α-淀粉酶綜述

1、1α-淀粉酶概述 淀粉酶概述陳國威 陳國威 2011-11-13 2011-11-13摘要： 摘要：α-淀粉酶分布十分廣泛，遍及微生物至高等植物。α-淀粉酶是一種十分重要的酶制劑，大量應用于糧食加工、食品工業(yè)、釀造、發(fā)酵、紡織品工業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)等，是應用最為廣泛的酶制劑之一。本文概述了α-淀粉酶的發(fā)現和應用發(fā)展史、分離純化及結構的研究史、催化機制及其研究史、工業(yè)化生產和應用現狀與發(fā)展趨勢等。關鍵詞： 關鍵詞：α-淀粉酶 發(fā)現 應用 分

2、離純化 結構 催化機制 研究史 發(fā)展趨勢 Overview of α-amylaseAbstract:α-amylases are well distributed throughout microorganisms and other biological. α-amylases are one of the most popular and important form of industrial enzymes，which a

3、re used extensively for grain processing，food processing, brewing, fermentation, textile industry and pharmaceutical industry. This article outlines the discovery of α-amylase and application history, purification and st

4、ructure of history, catalytic mechanism and its research history, industrial production and application status and development trends.Keywords:α-amylases; discovery; application; purification; structure; catalytic mechan

5、ism; research history; development trends.α- 淀粉酶( α- 1,4- D- 葡萄糖- 葡萄糖苷水解酶) 普遍分布在動物、植物和微生物中, 是一種重要的淀粉水解酶。其作用于淀粉時從淀粉分子的內部隨機切開α-1，4 糖苷鍵，生成糊精和還原糖。由于產物的末端殘基碳原子構型為α構型，故稱α-淀粉酶。現在α-淀粉酶泛指能夠從淀粉分子內部隨機切開α-1，4 糖苷鍵，起液化作用的一類酶。1 α-淀粉酶的

6、發(fā)現和應用史 淀粉酶的發(fā)現和應用史1.1 α-淀粉酶的發(fā)現 淀粉酶的發(fā)現 啤酒是最古老的酒精飲料，發(fā)酵是其關鍵步驟，其中所包含的糖化過程就是把淀粉轉化為糖。這個轉化過程的機理一直都沒有被弄清楚，直到淀粉的發(fā)現。在 19 世紀早期，許多科學家都在研究谷物提取物中淀粉的消化機理。Nasse（1811 年）發(fā)現，從生物體中提取的淀粉能過被轉化為糖，而從被沸水殺死的植物細胞中提取的淀粉不能被轉化為糖。Kirchhoff（1815 年）做了一個巧

7、妙的實驗。他3值為 5151 萬美元,淀粉酶類為 1550 萬美元,1980 年總產值是 6681 萬美元,其中淀粉酶類約占 20 %。在日本,1976 年酶制劑總銷售額為 2999 百萬日元,α－淀粉酶為 1530百萬日元,占 50%。將淀粉用α-淀粉酶液化、糖化酶糖化進而提取葡萄糖的工藝奠定了果糖漿和淀粉糖漿生產的基礎,因而改變了糖品種的結構, 開辟了淀粉加工的新途徑。1980 年, 美國果葡萄漿用量已達 40 億磅, 折合成濕淀

8、粉為 280 萬噸, 若加上未統(tǒng)計的數字, 估計實際可達 500 萬噸。僅生產可口可樂每年則需用糖漿 100 萬噸[3]。目前, 除開展大量常規(guī)誘變育種工作外, 國外已初步搞清了α一淀粉酶的調控基因, 探討了有關轉導轉化和基因克隆等育種技術。將枯草芽抱桿菌重組體的基因引入生產菌株陰, 使α－淀粉酶產量提高 7 －10 倍, 并已應用于食品和制酒工業(yè), 給選育高產α－淀粉酶菌株開創(chuàng)了新的途徑[4]。α-淀粉酶在動物、植物、微生物中均能產

9、生，但大量生產還是主要靠微生物發(fā)酵。有關的屬有：Bacillus ，Bacteroides，Clostridium，Thermomonospora，Acinetobacter，Thermophile，Pseudomonas，Streptomyces，Thermoactinomyces，Aspergillus，Mucor，Neurospora，Penicillium 等。世界許多國家都以枯草桿菌（B.subtilis）生產的細菌淀粉酶和

10、米曲霉（Aspergillus oryzae）生產的真菌淀粉酶為主要產品[5]。下面僅以真菌α-淀粉酶的生產應用現狀為例說明。目前國際上僅有諾維信、丹尼斯克和帝斯曼等少數幾家大型酶制劑公司擁有真菌α-淀粉酶的先進的生產技術與產品，且一直處于國際領先水平，其發(fā)酵水平一般在 2 000 U/g 以上( 固態(tài)發(fā)酵) 。雖然，我國早在 1965 年就已在無錫建成我國第一個酶制劑廠—無錫酶制劑廠，并相繼在國內實現了α-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶及高

11、溫α-淀粉酶等生物酶制劑的生產和利用。但是，我國在很長一段時間內對真菌α-淀粉酶的生產卻處于空白狀態(tài)，或有少量的自主產品面市，仍然遠不能滿足市場需求，使得我國必須通過大量進口才得以滿足國內食品或發(fā)酵等工業(yè)日益增長的使用需求。隨著真菌α-淀粉酶需求量的日益增加及其相對較昂貴的價格，使得近年來越來越多的國內研究者開始關注真菌α-淀粉酶研究與開發(fā)工作。國內報道的發(fā)酵水平大多數為 200-600 U/g。至 2004年，河南省科學院生物研究所與