α-淀粉酶

α-淀粉酶分类
α-淀粉酶可根据它们的基本结构和催化机制分类。

1. 胰高血糖素α-淀粉酶（Pancreatic α-amylase）：由胰腺分泌，催化淀粉分子中α-1,4-糖苷键的水解，形成糊精、麦芽糊精、麦芽三糖等，使淀粉溶解为葡萄糖。

2. 细胞外α-淀粉酶（Extracellular α-amylase）：广泛存在于
真菌、细菌、植物和动物中，催化与胰高血糖素α-淀粉酶相同的反应，
但在环境条件上具有更高的适应性，如耐低温、耐高盐、耐低pH等。

3. γ-淀粉酶（Glucoamylase）：主要由真菌和细菌产生，专门水解
淀粉分子的糖端α-1,4-糖苷键，产生单一的葡萄糖分子。

4. α-糖基转移酶（Transglycosidase）：在α-淀粉酶酶解淀粉的
过程中，通过α-1,4-糖苷键的转移反应，产生多糖和寡糖，如淀粉胶和
麦芽糖醇寡糖。

5. 改性α-淀粉酶（Modified α-amylase）：通过化学修饰或基因
工程技术改变本身的性质，如增加稳定性、减少不良反应、增加催化效率等，应用于食品、制药和环境等领域。

α-淀粉酶在结构上的相似性使人们相信它们具有相似的 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亚结合位点的另一亲核氨基酸(如Asp)对糖残基 的Cl碳原子进行亲核攻击，与底物形成共价中间物，同 C 时裂解Cl-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(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Cl-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 基团不是水分子，而是一个带有游离羟基的糖(寡 糖)ROH，那么酶分子的Asp残基被置换出后，就发生了 糖基转移反应而非水解反应。
在米曲霉的Taka-淀粉酶A(TAA)中，在活性部 位发现有三个酸性氨基酸残基，Asp206， Glu230，Asp 297，定点突变研究发现它们 是催化所必需的氨基酸。研究发现TAA中这 三个催化所必需的氨基酸在其它的α-淀粉酶 以至于α-淀粉酶家族中也是共有的。
Tonozaka(1993)通过对不同来源的37个α-淀粉酶基因分支酶基因，异 淀粉酶基因等进行同源序列的比较，微生物与动物和植物产生的α-淀 粉酶的氨基酸序列之间的同源性不超过10%，但发现这些淀粉酶有 ABCD四个区域有高度的保守性，推测这些保守区域与其底物的结合 或催化中心有关。 尽管不同来源的α-淀粉酶在氨基酸序列上是不同的，但它们却共同拥 有相同的基本次级结构，如(β/α)8结构(亦称之为TIM－桶)——由8个螺 旋包围8个β-折叠组成的筒状结构。该结构被认为具有催化能力的结 构。 YJanec k，S.通过对α-淀粉酶家族研究发现大部分α-淀粉酶除了含有 八个(β/α)桶状结构的催化中心(domain A)外，还包括domains B、C和 D。其中domain B具有三个β折叠和三个α螺旋，长度和结构随来源的 不同而变化。Domain C区是催化区域后面的区域，主要由β折叠组成， 该区被认为有保护催化中心疏水氨基酸的稳定性的作用。 另外，有一些α-淀粉酶包含一个没有催化功能的淀粉结合位点(starchbinding domain)。 此外，几乎所有α-淀粉酶都是金属酶，每个酶分子至少含有一个钙离 子，钙离子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。

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α-淀粉酶分子中含有一个结合得相当牢固的钙离子，这个钙离子不直接参与酶-底物络合物的形成，其功能 是保持酶的结构，使酶具有最大的稳定性和最高的活性。
α-淀粉酶依来源不同最适pH值在4.5~7.0之间，从人类唾液和猪胰得到的α-淀粉酶的最适pH值范围较窄， 在6.0~7.0之间；枯草杆菌α-淀粉酶的最适pH值范围较宽，在5.0~7.0之间；嗜热脂肪芽孢杆菌-淀粉酶的最适 pH值则在3.0左右；高粱芽α-淀粉酶的最适pH值范围为4.8~5.4；小麦α-淀粉酶的最适pH值在4.5左右，当pH值 低于4时，活性显著下降，而超过5时，活性缓慢下降。
淀粉酶
化学物质
01 基本信息
03 功能作用 05 应用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目录
02 性质 04 毒理学依据
α-淀粉酶，系统名称为1,4-α-D-葡聚糖葡聚糖水解酶，别名为液化型淀粉酶、液化酶、α-1，4-糊精酶。 黄褐色固体粉末或黄褐色至深褐色液体，含水量5%~8%。溶于水，不溶于乙醇或乙醚。FAO/WHO规定，ADI无特殊 限制。
应用
α-淀粉酶主要用于水解淀粉制造饴糖、葡萄糖和糖浆等，以及生产糊精、啤酒、黄酒、酒精、酱油、醋、果 汁和味精等。还用于面包的生产，以改良面团，如降低面团黏度、加速发酵进程，增加含糖量和缓和面包老化等。 在婴幼儿食品中用于谷类原料预处理。此外，还用于蔬菜加工中。用量：以枯草杆菌α-淀粉酶(6000IU/g)计， 添加量约为0.1% 。
性质
在高浓度淀粉保护下α-淀粉酶的耐热性很强，在适量的钙盐和食盐存在下，pH值为5.3~7.0时，温度提高到 93~95℃仍能保持足够高的活性。为便于保存，常加入适量的碳酸钙等作为抗结剂防止结块。
α-淀粉酶可以水解淀粉内部的α-1,4-糖苷键，水解产物为糊精、低聚糖和单糖，酶作用后可使糊化淀粉的 黏度迅速降低，变成液化淀粉，故又称为液化淀粉酶、液化酶、α-1,4-糊精酶。

糖化过程中麦芽中各种酶的作用
在麦芽的糖化过程中，各种酶扮演着重要的角色，包括以下几种主要酶的作用：
1. α-淀粉酶（α-amylase）：α-淀粉酶是麦芽中最主要的酶，在糖化过程中起到关键作用。

α-淀粉酶能够将淀粉分解成较短的链状淀粉分子（如麦芽糊精），然后继续分解为较小的糖分子（如麦芽糖和葡萄糖）。

这个过程被称为糊化反应。

2. β-淀粉酶（β-amylase）：β-淀粉酶起到补充α-淀粉酶作用的角色。

它能够进一步分解α-淀粉酶无法完全分解的残留链状淀粉分子，产生更多的麦芽糖。

3. 葡萄糖转移酶（glucosyltransferase）：葡萄糖转移酶能够将葡萄糖分子从一个麦芽糖分子转移到另一个麦芽糖分子上，形成更长的链状淀粉分子，这个过程被称为糊精化反应。

4. α-糖苷水解酶（α-glucosidase）：α-糖苷水解酶能够将链状淀粉分子中的麦芽糖和葡萄糖分子逐个水解出来，产生可溶性的糖分子。

总体而言，这些酶相互协作，通过水解、转移和合成反应，将淀粉分解为可溶性的糖分子，这些糖分子在发酵中起到发酵剂的作用，也提供了酿酒过程中所需的甜味和营养基质。