淀粉酶生产

淀粉酶生产

淀粉酶类的生产

淀粉酶属于水解酶类，是催化淀粉(包括糖原，糊精)中糖苷键水解的一类酶的统称。它是研究较多，生产最早，产量最大和应用最广泛的一种酶。几乎占整个总产量的50,以上。

根据淀粉酶对淀粉的作用方式不同，淀粉酶可分为四种主要类型，即a-淀粉酶，β-淀粉酶，葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶。此外，还有一些应用不是很广泛，生产量不大的淀粉酶，如环状糊精生成酶，及α-葡萄糖苷酶等。

表5—1 淀粉酶的分类

常用名作用特性存在 E.C编号系统名称

不规则地分解淀粉唾液，胰脏，麦芽，α-1，4葡聚糖- α-淀粉酶，液化霉菌，细菌 E.C. 4-葡聚糖水解酶酶，淀粉-1， 4-糖原类物质的α-1

3.2.1.1 糊精酶，内断型4糖苷键

淀粉酶

E.C. α-1，4葡聚糖- Β-淀粉酶，淀粉从非还原性末端甘薯，大豆，大

3.2.1.2 4-麦芽糖水解酶 -1，4-麦芽糖苷以麦芽糖为单位麦，麦芽等高等

酶，外断型淀粉顺次分解淀粉，植物以及细菌等

酶糖原类物质的α微生物

-1，4糖苷键

E.C. α-1，4葡聚糖葡糖化型淀粉酶，从非还原性末端霉菌，细菌，酵

3.2.1.3 萄糖水解酶糖化酶，葡萄糖以葡萄糖为单位母等

淀粉酶，淀粉-1，顺次分解淀粉，

4-葡萄糖苷酶，糖元类物质的α

淀粉葡萄糖苷酶 -1，4糖苷键

E.C. 支链淀粉6-葡聚异淀粉酶，淀粉分解支链淀粉，植物，酵母，细

3.2.1.9 糖水解酶 -1，6-糊精酶，糖元类物质的α菌

R-酶，茁酶多糖-1，6糖苷键

酶，脱支酶

淀粉酶的种类不同，对直链淀粉和支链淀粉的作用方式也不一样。各种不同的淀粉酶对淀粉的作用有各自的专一性。

淀粉是自然界中分布极广的碳水化合物，它是由葡萄糖基相连接聚合而成的，根据连接方式不同一般可将其分为直链淀粉和支链淀粉两种。直链淀粉的葡萄糖基几乎都是以α-1，4键相互连接成的直连，聚合度为100—6000个葡萄糖单位不等，最近研究认为直链淀粉分子中也有极少量的分枝结构存在。支链淀粉则较复杂，除有较多的α-1，4键连接外，还在分子内有α-1，6键连接成树枝状，聚合度也比直链淀粉高。

表5—2 常见淀粉中直链与支链淀粉含量

淀粉品种直链淀粉/, 支链淀粉/,

玉米 27 73 马铃薯 23 77 甘薯 20 80 木薯 17 83 大米 17 83

糯玉米 0 100

糯高粱 0 100

糯米 0 100

5.1α-淀粉酶的生产

α-淀粉酶作用于淀粉时，可以随机的方式从分子内部切开α-1,4葡萄糖苷键而生成糊精和还原糖。其水解位于中间的α-1,4键的概率比水解位于分子末端的概率大，不能水解支链淀粉的α-1,6键，也不能水街紧靠1,6分支点的-α-1,4

键，不能水解麦芽糖，但可以水解含有3个或3个以上α-1,4糖苷键的低聚糖。由于水解产物的还原性末端葡萄糖残基C1碳原子为α构型，故称α-淀粉酶。

目前，国内外生产α-淀粉酶所采用的菌种主要有细菌和霉菌两大类，典型的与芽孢杆菌和米曲霉。米曲霉常用固态曲法培养，其产品主要用作消化剂，产量较小，芽孢杆菌则主要采用液体深层通风培养法大规模地生产α-淀粉酶，如我国的枯草杆菌BF—7658.

5.1.1α-淀粉酶的性质

几种微生物α-淀粉酶的性质见表5—3

表5—3 各种α-淀粉酶的性质

作用机制

酶来源———————————耐热性/? pH稳定性适宜 Ca2+的保护作用淀粉分解限度/, 主要水解产物 (15min) (30?，24h pH

枯草杆菌糊精，麦芽糖

(液化型) 35 (30,)葡萄糖6, 65~80 4.8~10.6 5.4~6.0 +

枯草杆菌

(糖化型) 70 葡萄糖(41,)

麦芽糖(58,)

麦芽三糖，糊精 55~70 4.0~9.0 4.8~5.2 —

枯草杆菌

(耐热型) 35 糊精，麦芽糖，

葡萄糖 75~90 5.0 +

米曲霉 48 麦芽糖(50,) 55~70 4.7~9.5 4.9~5.2 +

黑曲霉 48 麦芽糖(50,) 55~70 4.7~9.5 4.9~5.2 +

黑曲霉

(耐酸性) 麦芽糖(50,) 55~70 1.8~6.5 4.0 +

根霉 48 麦芽糖(50, 50~60 5.4~7.0 3.6 —

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1. pH对酶活性的影响

一般α-淀粉酶在pH5.5~8稳定，pH4以下易失活，酶活性的最适pH5~6，即在此pH条件下酶的催化反应速度最快，另外酶的催化活性和酶的稳定性是有区别的，前者指酶催化反应速度的快慢，活性高反应速度快，反之则反应速度慢，而后者表示酶具有催化活性而不失活。酶最稳定的pH不一定是酶活性的最适pH，反之，酶活性的最适pH不一定使酶最稳定。在霉菌中，黑曲菌α -淀粉酶耐酸性强，黑曲霉NRRL330α-淀粉酶的最适pH为4.0，在pH2.5,40?处理30min尚不失活，然而在pH7.0时，55?处理15min，几乎没有损失，而在pH2.5处理则完全失活。

枯草杆菌α-淀粉酶作用的最适pH为5~7.嗜碱细菌中存在着最适pH为

4.0~11.0的α-淀粉酶。嗜碱性芽孢杆菌NRRLB3881α-淀粉酶的最适

pH9.2~10.5，嗜碱性假单胞杆菌α-淀粉酶的最适pH为10.。各种不同的酶的最适pH可以通过实验测定，由于最适pH受底物种类。浓度，缓冲液成分，温度和时间等因素的影响，测定时必须控制一定的条件，条件可以改变可能会影响最适pH。

2. 温度对酶活性的影响

温度对酶活性有很大的影响。纯化的α-淀粉酶在50?以上容易失活，但是有大量Ca2+存在下，酶的热稳定性增加。芽孢杆菌的α-淀粉酶耐热性增加。芽孢杆菌的α-淀粉酶耐热性较强。枯草杆菌α-淀粉酶在65?稳定。嗜热脂肪芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌的α-淀粉酶的热稳定性更强，前者经85?处理20min，尚残存酶活70,，后者在Ca2+存在下，90?时的半衰期长达90min。有点嗜热芽孢杆菌的α-