淀粉酶的生产

淀粉酶的生产

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什么是淀粉酶

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什么是淀粉酶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。α-淀粉

酶不规则地分解淀粉，糖原类物质的α-1,4糖苷键唾液，胰脏，麦芽，霉菌，细菌

β-淀粉酶从非还原性末端以麦芽糖为单位顺次分解淀粉，糖原类物质的α-1,4糖

苷键甘薯，大豆，大麦，麦芽，细菌

淀粉酶葡萄糖淀粉酶从非还原性末端以葡萄糖为单位顺次分解淀粉，糖原类物质

的α-1,4糖苷键霉菌，细菌，酵母等

异淀粉酶分解支链淀粉，糖原类物质的α-1,6糖苷键植物，酵母，细菌

α-淀粉酶的工厂生产

α-淀粉酶能水解淀粉产生糊精、麦芽糖、低聚糖和葡萄糖等，是工业生产中应用最

为广泛的酶制剂之一。目前，α-淀粉酶已广泛应用于变性淀粉及淀粉糖、焙烤工业、啤

酒酿造、酒精工业、发酵以及纺织等许多行业。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，典型的为芽孢杆菌和米曲霉。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，能大规

模地生产α-淀粉酶。

枯草芽孢杆菌生产α-淀粉酶工艺流程孢子斜面

热处理

粗滤淀粉吸附

孢子悬浮液

压滤

种子罐

盐析

乙醇沉淀

发酵罐

干燥

压罐喷雾干燥

粉碎计量罐混合补量罐包装成品

种子扩大培养

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孢子制备

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种子制备

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发酵罐培养

孢子制备

将保存在淀粉琼脂斜面上的枯草芽孢杆菌孢子用无菌水洗下，接种到锥形瓶中，在35℃精置2-4天，待长出大量孢子后作为接种用的种子。

种子制备

将保藏的菌种接种到马铃薯琼脂斜面(20%马铃薯煎出汁加MgSO4· 7H2O 5 mg/L,琼脂2%,pH 6.7~7.0),37℃ 培养3天。然后接入到20L种子罐，37℃搅拌，通风培养 12~14小时。此时菌种进入对数生长期(镜检细胞密集，粗壮整齐，大多数细胞单独存在，少数呈链状，发酵液pH 6.3~6.8,酶活5~10U/mL),再接种到发酵罐。

发酵罐培养

培养基的配制：用麦芽糖液配置成含麦芽糖6%、豆粕水解液6%~7%、

Na2HPO4· 12H2O0.8%、(NH4)2SO4 0.4%、 CaCl2 0.2%、NH4Cl0.15%、豆油1kg、深井水20L,调pH 至 6.5~7.0。发酵罐培养基经消毒灭菌冷却后接入3%~5%种子培养成熟液。

培养条件为：温度37±1℃,罐压0.5kg/cm2,风量 1~20h 为1:0.48vvm,20 h后1:0.67vvm,培养时间为 28~36 h。

下游

加工处理

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发酵液的预处理

提取纯化成品加工

提取

α-淀粉酶常用的提取方法有：盐析法、乙醇淀粉吸附法和喷去干燥法，这里用盐析法。具体方法：发酵液经热处理，冷却到40℃ ,加入硅藻土为助滤剂过滤。滤饼加2.5

倍水洗涤，洗液同发酵液合并后，在45 ℃真空浓缩数倍后，加 (NH4)SO4至40%饱和度。盐析沉淀物加硅藻土后过滤，滤饼于40℃ 烘干磨粉即成粗酶制品。

纯化α-粉酶的纯化方法可采用反萃取技术。反胶团的配置将适当比例的正丁醇和

异辛烷加入比色管，摇匀。再加入适量 CTAB,放入加热套中加热溶解，摇匀，使其均

匀分布于有机相，得到澄清透明稳定的反胶团系统。

前萃取将α-淀粉酶溶解于缓冲液中，稀释，滤清。磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液构成初始水相。将反胶团相和水相置于三角烧瓶中，在振荡器上剧烈摇晃后 (250 r/min,

10 min),倾入离心管，进行离心 (3 500 r/min, 5 min),用滴管小心地将两相分开取

上层有机相待用。

反萃取用去离子水配制适当pH 值(pH

前萃取所得的有机相混合，放入恒温水浴锅加热片刻，在振荡机上剧烈摇晃后 (250

r/min,10 min),倾入离心管，进行离心 (3500 r/min,5 min)。用滴管小心地将两相分开，下层水相即为纯化的淀粉酶。

影响α-淀粉酶生产的因素

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碳源的诱导及阻遏

氮源温度对产酶的影响

pH对产酶的影响其他

碳源的诱导及阻遏

在液体静止培养下各种碳源对淀粉也化芽孢杆菌的效果依次是：可溶性淀粉>麦芽糖>甘露醇>阿拉伯糖>葡萄糖 >蔗糖>乳糖>半乳糖>木糖。豆饼浸出液为氮源时，淀粉液

化芽孢杆菌的最佳碳源依次是乳糖，半乳糖，淀粉，麦芽糖。用在葡萄糖与氨构成的合

成培养基中，乳糖仍最适合于菌体生长，糊精则完全无效，但琥珀酸，延胡索酸几乎与

可溶性淀粉一样有效，葡萄糖，果糖，蔗糖等在高浓度时抑制α-淀粉酶的生成。

氮源

培养液化淀粉芽孢杆菌时，白蛋白，酪蛋白，大豆饼碱水抽提液，据蛋白胨为较优

氮源。玉米浆与其他蛋白质并用时也是良好氮源。以酪蛋白的酸或碱水解物作氮源时，

产酶不及酪蛋白本身。各种氨基酸与酪蛋白的酶水解物有利于α-淀粉酶的生成，谷氨

酸促进黑曲霉α-淀粉酶的生成。

pH对产酶的影响

最适pH范围在6.8~7.2,而用洗涤细胞做试验时，其最适 pH在6.2~6.5,pH超过7.0时，α-淀粉酶生成量明显较低。枯草杆菌BF-7658以豆饼麸皮培养基发酵时，最适

pH5.5~6.5, 超过此范围，酶活基低。谷草杆菌TUD-127以玉米和豆饼粉为原料，最适pH 范围很宽，为5.5~8.0

,以6~7.5最佳。

温度对产酶的影响

枯草柑菌一般在35~37℃下培养为合适。芽孢杆菌生产α淀粉酶的最适温度范围很小，在35℃与37.5℃下静止培养淀粉液化芽孢杆菌，α-淀粉酶的产量有明显的差别，35℃

下培养的远比37。5℃为好。但是在摇瓶培养下，两种培养温度的最终产酶活性无明显

区别。液化深层培养与固体培养对温度的敏感性不同，液体培养时，一旦温度升到40℃以上，对产酶就不利。

其他

影响α-淀粉酶产量的其他因素还很多，例如深层培养中的通风量、搅拌强度、接种量、种龄等。

α-淀粉酶活性的测定

采用国标QB/1803―93,对萃取前的粗酶以及萃取萃取后的的精制酶的酶活力进行测定，依据所附“吸光度和淀粉酶酶浓度对照表”。将吸光度换算为酶活浓度c,进而求出

酶活D660。下式计算：D660=c×n 式中：c―――测试酶液浓度，u/g; n―――样品的稀释倍数，g/mL。平行试验相对误差不得超过2%。

感谢您的阅读，祝您生活愉快。