a-淀粉酶概述及应用

突变株～米曲霉 ZLE09 产酶 801u/g ↓离子束
突变株～米曲霉 ZLF13 产酶 946u/g
真菌 α—淀粉酶提取工艺流程图： 水
麸曲（粗酶）—→浸提—→压 滤—→滤渣—→饲料 ↓
超滤浓缩←—稀酶液 ↓
乙醇沉析 ↓
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过滤—→酶泥（饼） ↓
低温烘干 ↓
标准化—→成品 --------------------------------------
4.α-淀粉酶的工业应用
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、酒精工业等。
4.1 在焙烤工业中的应用
各种酶制剂在食品工业中的应用已有上百年的历史，最近几十年α-淀粉酶广 泛地应用于焙烤工业中焙烤工业中使用的酶制剂有很多，如蛋白酶、脂肪酶、普 鲁兰酶、木聚糖酶、纤维素酶、糖化酶等，但没有一种酶能取代α-淀粉酶在焙烤 食品中的应用。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。
真菌 α—淀粉酶生产菌株诱变选育路线图谱：
出发菌株～米曲霉 2197 产酶 148u/g ↓紫外线
突变株～米曲霉 ZLA16 产酶 324u/g ↓硫酸二乙酯
突变株～米曲霉 ZLB35 产酶 416u/g ↓钴 60γ—射线
突变株～米曲霉 ZLC06 产酶 685u/88u/g ↓亚硝酸
目前，世界上仅有诺维信、丹尼斯克等少数几家大型酶制剂公司拥有真菌 α— 淀粉酶生产技术与产品，而国内真菌 α—淀粉酶的生产还是空白。近年来，浙江、 江苏等地的几家高校相继开展了真菌 α—淀粉酶的研究工作，但仍处于实验室阶 段。国内报道的真菌 α—淀粉酶的发酵单位仅为 200～600u／g，而世界上处于领 先地位的几家酶制剂公司真菌 α—淀粉酶的发酵单位已达到 1500～2000 u／g。
面包等焙烤食品储存一定时间后逐渐变干变硬，易碎，风味变差，这些都是 由于面包的陈化造成的，每年由于面包老化造成巨大的损失。传统的用于抑制老 化，提高焙烤食品质地和风味的添加剂主要有化学试剂，食糖，奶粉，糖酯，卵 磷脂和抗氧化剂等，近几年，酶 制剂越来越多的作为面团改良剂和抗老化剂用在 焙烤工业中，包括α-淀粉酶、分支酶、去分支酶、β-淀粉酶和普鲁兰酶等，其 中将α-淀粉酶和普鲁兰酶联合使用可以有效的延迟焙烤食品陈化，提高产品的货 价期。但是 ，在使用α-淀粉酶时，对其加入量要求比较严格，稍微过量就会导 致面包等焙烤食品粘度的增加。因此，最近人们逐渐使用中温α-淀粉酶，由于其 最适作用温度在 50℃～70℃左右，所以其在淀粉糊化时具有活性，而在焙烤过程 中则会逐渐失活，最终在焙烤完成时活性丧失。而且，在加工过程中α-淀粉酶会 水解淀粉生成聚合度在 4～9 的糊精，这些糊精也具有抗老化性。但是，现在中温 α-淀粉酶仅能从极少的一些微生物中提取[9-10]。
耐高温 α-淀粉酶的生产工艺，向成熟的发酵液中加入占发酵液重量 1％-3％ 的钙离子保护剂或 2％-5％淀粉中的至少一种，在 70-90℃的条件下，进行热处理。 将制得的纯化的耐高温。-淀粉酶送至压力喷雾塔进行喷雾干燥，制得酶粉，将酶 粉调配后，分装即得成品。该耐高温。- 淀粉酶呈固体状态，酶活力达 2 万单位 ／g 以上，具有较高的稳定性，易贮存和运输。
通常情况下α-淀粉酶的最适作用 pH 一般在 2 到 12 之间变化。真菌和细菌类 α-淀粉酶的最适 pH 在酸性和中性范围内，如芽孢杆菌α-淀粉酶的最适 pH 为 3， 碱性α-淀粉酶的最适 pH 在 9～12。另外，温度和钙离子对一些α-淀粉酶的最适 pH 有一定的影响，会改变其最适作用范围。不同微生物来源的仅一淀粉酶的最适 作用温度存在着较大差异，其中最适作用温度最低的只有 25℃～30℃，而最高的 能达到 100℃～130℃。另外，钙离子和钠离子对一些酶的最适作用温度也有一定 的影响[8]。
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却保留活性，另外，有报道称 Ca2+对仅一淀粉酶没有影响。
3.α—淀粉酶的制取工艺：
真菌 α—淀粉酶是由曲霉属微生物发酵产生的一种 α—淀粉酶。与细菌 α— 淀粉酶不同的是，真菌 α—淀粉酶的最适作用温度为 55℃左右，超过 60℃开始失 活；其水解淀粉的产物主要是高含量的麦芽糖和一些低聚糖及少量的葡萄糖。而 细菌 α—淀粉酶最适作用温度高（中温 α—淀粉酶 70～80℃，耐高温 α—淀粉 酶为 95～105℃），水解淀粉的主要产物是糊精。因此，细菌 α—淀粉酶只能用于 发酵工业，而真菌 α—淀粉酶则广泛地应用于淀粉糖浆、低聚糖、啤酒、烘焙食 品、面制品等的生产，具有十分广阔的市场前景。
4.2 在淀粉工业中的应用
α-淀粉酶用于淀粉工业，可用来生产变性淀粉、淀粉糖等。由于α-淀粉酶 在适宜条件下对淀粉具有较强的水解能力，控制反应的条件，可以控制淀粉的水 解率，从而将淀粉水解成多孔状的多孔淀粉。多孔淀粉可以作为微胶囊芯材和吸 附剂，作为香精香料、风味物质、色素、药剂及保健食品中功能成分的吸附载体，
对于我国来讲，一方面食品与发酵工业的发展对真菌 α—淀粉酶的需求量不 断增加；另一方面，由于我国目前不能自主生产真菌 α—淀粉酶，每年都要大量 进口，且价格昂贵，其市场售价一般在 350～400 元／Kg（9000u／g）。因此，研 制开发真菌 α—淀粉酶，尽快实现国产化生产，对于满足市场需求，调整我国酶 制剂工业的产业结构，节约外汇支出等都具有十分重要的意义。
Abstract：α-amylases are universally distributed throughout the animal，plant and microbial kingdoms．They can hydrolyse starch molecules to give diverse products including dextrins and progressively smaller polymers composed of glUcose units．α-amylases are one of the most popular and important form of industrial amylases． These enzymes are applied in baking industry，the processing of starch，ferm entation，brewing industry，textile and paper industries．The present review highlights the properties and applications ofα-Amylases． Key words：α-amylase；properties；applications
2.α-淀粉酶的性质
早在 1967 年，Jones 和 Varner 就对小麦中α-淀粉酶的活性进行了研究[7]。 不同来源的α-淀粉酶的酶学和理化性质有一定的区别，它们的性质对在其工业应 用中的应用影响也较大，在工业生产中要根据需要使用合适来源的酶，因此对淀 粉酶性质的研究也显得比较重要。
2.1 底物特异性
1.α-淀粉酶的结构
目前，已对很多不同种类和来源的α-淀粉酶（黑曲霉、米根霉、人和猪胰腺、 人唾液腺、大麦种子和地衣芽孢杆菌)的晶体结构进行了 X-射线衍射研究，并得到 了高分辨率的晶体结构图。研究表明所有α-淀粉酶均为分子量在 50ku 左右的单
体，由经典的三个区域(A、B、C)组成：中心区域 A 由一个(β/α)8 圆筒构成；区 域 B 由一个小的β-折叠突出于β3 和α3 之间构成；而 C-末端球型区域 C 则由一 个 Greek-key 基序组成，为该酶的活性部位，负责正确识别底物并与之结合。为 保持α-淀粉酶的结构完整性和活性，至少需要一个能与之紧密结合的 Ca2+，而 Cl-往往是α-淀粉酶的变构激活因子，并且在所有 Cl-依赖性的α-淀粉酶中，组 成催化三联体的残基都是严格保守的[6]。
2.3 金属离子
α-淀粉酶是金属酶，很多金属离子，特别是重金属离子对其有抑制作用；另 外，巯基，N-溴琥珀酸亚胺，p-羟基汞苯甲酸，碘乙酸，BSA，EDTA 和 EGTA 等 对 仅一淀粉酶也有抑制作用。
α-淀粉酶中至少包含一个 Ca2+，Ca2+使酶分子保持适当的构象，从而维持其 最大的活性和稳定性。Ca2+对仅一淀粉酶的亲和能力比其它离子强，其结合钙的 数量在 1 到 10 之间。结晶高峰淀粉酶 A(TAA)包含 10 个 Ca2+，但只有一个结合很 牢固。通常情况下结合一个 Ca2+就足以使α-淀粉酶很稳定。用 EDTA 透析或者用 电渗析可以将 Ca2+从淀粉酶中除去，加入 Ca2+可以激活钙游离酶。用 Sr2+和 Mg2+ 代替 TAA 中的 Ca2+，在 Sr2+和 Mg2+过量的情况下也能使其结晶。加入 Sr2+、Mg2+ 和 Ba2+离子可以激活用 EDTA 失活的 TAA。通常情况下，有 Ca2+存在淀粉酶的稳定 性比没有时要好，但也有报道α-淀粉酶在 Ca2+存在时会失活，而经 EDTA 处理后
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[5]。有报道表明，α-淀粉酶可以帮助改善糖尿病患者的耐 糖量。这一领域研究自 2O 世纪 8O 年代和 9O 年代十分活跃，但目前α-淀粉酶抑 制剂的研究工作仍处于基础阶段，至今仍未得到有效合理的开发应用。
α-淀粉酶