i s t i 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O,e ta l.P r o g n o s t i cr o l eo fl e m u rt y r o s i n ek i n a s eG3g e r m l i n ep o l y m o r p h i s m s i na d j u v a n t g a s t r i cc a n c e ri nJ a p a na n d t h eU n i t e dS t a t e s[J].M o lC a n c e rT h e r,2013,12(10):2261G2272.(收稿日期:2018G09G26㊀修回日期:2018G12G29)(上接第1120页)㊀㊀S T E R NJS.P a n c r e a t i c e n z y m e a c t i v i t y i no b e s e a n d l e a n Z u c k e r r a t s:ad e v e l o p m e n t a l s t u d y[J].JN u t r,1983,113(4):921G925.[18]N A K A J I MAK,MU N E Y U K I T,MU N A K A T A H,e t a l.R e v i s i t i n g t h e c a r d i o m e t a b o l i c r e l e v a n c e o f s e r u ma m y l a s e [J],B M CR e sN o t e s,2011,4:419.[19]S C H R I E K S IC,H E I L A L,H E N D R I K S H F,e t a l.T h e e f f e c to fa l c o h o lc o n s u m p t i o no ni n s u l i ns e n s i t i v i t y a n dg l y c e m i c s t a t u s:a s y s t e m a t i c r e v i e wa n dm e t aGa n a l y s i so f i n t e r v e n t i o n s t u d i e s[J].D i a b e t e sC a r 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耐酸耐高温α-淀粉酶及其菌种选育研究进展

耐酸耐高温α-淀粉酶及其菌种选育研究进展
Re s e a r c h pr o g r e s s i n t he a c i d— — r e s i s t an t t he r mo s t a bl e O L — — a my l a s e a n d s t r a i n b r e e d i n g
e n g i n e e r i n g
淀粉 是 自然界 中仅 次于纤 维 素 的第 二 大多糖 储
小 分 子物 质 3 J 。
备物质 , 是许 多食 品与非 食 品业 的重要 组成 部 分 ] 。直到 1 9 世纪之前 , 淀粉水解使用的是稀释盐
茵 的相 关研 究进 行 了综 述 。
关键 词 : 耐 酸 耐 高温 O t 一淀粉 酶 ; 酶 学性 质 ; 菌种 ; 选育; 基 因工程
中 图分 类 号 : T Q 9 2 5 . 1 文献 标识 码 : A 文 章编 号 : 1 0 0 7— 7 5 6 1 ( 2 0 1 5 ) 0 5— 0 1 0 1 — 0 5
Y I NY i ,Q U J i a n—h a n g ,L I H a i —f e n g , J I A O G u o — b a o ,

D I N G C h a n g— h e , Q U L i n g— b o , L I U Z h o n g—m i n 。
( 1 .C o l l e g e o f B i o l o g i c a l E n g i n e e i r n g ,H e n a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , Z h e n g z h o u H e n a n 4 5 0 0 0 0 ; 2 .He n a n Y a n g s h a o B i o c h e m i c a l E n g i n e e i r n g C o m p a n y ,Mi a n c h i H e n a n 4 7 2 4 0 0 )

β-淀粉酶研究进展

β-淀粉酶研究进展
专论与综述
中国 酿 造
2009 年 第 4 期
总第 205 期 · 5 · Nhomakorabeaβ-淀粉酶研究进展
张 剑*,林庭龙,秦 瑛,张开诚
(武汉工业学 院化学与环境工程系,湖北 武汉 430023)
摘 要:β-淀粉酶是一种外切糖化酶,植物中的β-淀粉酶活力高,因此在啤酒等工业中都使用由植物中获得的β-淀粉酶。文中从提
根据β-淀粉酶的性质,其鉴定方法有3种:即黏度法并 结合麦芽三糖底物法、纸层析法以及高效液相色谱法。
黏度法[4]是用数字旋转黏度计定期测定酶水解可溶 性淀粉物的黏度,考察黏度随时间变化规律,判断被分析 的酶是外切型或内切型。若黏度随考察时间变化逐渐降 低,说明被分析的酶是外切酶;若黏度随考察时间变化迅 速降低,说明被分析的酶是内切酶。此外,被纯化后的酶 若不能水解麦芽三糖,说明是β-淀粉酶,而不是α-淀粉酶 或糖化酶。
展开剂[9]也可以是丁醇∶乙酸∶蒸馏水(3∶1∶1,体积比); 显色剂为苯胺(aniline,4mL),二苯胺(diphenylamine,4g), 丙酮(acetone,200mL),85% H3PO(4 30mL)。
利用高效液相色谱(HPLC)对酶水解淀粉的产物进 行表征,用以鉴定水解物是否含葡萄糖,若无,则说明经纯 化后的β-淀粉酶纯度高。 5 β-淀粉酶的酶学性质
影响β-淀粉酶活性的因素很多,如无机盐、表面活性 剂、有机试剂、酸度、温度以及底物浓度等。张剑等[3]系统 地 考 察 了 无 机 离 子 对 β- 淀 粉 酶 活 性 的 影 响 ,认 为 SO42-、 S2O32-、F-、Br-、I-、K+、Na+、NH4+ 等离子对β-淀粉酶的活性影 响小,Ba2+、Co2+、Cr3+、Zn2+在一定浓度范围内对β-淀粉酶有 激活作用,而Cu2+、Fe3+、Al3+、Mn2+、SO32- 等离子对β-淀粉酶 的活性有较强地抑制作用。关于Ca2+ 对β-淀粉酶活性的影 响,PANDEY等[11]认为β-淀粉酶的活性及热稳定性毋需钙 维持;而姜锡瑞[24]、张剑等[25-26]则认为Ca2+能提高β-淀粉酶

大麦_淀粉酶的研究进展

大麦_淀粉酶的研究进展

徐绍英等对 7 个二棱大麦品种进行遗传研究时发 现 , α - 淀粉酶活性的遗传控制主要以胚显性和胚 乳加性效应为主 , 环境效应对 α - 淀粉酶活性的影 响主要是通过对胚遗传效应和胚乳加性效应的表达 相互作用而实现 。同时对 α - 淀粉酶性状的各项遗 传率估算发现 , α - 淀粉酶活性的普通遗传率中 等 , 为 2611% , 且以胚乳互作遗传率为主 , 胚乳 遗传率占 α - 淀粉酶活性总遗传率的 8316% , 表明 胚乳遗传率解释了选择能对这两个性状起作用的那
3 大麦 α - 淀粉酶活性的环境与基因型变异
品 种 与 环 境 对 α - 淀 粉 酶 活 性 均 有 影 响 。 A rends等对 11个澳大利亚大麦品种在不同地区进 行了两年的实验 , 结果指出 , 品种和地区之间的 α - 淀粉酶活性存在很大的差异 , 品种之间 α - 淀 粉酶活性变幅为 56 U / g~141 U / g, 地区之间的 α - 淀粉酶活性变幅为 80 U / g~156 U / g, 品种与 环境对 α - 淀粉酶活性均有显著的影响 , 但是品种 之间的变异大于环境之间的变异 。 Georg - Kraemer 等 [3 ]对 10个巴西大麦品种的 α - 淀粉酶活性进行 了测定 , 发现品种之间的 α - 淀粉酶活性差异较 大 , 变幅为 47145 U / g~398123 U / g。L in 等 [ 9 ] 研 究发现 , α - 淀粉酶活性品种间存在极显著差异 , 大多数大麦品种的 α - 淀粉酶活性在收获前含水量 为 50%时期较高 , 随着成熟逐渐衰减 , 到达收获 成熟时活性很 低 , 甚至 较难 检测 到 。在 麦芽 中 , α - 淀粉酶活性品种间也存在的显著差异 , 易穗发 芽品种 α - 淀粉酶活性较高 。激素对 α - 淀粉酶活 性变化也有很大影响 。 Fincher等发现 , 在植物激 素赤霉酸的作用下 , 种子萌发后 , 糊粉层中重新合 成 α - 淀粉酶并在胚乳中积累 。

淀粉酶的研究进展文献综述

淀粉酶的研究进展文献综述

毕业论文文献综述生物工程淀粉酶的研究进展1.淀粉酶简介淀粉酶是催化淀粉、糖原转化成葡萄糖、麦芽糖及其它低聚糖的一类酶的总称,广泛应用于淀粉工业、食品工业、医药、纺织、洗涤剂、青贮饲料、微生态制剂以及酿酒等行业[1]。

淀粉酶是最早用于工业化生产的酶,迄今为止仍是用途最广、产量最大的酶制剂产品之一[2]。

不同种类的淀粉酶水解淀粉会生成不同的产物。

常见的淀粉酶可以分为以下几种:生淀粉酶(EC3.2.1.1),也叫液化酶;3■淀粉酶(EC3.2.1.2);葡萄糖淀粉酶(EC3,2.1.3),也叫丫-淀粉酶,简称糖化酶(缩写GA或G):异淀粉酶(EC3.2.1.68)等[3]。

”-淀粉酶能随机地作用于淀粉的非还原端,生成麦芽糖、麦芽三糖、糊精等还原糖,所得产物的还原性末端葡萄糖单位碳原子为“构型,同时该酶能使淀粉浆的粘度下降;伊淀粉酶是从淀粉的非还原性末端切下一分子的麦芽糖,其产物还原性末端葡萄糖单位碳原子为3构型;葡萄糖淀粉酶是从底物非还原末端依次水解”-1,4糖昔键和分支的a-1,6-糖昔键,生成葡萄糖。

异淀粉酶是只水解糖原或支链淀粉分支点的a-1,6糖昔键,切下侧枝链[5]。

对淀粉酶的分类和作用机制研究较多,可按来源、产物的旋光度、作用机制等进行分类。

但近年随着酶学性质的研究的发展,对酶的作用机制、方式等研究不断取得新成果,分类学问题出现许多难点。

我国在食品方面研究和应用的微生物酶估计有30多种[6],其中淀粉酶有a-淀粉酶、伊淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、异淀粉酶、普鲁兰酶、环糊精生成酶等。

2.淀粉酶的生产2.1淀粉酶的来源淀粉酶的来源很广泛,可以来自于植物、动物以及微生物。

大部分的淀粉酶存在于微生物中,微生物中主要的两种淀粉酶为a-淀粉酶及葡糖淀粉酶,此外,主要存在于植物中的3■淀粉酶也存在于少量微生物中。

体淀粉酶可以从几种细菌、真菌和酵母中分离获得。

但是,由于细菌淀粉酶具有几个比较优良的特性,因此,细菌淀粉酶用的比较多,特别是淀粉液化芽抱杆菌已用于工业化生产[5]。

α-淀粉酶在制糖生产中的应用研究

α-淀粉酶在制糖生产中的应用研究

α-淀粉酶在制糖生产中的应用研究随着人们生活水平的提高,糖在我们的日常饮食中扮演着非常重要的角色,而在糖的制造过程中,α-淀粉酶是一种非常重要的酶类,本文将以α-淀粉酶在制糖生产中的应用研究为题目,详细阐述它的应用情况、研究进展和未来发展趋势。

1.α-淀粉酶的概述α-淀粉酶,也称为淀粉酶α,是一种由人体和其他生物合成的酶类,它可以将淀粉分解为葡萄糖单元,从而被人体和其他生物利用。

在糖制造过程中,它是一种非常重要的酶类,它可以加速淀粉分解过程,使得糖的生产效率得到大大提高。

2.α-淀粉酶在糖的制造中的应用糖的制造一般分为两个步骤:首先是将淀粉转化为糖汁,然后再通过蒸发和结晶等工艺,将其中的水分蒸发掉,得到干糖。

而在将淀粉转化为糖汁的过程中,α-淀粉酶扮演着非常重要的角色,可以加速淀粉的分解,使得糖汁中的葡萄糖含量大大提高,从而提高糖的生产效率。

具体来说,α-淀粉酶主要通过水解反应将淀粉降解为糖汁,其反应方程式如下:淀粉+α-淀粉酶→糖汁其中,α-淀粉酶可以将淀粉分解为各种长度不同的糖链,而这些糖链可以被其他酶类如葡萄糖异构酶、蔗糖酶等降解为单糖,从而产生糖汁。

目前,在糖的制造中,常用的α-淀粉酶主要来源于微生物或植物,如大肠杆菌、枯草杆菌、木霉属等。

这些来源不同的α-淀粉酶在制糖生产中的应用情况也有所不同。

3.研究进展近年来,随着科技的进步,人们对α-淀粉酶的研究也得到了不断的深入。

研究表明,α-淀粉酶不仅可以在制糖生产中应用,还可以在其他领域如医学、食品加工等得到广泛的应用。

3.1制糖生产中的应用研究随着人们生活水平的提高,对糖的需求量不断增加,而将α-淀粉酶应用于糖的制造中可以大大提高生产效率,从而降低糖的生产成本,增加企业利润。

针对α-淀粉酶在制糖生产中的应用研究,国内外研究人员也进行了大量的实验和研究。

这些研究主要涉及到α-淀粉酶的酶学特性、生物反应器的设计、工艺条件的优化等方面,以提高α-淀粉酶的利用率和糖的产量。

淀粉酶的应用及研究进展

淀粉酶的应用及研究进展

淀粉酶的应用及研究进展淀粉酶是一种能够分解淀粉类物质的酶,在多个领域具有广泛的应用。

随着科技的不断进步,淀粉酶的研究和应用也在不断深入。

本文将详细介绍淀粉酶的应用领域和研究进展,以期为相关领域的研究提供参考。

淀粉酶是一种水解酶,能够将淀粉分解成相对较小的分子,如葡萄糖、麦芽糖等。

根据酶的来源不同,可以分为α-淀粉酶和β-淀粉酶。

其中,α-淀粉酶广泛存在于高等植物和微生物中,而β-淀粉酶则主要存在于高等植物和某些微生物中。

淀粉酶在自然界中分布广泛,扮演着重要的角色,尤其是在食品、生物制药和环境治理等领域具有广泛应用。

食品领域在食品领域中,淀粉酶主要用于制作糖浆、葡萄糖等淀粉类食品。

通过使用不同种类的淀粉酶,可以控制糖类的生成量和生成速度,从而获得所需的食品品质。

淀粉酶还可以用于改善食品的口感和外观,如用α-淀粉酶处理小麦粉可以使其变得更加松软。

在生物制药领域中,淀粉酶主要用于药物的制备和生产。

例如,β-淀粉酶可以用于制备免疫抑制剂、抗炎药等药品的有效成分。

淀粉酶还可以用于生物柴油的生产,提高生物柴油的产率和质量。

随着生物技术的不断发展,淀粉酶在生物制药领域的应用前景将更加广阔。

在环境治理领域中,淀粉酶主要用于水处理和农业废弃物的处理。

β-淀粉酶可以用于降解农业生产中的纤维素类废弃物,将其转化为可利用的糖类,从而实现农业废弃物的资源化利用。

淀粉酶还可以用于水处理中的污泥减量,提高污水处理效率。

新一代淀粉酶的研发随着科技的不断进步,新一代淀粉酶的研发工作正在不断深入。

目前,新型淀粉酶的研究主要集中在提高酶的稳定性、降低成本以及优化生产工艺等方面。

例如,通过基因工程手段,可以培育出具有更强水解能力和稳定性的淀粉酶。

利用合成生物学方法,还可以构建出更加高效的淀粉酶生产系统,为淀粉酶的应用提供更加可持续的解决方案。

除了新型淀粉酶的研发外,淀粉酶基因改造也是当前研究的热点之一。

通过基因改造手段,可以改变淀粉酶的活性、热稳定性等关键性质,从而优化其在不同领域的应用效果。

淀粉酶的研究现状与进展

淀粉酶的研究现状与进展

切掉一个麦芽糖单元,产物是大分子的β-极限糊精和β-麦芽糖。

β-淀粉酶的产物异头碳因为沃尔登转位反应而成为β构型,属于GH12和GH13家族。

一般而言麦芽糖在β-淀粉酶淀粉水解产物中占50%左右,并存在大量的β-极限糊精,但其产物中却没有葡萄糖与寡糖分子。

β-淀粉酶一般在小麦及大麦等植物与微生物中的含量较高,但相对于植物源β-淀粉酶而言,微生物源β-淀粉酶的热稳定性更高,所以其能够替代大麦芽用于啤酒酿造,使面团的质地得到改善,促进面包的蓬松。

此外,淀粉类产品经过烘烤后,会导致其酥皮更硬、外壳脆度下降,面包屑的含水量下降,从而影响面包口感,而应用α-淀粉酶,则能够有效应对这一问题,使烘焙食品的保质期与柔软度得到有效提升。

3.洗涤行业
洗衣方式及餐具洗涤的不断改进,使得洗涤剂中酶的应用量越来越高。

淀粉依附在衣服上,能够提高污浊物的吸附效果,所以应用α-淀粉酶,能
淀粉酶的研究现状与进展
□ 郑 昆 吉林化工学院 杨 红 吉林工贸学校。

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毕业论文文献综述生物工程淀粉酶的研究进展1. 淀粉酶简介淀粉酶是催化淀粉、糖原转化成葡萄糖、麦芽糖及其它低聚糖的一类酶的总称,广泛应用于淀粉工业、食品工业、医药、纺织、洗涤剂、青贮饲料、微生态制剂以及酿酒等行业[1]。

淀粉酶是最早用于工业化生产的酶,迄今为止仍是用途最广、产量最大的酶制剂产品之一[2]。

不同种类的淀粉酶水解淀粉会生成不同的产物。

常见的淀粉酶可以分为以下几种:α-淀粉酶(EC3.2.l.1),也叫液化酶;β-淀粉酶(EC3.2.1.2);葡萄糖淀粉酶(EC3,2.1.3),也叫γ -淀粉酶,简称糖化酶(缩写GA或G):异淀粉酶(EC3.2.1.68)等[3]。

α-淀粉酶能随机地作用于淀粉的非还原端,生成麦芽糖、麦芽三糖、糊精等还原糖,所得产物的还原性末端葡萄糖单位碳原子为α构型,同时该酶能使淀粉浆的粘度下降;β-淀粉酶是从淀粉的非还原性末端切下一分子的麦芽糖,其产物还原性末端葡萄糖单位碳原子为β构型;葡萄糖淀粉酶是从底物非还原末端依次水解α-l,4糖苷键和分支的α-1,6-糖苷键,生成葡萄糖。

异淀粉酶是只水解糖原或支链淀粉分支点的α-1,6糖苷键,切下侧枝链[5]。

对淀粉酶的分类和作用机制研究较多,可按来源、产物的旋光度、作用机制等进行分类。

但近年随着酶学性质的研究的发展,对酶的作用机制、方式等研究不断取得新成果,分类学问题出现许多难点。

我国在食品方面研究和应用的微生物酶估计有30多种[6],其中淀粉酶有α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、异淀粉酶、普鲁兰酶、环糊精生成酶等。

2. 淀粉酶的生产2.1 淀粉酶的来源淀粉酶的来源很广泛,可以来自于植物、动物以及微生物。

大部分的淀粉酶存在于微生物中,微生物中主要的两种淀粉酶为α-淀粉酶及葡糖淀粉酶,此外,主要存在于植物中的β-淀粉酶也存在于少量微生物中。

α-淀粉酶可以从几种细菌、真菌和酵母中分离获得。

但是,由于细菌淀粉酶具有几个比较优良的特性,因此,细菌淀粉酶用的比较多,特别是淀粉液化芽孢杆菌已用于工业化生产[5]。

不像其他的淀粉酶,微生物仅产生少量的β-淀粉酶,有杆菌(假单孢杆菌和梭状芽孢杆菌)等。

葡糖淀粉酶具有多种来源,植物、动物及微生物,但是,商业上所用的葡糖淀粉酶也是来源于微生物,在所有微生物中,真菌是葡糖淀粉酶的主要来源。

2.2 淀粉酶的生产淀粉酶的生产主要有两种方法,即液态发酵和固态发酵。

由于固态发酵具有经济上和工程上的优点,因此人们常常采用这种方法生产淀粉酶。

2.2.1 α-淀粉酶的生产杆菌是α-淀粉酶的最重要的来源而且可以用于酶的生产。

解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌可以生产耐热的α-淀粉酶,同时也可以进行生产酶及淀粉的水解[5]。

在乳清、玉米浆以及大豆粉的基础上,开发了一些简单而又便宜的培养基用于α-淀粉酶的生产,这种培养基也可以进一步开发成为工业生产α-淀粉酶用的培养基。

一些研究表明,不同的碳源会影响α-淀粉酶的产量,乳糖、葡聚糖及可溶性淀粉有利于酶的产量的提高,当使用葡萄糖时,酶的产量非常高。

溶氧率也是α-淀粉酶发酵生产时的一个重要的因素,高的溶氧率可以产生大量的酶。

丝状真菌是胞外酶的最大的生产者,因此,用这些菌来生产α-淀粉酶也引起人们的兴趣,嗜热真菌是α-淀粉酶最好的生产菌,调节其生长条件和培养基成分,可以使酶的产量增加。

固定化细胞培养技术也用于α-淀粉酶的生产,用这种技术可以极大地提高酶的产量,如将地衣芽孢杆菌固定在膜上,生产的α-淀粉酶比游离细胞产量多176%。

2.2.2 β-淀粉酶的生产如前所述,β-淀粉酶主要来源于植物,因此用微生物生产β-淀粉酶的工作不多。

可以产生β-淀粉酶的微生物有多黏芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、假单胞菌等。

人们用来自于木薯、玉米、土豆、小麦和小麦麸等的废弃淀粉作为底物来生产β-淀粉酶,发现以木萝和小麦麸为底物的β-淀粉酶产量最高;还有人用固定化细胞的方法来生产β-淀粉酶,在所有的方法中,离子化的凝胶作用于β-淀粉酶的生产最有效。

2.2.3 葡糖淀粉酶的生产用黑曲霉以固状培养的方式生产葡糖淀粉酶已作了大量的工作,这些研究包括农副业与工业的废弃物如小麦麸、米糠等对黑曲霉生长和活性的影响,此外,这些物质及湿度还明显地影响酶的生产。

一些细菌和酵母也可以生产葡糖淀粉酶。

发酵罐的设计和结构也影响酶的生产,如栽培木箱36小时所产生的酶的量相当于摇瓶培养96小时所产生的酶的量。

此外,培养方法不同酶的产量也不一样,如分批培养比一次投料的效果更好。

2.3 淀粉酶的纯化和性质运用于医药和治疗的淀粉酶需要更高的纯度,因此,开发出一种经济有效的方法对酶进行纯化从而获得具有活性的化学纯的酶是非常重要的。

传统上,对发酵罐中的淀粉酶的纯化分为几个步骤:培养物的离心、用超滤法获得选择一定浓度的上清液、用硫酸铵或有机溶剂如冷乙醇获得沉淀中的酶、粗制的酶用色谱法和胶过滤纯化。

细菌的α-淀粉酶可以从杆菌中获得,人们已经研究了喜温菌株和耐热菌株的纯化和特性。

一些研究者用硫酸铵沉淀、离子交换色谱和胶过滤法纯化获得了同质的α-淀粉酶,焦碳酸二乙酯可以抑制此酶的活性。

由地衣芽孢杆菌生产的细胞外耐热型α-淀粉酶可以用下面的方法纯化:在乙二醇/葡聚糖系统中做两层分离,然后用胶过滤和离子交换色谱进行纯化[7,8,9]。

细胞外淀粉酶的基本性质反映了细菌所生长环境的酸碱度和温度,如某些碱性杆菌生长于50℃,pH为10.5,其产生的α-淀粉酶的最适温度和pH分别为60℃和pH值11.0~12.0;另一类杆菌生长的最适pH为8.5,所产的α-淀粉酶最适pH为9.0。

在工业化的生产中,人们常常用自动聚焦的纯化技术获得化学纯的淀粉酶,这种方法可以纯化一些枯草芽孢杆菌产生的α-淀粉酶。

此法可以采用大量的起始反应物,可以大量生产α-淀粉酶。

在真菌中,获得纯化的α-淀粉酶仅有很少的一些菌株,因此它们的性质研究也不多。

不同的菌株所产的α-淀粉酶性质不一样[10]。

酵母的α-淀粉酶获得纯化的酵母α-淀粉酶也不多,从隐球酵母生产的可以消化生淀粉的耐热α-淀粉酶的纯化仅用一步方法便可以解决,这种酶与黑曲霉和米曲霉产生的α-淀粉酶性质相似[11]。

从微生物中获得的β-淀粉酶比从植物中获得的β-淀粉酶具有更高的耐热性,β-淀粉酶与α-淀粉酶相比,其最适的pH更高,而且不需要Ca2+作为酶的稳定剂和提高酶的活性,用硫酸分级分离,离子交换色谱和胶过滤的方法纯化。

Hg2+、Zn2+和Cu2+可以抑制酶的活性,Na+可以激活酶。

加入支链淀粉酶可以极大地提高酶对生淀粉的降解。

此外,麦芽糖是β-淀粉酶运用于生谷物淀粉的水解产物。

许多菌株产生的葡糖淀粉酶已获得纯化,性质也获得了确定。

总的来说,葡糖淀粉酶的最适pH 为4.5~5.0,最适温度为40~60℃,但也有一些例外,有些酶的最适pH值可达11.0。

商业上从黑曲霉中获得的葡糖淀粉酶制备物中包含有六种类型,其分子大小明显不同,最适的pH值在3.5~5.0之间。

通过纯化根霉产生的葡糖淀粉酶,可以获得两种葡糖淀粉酶,一种酶具有强的脱支链的活性,另一种酶脱支链的能力较强。

此外,还有对生淀粉的吸收和消化能力都特别强。

3. 淀粉酶的研究进展淀粉酶中,尤以α-淀粉酶最为常用,随着社会需求的增大,工业生产对α-淀粉酶的需求量越来越大。

3.1 α-淀粉酶的催化机理目前公认的α-淀粉酶的催化机理[12,13],催化中心位于α/β桶状结构的底部,261位谷氨酸和231位天冬氨酸是起催化作用的两个重要残基。

整个催化过程可分三步:第一步,淀粉链中的糖苷氧被质子供体261谷氨酸质子化;第二步,亲核基团231位天冬氨酸亲核攻击葡萄糖残基的C1,糖苷键断裂,葡萄糖残基与231位天冬氨酸形成酯键,同时去质子化状态的261位谷氨酸夺取一个水分子H+,产生一个OH-;第三步,OH- 攻击葡萄糖残基的C1,使酯键断裂,261位谷氨酸和231位天冬氨酸重新恢复初始状态。

在已知结构的α-淀粉酶中,在α/β桶状结构的底部,均含有谷氨酸和天冬氨酸两个残基,它们的相对位置相似,并且所有α-淀粉酶的整体三维结构都很相似,因此,它们的催化反应机理应该是相同或相近的[13]。

以对α-淀粉酶分子结构和催化机理的研究为基础,通过各种手段改善酶的催化反应特异性,使其更适合于在工业生产中应用是近年来新兴的发展趋势。

3.2 α-淀粉酶的突变研究目前应用得最广泛的基因水平上的突变主要有两种,即随机突变和定点突变,有时也将两种方法结合使用。

随机突变首先需构建突变文库,然后根据研究酶的特点设计高通量的筛选方法。

它的优点是不必明确知道酶的三维结构、催化机理等。

定点突变需要对酶的结构机理有较明确的认识,它更适用于研究单个或多个位点对酶分子的影响。

将这些方法应用于α-淀粉酶的研究已有一定进展。

目前有关突变的研究大多针对于地衣芽胞杆菌活菌,如Takase研究发现天冬酰胺326赖氨酸/天冬氨酸能够显著改变地衣芽胞杆菌活菌的pH特性[14]。

Nielsen J E等对地衣芽胞杆菌活菌进行定点突变,发现谷氨酰胺264丝氨酸和天冬酰胺190苯丙氨酸能提高地衣芽胞杆菌活菌的热稳定性。

Shaw A 等[15]通过随机突变,得到Met15Thr,能增强地衣芽胞杆菌活菌的稳定性,在此突变的基础上进行随机突变,发现Met15Thr和天冬酰胺188丝氨酸使地衣芽胞杆菌活菌热稳定性提高2倍[16]。

但目前就氨基酸突变如何导致酶宏观性质的改变有待进一步研究。

3.3基因克隆及氨基酸序列分子生物技术的发展,对α-淀粉酶的研究已进入分子水平阶段,在α-淀粉酶的氨基酸序列分析、基因编码及核苷酸序列分析、基因克隆和基因性状表达等方面都取得较大的进展,基因工程技术已广泛应用到了淀粉酶生产菌株的克隆上,并且在不同微生物的α-淀粉酶基因克隆方面已经作了大量的工作,主要在大肠杆菌等。

Suganum a 等研究了α-淀粉酶的N-端氨基酸序列。

Kim 等描述了编码一种新α-淀粉酶的基因,该基因被克隆并在大肠杆菌中表达[17]。

Steyn 和Pretorius 编码α-淀粉酶基因(AMY)编码GA的基因(STA 2)转入一个酵母菌的整合载体(Yip5),形成重组质粒pSP1和pSP2,AMY和STA 2被一同连接到载体Yip5中,产生质粒pSP3。

随后,编码抗Geneticin 418 显性标记的A PH 1 被克隆到pSP3 中得到pSP4。

为了增强Geneticin 418的表达,pSP4再连接启动子GAL10和终止子URA3,这样就得到质粒pSP5。

pSP5通过增加ARS1H 和CEN4序列被修改成环形微染色体pSP6。

转入了pSP1-pSP6 的实验室郎酒酵母菌株能稳定产多种α-淀粉酶和GA [18]。

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