【文章內(nèi)容簡介】 酶與 糖化酶 (葡萄糖苷酶 )的協(xié)同作用，前者將高分子的淀粉割斷為短鏈糊精，后者便迅速地把短鏈糊精水解成葡萄糖。同理，生產(chǎn)飴糖時，則用 α一淀粉酶與 β一淀粉酶配合， α一淀粉酶轉(zhuǎn)變的短鏈糊精被 β一淀粉酶水解成麥芽糖。 1 α淀粉酶 1）作用點： α一淀粉酶屬內(nèi)切型淀粉酶，它 作用 于淀粉時從淀粉分子內(nèi)部以隨機的方式切斷 α一 1， 4 糖苷鍵，但水解位于分子中間的 α一 1， 4 鍵的概率高于位于分子末端的α一 1， 4 鍵， a一淀粉酶不能水解支鏈淀粉中的 α一 1， 6 鍵，也不能水解相鄰分支點的α一 1， 4 鍵；不能水解麥芽糖，但可水解麥芽三糖及 以上的含 α一 1， 4 鍵的麥芽低聚糖。由于在其水解產(chǎn)物中，還原性末端葡萄糖分子中 C，的構(gòu)型為 α一型，故稱為 α一淀粉酶。 α一淀粉酶作用于直鏈淀粉時，可分為兩個階段，第一個階段速度較快，能將直鏈淀粉全部水解為麥芽糖、麥芽三糖及直鏈麥芽低聚糖；第二階段速度很慢，如酶量充分，最終將麥芽三糖和麥芽低聚糖水解為麥芽糖和葡萄糖。 α一淀粉酶水解支鏈淀粉時，可任意水解 α一 1， 4 鍵，不能水解 α一 1， 6 鍵及相鄰的 α一 1， 4 鍵，但可越過分支點繼續(xù)水解 α一1， 4 鍵，最終水解產(chǎn)物中除葡萄糖、麥芽糖外還有一系列帶有 α一 1， 6 鍵的極 限糊精，不同來源的 α一淀粉酶生成的極限糊精結(jié)構(gòu)和大小不盡相同。 2）酶源 來源于芽孢桿菌的 α一淀粉酶水解淀粉分子中的 α一 1， 4鍵時，最初速度很快，淀粉分子急速減小，淀粉漿黏度迅速下降，工業(yè)上稱之為 “液化 ”。隨后，水解速度變慢，分子繼續(xù)斷裂、變小，產(chǎn)物的還原性也逐漸增高，用碘液檢驗時，淀粉遇碘變藍色，糊精隨分子由大至小，分別呈紫、紅和棕色，到糊精分子小到一定程度 (聚合度小于 6 個葡萄糖單位時 )就不起碘色反應(yīng)，因此實際生產(chǎn)中，可用碘液來檢驗 α一淀粉酶對淀粉的水解程度。 3）酶的性質(zhì) α一 淀粉酶較耐熱，但不同來源的 α一淀粉酶具有不同的熱穩(wěn)定性和最適反應(yīng)溫度。目前市售酶制劑中，以地衣芽孢桿菌所產(chǎn) α一淀粉酶耐熱性最高，其最適反應(yīng)溫度達 95℃ 左右，瞬間可達 105～ 110℃ ，因此該酶又稱耐高溫淀粉酶。由枯草桿菌所產(chǎn)生的 α一淀粉酶，最適反應(yīng)溫度為 70℃ ，稱為中溫淀粉酶。來源于真菌的 α一淀粉酶，最適反應(yīng)溫度僅為 55℃ 左右，為非耐熱性 α一淀粉酶，一般作為糖化酶使用。 一般而言，工業(yè)生產(chǎn)用 α一淀粉酶均不耐酸，當(dāng) pH值低于 4． 5 時，活力基本消失。在 pH值為 5． O～ 8． 0 之間較穩(wěn)定， 最適 pH值為 5． 5～ 6． 5。 不同來源的 α一淀粉酶在此范圍內(nèi)略有差異。 不同來源的 α一淀粉酶均含有鈣離子，鈣與酶分子結(jié)合緊密，鈣能保持酶分子最適空間構(gòu)象，使酶具有最高活力和最大穩(wěn)定性。鈣鹽對細菌 α一淀粉酶的熱穩(wěn)定性有很大的提高，液化操作時，可在淀粉乳中加少量 Ca2+，對 α一淀粉酶有保護作用，可增強其耐熱力至90~C 以上，因此 最適液化溫度為 85～ 90℃ ． 2 β淀粉酶 1）作用點： B淀粉酶是一種外切型淀粉酶，它 作用 于淀粉時從非還原性末端依次切開相隔的 β一 1， 4 鍵，順次將它分解為兩個葡萄糖基，同時發(fā)生爾登轉(zhuǎn) 化作用，最終產(chǎn)物全是 B 一麥芽糖。所以也稱麥芽糖酶。 β淀粉酶能將直鏈淀粉全部分解，如淀粉分子由偶數(shù)個葡萄糖單位組成，最終水解產(chǎn)物全部為麥芽糖；如淀粉分子由奇數(shù)個葡萄糖單位組成，則最終 α水解產(chǎn)物除麥芽糖外，還有少量葡萄糖。但 β一淀粉酶不能水解支鏈淀粉的 α一1， 6 鍵，也不能跨過分支點繼續(xù)水解，故水解支鏈淀粉是不完全的，殘留下 β一極限糊精。β一淀粉酶水解淀粉時，由于從分子末端開始，總有大分子存在，因此黏度下降慢，不能作為糖化酶使用；而 β一淀粉酶水解淀粉水解產(chǎn)物如麥芽糖、麥芽低聚糖時，水解速度很快，可作為糖化酶使用。 β淀粉酶活性中心含有巰基 (一 SH)，因此，一些氧化劑、重金屬離子以及巰基試劑均可使其失活，而還原性的谷胱甘肽、半胱氨酸對其有保護作用。 2）酶源： β一淀粉酶以大麥芽及麩皮中含量最豐富。 3）性質(zhì)：最適 PH 最適溫度 60℃ 3 糖化酶 (葡萄糖淀粉酶 ) 1）作用點： 糖化酶 (葡萄糖淀粉酶 )對淀粉的水解作用是從淀粉的非還原性末端開始，依次水解 α一 1， 4 葡萄糖苷鍵，順次切下每個葡萄糖單位，生成葡萄糖。 葡萄糖淀粉酶專一性差，除水解 α一 1， 4 葡萄糖苷鍵外，還能水解。 α一 1， 6 鍵和 α一 1， 3 鍵，但后兩種鍵的水解速度較慢，由于該酶作用于淀粉糊時，糖液黏度下降較慢，還原能力上升很快，所以又稱糖化酶，不同微生物來源的糖化酶對淀粉的水解能力也有較大區(qū)別。 2）酶原和性質(zhì)： 不同來源的葡萄糖淀粉酶在糖化的最適溫度和 pH值上存在一定的差異。其中，黑曲霉為 55～ 60℃ ， pH值 3． 5～ 5． O；根霉 50～ 55℃ ， pH值 4． 5～ 5． 5；擬內(nèi)孢霉為 50℃ ， pH值 48～ 50。糖化時間根據(jù)相應(yīng)淀粉糖質(zhì)量指標中 DE 值的 要求而定，一般為 12～ 48 h；糖化溫度一般采用 55℃ 以上可避免長時間保溫過程中細菌的生長；糖化 pH值一般為弱酸性，不易生成有色物質(zhì)，有利于提高糖化液的質(zhì)量。 4 脫支酶 脫支酶是水解支鏈淀粉、糖原等大分子化合物中 α一 1， 6 糖苷鍵的酶，脫支酶可分為直接脫支酶和間接脫支酶兩大類，前者可水解未經(jīng)改性的支鏈淀粉或糖原中的 α一 1， 6 糖苷鍵，后者僅可作用于經(jīng)酶改性的支鏈淀粉或糖原，這里僅討論直接脫支酶。 根據(jù)水解底物專一性的不同，直接脫支酶可分為異淀粉酶和普魯藍酶兩種。異淀粉酶只能水解支鏈結(jié)構(gòu)中的 α一 1， 6 糖苷鍵，不能水解直鏈結(jié)構(gòu)中的 α—l， 6 糖苷鍵；普魯藍酶不僅能水解支鏈結(jié)構(gòu)中的 a一 1， 6 糖苷鍵，也能水解直鏈結(jié)構(gòu)中的 α1， 6 糖苷鍵，因此它能水解含 α一 1， 6 糖苷鍵的葡萄糖聚合物。 脫支酶在淀粉制糖工業(yè)上的主要應(yīng)用是和 β一淀粉酶或葡萄糖淀粉酶協(xié)同糖化，提高淀粉轉(zhuǎn)化率，提高麥芽糖或葡萄糖得率。 二、液化 液化是使糊化后的淀粉發(fā)生部分水解，暴露出更多可被糖化酶作用的非還原性末端。它是利用液化酶使糊化淀粉水解到糊精和低聚糖程度，使黏度大為降低，流動性增高，所以工業(yè)上稱為液化。酶液化和酶糖化的工藝 稱為雙酶法或全酶法。液化也可用酸，酸液化和酶糖化的工藝稱為酸酶法。 由于淀粉顆粒的結(jié)晶性結(jié)構(gòu)，淀粉糖化酶無法直接作用于生淀粉，必需加熱生淀粉乳，使淀粉顆粒吸水膨脹，并糊化，破壞其結(jié)晶結(jié)構(gòu)，但糊化的淀粉乳黏度很大，流動性差，攪拌困難，難以獲得均勻的糊化結(jié)果，特別是在較高濃度和大量物料的情況下操作有困難。而α一淀粉酶對于糊化的淀粉具有很強的催化水解作用，