耐高温α-淀粉酶的研究进展

耐高温α-淀粉酶在酒精生产中的应用摘要：我国酒精工业通过数十年的努力, 在生产、技术上有了很大的提高,特别在节能、综合利用和自动化等方面。

自20 世纪80 年代末, 在消化、吸收国外新技术、新设备的基础上, 酒精生产技术也进入了一个新时期。

“中温蒸煮”使用“耐高温α-淀粉酶”的双酶法液化、糖化工艺,在我国已推广多年,从使用效果、节能降耗、提高质量、出酒率及酒糟固液分离等方面表现出明显的优越性。

关键词：耐高温α-淀粉酶；酒精；应用；现在每年仍以10%的产量在增加。

美国主要以玉米谷物为原料, 而巴西则是使用甘蔗与糖蜜。

欧洲等其他发达国家正在立法推广实施燃料乙醇工程。

现在全世界的酒精总产量中, 燃料酒精占66%, 食用酒精占14%, 溶剂占11%, 作为中间体占9%, 由此可见, 燃料乙醇已经成为酒精中主要的消费产品。

我国的实际酒精生产能力已经达到500 万吨左右, 但开工率不足, 近年来大体在70%左右, 实际年生产酒精约为350 万吨。

一、概述淀粉酶是研究较多、生产最早、产量最大和应用最广泛的一种酶，特别是20世纪60年代以来，由于淀粉酶在淀粉糖工业生产及食品工业中的大规模应用，其的需要量与日俱增。

到目前为止，几乎占整个酶制剂总产量的50%以上。

工业生产中，一般采用纯种优良的枯草芽孢杆菌利用淀粉质原料通过深层通风发酵进行生产中温α-淀粉酶；利用纯种优良高产黑曲霉菌株，以薯类淀粉为原料，采用多级补料发酵法生产糖化酶。

所以，在微生物发酵的酶废液内除了含有约20%没有被完全提取的淀粉酶，同时含有没有完全反应的原料，还含有菌体自溶物、核酸及未被微生物完全利用的糖类、无机盐、无机氮源、蛋白质等其他物质，充分利用这些营养成分，不但可以提高酒精的出酒率、给企业带来可观的经济效益，而且将营养丰富的有机废液转化为酒精发酵结束后营养贫瘠的酒糟处理，这对环境的污染程度大大降低，而且酒糟处理起来比发酵废液容易的多。

因此，实验的主要目的是将酶制剂与酒精生产行业进行联合，共同创收，使得企业获得更大的收益。

目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)引言 (2)1 α-淀粉酶抑制剂的介绍 (2)1.1 α-淀粉酶抑制剂的来源 (2)1.2 α-淀粉酶抑制剂的特性研究 (3)2 α-淀粉酶抑制剂的制备 (4)2.1 来源于天然植物的α-淀粉酶抑制剂 (4)2.11 豆类植物 (5)2.12 麦类植物 (5)2.13 齿苋类植物 (6)2.14 其他植物 (7)2.2 来源于微生物的α-淀粉酶抑制剂 (7)3 α-淀粉酶抑制剂的分离纯化 (8)4 α-淀粉酶抑制剂的检测方法 (9)4.1 碘比色法 (9)4.2 3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法 (9)5 α-淀粉酶抑制剂的筛选方法 (10)6 α-淀粉酶抑制剂的研究进展 (11)6.1 国内外研究概况 (11)α淀粉酶抑制剂的研究进展摘要：α-淀粉酶抑制剂是一种糖苷水解酶抑制剂。

抑制糖类消化吸收药物，减少糖分的摄取，降低血糖和血脂含量，还可作为抗虫基因。

目前在医学和农业上具有广泛的用途。

本文对α-淀粉酶抑制剂的制备、检测、筛选方法、特性以及发展进行了综述，并对其前景作了展望。

关键词：α-淀粉酶抑制剂，制备，检测，筛选方法，特性Research progress of α-amylase inhibitor Abstract:α-amylase inhibitor is a kind of glycoside hydrolase inhibitor, It can be potentially use as medicines of diabetes owing to inhibiting glucose from being absorbed in the digestive tracts. Which can reduce ingestion of sugar and blood fat contet and has hypoglycemic activity, and its gene can be used as insect-resistant genes in crops breeding. There is comprehensive, application in agriculture and medicine . The preparation、detection、screening methods、characteristics and development of the α-amylase inhibitors were reviwed in this paper, and the prospects were forecasted. Key words:α-amylase inhibitor, preparation, detection, screening methods, characteristics .引言α-淀粉酶抑制剂属于糖苷酶抑制剂的一种，是一种纯天然生物活性物质，主要存在于植物种子、胚乳和微生物代谢产物中，目前在医药和农业上具有广泛的用途。

中兽医医药杂志　J TCVM 2007年第3期68 资 料耐高温α-淀粉酶的研究进展王　楠,马荣山(沈阳农业大学,辽宁沈阳　110161) 中图分类号:S853.1 文献标识码:B　文章编号:100026354(2007)0320068202 α-淀粉酶(α-a mylase)广泛地存在于动植物和微生物中,它是一种内切葡萄糖苷酶,是目前最重要的工业酶制剂之一[1]。

当今广泛使用的酶制剂始于1906年,人类发现了用于液化淀粉生产乙醇的细菌淀粉酶,首先应用于工业的α-淀粉酶来自于真菌。

由于一些细菌α-淀粉酶具有耐高温、耐酸、耐碱等特性,更符合工业生产中的某些极端条件,因此,目前在需高温的发酵等工业中使用最为广泛的是细菌α-淀粉酶,尤其是来自杆菌(如解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌)的耐高温α-淀粉酶已占据相当大的市场。

1　耐高温α-淀粉酶的种类耐高温α-淀粉酶按来源分为古菌α-淀粉酶和真菌α-淀粉酶;它们的最适作用温度在60℃以上。

一般古菌来源的α-淀粉酶较真菌能够耐受更高的温度。

许多古菌能够在各种极端的条件下生存,如高温、高渗、强酸、强碱等,维持它们生命活动的很多蛋白质也可适应其生存环境,因此,耐高温α-淀粉酶有很多来自古菌。

以下列出部分耐高温α-淀粉酶的性质(表1)。

表1　耐高温α-淀粉酶的种类 菌　种类别最适温度/℃最适pHB acillus subtilis真菌60～706.0B acillus lichenifor m is真菌905.5～7.0D esulfurococcus m ucosus古菌1005.5Pyrococcus furiosus古菌>1005.6Pyrococcus w oesei古菌1005.5Pyrococcus kodakaraensis K OD1古菌906.5Ther m ococcus aggregans古菌1006.5Ther m ococcus celer古菌906.0Ther m ococcus guaym agensis古菌100 5.52　耐高温α-淀粉酶的分子结构根据X-射线衍射等技术得知的或由基因序列推算出的耐高温α-淀粉酶的分子量大多在40-60k D之间,有的以单体形式存在,有的以二聚体存在。

α-淀粉酶的应用及研究进展作者：冯健飞来源：《现代农业科技》2010年第17期摘要介绍了α-淀粉酶的工业应用,包括面包焙烤工业、淀粉液化与糖化、纤维脱浆、造纸工业、除垢剂制造、制药与临床化学分析等,并概括了了α-淀粉酶国内外应用与研究进展,以期为α-淀粉酶的进一步研究提供参考。

关键词α-淀粉酶;工业应用;研究进展中图分类号 Q556.2 文献标识码A文章编号 1007-5739(2010)17-0354-02α-淀粉酶分布十分广泛,遍及微生物至高等植物。

其国际酶学分类编号为EC.3.2.1.1,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A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。

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,它占了整个酶制剂市场份额的25%左右。

目前,工业生产上都以微生物发酵法大规模生产α-淀粉酶[1-4]。

1α-淀粉酶的工业应用1.1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。

至今,焙烤工业中的α-淀粉酶一直是从大麦麦芽和细菌、真菌叶提取的。

现代化连续焙烤过程中,在面粉中添加α-淀粉酶不仅可以增加发酵率、降低生面团黏度(改进产品的体积和质地),增加生面团中糖的含量,改良面包的口感、外皮颜色和焙烤质量,还可以延长焙烤食品的保鲜时间。

在储存过程中,面包颗粒变得干燥、坚硬、表皮不再清脆,导致面包的口感变差。

这些变化统称为变质。

每年仅仅由于面包变质而造成的损失超过1亿美元。

各种传统的添加剂被用于防止食品变质,以改善焙烤食品的质地和口味。

最近,人们开始关注酶作为防腐剂、保鲜剂在生面团改良方面的作用,如支链淀粉酶和α-淀粉酶配合可以有效的用于防腐。

淀粉酶的应用及研究进展淀粉酶是一种能够分解淀粉类物质的酶，在多个领域具有广泛的应用。

随着科技的不断进步，淀粉酶的研究和应用也在不断深入。

本文将详细介绍淀粉酶的应用领域和研究进展，以期为相关领域的研究提供参考。

淀粉酶是一种水解酶，能够将淀粉分解成相对较小的分子，如葡萄糖、麦芽糖等。

根据酶的来源不同，可以分为α-淀粉酶和β-淀粉酶。

其中，α-淀粉酶广泛存在于高等植物和微生物中，而β-淀粉酶则主要存在于高等植物和某些微生物中。

淀粉酶在自然界中分布广泛，扮演着重要的角色，尤其是在食品、生物制药和环境治理等领域具有广泛应用。

食品领域在食品领域中，淀粉酶主要用于制作糖浆、葡萄糖等淀粉类食品。

通过使用不同种类的淀粉酶，可以控制糖类的生成量和生成速度，从而获得所需的食品品质。

淀粉酶还可以用于改善食品的口感和外观，如用α-淀粉酶处理小麦粉可以使其变得更加松软。

在生物制药领域中，淀粉酶主要用于药物的制备和生产。

例如，β-淀粉酶可以用于制备免疫抑制剂、抗炎药等药品的有效成分。

淀粉酶还可以用于生物柴油的生产，提高生物柴油的产率和质量。

随着生物技术的不断发展，淀粉酶在生物制药领域的应用前景将更加广阔。

在环境治理领域中，淀粉酶主要用于水处理和农业废弃物的处理。

β-淀粉酶可以用于降解农业生产中的纤维素类废弃物，将其转化为可利用的糖类，从而实现农业废弃物的资源化利用。

淀粉酶还可以用于水处理中的污泥减量，提高污水处理效率。

新一代淀粉酶的研发随着科技的不断进步，新一代淀粉酶的研发工作正在不断深入。

目前，新型淀粉酶的研究主要集中在提高酶的稳定性、降低成本以及优化生产工艺等方面。

例如，通过基因工程手段，可以培育出具有更强水解能力和稳定性的淀粉酶。

利用合成生物学方法，还可以构建出更加高效的淀粉酶生产系统，为淀粉酶的应用提供更加可持续的解决方案。

除了新型淀粉酶的研发外，淀粉酶基因改造也是当前研究的热点之一。

通过基因改造手段，可以改变淀粉酶的活性、热稳定性等关键性质，从而优化其在不同领域的应用效果。

耐高温α 淀粉酶研究进展郑元木摘要: 耐高温α-淀粉酶是重要的工业用酶之一，本文简要综述了该酶结构、性质、作用机制、分离纯化方法及生产工艺流程和用途。

关键词：耐高温α-淀粉酶；作用机制；生产工艺；用途α-淀粉酶全称为α-1，4-葡聚糖水解酶（EC3．2．1．1），作用于淀粉时，可从分子内部切开α-1，4-糖苷键而生成糊精和还原糖，由于产物的末端葡萄糖残基C1碳原子为α-构型，故得名为α-淀粉酶[1]。

耐高温α-淀粉酶不同于中温α-淀粉酶和α-淀粉酶普通高温，具有优越的耐热性能、酶活力高和较宽的pH适应范围等特性，故在工业中得到广泛的应用。

1 结构、功能、作用机制比较不同来源的耐高温α-淀粉酶氨基酸序列发现，虽然有的氨基酸序列相似性不足30%，但它们的三级结构极为相似，这也表明三级结构是催化活性的关键因素[2]。

耐高温α-淀粉酶都是由三个结构域组成，即为结构域A、结构域B、结构域C。

地衣芽孢杆菌是生产耐高温α-淀粉酶最重要的菌种，以地衣芽孢杆菌耐高温α-淀粉酶为例（结构如图一）[3]。

结构域A为8个α-螺旋和8个β-折叠交替组成的α/β桶状结构,该结构较为刚性，维持酶的基本构象。

结构域B具有较大的柔性，推测它可能与底物特异性结合有关，主要由一个或几个β-折叠构成。

结构域C构成α-淀粉酶的碳端，由反平行β-折叠组成，它包含的氨基酸少，距离活性位点远，缺乏柔性，目前它的功能尚不清楚。

α-淀粉酶的催化活性口袋位于结构域A和B之间，在α/β桶状结构的底部。

此外，在结构域A和B之间还发现有一个或几个钙离子及其他金属离子结合位点，推测它可能与稳定酶的结构有关。

耐高温α-淀粉酶属于水解酶类，能随机水解淀粉、糖原及降解物内部的α-D-1，4糖苷键，使溶液的粘度迅速下降，产生可溶性糊精、低聚糖及少量麦芽糖、葡萄糖。

对于耐高温α-淀粉酶作用机制的研究，Nielsen JE[4]等提出了如图二模型。

该模型认为催化中心位于α/β桶状结构的底部，Glu261和Asp231是起催化作用的两个重要残基。