α-淀粉酶综述
佚名2013-10-06
摘要：α-淀粉酶分布十分广泛，遍及微生物至高等植物。α-淀粉酶是一种十分重要的酶制剂，大量应用于粮食加工、食品工业、酿造、发酵、纺织品工业和医药行业等，是应用最为广泛的酶制剂之一。本文概述了α-淀粉酶的发现和应用发展史、分离纯化及结构的研究史、催化机制及其研究史、工业化生产和应用现状与发展趋势等。
关键词：α-淀粉酶发现应用分离纯化结构催化机制研究史发展趋势
α- 淀粉酶( α- 1,4- D- 葡萄糖- 葡萄糖苷水解酶) 普遍分布在动物、植物和微生物中, 是一种重要的淀粉水解酶。其作用于淀粉时从淀粉分子的内部随机切开α-1，4糖苷键，生成糊精和还原糖。由于产物的末端残基碳原子构型为α构型，故称α-淀粉酶。现在α-淀粉酶泛指能够从淀粉分子内部随机切开α-1，4糖苷键，起液化作用的一类酶。
1 α-淀粉酶的发现和应用史
1.1 α-淀粉酶的发现
啤酒是最古老的酒精饮料，发酵是其关键步骤，其中所包含的糖化过程就是把淀粉转化为糖。这个转化过程的机理一直都没有被弄清楚，直到淀粉的发现。
在19世纪早期，许多科学家都在研究谷物提取物中淀粉的消化机理。Nasse（1811年）发现，从生物体中提取的淀粉能过被转化为糖，而从被沸水杀死的植物细胞中提取的淀粉不能被转化为糖。Kirchhoff（1815年）做了一个巧妙的实验。他将4份的冷水加入到2份的淀粉中，并边加边搅拌。之后加入20份的沸水使其形成一层厚厚的淀粉糊。在淀粉糊还是余温的时候，加入被粉碎的麸质（或麦芽），然后在40－60°列式温度下水浴。1－2小时后发现，淀粉糊开始缓慢液化。8－10小时后，淀粉糊被转化为一种甜的溶液。之后，他将其通过过滤和蒸发浓缩得到了糖浆，品尝后发现，其和发酵液一样甜。在操作的过程中，他注明了实验过程中仅添加了非常少的麸质，并且得到的糖浆与淀粉的量成正比。此外，如果在加入麸质前加入几滴高浓度的硫磺酸，最终就没有糖生成。从这个实验中他得到结论1）麸质是一种能够使温水中的淀粉粉末转化为糖的物质。2）作为种子发芽的结果，相比种子内的物质而言，麸质能过将更多的淀粉转化为糖。至此,Kirchhoff奠定了发现谷物中一种能够将淀粉转化为糖的蛋白质的基础。
另一个研究进展是由Payen和Persoz（1833年）发现。他们发现在发酵液的酒精析出物中含有一种对热不稳定的物质，它能使淀粉转化为糖。他们将其称为“diastase”，它就是现代所说的淀粉酶。
1886年，Lintner发现了两种淀粉酶-淀粉液化酶和淀粉糖化酶。1924年，Kuhn 将淀粉水解酶归为两类。将发酵过程中能够将淀粉水解为β－淀粉酶，其能够将淀粉水解为β型麦芽糖。将能够液化和糊化淀粉的酶称为α－淀粉酶，其作用于淀粉的产物表现为低旋光性，这一点为α型麦芽糖和相关糖的特性[1]。
1.2 α-淀粉酶的应用史及现状
早在1833年payen从麦芽抽提液中用酒精沉淀出白色沉淀,可以使200倍的淀粉液化, 取名为“diastase”，并出售用于棉布的退浆。1894 年tadamin用麸皮培养米曲霉制造淀粉酶作为消化剂, 建立了高峰制药厂―现miles公司的前身。1913年法国Bioden与Effront 发明用枯草杆菌生产α－淀粉酶, 以其耐热性取代了麦芽淀粉酶用于棉布的退浆, 创建了rapedase工厂(现并入了gist brocades 公司)。从此酶制剂工业揭开序幕。
第二次世界大战后, 随着抗生素工业的发展,微生物的培养技术、发酵工艺和发酵罐的革新, 酶制剂工业有了飞跃的发展, 进人了工业化大生产的阶段。1949年日本采用深层通风培养法生产α－淀粉酶。1959年, 日本采用淀粉酶和糖化酶进行淀粉的液化和糖化, 确定了酶法制造葡萄糖浆的工艺, 革除了沿用100年酸水解工业, 使淀粉出糖率由80% 提高到100% 。1973耐热性α－淀粉酶投人生产。从此淀粉酶的生产又进入了一个新阶段[2]。
据统计,α－淀粉酶和糖化酶是酶制剂的主要品种。如美国1975年酶制剂总产值为5151万美元,淀粉酶类为1550万美元,1980年总产值是6681万美元,其中淀粉酶类约占20 %。在日本,1976年酶制剂总销售额为2999百万日元,α－淀粉酶为1530百万日元,占50%。
将淀粉用α-淀粉酶液化、糖化酶糖化进而提取葡萄糖的工艺奠定了果糖浆和淀粉糖浆生产的基础,因而改变了糖品种的结构, 开辟了淀粉加工的新途径。1980年, 美国果葡萄浆用量已达40 亿磅, 折合成湿淀粉为280万吨, 若加上未统计的数字, 估计实际可达500万吨。仅生产可口可乐每年则需用糖浆100万吨[3]。
目前, 除开展大量常规诱变育种工作外, 国外已初步搞清了α一淀粉酶的调控基因, 探讨了有关转导转化和基因克隆等育种技术。将枯草芽抱杆菌重组体的基因引入生产菌株阴, 使α－淀粉酶产量提高7 －10倍, 并已应用于食品和制酒工业, 给选育
高产α－淀粉酶菌株开创了新的途径[4]。
α-淀粉酶在动物、植物、微生物中均能产生，但大量生产还是主要靠微生物发酵。有关的属有：Bacillus ，Bacteroides，Clostridium，Thermomonospora，Acinetobacter，Thermophile，Pseudomonas，Streptomyces，Thermoactinomyces，Aspergillus，Mucor，Neurospora，Penicillium等。世界许多国家都以枯草杆菌（B.subtilis）生产的细菌淀粉酶和米曲霉（Aspergillus oryzae）生产的真菌淀粉酶为主要产品[5]。
下面仅以真菌α-淀粉酶的生产应用现状为例说明。目前国际上仅有诺维信、丹尼斯克和帝斯曼等少数几家大型酶制剂公司拥有真菌α-淀粉酶的先进的生产技术与产品，且一直处于国际领先水平，其发酵水平一般在2 000 U/g 以上( 固态发酵) 。虽然，我国早在1965 年就已在无锡建成我国第一个酶制剂厂—无锡酶制剂厂，并相继在国内实现了α-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶及高温α-淀粉酶等生物酶制剂的生产和利用。但是，我国在很长一段时间内对真菌α-淀粉酶的生产却处于空白状态，或有少量的自主产品面市，仍然远不能满足市场需求，使得我国必须通过大量进口才得以满足国内食品或发酵等工业日益增长的使用需求。随着真菌α-淀粉酶需求量的日益增加及其相对较昂贵的价格，使得近年来越来越多的国内研究者开始关注真菌α-淀粉酶研究与开发工作。国内报道的发酵水平大多数为200-600 U/g。至2004年，河南省科学院生物研究所与郑州海韦力食品有限公司合作，以米曲霉为出发菌株，通过粒子束、60Co、r-射线、微波、紫外线、亚硝酸和硫酸二乙酯等6 种物理和化学诱变剂交替作用方法选育出了一株产酶水平较高菌株，其平均生产水平为1283 U/g，“整体技术达到了国内同类研究的领先水平”。时至今日，国内已有多家酶制剂公司拥有真菌α-淀粉酶产品，在一定程度上缓解了国内对该酶种需求的压力，然而因国内企业的生产水平和产品多样性距国际领先水平仍有一定差距，所以国内市场供应的真菌α-淀粉酶大部分来自国外企业，使得在该酶种的市场占有中，中国企业一直处于劣势[6]。
2 酶的催化机制、空间结构及研究史
2.1 酶的催化机制
α-淀粉酶在结构上的相似性使人们相信他们具有相似的催化机制。McCarter、Davies均提出α-淀粉酶的催化过程包括三步，共发生2次置换反应。第一步，底物某个糖残基要先结合在酶活性部位的-1亚结合位点，该糖基氧原子被充当质子供体的酸性氨基酸（如GLU）所质子化；第二步，-1亚结合位点的另一个亲核氨基酸（如ASP）对糖残基的C1碳原子进行亲核攻击，与底物形成共价中间产物，同时断裂C1-OR键，
置换出底物的糖基配基部分；第三步，糖基配基离去之后，水分子被激活（这可能正是被刚去质子化的GLU所激活），这个水分子再将ASP的亲核氧与糖残基的C1之间的共价键C1-ASP水解掉，置换出酶分子的ASP残基，水解反应完成。在第二次置换反应中，如果进攻残基不是水分子，而是一个带有游离羟基的糖（寡糖）ROH，那么酶分子的ASP残基被置换出去后，就发生了糖基转移反应而非水解反应[7]。
2.2 酶催化机制的研究史
α-淀粉酶的结构首先由MATSUURA (MATSUURA et al., 1979; 1984)发现。（KUSUNOKI et al., 1990）单斜晶体被提炼出。斜方晶系的天然形态(BOEL et al., 1990)和阿卡波糖混合形态(BRZOZOWSKI et al., 1997)被提炼出来。在单斜晶态分析中，在酶的活性部位发现了与麦芽糖的结合键。于是根据分子模型的研究，底物和酶键结合的假设被提出来。之后，根据阿卡波糖混合形态结构，证实了确实存在底物和酶键结合模型。抑制剂阿卡波糖也被用于其他和淀粉酶结构分析中，用于模拟想象底物和酶键结合的模型(QIAN et al., 1994; FUJIMOTO et al.; 1998, KADZIOLA et al.; 1998, BRAYER et al., 2000) 。它们的结构表明酶和底物可能有相互作用。催化残基和底物之间的氢键是Asp206-O1(-1),O6(-1), Glu230-O1(-1), and Asp297-O2,O3(-1)[8]。
2.3 酶空间结构及研究史
α-淀粉酶的三级空间结构是通过X衍射在3Aº溶液中应用多对同晶型置换法得
到（Mat- suur,Y;Kusunoki,M;Date,W;Date,W;Harada,S;Bando,S; el at 1979 J.Biochem. 86,1773-1 783; 1980J.Biochem .87,1555-1558)。其一级结构氨基酸排列顺序于1982年完成（Toda，H；Kondo，K et al 1982 Proc.Jpn.Acad.58B,208-212）。分子结构模型的建立是通过应用骨架模型配合电子密度分布的结果完成的，而电子密度分布是通过分子置换技术而总结得到的（Bricogue，G 1976 Acta Cryst，A32,832-847）。
以下是关于α-淀粉酶（TTA）简要的空间结构的描述。α-淀粉酶是由478个氨基酸残基组成，它们折叠在三级结构的两大区域。其中，最初的380个残基组成了区域A，剩余的组成了区域B。区域A包括一个（βα）8的超二级结构。在（βα）8的超二级结构中，α螺旋和β折叠的空间分布与磷酸丙糖异构酶、丙酮酸激酶或醛缩酶类似。区域B是由8条反向平行的β-片层组成。这两个区域由一条单链多肽连接着。该多肽链有广阔的结合部位，该部位主要是由疏水残基组成。一个较大的裂缝位于区域A平行的β-barrel的羧基末端。
四个二硫键在电子密度分布图中被标出，它们分别连接着残基30-38,150-164,- 240-283和439-474。一个由共价键相连的碳水化合物基团在电子密度图中被发现，其
是作为ASN197的大支链。在裂缝周围隐匿着一个电子密度孤峰，这是由钙离子产生的。钙离子被周围的残基连接，起到稳定裂缝结构的作用[9]。
3. α-淀粉酶分离纯化及活性测定方法
3.1 α-淀粉酶的分离和纯化
高纯度α－淀粉酶是一种重要的水解淀粉类酶制剂，可用于研究酶反应机理和测定生化反应平衡常数等。分离纯化α－淀粉酶的方法很多，一般都是依据酶分子的大小、形状、电荷性质、溶解度、稳定性、专一性结合位点等性质建立的。要得到高纯度α－淀粉酶，往往需要将各种方法联合使用。
盐析沉淀、凝胶过滤层析、离子交换层析、疏水作用层析、亲和层析和电泳等，是蛋白质分离纯化的主要方法。。通过超滤、浓缩、脱盐和聚丙烯酰胺垂直板凝胶电泳，对利用基因工程菌生产的重组超耐热耐酸性α一淀粉酶进行纯化，得到电泳纯级的超耐热耐酸α一淀粉酶，纯化倍数为11．7，活力回收率为29.8%[10]。但上述方法存在的共同问题是，连续操作和规模放大都比较困难。
反胶团萃取具有选择性高、正萃与反萃可同时进行、分离与浓缩同步进行、操作简单和易于放大等优点，并能有效防止生物分子变性失活[11]。以CTAB /正丁醇/异辛烷构成反胶团系统, 通过反胶团萃取方式纯化精制α-淀粉酶。最佳反应条件为: 萃取温度40 ℃, 水相组成为NaCl 0.03 mol/L, pH 12.0, 有机相：无机相= 1：2, 振荡时间10min; 反萃取最佳条件为:温度60℃，水相组成为KCl 3 mol/L, pH 4.0,有机相：无机相= 2：1, 反萃取振荡时间10 min。在上述条件下, 经过一个萃取与反萃取循环后,淀粉酶的萃取率最高可达90. 78%[12]。
双水相技术具有处理容量大、能耗低、易连续化操作和工程放大等优点。应用双水相系统PEG／磷酸盐分离纯化α－淀粉酶，增加PEG浓度有助于酶富集上相。同样用PEG／磷酸盐双水相体系从发酵液中直接萃取分离低温α一淀粉酶，分配系数及回收率分别为4.8和87％[13]。采用PEG(聚乙二醇)／硫酸铵双水相体系，进行分离纯化α－淀粉酶，结果表明，在室温下由PEG和硫酸铵所组成的双水相体系，对α－淀粉酶的回收率可达94.84％，分配系数可达17.10[14]。双水相技术有着溶液粘度高、分相时间长，易造成界面乳化等缺点，给实际操作带来很多问题。
为了获得高纯度的α一淀粉酶,开始人们利用软基质的离子交换色谱和亲和色谱分离纯化了α-淀粉酶的粗酶提取液。但是,软基质色谱介质的机械强度小,受压易变形,分析速度慢,分离效率低,柱寿命短,固定相对PH、离子强度和压力非常敏感,反复使用
时配体碎片容易脱落。由于以上缺点,软基质色谱有逐渐被硬基质色谱取代的趋势。在硬基质色谱应用方面,李华儒等首次合成一种对α一淀粉酶具有特异亲和能力的色谱介质,并成功地分离纯化了工业粗酶, 获得了高纯度产品, 其活性回收率>88%,Kato 等也用高效疏水色谱纯化了α-淀粉酶粗品,回收率为90%。之后其采用高效液相离子交换色谱纯化α一淀粉酶很好地分离了α一淀粉酶粗品, 其活性回收率高达96%,比
活性达388μ/mg蛋白质。此法的研究成功为大规模制备高纯度α一淀粉酶提供了一个新工艺路线[15]。
3.2 α-淀粉酶活力测定方法的研究
测定酶活力前，先了解酶的作用、动力学性质等，确定一种相应的方法进行酶的分离纯化，然后选择合适的底物、底物浓度、反应pH和反应温度等。测定α－淀粉酶活力的方法已不少于200种，其共同之处是，被测样品与某种多糖底物溶液保温反应后测之，很难标准化。下面给出了几种α-淀粉酶活性测定的方法。
一、碘-淀粉比色法
在所有α-淀粉酶测定的方法中，碘-淀粉比色法是使用的最多的，它具有操作简便，试剂便宜，比色精确、敏感的优点，因此，成为受推荐的淀粉酶活力测定方法。为保证碘一淀粉比色法测定α－淀粉酶活力的准确性，对试验条件进行优化，使其测定结果与酶法测定结果有可比性。染色淀粉法测定α－淀粉酶活力的优点是，重复性好，特异性强，显色稳定，操作简便，成本低廉。采用具有双反应基团的国产活性染料，即M一8B与马铃薯淀粉经共价结合制成的红色染色淀粉片，成功取代国外淀粉片剂检测工业用α－淀粉酶活力[16]。
二、3,5-二硝基水杨酸（DNS）比色法法
此法主要是基于还原性糖含量测定的3,5-二硝基水杨酸（DNS）比色法法，主要是在氢氧化钠和丙三醇存在下还原糖能将3,5-二硝基水杨酸中的硝基还原为按氨基化合物，其在过量的氢氧化钠碱性溶液中呈橘红色，在540nm处有最大吸收，其吸光度和还原性糖含量有线性关系。通过比较单位时间里水解样品生成单位质量还原性糖的酶量（活力单位）来比较酶活的大小[17]。
三、以β-极限糊精作为底物测定α－淀粉酶的活性
其原理为α-淀粉酶降解β-极限糊精底物溶液，在酶促反应进程中，分别在不同时间将反应混合物等分别加入到碘溶液中。随着反应时间的延长，反应混合物与碘液的显色强度降低，以测定酶活。现该方法已经作为测定谷物中α-淀粉酶的国标方法[18]，也可以测定植物粗提取液中α一淀粉酶的活力[19]。
由于一般在测定样品中α一淀粉酶与其他酶（如β淀粉酶）往往同时存在，而用淀粉一I2显色法测定的结果是这些酶的综合反应，因此测定的α-淀粉酶的活性并不准确。在此基础上研究人员又开发了通过特异性物质作为底物，测定α-淀粉酶活性的方法。
四、以对硝基苯麦芽庚糖苷（BPNPG7）作为底物测定α-淀粉酶活性
对硝基苯麦芽庚糖苷（BPNPG7），它在麦芽庚糖苷的还原性尾部有一个硝基苯基团，在低聚物的非还原性末端含有一个4,6-二氧基团。该低聚物能够特异性地作为内作用的α淀粉酶的底物，而不能作为外作用的酶的底物，如淀粉葡萄糖酶，α-葡萄糖苷酶或β-淀粉酶的底物。经过α-淀粉酶的水解生成对硝基苯酚和麦芽庚糖苷，而对硝基苯酚在410nm左右有最大吸光度，通过连续测定410nm处每分钟吸光度变化（△A/min）可反映对硝基苯酚的生产量，从而计算α-淀粉酶的活性。类似这些方法主要是用人工合成接上一个生色团如对硝基酚（PNP）或2-氯-4-硝基酚（CNP）的麦芽寡糖苷作为α-淀粉酶的特异性底物[20][21]。这种方法由于特异性好、准确、检测下限低的特点，成为IFCC批准的α-淀粉酶活性测定推荐方法。但是由于底物价格较高，工业上应用并不多，现主要用于血清和尿液淀粉酶( AMY )水平测定，从而可以急性胰腺炎诊断中去[20]。
4 淀粉酶的工业应用
4.1面包焙烤工业，作为保鲜剂
酶应用在焙烤工业中生产各种高品质的产品已经有几百年的历史，最近几十年，麦芽α－淀粉酶和微生物α－淀粉酶被广泛用于焙烤工业，这些酶用于面包工业，使这些产品体积更大、颜色更好、颗粒更柔软。真菌α-淀粉酶可水解面粉中的受损淀粉生成小分子糊精，通过酵母的进一步发酵产生醇类物质和二氧化碳，从而使面包体积增大[22]。在此过程中产生的还原糖在面包烘焙过程中可参与美拉德反应，有助于改善面包的外表色泽。因此，真菌α-淀粉酶的添加，不仅可以加快生面团的发酵速率、改善面包的结构和体积，同时其产生的糖类物质对面包的口感、色泽及品质等也都具有明显的促进作用[23]。
4.2 淀粉的液化和糖化作用
α－淀粉酶的主要市场是淀粉水解的产物，如葡萄糖和果糖。淀粉被转化为高果糖玉米糖浆(HFCS)。由于他们的高甜度，被用于饮料工业中软饮料的甜味剂。这个液化过程就用到在高温下热稳定性好的α－淀粉酶。α－淀粉酶在淀粉液化上的应用
工艺已经相当成熟，而且有很多相关报道。目前，欧美各国大多采用真菌α-淀粉酶作为糖化剂生产高麦芽糖浆，得到的麦芽糖浆其组成中麦芽糖占40%-60%，麦芽三糖约10%-20%，其他为葡萄糖、低聚糖和糊精等。工业生产中往往与β-淀粉酶和普鲁兰酶等脱枝酶配合使用，用以生产超高麦芽糖浆，其麦芽糖含量超过70%，甚至更高[24]。
4.3淀粉脱浆
现代纤维制造工艺在编织过程中会在纱线中产生大量的细菌，为防止这些纱线断裂，往往会在纱线的表面加一层可去除的保护层。这些表面层的材料有很多种，淀粉是非常好的一个选择。因为它便宜、容易获取，并且可以很容易去除。淀粉脱浆可以利用α－淀粉酶，它能有选择性的去除淀粉浆而不伤害纱线纤维，还能随机的使淀粉降解为易溶于水的糊精，因而容易被洗掉。早期是用麦芽产生的一种内生酶来退浆, 近期则使用真菌或细菌淀粉酶。细菌淀粉酶尤其适用, 因为它们能够耐高温, 在碱性的环境里有一定的稳定性, 具有一个中性的最适pH 值( pH5-7.5) 。酶的催化效率高, 有利于提高生产效率。如用碱分解淀粉退浆需要10 h-12 h, 而用α- 淀粉酶只要20 min-30 min 即可完成退浆过程。淀粉酶退浆的另一原因是比其它退浆剂(如酸或氧化剂)更利于环保。在退浆浴中添加钙盐, 可提高淀粉酶的稳定性, 从而可用较高的温度或较低的酶剂量来达到退浆的目的[25]。
4.4 造纸中改变粘度
淀粉酶在造纸工业中的用途主要是改良纸张涂层淀粉。不同的纸张施胶，对淀粉分子量、粘度有不同的要求。粘度太高，不利于淀粉很好地均布铺展。通过水解成为短链分子，可以降低淀粉的粘度。一种方法是稀酸水解，二是用α-淀粉酶水解[26]。相比而言，酶的催化速率高，应用少量即可达到效果；同时其为生物活性物质，不会产生污染。
4.5 除垢剂中的使用
酶是现代高效除垢剂的成分之一。酶在除垢剂中最大的功能就是使除垢剂更温和无害。早期的自动洗碗机的除垢剂非常粗糙，容易在进食时对人体造成伤害，而且对陶瓷、木质餐具也会造成损害。α－淀粉酶从1975年就被应用于洗衣粉，现在90%的液体除垢剂都含有α－淀粉酶，而且自动洗碗机的除垢剂对α－淀粉酶的需求也在不断增长。α－淀粉酶对Ca2+过于敏感，在低Ca2+的环境下稳定性很差, 这限制了α-淀粉酶在除垢剂中的应用，并且大多数野生型菌株所产生的α－淀粉酶对作为除垢剂原料之一的氧化剂也过于敏感。在家用除垢剂中，这个局限可以通过增加一些工艺
步骤得到改善。现在两家主要除垢剂酶的生产厂家诺维信和杰能科已经利用蛋白质工艺改善淀粉酶的漂白稳定性。他们用亮氨酸替代地衣芽孢杆菌α－淀粉酶蛋白第197 位上的蛋氨酸，导致酶对氧化剂成分的抵抗能力大大增强，提高了其氧化稳定性，使酶在储存过程中的稳定性更好。并已经在市场上推出了这些新产品[27][28][29]。
4.6 医药行业中的应用
在医药行业，为了弥补乳酸脱氢酶(LDH)、α-淀粉酶(α-Amy)、癌胚抗原(CEA)各单项检查在卵巢血清学诊断中灵敏度较低的不足，黄琛等对LDH、α-Amy、CEA 三者进行了联合检测。经临床试验证实：三者联合检测，以其中任意两项为联检阳性，均可提高卵巢癌的阳性检出率，并有助于卵巢癌与卵巢良性肿瘤的鉴别诊断。分析血链球菌群中的细菌与α-唾液淀粉酶的结合能力，可有效鉴定不同血链球菌群中各菌株。研究唾液α一淀粉酶与致龋血链球菌粘附的关系，为龋病的病因学研究和预防提供了理论依据[30][ 13]。麦角隐亭是具有药理活性的生物碱，能用于治疗高血压和处理外周血管组织障碍。用一淀粉酶对淀粉的水解液作为碳源，发酵培养麦角菌ATCC- 20019，麦角隐亭产量较高。黑曲霉α一淀粉酶因具有耐酸性，适用于制造助消化的药物，开发适合于胃酸性环境(pH2．0左右)的耐酸性α一淀粉酶，用于制备消化助剂，将会使医疗效果更为有效[13][31]。
5 启发
从α-淀粉酶的发现和研究过程中，可以看到科学家探索科学本质而孜孜不倦的精神，同时也知道了一般酶发展的过程：先是通过通过各种方法知道其催化机理、结构和空间构象，然后就是如何获得高活性的酶产品以及将它应用到工业中去。在结构和空间构象上，现使用的方法为用X衍射、光谱学方法（如紫外差光谱、荧光光谱、旋光色散谱及圆二色谱）、核磁共振、扫描隧道显微技术等等，从而建立空间结构构象模型。对于催化机理上，主要同位素平衡交换动力学方法、分子印迹法、量子与经典动力学配合空间结构等方法进行研究。而对于酶的工业化应用，其首要的任务就是找到高产菌株。现得到高产菌株的方法有诱变育种、遗传物质转导和转化、基因工程的方法。
通过对α-淀粉酶的学习可以看到，现如今α-淀粉酶已经被研究的很透彻了，其空间结构、蛋白质序列、催化机制等等都应经被发现。而对于工业化应用，由于对于不同的环境对酶的要求不同，现如今普通的α-淀粉酶适用的范围比较窄，主要应用的是耐高低温、耐酸碱的α-淀粉酶。但是由于技术水平的限制，我国的α-淀粉酶的
活性相比较国外较低，因此必须加强该菌种选育的水平，获得产酶活性更高的菌株。
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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。
根据淀粉酶对淀粉的水解方式不同，可将其分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶等。其中，α-淀粉酶（α-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖苷酶)多是胞外酶，其作用于淀粉时可从分子内部随机地切开淀粉链的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。 α-淀粉酶来源广泛，主要存在发芽谷物的糊粉细胞中，当然，从微生物到高等动、植物均可分离到，是一种重要的淀粉水解酶，也是工业生产中应用最为广泛的酶制剂之一。它可以由微生物发酵制备，也可以从动植物中提取。不同来源的α-淀粉酶的性质有一定的区别，工业中主要应用的是真菌和细菌α-淀粉酶。 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，是一种重要工业用酶。如在淀粉加工业中，微生物α-淀粉酶已成功取代了化学降解法；在酒精工业中能显著提高出酒率。其应用于各种工业中对缩短生产周期，提高产品得率和原料的利用率，提高产品质量和节约粮食资源，都有着极其重要的作用。相对地，关于α-淀粉酶抑制剂国内外也有很多研究报道，α-淀粉酶抑制剂是糖苷水解酶的一种。它能有效地抑制肠道内唾液及胰淀粉酶的活性，阻碍食物中碳水化合物的水解和消化，降低人体糖份吸收、降低血糖和血脂的含量，减少脂肪合成，减轻体重。有报道表明，α-淀粉酶可以帮助改善糖尿病患者的耐糖量。 α-淀粉酶是淀粉及以淀粉为材料的工业生产中最重要的一种水解酶，其最早的商业化应用在1984年，作为治疗消化紊乱的药物辅助剂。现在，α-淀粉酶已广泛应用于食品、清洁剂、啤酒酿造、酒精工业和造纸工业。 在焙烤工业中的应用： α-淀粉酶用于面包加工中可以使面包体积增大，纹理疏松；提高面团的发酵速度；改善面包心的组织结构，增加内部组织的柔软度；产生良好而稳定的面包外表色泽；提高入炉的急胀性；抗老化，改善面包心的弹性和口感；延长面包心储存过程中的保鲜期 在啤酒酿造中的应用： 啤洒是最早用酶的酿造产品之一，在啤洒酿造中添加α-淀粉酶使其较快液化以取代一部分麦芽，使辅料增加，成本降低，特别在麦芽糖化力低，辅助原料使用比例较大的场合，使用α-淀粉酶和β-淀粉酶协同麦芽糖化，可以弥补麦芽酶系不足，增加可发酵糖含量，提高麦汁率，麦汁色泽降低，过滤速度加快，提高了浸出物得率，同时又缩短了整体糊化时间。在酒精工业中的应用： 在玉米为原料生产酒精中添加α-淀粉酶低温蒸煮的新工艺，每生产1t酒精可节煤 224.42kg。又可减少冷却用水，提高出酒率8.8％，酒精成品质量也有显著提高。酒精生产应用耐高温α-淀粉酶。采用中温95℃～105℃蒸煮，既可有效地杀死原料中带来的杂菌，降低入池酸度和染菌机率，又可保护原材料中的淀粉组织不被破坏，形成焦糖或其它物质而损失，从而提高原料利用率 在造纸工业中的应用： 当代造纸工业中，造纸用化学品在提高纸品质量、增加纸品功能、提高生产效率和降低生产成本等方面发挥着极为重要的作用。由于淀粉与造纸用植物纤维素结构相近，相互间有良好的亲和作用，资源广泛，廉价易得，尤其是经变性处理的淀粉，能赋予纸张优异的性能，因此各类变性淀粉在造纸中广泛用于湿部添加、层间喷雾、表面施胶和涂布粘合。α-淀粉酶可以生产涂布粘合用变性淀粉
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。 3.2医学领域的应用研究 近年来，随着人们对健康的关注度不断提高，α-淀粉酶在医学领域中的应用也受到了广泛的关注。研究表明，α-淀粉酶可以促进糖的消化和吸收，并对肠道功能有所改善。 此外，α-淀粉酶还可以降低胆固醇，预防心血管疾病，对肝脏和胰腺有保护作用，从而对人体健康具有积极的影响。 3.3食品加工领域的应用研究 在食品加工领域，α-淀粉酶也有着广泛的应用。研究表明，α-淀粉酶可以降低淀粉的凝胶化温度，促进淀粉的水解，从而增加食品的柔软性和口感。 此外，α-淀粉酶还可以改善面团的发酵性能，增加面包的口感和风味。4. 未来发展趋势 在未来，随着科技的不断进步，以及人们对健康需求的不断增加，α-淀粉酶将会受到更广泛的应用和研究。随着淀粉产业的发展，需要不断寻求新型α-淀粉酶，以及提高α-淀粉酶在糖的制造中的效率和利用率。
论述与淀粉糖生产有关的酶类及其这些酶类在淀粉糖生产中的应用。 答： 1.α-淀粉酶 α-淀粉酶属内切型淀粉酶，它作用于淀粉时从淀粉分子内部以随机的方式切断α-1,4糖苷键（不能水解支链淀粉中的α-1,6键，也不能水解相邻分支点的α-1,4键；不能水解麦芽糖，但可水解麦芽三糖及以上的含α-1,4键的麦芽低聚糖；由于在水解产物中，还原性末端葡萄糖分子中C1的构型为α-型，故称为α-淀粉酶）。 由于其较耐温，可作为液化酶用于全酶法生产淀粉糖过程中的液化阶段；也可用于糖化阶段，起协同糖化作用（见2、4）。使糊化淀粉水解到糊精和低聚糖程度（液化是使糊化后的淀粉发生部分水解，暴露出更多可被糖化酶作用的非还原性末端。它是利用糊化酶使糊化淀粉水解到糊精和低聚糖程度，使黏度大为降低，流动性增高，所以工业上称为液化。酶液化和酶糖化的工艺称为双酶法或全酶法；液化也可以用酸，酸液化和酶糖化的工艺称为酸酶法。）。 2.β-淀粉酶 β-淀粉酶是一种外切型淀粉酶，它作用于淀粉时从从非还原性末端一次切开相隔的β-1,4键，顺次将它分解为两个葡萄糖基，同时发生尔登转化作用，最终产物全是β-麦芽糖。所以也称麦芽糖酶。（淀粉若是由偶数个葡萄糖单位组成，则最终水解产物全部为麦芽糖，若是由奇数个葡萄糖单位组成，则最终水解产物还有少量的葡萄糖。因为其不能水解支链淀粉中的α-1,6键，也不能跨过分支点继续水解，故水解支链淀粉是不完全的，残留下β-极限糊精。β-淀粉酶水解淀粉时，由于是从分子末端开始，总有大分子存在，因此黏度下降慢，不能作为糖化酶使用；而水解淀粉水解产物如麦芽糖、麦芽低聚糖时，水解速度很快，可作为糖化酶使用）。 可作为生产麦芽糖过程中的糖化酶，用于水解淀粉水解产物如麦芽糖、麦芽低聚糖，产生麦芽糖。 3.糖化酶（葡萄糖淀粉酶） 糖化酶（葡萄糖淀粉酶）对淀粉的水解作用是从淀粉的非还原性末端开始，依次水解α-1,4葡萄糖苷键，顺次切下每个葡萄糖单位，生成葡萄糖（葡萄糖淀粉酶酶专一性差，除水解α-1,4葡萄糖苷键外，还能水解α-1,6键和α-1,3键，但后两种键的水解速度较慢，由于该酶作用与淀粉糊时，糖液黏度下降较慢，还原能力上升很快，所以又称糖化酶）。 主要用于葡萄糖生产过程中的糖化阶段。 4.脱支酶 脱支酶是水解支链淀粉、糖原等大分子化合物中的α-1,6糖苷键的酶，脱支酶又可分为直接脱支酶和间接脱支酶两大类，前者可水解未经改性的支链淀粉或糖原中的α-1,6糖苷键，后者仅可作用于经酶改性的支链淀粉或糖原。 主要应用是和β-淀粉酶或葡萄糖淀粉酶协同糖化，提高淀粉转化率，提高麦芽糖或葡萄糖得率。 5.其它酶类 1）其它淀粉酶 除上述的淀粉酶外，还有其它淀粉酶，能对直链淀粉、支链淀粉等底物作用，从非 还原性末端生成含有2个以上的葡萄糖残基的低聚糖。如从斯氏假单胞杆菌中发现 的一种酶水解淀粉能产生含有4个葡萄糖残基的低聚糖，从产气气杆菌中发现发现
α-淀粉酶在食品工业 应用研究
α-淀粉酶在食品行业的应用研究 摘要：α-淀粉酶作为淀粉酶的一种，广泛应用于工业生产，在食品、医药、造纸、酿造以及饲料等工业中发挥着越来越重要的作用。文章综述了α-淀粉酶的酶学性质和在食品工业的应用，以及对α-淀粉酶未来发展的思考，如何进一步研究，使其应用价值得到更好的发挥。 关键词：淀粉酶；α-淀粉酶；应用；展望。 1概述 淀粉酶（amylase，Amy，AMS），广泛存在于自然界，几乎所有的植物、动物和微生物都含有淀粉酶。依据对淀粉作用方式的不同分为：α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、支链淀粉酶和异淀粉酶等；而根据淀粉酶来源的不同又可以分为：细菌淀粉酶、真菌淀粉酶、动物淀粉酶和植物淀粉酶[1]。 其中，α-淀粉酶（α-amylase）属于葡萄糖水解酶家族13（GH13），国际酶学分类编号为 EC 3.2.1.1[2]，能随机切开淀粉、糖原等大分子内部的α-1,4-葡萄糖苷键，将其水解成糊精、低聚糖和葡萄糖等一系列小分子[3,4]，使淀粉黏度迅速下降。由于产物的末端残疾C原子为α 构型，故称α-淀粉酶[5]。不同来源的α-淀粉酶性质有一定的区别，工业上主要是应用真菌和细菌产生的α-淀粉酶。 2α-淀粉酶性质 由于α-淀粉酶来源广泛，其酶学和理化性质会有一定区别，为了满足不同工业生产需要，需要充分了解所使用α-淀粉酶的来源以及其性质，主要有以下三个方面：
2.1温度和pH值 不同温度和pH值条件下，α-淀粉酶的活力会有所不同，只有在最适温度和pH值条件下，酶的稳定性最好，其活力最强，才能更好地发挥作用[6,7]。 2.2底物 和其他酶类一样，α-淀粉酶也具有底物特异性，不同来源的淀粉酶反应底物各有不同，α-淀粉酶对淀粉及其衍生物具有高度的特异性。 2.3金属离子 α-淀粉酶中含有金属离子Ca2+，可以维持酶本身的特殊构象，保证酶的活性和稳定性，一旦被其他金属离子取代，酶活性将受到影响。但也有报道称Ca2+是否游离对酶的活性没有影响[8]。 3应用 各种酶制剂在食品工业中，已经有上百年的应用历史，已经广泛应用于食品、医药、酿造、纺织等工业生产中。而现代酶工程技术的快速发展，又使得酶制剂生产工艺不断改善、效率提高、成本降低，从而获得更大的经济效益；通过利用微生物和基因工程等技术，还可以根据实际需要，获得能在不同温度和不同酸碱性环境中工作的α-淀粉酶。 3.1 面粉烘烤 最近几十年，α-淀粉酶已经被广泛应用于焙烤工业中[9]。焙烤工业中使用的酶制剂有很多种，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪氧化酶、乳糖酶、普鲁兰酶等，在面粉、蛋糕、饼干等焙烤食品制作过程中发挥着不同的重要作用。其中，尤其是α-淀粉酶，更是有着不可取代的地位。
α-淀粉酶综述 佚名2013-10-06 摘要：α-淀粉酶分布十分广泛，遍及微生物至高等植物。α-淀粉酶是一种十分重要的酶制剂，大量应用于粮食加工、食品工业、酿造、发酵、纺织品工业和医药行业等，是应用最为广泛的酶制剂之一。本文概述了α-淀粉酶的发现和应用发展史、分离纯化及结构的研究史、催化机制及其研究史、工业化生产和应用现状与发展趋势等。 关键词：α-淀粉酶发现应用分离纯化结构催化机制研究史发展趋势 α- 淀粉酶( α- 1,4- D- 葡萄糖- 葡萄糖苷水解酶) 普遍分布在动物、植物和微生物中, 是一种重要的淀粉水解酶。其作用于淀粉时从淀粉分子的内部随机切开α-1，4糖苷键，生成糊精和还原糖。由于产物的末端残基碳原子构型为α构型，故称α-淀粉酶。现在α-淀粉酶泛指能够从淀粉分子内部随机切开α-1，4糖苷键，起液化作用的一类酶。 1 α-淀粉酶的发现和应用史 1.1 α-淀粉酶的发现 啤酒是最古老的酒精饮料，发酵是其关键步骤，其中所包含的糖化过程就是把淀粉转化为糖。这个转化过程的机理一直都没有被弄清楚，直到淀粉的发现。 在19世纪早期，许多科学家都在研究谷物提取物中淀粉的消化机理。Nasse（1811年）发现，从生物体中提取的淀粉能过被转化为糖，而从被沸水杀死的植物细胞中提取的淀粉不能被转化为糖。Kirchhoff（1815年）做了一个巧妙的实验。他将4份的冷水加入到2份的淀粉中，并边加边搅拌。之后加入20份的沸水使其形成一层厚厚的淀粉糊。在淀粉糊还是余温的时候，加入被粉碎的麸质（或麦芽），然后在40－60°列式温度下水浴。1－2小时后发现，淀粉糊开始缓慢液化。8－10小时后，淀粉糊被转化为一种甜的溶液。之后，他将其通过过滤和蒸发浓缩得到了糖浆，品尝后发现，其和发酵液一样甜。在操作的过程中，他注明了实验过程中仅添加了非常少的麸质，并且得到的糖浆与淀粉的量成正比。此外，如果在加入麸质前加入几滴高浓度的硫磺酸，最终就没有糖生成。从这个实验中他得到结论1）麸质是一种能够使温水中的淀粉粉末转化为糖的物质。2）作为种子发芽的结果，相比种子内的物质而言，麸质能过将更多的淀粉转化为糖。至此,Kirchhoff奠定了发现谷物中一种能够将淀粉转化为糖的蛋白质的基础。
实验：α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测 生科2班第一组一、背景知识 酶是生物体内各种化学反应的催化剂，它有高度的专一性和高效性。但酶在水溶液中很不稳定，且不利于工业化使用。固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。将固定化酶装柱，当底物经过该柱时，在酶作用下转变为产物。固定化酶技术的优点：使酶既能与反应物接触，又易与产物分离；固定在载体上的酶可以被反复利用。 固定化酶： 1、固定化酶技术即将酶固定在一定空间内的技术（如固定在不溶于水的载体上）。 2、固定化酶技术的优点： （1）使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，有利于控制生产过程，同时也省去了热处理使酶失活的步骤； （2）固定在载体上的酶可以被反复利用。 （3）稳定性显著提高(热稳定性，对各种试剂的稳定性等) 3、天然酶的缺点 （1）天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活 （2）溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本 （3）反应后，酶会混在产物中，影响产品质量，难以在工业生产中广泛应用 4.固定化酶方法 固定化酶：就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。 固定化的方法：对蛋白质有高度的吸附能力、有不引起蛋白质变性且能保持一定的酶活性，如：活性炭，多空玻璃，石英砂，有机硅等。主要有以下四种，本实验所用的是第一种吸附法。 （1）吸附法 物理吸附法：将酶吸附到固体吸附剂表面的方法，固体吸附剂有机载体如纤维素，无机载体如活性碳、多孔玻璃等（酶与载体形成范德华力）备注：范德华力也叫分子间力。分子型物质能由气态转变为液态，由液态转变为固态，这说明分子间存在着相互作用力，这种作用力称为分子间力或范德华力。分子间力有三种来源，即色散力、诱导力和取向力。色散力是分子的瞬时偶极间的作用力，它的大小与分子的变形性等因素有关。一般分子量愈大，分子内所含的电子数愈多，分子的变形性愈大，色散力亦愈大。诱导力是分子的固有偶极与诱导偶极间的作用力，它的大小与分子的极性和变形性等有关。取向力是分子的固有偶极间的作用力，它的大小与分子的极性和温度有关。极性分子的偶极矩愈大，取向力愈大；温度愈高，取向力愈小。 离子交换法：利用蛋白质的两性性质，使其带有电荷的基团，与离子交换及形成离子键，而被交换结合到交换剂上） （2）交联法：是使用双功能或多功能试剂使酶分子之间相互交联呈网状结构的固定化方法。其中使用最广泛的是戊二醛。戊二醛和酶蛋白中的游离氨基发生反应，从而使酶分子之间相互交联形成固定化酶。但是交联法中酶的活性中心构造可能受到影响，而使酶失活明显。 （3）包埋法（将酶包埋在多孔载体中，包埋成格子型或微胶囊性，常用载体：聚酰胺、火棉胶、醋酸纤维素、海藻酸钠凝胶） 包埋法的原理是将酶截流在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络空间中。通过聚合作用或
α-淀粉酶的ph α-淀粉酶是一种酶类，在生物体内发挥着重要的作用。它是一种水解酶，能够将淀粉分解成糖类物质。α-淀粉酶的活性受到pH值的影响，不同的pH条件下其活性也会有所变化。 我们来了解一下α-淀粉酶的基本特性。α-淀粉酶属于淀粉酶家族，是一种内切酶，主要作用是在淀粉颗粒表面与酶分子相互作用，使其分解为可溶性的糊精和糖类物质。这种酶在许多生物体内都存在，包括植物、动物和微生物。它在食品工业和生物燃料生产中具有广泛的应用价值。 α-淀粉酶的催化作用是通过水解淀粉链来实现的。α-淀粉酶通过切断α-1,4-糖苷键，将淀粉分解成较短的链段。这些链段可以进一步被其他酶类水解成葡萄糖，用作生物体的能量来源。 然而，α-淀粉酶的活性受到pH值的影响。pH值是一个反映溶液酸碱性强弱的指标。在不同的pH条件下，α-淀粉酶的活性也会有所变化。通常情况下，α-淀粉酶的最适工作pH值在5-7之间。在这个pH范围内，α-淀粉酶的活性最高，能够对淀粉进行高效的分解。当pH值过高或过低时，α-淀粉酶的活性会受到抑制，影响其催化效率。 这是因为α-淀粉酶的活性受到其分子结构的影响。在适宜的pH条件下，α-淀粉酶的活性中心与底物之间的相互作用最为有利，能够
快速高效地进行催化反应。而当pH值偏离最适范围时，活性中心与底物的相互作用会受到影响，导致酶活性下降。 不同的α-淀粉酶在pH值变化下的响应也有所差异。有些α-淀粉酶在酸性条件下表现出较高的活性，而另一些则在碱性条件下表现出较高的活性。这取决于酶的种类和来源。因此，在实际应用中，我们需要根据具体的需求和条件选择适合的α-淀粉酶种类和pH条件。 α-淀粉酶是一种重要的水解酶，能够将淀粉分解成糖类物质。其活性受到pH值的影响，适宜的pH范围是5-7。在这个范围内，α-淀粉酶的活性最高，能够实现对淀粉的高效分解。因此，在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择适宜的α-淀粉酶种类和pH条件，以提高酶的催化效率。
α-淀粉酶结构 植物和动物体内都存在一种重要的酶类物质，它被称为α-淀粉酶。α-淀粉酶是一种能够催化淀粉分子水解的酶，它在生物体内发挥着重要的功能。本文将详细介绍α-淀粉酶的结构特点和功能。 α-淀粉酶是由一条由氨基酸组成的多肽链构成的，它的分子量通常在10-100 kDa之间。α-淀粉酶的结构非常复杂，包括多个结构域和功能区域。其中，最重要的是催化区域和结合区域。 催化区域是α-淀粉酶的关键部分，它包含有特定的氨基酸残基，能够与淀粉分子中的特定化学键发生作用。这些氨基酸残基通常包括谷氨酸、天冬氨酸和组氨酸等。催化区域通过与淀粉分子结合，并对其进行剪切和水解，从而将淀粉分解成较小的糖分子。 结合区域是α-淀粉酶的另一个重要部分，它能够与淀粉分子中的非催化部分结合，从而使淀粉分子更加稳定。结合区域通常由一些疏水性氨基酸残基组成，它们与淀粉分子上的疏水性残基相互作用，从而增强了α-淀粉酶与淀粉分子的结合能力。 除了催化区域和结合区域，α-淀粉酶的结构还包括一些辅助区域和调控区域。辅助区域通常是一些与酶的稳定性和折叠状态相关的结构域，它们能够帮助α-淀粉酶保持其稳定的结构。调控区域则可以通过与其他蛋白质或小分子结合，从而影响α-淀粉酶的活性和功能。
α-淀粉酶在生物体内发挥着重要的功能。它能够催化淀粉的水解反应，将淀粉分解成可溶性的糖分子，从而提供能量和营养物质。此外，α-淀粉酶还参与了一系列与淀粉代谢相关的生物过程，如淀粉的合成和降解、淀粉颗粒的形成和分解等。 总结起来，α-淀粉酶是一种能够催化淀粉水解的酶，它的结构复杂而多样。催化区域和结合区域是α-淀粉酶的关键部分，它们通过与淀粉分子的特定区域结合，并对其进行剪切和水解。α-淀粉酶在生物体内发挥着重要的功能，参与了淀粉代谢的各个环节。对α-淀粉酶结构的研究有助于我们更好地理解其功能和调控机制，为相关领域的研究提供了重要的基础。
α-淀粉酶结构 引言： α-淀粉酶是一种重要的酶类蛋白，广泛存在于生物体内。它在食物消化、工业生产和医学应用等方面具有重要作用。本文将主要介绍α-淀粉酶的结构特点和功能。 一、α-淀粉酶的基本结构： α-淀粉酶是一种酶类蛋白，它由多肽链组成，具有复杂的三维结构。其结构特点主要包括以下几个方面： 1.1 氨基酸序列： α-淀粉酶的氨基酸序列决定了其空间结构和功能。通过测序技术可以确定α-淀粉酶的氨基酸序列，从而进一步研究其结构和功能。 1.2 二级结构： α-淀粉酶的二级结构主要包括α螺旋和β折叠。这些二级结构的排列方式决定了α-淀粉酶的立体结构和稳定性。 1.3 三级结构： α-淀粉酶的三级结构是指其氨基酸链的空间排列方式。它由多个不同的结构域组成，包括催化结构域、结合结构域等。这些结构域相互作用形成具有特定功能的酶活性中心。 二、α-淀粉酶的功能：
α-淀粉酶作为一种消化酶，在生物体内起着关键的作用。它的功能主要包括以下几个方面： 2.1 淀粉消化： α-淀粉酶能够将淀粉分解成糊精和糊精酶。糊精酶进一步将糊精分解成葡萄糖，提供能量给生物体。 2.2 食物消化： α-淀粉酶在胃和小肠中发挥作用，帮助人体消化食物中的淀粉，使其转化为可供人体吸收利用的简单糖类。 2.3 工业生产： α-淀粉酶在工业生产中也有重要应用。它可以用于酿造、制糖、制醋等过程中，促进淀粉的降解和转化，提高产品质量和产量。 2.4 医学应用： α-淀粉酶在医学上也具有一定的应用价值。它可以用于治疗胃肠道疾病、辅助食物消化和促进营养吸收等方面。 三、α-淀粉酶的研究进展： 随着科学技术的不断发展，对α-淀粉酶的研究也取得了许多重要进展。 3.1 结构解析： 通过X射线晶体学和核磁共振等技术，研究人员对α-淀粉酶的结
α淀粉酶使用说明 α淀粉酶（Alpha-amylase）是一种酶类蛋白质，广泛存在于许多生 物体中，如人体、植物和微生物。它在生物体内起着重要的消化和代谢作用。α淀粉酶可以降解淀粉分子，将其分解为较短的链状淀粉分子或单糖，便于生物体通过消化吸收利用。在工业上，α淀粉酶也被广泛应用 于食品、饲料、纺织和制糖等领域。下面是α淀粉酶的使用说明。 1.α淀粉酶的存储和保管： α淀粉酶是易于保存和稳定的酶类蛋白质，通常以固体或液体形式 提供。在储存和保存α淀粉酶时，应注意以下几点： -尽量避免接触高温和阳光直射，避免α淀粉酶蛋白质的变性和失活。 -将α淀粉酶存放在干燥的地方，防止受潮和导致蛋白质变性。 -在使用之前，应先检查α淀粉酶的有效期，避免使用已过期的酶制剂。 2.α淀粉酶的用途： α淀粉酶在食品加工和工业生产中有广泛的应用，具体包括以下几 个方面： -食品加工：α淀粉酶可以促进淀粉的糊化和降解，用于制作糕点、 面包、饼干等食品，改善食品质地和口感。 -制糖：α淀粉酶可以加速糖化过程，将淀粉转化为糖，用于制备糖浆、甜味剂和其他糖制品。
-酿造业：α淀粉酶可以促进麦芽中淀粉的糊化和酶解，提高麦芽的糖化率，用于啤酒生产和其他酒类发酵过程。 -纺织业：α淀粉酶可以用于纺织品的清洗和漂白过程中，去除淀粉残留和改善织物的手感和柔软度。 -饲料工业：α淀粉酶可以促进饲料中淀粉的降解和利用，提高饲料的营养价值和畜禽的饲料转化率。 3.α淀粉酶的使用方法： 在不同的应用领域和具体使用要求下，α淀粉酶的使用方法会有所不同。一般来说，α淀粉酶可以通过以下几个步骤实现其应用：-准备工作：首先，需要根据具体的应用需求和使用比例，确定所需α淀粉酶的使用量。然后，将α淀粉酶适量稀释至所需的活性浓度。 -预处理：根据具体应用的要求，可以适当进行酶的预处理。比如，将α淀粉酶与其他酶制剂混合、调整pH等。 -添加工艺：将稀释好的α淀粉酶加入到目标物质中，如食品原料、发酵液、纺织品或饲料等。 -反应条件：根据α淀粉酶的最适反应条件，如温度、pH等，确定合适的反应条件，以提高酶的活性。 -反应时间：根据具体应用和酶催化降解反应的速度，确定合适的反应时间，以达到所需的效果。 -终止反应：根据需要，可采用各种方法终止α淀粉酶的反应，如加热、酶失活等。
α-淀粉酶的最适ph α-淀粉酶是一种重要的酶类，在生物体内起着关键作用。它能够加速淀粉的分解反应，使淀粉分子降解为更小的组分，为生物体提供能量。α-淀粉酶的最适pH是指在哪个pH值下，它的催化活性能够达到最大值。本文将介绍α-淀粉酶的最适pH及其影响因素。 我们需要了解α-淀粉酶的基本特性。α-淀粉酶属于一类酶，称为淀粉酶，它能够特异性地作用于淀粉分子。它通过切割淀粉分子内部的α-1,4-糖苷键，将淀粉分子分解成较小的片段，如麦芽糖和葡萄糖。这些小分子能够被生物体更容易地吸收和利用，从而提供能量。 α-淀粉酶的催化活性受到许多因素的影响，其中最重要的因素之一就是pH值。pH值是衡量溶液酸碱性的指标，影响着酶的构象和电荷状态。因此，不同的pH值会对α-淀粉酶的活性产生不同的影响。研究表明，α-淀粉酶的最适pH在不同的生物体中可能会有所差异。在人体内，α-淀粉酶的最适pH约为6.8至7.0。这意味着在这个pH范围内，α-淀粉酶的催化活性最高。这是因为在这个pH值下，α-淀粉酶的构象和电荷状态最为稳定，能够更有效地与淀粉分子相互作用。 不过，需要注意的是，α-淀粉酶的最适pH并不是绝对的，它可能会受到其他因素的影响而发生变化。例如，温度、离子浓度和抑制
剂的存在都可能对α-淀粉酶的最适pH产生影响。 温度是另一个重要的因素，它可以影响酶的活性和稳定性。一般来说，酶的活性随着温度的升高而增加，但在过高的温度下，酶可能会发生失活。因此，在研究α-淀粉酶的最适pH时，需要考虑到温度的影响。 离子浓度也会对α-淀粉酶的最适pH产生影响。许多离子可以与酶分子相互作用，改变其构象和电荷状态，从而影响酶的活性。因此，在研究α-淀粉酶的最适pH时，需要控制好离子浓度，以减少其对酶活性的影响。 存在于体内的其他物质，如抑制剂，也会对α-淀粉酶的最适pH产生影响。抑制剂可以与酶分子发生特异性的相互作用，从而抑制酶的活性。因此，在研究α-淀粉酶的最适pH时，需要排除掉抑制剂的干扰，以准确地测定酶的最适pH值。 α-淀粉酶的最适pH是指在哪个pH值下，它的催化活性能够达到最大值。不同生物体中α-淀粉酶的最适pH可能存在差异，但在人体内，α-淀粉酶的最适pH约为6.8至7.0。同时，温度、离子浓度和抑制剂的存在也会对α-淀粉酶的最适pH产生影响。研究α-淀粉酶的最适pH对于进一步了解其催化机制和应用具有重要意义。希望未来的研究能够深入探索α-淀粉酶的最适pH及其调控机制，为生物工程和医药领域的应用提供更多的理论基础和实验依据。
α-淀粉酶最适条件 α-淀粉酶是一种重要的酶类，它在生物体内起着关键的作用。本文将以α-淀粉酶的最适条件为主题，详细介绍α-淀粉酶的最适条件以及其在生物体内的功能。 让我们来了解一下α-淀粉酶的基本特点。α-淀粉酶是一种能够降解淀粉的酶类，它主要存在于许多生物体中，如人体、动物和植物等。α-淀粉酶能够将淀粉分解为较小的分子，如葡萄糖和麦芽糊精，从而提供能量和营养物质给生物体使用。 接下来，我们将介绍α-淀粉酶的最适条件。α-淀粉酶的最适温度一般在50-60摄氏度之间。在这个温度范围内，α-淀粉酶的活性最高，能够高效地降解淀粉。同时，α-淀粉酶的最适pH值在5-7之间。当环境的pH值在这个范围内时，α-淀粉酶的活性也能够得到最大化。 除了温度和pH值，α-淀粉酶的最适条件还与其他因素有关。例如，α-淀粉酶的最适离子浓度通常在0.1-0.2摩尔/升之间。此外，α-淀粉酶的最适条件还与底物浓度、反应时间等因素有关。 那么，为什么α-淀粉酶在这些最适条件下能够发挥最佳作用呢？这是因为温度、pH值和离子浓度等因素会影响α-淀粉酶的空间结构和电荷分布，从而影响其与底物结合和催化反应的能力。在最适条件下，α-淀粉酶的活性中心能够充分暴露并与底物结合，从而实
现高效的淀粉降解。 除了最适条件外，α-淀粉酶还受到其他因素的调控。例如，一些离子、金属离子和辅因子等物质可以作为α-淀粉酶的辅助因子，提高其活性和稳定性。另外，一些抑制物质或抑制因子也可以调控α-淀粉酶的活性，从而对其功能产生影响。 让我们来了解一下α-淀粉酶在生物体内的功能。α-淀粉酶在人类和动物的消化系统中起着重要的作用，能够将进食的淀粉分解为可被吸收利用的小分子糖类。此外，α-淀粉酶还在植物的生长和发育过程中发挥着关键的作用，能够调节植物的淀粉代谢和能量平衡。α-淀粉酶的最适条件是50-60摄氏度的温度和pH值在5-7之间。在这些条件下，α-淀粉酶能够发挥最佳的催化作用，降解淀粉为小分子糖类。α-淀粉酶在生物体内起着重要的作用，能够提供能量和营养物质。深入了解α-淀粉酶的最适条件和功能，有助于我们更好地理解生物体的代谢和生理过程。