α--淀粉酶(已修改)
2025-08-17 00:59 本頁面
【正文】 α 淀粉酶陳國威 20111113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(xiàn)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(chǎn)和應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢等。關鍵詞：α淀粉酶 發(fā)現(xiàn) 應用 分離純化 結構 催化機制 研究史 發(fā)展趨勢Overview of αamylaseAbstract:αamylases are well distributed throughout microorganisms and other biological. αamylases are one of the most popular and important form of industrial enzymes，which are used extensively for grain processing，food processing, brewing, fermentation, textile industry and pharmaceutical industry. This article outlines the discovery of αamylase and application history, purification and structure of history, catalytic mechanism and its research history, industrial production and application status and development trends.Keywords:αamylases。 discovery。 application。 purification。 structure。 catalytic mechanism。 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(nèi)部隨機切開α1，4糖苷鍵，生成糊精和還原糖。由于產(chǎn)物的末端殘基碳原子構型為α構型，故稱α淀粉酶?，F(xiàn)在α淀粉酶泛指能夠從淀粉分子內(nèi)部隨機切開α1，4糖苷鍵，起液化作用的一類酶。1 α淀粉酶的發(fā)現(xiàn)和應用史 α淀粉酶的發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)化為糖。這個轉(zhuǎn)化過程的機理一直都沒有被弄清楚，直到淀粉的發(fā)現(xiàn)。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(xiàn)，從生物體中提取的淀粉能過被轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為糖。Kirchhoff（1815年）做了一個巧妙的實驗。他將4份的冷水加入到2份的淀粉中，并邊加邊攪拌。之后加入20份的沸水使其形成一層厚厚的淀粉糊。在淀粉糊還是余溫的時候，加入被粉碎的麩質(zhì)（或麥芽），然后在40－60176。列式溫度下水浴。1－2小時后發(fā)現(xiàn)，淀粉糊開始緩慢液化。8－10小時后，淀粉糊被轉(zhuǎn)化為一種甜的溶液。之后，他將其通過過濾和蒸發(fā)濃縮得到了糖漿，品嘗后發(fā)現(xiàn)，其和發(fā)酵液一樣甜。在操作的過程中，他注明了實驗過程中僅添加了非常少的麩質(zhì)，并且得到的糖漿與淀粉的量成正比。此外，如果在加入麩質(zhì)前加入幾滴高濃度的硫磺酸，最終就沒有糖生成。從這個實驗中他得到結論1）麩質(zhì)是一種能夠使溫水中的淀粉粉末轉(zhuǎn)化為糖的物質(zhì)。2）作為種子發(fā)芽的結果，相比種子內(nèi)的物質(zhì)而言，麩質(zhì)能過將更多的淀粉轉(zhuǎn)化為糖。至此,Kirchhoff奠定了發(fā)現(xiàn)谷物中一種能夠?qū)⒌矸坜D(zhuǎn)化為糖的蛋白質(zhì)的基礎。另一個研究進展是由Payen和Persoz（1833年）發(fā)現(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵液的酒精析出物中含有一種對熱不穩(wěn)定的物質(zhì)，它能使淀粉轉(zhuǎn)化為糖。他們將其稱為“diastase”，它就是現(xiàn)代所說的淀粉酶。1886年，Lintner發(fā)現(xiàn)了兩種淀粉酶淀粉液化酶和淀粉糖化酶。1924年，Kuhn將淀粉水解酶歸為兩類。將發(fā)酵過程中能夠?qū)⒌矸鬯鉃棣拢矸勖?，其能夠?qū)⒌矸鬯鉃棣滦望溠刻恰⒛軌蛞夯秃矸鄣拿阜Q為α－淀粉酶，其作用于淀粉的產(chǎn)物表現(xiàn)為低旋光性，這一點為α型麥芽糖和相關糖的特性[1]。 α淀粉酶的應用史及現(xiàn)狀早在1833年payen從麥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, 取名為“diastase”，并出售用于棉布的退漿。1894 年tadamin用麩皮培養(yǎng)米曲霉制造淀粉酶作為消化劑, 建立了高峰制藥廠―現(xiàn)miles公司的前身。1913年法國Bioden與Effront 發(fā)明用枯草桿菌生產(chǎn)α－淀粉酶, 以其耐熱性取代了麥芽淀粉酶用于棉布的退漿, 創(chuàng)建了rapedase工廠(現(xiàn)并入了gist brocades 公司)。從此酶制劑工業(yè)揭開序幕。第二次世界大戰(zhàn)后, 隨著抗生素工業(yè)的發(fā)展,微生物的培養(yǎng)技術、發(fā)酵工藝和發(fā)酵罐的革新, 酶制劑工業(yè)有了飛躍的發(fā)展, 進人了工業(yè)化大生產(chǎn)的階段。1949年日本采用深層通風培養(yǎng)法生產(chǎn)α－淀粉酶。1959年, 日本采用淀粉酶和糖化酶進行淀粉的液化和糖化, 確定了酶法制造葡萄糖漿的工藝, 革除了沿用100年酸水解工業(yè), 使淀粉出糖率由80% 提高到100% 。1973耐熱性α－淀粉酶投人生產(chǎn)。從此淀粉酶的生產(chǎn)又進入了一個新階段[2]。據(jù)統(tǒng)計,α－淀粉酶和糖化酶是酶制劑的主要品種。如美國1975年酶制劑總產(chǎn)值為5151萬美元,淀粉酶類為1550萬美元,1980年總產(chǎn)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(chǎn)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, 折合成濕淀粉為280萬噸, 若加上未統(tǒng)計的數(shù)字, 估計實際可達500萬噸。僅生產(chǎn)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
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