淀粉酶类精品课件

1、关于淀粉酶类第一张，PPT共五十二页，创作于2022年6月发酵工艺学-淀粉酶发酵在19世纪早期，许多科学家都在研究谷物提取物中淀粉的消化机理。Nasse（1811年）发现，从生物体中提取的淀粉能被转化为糖，而从被沸水杀死的植物细胞中提取的淀粉不能被转化为糖。Payen和Persoz（1833年）发现在发酵液的酒精析出物中含有一种对热不稳定的物质，它能使淀粉转化为糖。他们将其称为“diastase”，它就是现代所说的淀粉酶。1886年，Lintner发现了两种淀粉酶-淀粉液化酶和淀粉糖化酶。1924年，Kuhn将淀粉水解酶归为两类。1894 年Tadamin用麸皮培养米曲霉制造淀粉酶作为消化剂,

2、 建立了高峰制药厂。第二张，PPT共五十二页，创作于2022年6月发酵工艺学-淀粉酶发酵 1913年法国Bioden与Effront 发明用枯草杆菌生产淀粉酶, 以其耐热性取代了麦芽淀粉酶用于棉布的退浆, 创建了Rapedase工厂。从此酶制剂工业揭开序幕。第二次世界大战后, 随着抗生素工业的发展,微生物的培养技术、发酵工艺和发酵罐的革新, 酶制剂工业有了飞跃的发展, 进人了工业化大生产的阶段。第三张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 淀粉是由许多葡萄糖分子以14或16糖苷键连接而成的大分子物质。淀粉有直链淀粉和支链淀粉之分。 发酵工艺学-淀粉酶发酵第四张，PPT共五十二页，创作于202

3、2年6月淀粉酶定义：淀粉酶是指一类能催化分解淀粉(包括糖原、糊精等)的糖苷键的酶之总称。包括：淀粉酶、淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、脱支酶、麦芽寡糖生成酶等水解酶类和葡萄糖苷转移酶、环状糊精葡萄糖苷转移酶等。 发酵工艺学-淀粉酶发酵高温-淀粉酶第五张，PPT共五十二页，创作于2022年6月第一节 -淀粉酶第二节 -淀粉酶第三节 葡萄糖淀粉酶第四节 脱支酶 发酵工艺学-淀粉酶发酵第六张，PPT共五十二页，创作于2022年6月第一节 淀粉酶 (EC3211系统名：-1. 4葡聚糖-4-葡聚糖水解酶)-淀粉酶是一种内切酶，它随机地从分子内部切开-1.4糖苷键(水解中间的-1.4键比分子末端的-1.4键概率大

4、)，遇到分支点的-1.6键不能切，但能跨越分支点而切开内部的-1.4糖苷键，由于产物的还原性末端葡萄糖残基上的C1碳原子呈-构型(光学)，故称这种酶为淀粉酶。 发酵工艺学-淀粉酶发酵第七张，PPT共五十二页，创作于2022年6月一、-淀粉酶的水解反应二、-淀粉酶的基本性质三、-淀粉酶的工业生产发酵工艺学-淀粉酶发酵第八张，PPT共五十二页，创作于2022年6月一、 -淀粉酶的水解反应淀粉在淀粉酶的作用下很快被切割成分子较小的糊精、低聚糖、麦芽糖、葡萄糖等，引起粘度下降，对碘呈色反应为篮紫红无色，又叫液化酶。发酵工艺学-淀粉酶发酵第九张，PPT共五十二页，创作于2022年6月水解产物：水解直链淀

5、粉，首先将淀粉降解为寡糖、麦芽三糖和麦芽糖，然后将寡糖、麦芽三糖进一步降解为麦芽糖和葡萄糖。水解支链淀粉，由于不能水解-1.6糖苷键，产物除麦芽糖、少量葡萄糖外，还有带-1.6键的小分子极限糊精。发酵工艺学-淀粉酶发酵第十张，PPT共五十二页，创作于2022年6月二、-淀粉酶的基本性质 （一）需要钙离子（二）pH范围（三）温度范围（四）水解极限（五）分子量及其氨基酸组成 发酵工艺学-淀粉酶发酵第十一张，PPT共五十二页，创作于2022年6月（一）需要钙离子大多数淀粉酶需要钙离子，钙离子可使淀粉酶保持一定的空间构象，并可增宽其pH范围。NaCL与钙离子同时存在，可显著提高淀粉酶的稳定性。发酵工艺

6、学-淀粉酶发酵第十二张，PPT共五十二页，创作于2022年6月（二）pH范围一般淀粉酶的稳pH范围为pH5-10，最适pH范围为pH5-6。另有少量菌种pH范围比较特殊。发酵工艺学-淀粉酶发酵第十三张，PPT共五十二页，创作于2022年6月（三）温度范围各种的热稳定性和最适温度也有一定差异。地衣芽孢杆菌产淀粉酶热稳定性最好，最适温度可达90 。枯草杆菌产淀粉酶最适温度为70 。霉菌产淀粉酶最适温度为50。拟内孢霉所产淀粉酶最不稳定， 40即会失活。发酵工艺学-淀粉酶发酵发酵工艺学-淀粉酶发酵第十四张，PPT共五十二页，创作于2022年6月（四）水解极限水解极限:当水解液中还原性不再增加时的水解

7、率，称为该酶的水解极限。各种酶的水解极限随产酶菌种不同有一定差异。水解不同来源的淀粉（支链、直链淀粉含量不同）水解极限也不同。发酵工艺学-淀粉酶发酵第十五张，PPT共五十二页，创作于2022年6月（五）分子量及其氨基酸组成 -淀粉酶的分子量约为50000左右，但不同来源的酶其分子量和氨基酸组成也有所不同，共同点是含硫氨基酸（如蛋氨酸、胱氨酸）较少，而二羰酸氨基酸（如天冬氨酸、谷氨酸）含量较高。发酵工艺学-淀粉酶发酵第十六张，PPT共五十二页，创作于2022年6月三、淀粉酶的工业生产目前工业大规模生产和应的淀粉酶主要来自枯草杆菌、地衣芽孢杆菌、和米曲霉。(一)枯草杆菌BF7658 淀粉酶 (二)

8、高温淀粉酶(三)米曲霉固体培养法生产淀粉酶 发酵工艺学-淀粉酶发酵第十七张，PPT共五十二页，创作于2022年6月(一)枯草杆菌BF7658淀粉酶1、菌种 2、发酵工艺 3、酶的提取 发酵工艺学-淀粉酶发酵第十八张，PPT共五十二页，创作于2022年6月1、菌种枯草杆菌BF7658于60年代中期投入生产，经一系列诱变后其产酶水平提高至500U/ml。（1）菌株形态 呈短杆状，两端钝圆，单独或成链状。（2）培养基淀粉培养基： 马铃薯培养基：发酵工艺学-淀粉酶发酵第十九张，PPT共五十二页，创作于2022年6月2、发酵工艺（1）斜面培养 马铃薯斜面培养基，37 ，3天，此时几乎全部形成孢子，接入种

9、子罐。（2）种子罐培养 37，12-14h，培养至对数生长期（细胞密集、粗壮、整齐）。（ 3）发酵罐 接种量5，工艺特点为低浓度发酵高浓度补料。发酵工艺学-淀粉酶发酵第二十张，PPT共五十二页，创作于2022年6月对于固体发酵有以下7个缺点： 1. 限于低湿状态下生长的微生物，故可能的流程及产物较受限，一般较适合于真菌。 2. 在较致密的环境下发酵，其代谢热的移除常造成问题，尤其是大量生产时，常限制其大规模的产能。 3. 固态下各项参数不易侦测，尤其是液体发酵的各种探针不适用于固体发酵，pH值、湿度、基质浓度不易调控，Biomass不易量测，每批次发酵条件不易一致，再现性差。 发酵工艺学-淀粉

10、酶发酵第二十一张，PPT共五十二页，创作于2022年6月4. 不易以搅拌方式进行质量传递，因此发酵期间，物质的添加无法达到均匀。5. 由于不易侦测，从发酵工程的观点来看，许多工作都只是在定性或观察性质，故不易设计反应器，难以量化生产或设计合理化的发酵流程。6. 固体发酵的培养时间较长，其产量及产能常低于液体发酵。7. 萃取的产物常因黏度高不易大量浓缩。 而对于发酵罐深层培养具有生产周期短、产量高、效益大等优点故选用层发酵法生产-淀粉酶。发酵工艺学-淀粉酶发酵第二十二张，PPT共五十二页，创作于2022年6月3、酶的提取 （1）液体浓缩酶（2）酒精沉淀法制食品级酶（3）淀粉吸附酶（4）盐析法制工

11、业级粗酶 发酵工艺学-淀粉酶发酵第二十三张，PPT共五十二页，创作于2022年6月（1）液体浓缩酶发酵液经絮凝过滤后，用薄膜蒸发器浓缩5倍左右，加入食盐18-20，苯甲酸钠0.1-0.3后再滤清，即为液体酶（室温保存3个月，失活10%）。发酵工艺学-淀粉酶发酵第二十四张，PPT共五十二页，创作于2022年6月（2）酒精沉淀法制食品级酶发酵工艺学-淀粉酶发酵第二十五张，PPT共五十二页，创作于2022年6月（3）淀粉吸附酶将浓缩10倍的酶液拌入淀粉，经筛网摇摆造粒机成型，在沸腾床干燥而成颗粒状制品，亦可将浓缩10倍的酶液添加2的淀粉后喷雾干燥成粉状酶。（4）盐析法制工业级粗酶发酵工艺学-淀粉酶发

12、酵第二十六张，PPT共五十二页，创作于2022年6月(二)高温-淀粉酶：高温 -淀粉酶是指热稳定性在90 以上的-淀粉酶，它适宜在高温下（100-110 ）将淀粉液化。近年来高温淀粉酶几乎有完全取代枯草杆菌中温-淀粉酶的趋势。 1、菌种 2、生产工艺 3、使用发酵工艺学-淀粉酶发酵第二十七张，PPT共五十二页，创作于2022年6月1、菌种地衣芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌高温放线菌等发酵工艺学-淀粉酶发酵第二十八张，PPT共五十二页，创作于2022年6月2、生产工艺以美国Miles公司生产Takatherm酶为例：（1）发酵培养基：乳糖、大豆粉、棉子粉等。（2）接种种龄40h的地衣芽孢杆菌（ 5 ）

13、通风培养100h（3）压滤、超滤、真空蒸发浓缩5倍（4）10下精滤除菌（5）加防腐剂，得到成品酶发酵工艺学-淀粉酶发酵第二十九张，PPT共五十二页，创作于2022年6月提取流程：发酵工艺学-淀粉酶发酵第三十张，PPT共五十二页，创作于2022年6月3、使用最适温度90-95 最适pH5.5-7.5每吨淀粉用酶400-600ml，95-100 液化20min，可使30-40淀粉糖浆液化，DE值（还原糖含量）为14-20。发酵工艺学-淀粉酶发酵第三十一张，PPT共五十二页，创作于2022年6月(三)米曲霉固体培养法生产淀粉酶（1）斜面培养 米曲汁或麦芽汁斜面培养基，32-34 ，70-72h，此时

14、几乎菌丝全部布满斜面，即成熟，接入种子瓶。（2）种子瓶培养（三角瓶）麦麸玉米粉培养基，32-34，70-72h，培养至长出大量菌丝及黄绿色孢子。（3）种曲培养（曲盒）培养基与种子瓶相同，接种量0.5-1.0，料层厚1cm，培养3天。（4）厚层通风培养 麦麸谷壳培养基接种量0.5，34-36 ，28h。（5）产品培养好的麸曲直接烘干即为工业级粗酶，水浸醇沉后粉碎加糖可作为助消化药物。发酵工艺学-淀粉酶发酵第三十二张，PPT共五十二页，创作于2022年6月工艺流程发酵工艺学-淀粉酶发酵第三十三张，PPT共五十二页，创作于2022年6月第二节 -淀粉酶 (EC3212系统名：-1.4葡聚糖麦芽糖水解

15、酶)-淀粉酶又称外切型淀粉酶(exoamylase)，它是从淀粉的非还原性末端以麦芽糖为单位顺次分解-1.4糖苷键，同时使切下的麦芽糖还原性末端的葡萄糖残基构型转变成型，故称为-淀粉酶。 -淀粉酶不能水解-1.6糖苷键，也不能跨越-1.6糖苷键，水解作用在-1.6键前2-3个葡萄糖残基处停止。发酵工艺学-淀粉酶发酵第三十四张，PPT共五十二页，创作于2022年6月一、来源二、-淀粉酶性质三、影响微生物-淀粉酶产生的因素四、植物-淀粉酶的提取发酵工艺学-淀粉酶发酵第三十五张，PPT共五十二页，创作于2022年6月一、来源-淀粉酶广泛存在于大麦、小麦甘薯、大豆等高等植物中，目前商品淀粉酶绝大部份均

16、是从植物中提取的，芽孢杆菌淀粉酶生产量极低。发酵工艺学-淀粉酶发酵第三十六张，PPT共五十二页，创作于2022年6月二、-淀粉酶性质（一）最适pH：植物来源：pH5-6； 细菌来源：pH6-7（二）作用位点：淀粉的非还原末端-1.4糖苷键（三） -淀粉酶为外切酶（四）作用淀粉时还原性增加，但粘度不易下降，糊化缓慢（五） -淀粉酶较-淀粉酶分子量大（六）水解作用： 1、直链淀粉：可以完全水解成麦芽糖 2、支链淀粉：麦芽糖和大分子-极限糊精发酵工艺学-淀粉酶发酵第三十七张，PPT共五十二页，创作于2022年6月三、影响微生物-淀粉酶产生的因素(一) 钙离子对-淀粉酶有降低稳定性的作用（但可以增加-

17、淀粉酶活性）。(二) SH 的影响 各种-淀粉酶都含有SH，SH易受封锁剂作用而使酶失活。 发酵工艺学-淀粉酶发酵第三十八张，PPT共五十二页，创作于2022年6月四、植物-淀粉酶的提取（一）麦麸提取-淀粉酶（二）从甘薯淀粉废液中提取-淀粉酶（三）从大豆蛋白质废水中提取-淀粉酶 发酵工艺学-淀粉酶发酵第三十九张，PPT共五十二页，创作于2022年6月第三节 葡萄糖淀粉酶 (EC3213系统名：-1.4葡聚糖葡萄糖水解酶)萄糖淀粉酶又称糖化酶，是一种外切酶，它是从淀粉分子的非还原性末端依次水解-1.4糖苷键切下葡萄糖，它亦可水解麦芽糖的-1.4键和支链淀粉分支点的-1.6键(只是水解速度极慢)，

18、因此从理论上讲，葡萄糖淀粉酶可将淀粉100水解成葡萄糖，故大量用作淀粉的糖化剂。 发酵工艺学-淀粉酶发酵第四十张，PPT共五十二页，创作于2022年6月发酵工艺学-淀粉酶发酵第四十一张，PPT共五十二页，创作于2022年6月一、糖化酶的类型与性质 （一）类型：其生产菌基本都是霉菌，主要有德氏根霉、黑曲霉、拟内孢霉、米曲霉、臭曲霉、雪白根酶等。 分为两大类：一类称为根霉型糖化酶(它对淀粉的水解率为100)。另一类称为黑曲霉型糖化酶(它对淀粉的水解率为80左右) 。（二）糖化酶的最适pH为45，最适反应温度为5060。发酵工艺学-淀粉酶发酵第四十二张，PPT共五十二页，创作于2022年6月 二、糖

19、化酶产生菌的酶系组成 霉菌产生的淀粉酶是一种复合酶，生产糖化酶的菌种(霉菌)同时也生产-淀粉酶和葡萄糖苷转移酶，这三种酶的比例因菌种不同而异，亦会受营养条件，培养条件的变化而变化。（一）米曲霉以产-淀粉酶为主，生产糖化酶、葡萄糖苷转移酶较少。（二）黑曲霉以产糖化酶为主，葡萄糖苷转移酶较强，-淀粉酶较弱。（三）德氏根霉以产糖化酶为主， 淀粉酶较强，不产葡萄糖苷转移酶。发酵工艺学-淀粉酶发酵第四十三张，PPT共五十二页，创作于2022年6月三、糖化酶的工业生产 我国用液体深层发酵法由黑曲霉生产糖化酶始于1965年，1977年中科院微生物所选育出黑曲霉突变菌株UV-11，产酶活力增加到6000U/ml，此后又以UV-11为出发菌株进行选育，得到多株产酶达10000U/ml的菌株，1995年我国糖化酶产量达14万吨，占全国酶制剂总产量的60。发酵工艺学-淀粉酶发酵第四十四张，PPT共五十二页，创作于2022年6月(一)黑曲霉液体深层培养法生产糖化酶 发酵工艺学-淀粉酶发酵第四十五张，PPT共五十二页，创作于2022年6月(二)根霉固态培养法生产糖化酶发酵工艺学-淀粉酶发酵第四十六张，PPT共五十二页，创作于2022年6月四、去