产淀粉酶的微生物的研究【文献综述】

文献综述

生物科学

产淀粉酶的微生物的研究

摘要

[摘要]海洋是生物新型药物和其他具有独特药用价值的生物活性物质的重要源泉，其代谢产物多具有新颖的化学机构和独特的生理功能，包括萜类、甾醇类、生物碱类、甙类、多糖、肽类、核酸、蛋白质、酶类等[1]，本文主要综述了目前产淀粉酶菌株的筛选的主要方法，以及菌种的酶活力测定的几种方法，分析其原理及一些影响因素，并根据各自的应用范围和条件，从中挑选出适合本实验的实验方法，让自己少走弯路，提高实验的效率。

[关键词] 淀粉酶；菌株筛选；酶活力

1 淀粉

淀粉是葡萄糖的高聚体，在餐饮业又称芡粉，通式是(C6H10O5)n，水解到二糖阶段为麦芽糖，化学式是（C12H22O11），完全水解后得到葡萄糖，化学式是（C6H12O6）。淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类。淀粉是植物体中贮存的养分，贮存在种子和块茎中，各类植物中的淀粉含量都较高。

淀粉是粮食作物中含量最高的营养成分，除了可直接作为食物外，对淀粉进行深加工还可以生产葡萄糖、果糖、低聚糖等，以淀粉质原料及其水解产物为基质经过发酵可以生产乙醇、啤酒、味精、有机酸等食品与化工产品，因此淀粉深加工工业是国民经济中一个庞大的基础工业体系，合理开发利用淀粉原料对于提高农产品的附加值、提高农民收入具有十分重要的意义[2]。

2 淀粉酶

淀粉酶是一种用途极广的生物催化剂，广泛应用于造纸、食品和医药工业中[3],如饴糖、啤酒、黄酒、葡萄糖、味精、抗生素等行业；用于对高质量的丝绸、人造棉和化学纤维的退浆；可制成不同品种的工业酶、医用酶和诊断酶等。在洗涤剂工业中，淀粉酶与碱性蛋白酶、脂肪酶一起添加于洗衣粉中制成多酶洗衣粉等，具有极广泛的用途[4]。

淀粉酶是水解淀粉和糖原酶类的总称[5]，它广泛存在于动植物和微生物中。淀粉作为农业第一大产品，其原料深加工是粮食与食品加工中的重要组成部分。淀粉是发酵工业的主要原料,通过发酵可以生产出众多产品，如乙醇、甘油、有机酸、氨基酸、酶等，也可以生产高附加值的生物制剂和药品。通过对淀粉的生化处理可以提高淀粉产品的附加值，这些都需要淀粉酶的参与。淀粉酶是最早用于工业化生产并且迄今仍是用途最广、产量最大的酶制剂产品之一[6]。

淀粉酶是重要的酶制剂，具有巨大的应用价值。淀粉酶广泛存在于微生物、植物和动物体中目前已广泛应用于食品、发酵、畜牧业生产、谷物加工、纺织、造纸、轻化工业、医药和临床分析等领域[7-9]。

常见的淀粉酶可以分为以下几种：α－淀粉酶（也叫液化酶）、β－淀粉酶、葡萄糖淀粉酶（也叫γ－淀粉酶，简称糖化酶）、异淀粉酶等[10]。

α－淀粉酶从淀粉分子内部水解α－1,4糖苷键，而对淀粉分子的α－1,6糖苷键不能水解，但它可跨越α－1,6糖苷键，对分子内的α－1,4糖苷键起作用，且水解α－1,4糖苷键的先后次序是无规律的。α－淀粉酶水解直链淀粉的最终产物是麦芽糖与葡萄糖，而其水解支链淀粉的最终产物是麦芽糖、葡萄糖和异麦芽糖。α－淀粉酶作用于淀粉内部切开α－1,4糖苷键，而生成糊精和还原糖，产物的末端残基碳原子构型为α构型，故称α-淀粉酶。它是一种重要的酶制剂，广泛应用食品工业、饲料工业、发酵工业及纺织工业等等。目前α-淀粉酶的生产主要利用微生物发酵。α-淀粉酶产生菌主要有细菌（如枯草杆菌、地衣芽孢杆菌等等）和真菌（如黑曲霉、米曲霉和根霉等等）。国内外目前主要利用细菌发酵生产α-淀粉酶。真菌α-淀粉酶可以改善面团的发酵特性和面包的贮藏特性，被开发为一种重要面包品质改良剂，因此开发安全、高活性、优特性的真菌α-淀粉酶成为研究热点[11]。

β－淀粉酶从淀粉分子的非还原性末端开始,水解相间隔的α－1,4糖苷键，依次切下一个麦芽糖分子。β－淀粉酶也只能水解α－1,4糖苷键，而不能水解α－1,6糖苷键，且不能跨越α－1,6糖苷键，遇此键水解作用就停止。β－淀粉酶水解直链淀粉时，使直链淀粉分子逐渐缩短，麦芽糖生成速度较慢。而其水解支链淀粉时，因支链淀粉分支较多，非还原性末端较多，故麦芽糖生成速度较水解直链淀粉时快得多。但因β-淀粉酶对α－1,6糖苷键既不能水解,也不能跨越，

所以它只能对分支点以外的部分起作用,产生相当于支链淀粉总量的50%～60%的麦芽糖，而对分支点以内的部分不能水解，此剩余部分称为极限糊精。

葡萄糖淀粉酶从淀粉分子的非还原性末端开始,逐次切下一个个葡萄糖。它不仅能水解α-1,4糖苷键，而且能水解α-1,6糖苷键和α-1,3糖苷键，只是水解后两者的速度较前者要慢得多，因此，葡萄糖淀粉酶作用于直链淀粉和支链淀粉时，能将它们全部水解为葡萄糖。

3 产淀粉酶菌株的筛选方法

微生物对于大分子物质如淀粉、蛋白质和脂肪不能直接利用，必须依靠产生的胞外酶将大分子物质分解后，才能被微生物吸收利用。胞外酶主要为水解酶，通过加水裂解大分子物质为较小化合物，使其能被运输至细胞内。有些细菌具有合成淀粉酶的能力，可以分泌胞外淀粉酶，淀粉酶可以使淀粉水解为麦芽糖和葡萄糖,淀粉水解后遇碘不再变蓝色。

1、准备淀粉培养基平板：将熔化后冷却至50℃左右的淀粉培养基倒入无菌平皿中,待凝固后制成平板。

2、接种：用记号笔在平板底部划成两部分，在每部分分别写上菌名,用接种环取少量的待测菌，点接在培养基表面的相对应部分的中心。

3、培养：将接种后的平皿置于37℃恒温箱培养24h。

4、检测：取出平板,打开平皿盖，滴加少量的碘液于平板上，轻轻旋转，使碘液均匀铺满整个平板。菌落周围如出现无色透明圈，则说明淀粉已经被水解，表示该细菌具有分解淀粉的能力。可以用透明圈大小说明测试菌株水解淀粉能力的强弱。

4.微生物的形态观察

4.1细菌的革兰氏染色法

革兰氏染色法是1884年由丹麦病理学家Christain Gram氏创立的，而后一些学者在此基础上作了某些改进。革兰氏染色法是细菌学中最重要的鉴别染色法。

革兰氏染色法的基本步骤是：先用初染剂结晶紫进行染色，再用碘液媒染，然后用乙醇（或丙酮）脱色，最后用复染剂（如番红）复染。经此方法染色后，细胞保留初染剂蓝紫色的细菌为革兰氏阳性菌；如果细胞中初染剂被脱色剂洗脱而使细菌染上复染剂的颜色（红色），该菌属于革兰氏阴性菌。

革兰氏染色法将细菌分为革兰氏阳性和革兰氏阴性，是由这两类细菌细胞壁