淀粉酶完整版本

α-淀粉酶

一、α-淀粉酶催化特性及来源二、α-淀粉酶的生产三、α-淀粉酶活力的测定四、α-淀粉酶的应用淀粉酶属于水解酶类，是催化淀粉、糖原、糊精中糖苷键水解的一类酶的统称。此类酶广泛存在于动植物和微生物中，几乎所有动物、植物和微生物中都含有淀粉酶。张晓静2013.02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和食品工业中的大规模应用，酶的需要量与日俱增，虽然到目前为止，各类新酶层出不穷，总产量也在不断增加，但淀粉酶的产量仍旧占到整个酶制剂产量的50％以上。张晓静2013.02主要淀粉酶类型张晓静2013.02一、α-淀粉酶催化特性及来源

α-淀粉酶(α-1,4-glucan-4-glucanohydrolase，E.C.3.2.1.1)

α-淀粉酶是一种内切酶，其相对分子量约50000左右，作用于淀粉时，可从淀粉分子内部随机切开α-1,4糖苷键，不能切开α-1,6糖苷键以及与α-1,6糖苷键相连的α-1,4糖苷键，但能越过支点切开内部的α-1,4糖苷键，从而可以使淀粉的黏度减小，因此α-淀粉酶又称液化酶。张晓静2013.02一、α-淀粉酶催化特性及来源

α-淀粉酶不能水解麦芽糖，但可以水解含有3个或3个以上α-1,4糖苷键的低聚糖。α-淀粉酶的水解终产物中除含葡萄糖、麦芽糖等外，还含有具有α-1,6糖苷键的极限糊精和含α-1,6糖苷键的具葡萄糖残基的低聚糖。因其产物的还原性末端葡萄糖残基C1碳原子为α-构型的，因此将该作用方式的酶称作α-淀粉酶。张晓静2013.02一、α-淀粉酶催化特性及来源影响α-淀粉酶活性的因素张晓静2013.02一、α-淀粉酶催化特性及来源

影响α-淀粉酶活性的因素

α-淀粉酶通常在pH5.5～8.0时稳定，在pH4.0以下时易失活，其作用的最适pH为5.0～6.0，但不同来源的酶其最适pH值差别很大。

pH值张晓静2013.02一、α-淀粉酶催化特性及来源

影响α-淀粉酶活性的因素如，曲霉所产的α-淀粉酶可分为耐酸的和非耐酸两种类型，黑曲霉所产的α-淀粉酶是耐酸的，米曲霉产的α-淀粉酶则是非耐酸的。耐酸性的α-淀粉酶最适作用pH为4.0左右，在pH2.5～6.5稳定；非耐酸的α-淀粉酶最适pH为6.5左右，在pH5.5~9.5稳定。

pH值张晓静2013.02一、α-淀粉酶催化特性及来源

影响α-淀粉酶活性的因素

温度对酶活性有很大的影响，温度升高，酶的反应速度增加，一般温度每升高10℃，反应速度可增加1～2倍，但是大多数酶是蛋白质，温度过高则可导致蛋白质变性，从而导致酶失活，酶反应速度下降。

温度张晓静2013.02一、α-淀粉酶催化特性及来源

影响α-淀粉酶活性的因素纯化的α-淀粉酶在50℃以上容易失活，但在有大量Ca2+存在，或淀粉，或淀粉的水解产物糊精存在时，酶对热的稳定性会增加。

温度张晓静2013.02一、α-淀粉酶催化特性及来源

影响α-淀粉酶活性的因素

枯草杆菌的α-淀粉酶65℃时较稳定--中温淀粉酶

嗜热脂肪芽孢杆菌的α-淀粉酶85℃处理20min尚有70％的酶活；有些嗜热脂肪芽孢杆菌的α-淀粉酶在110℃时仍可保存一定的酶活。

温度张晓静2013.02一、α-淀粉酶催化特性及来源

影响α-淀粉酶活性的因素

凝结芽孢杆菌的α-淀粉酶在有Ca2+存在时，90℃的条件下处理90min仍可保存50％的酶活。

地衣芽孢杆菌的α-淀粉酶可不依赖Ca2+。

黑曲霉、拟内孢霉等的α-淀粉酶耐热性低，后者产的酶在40℃时就极不稳定。

温度张晓静2013.02一、α-淀粉酶催化特性及来源

影响α-淀粉酶活性的因素

α-淀粉酶是一种金属酶，每分子酶含有一个Ca2+，Ca2+可使酶分子保持相当稳定的活性构象，从而可以维持酶的最大活性及对的热稳定性。

除了Ca2+外，其他金属离子如Mg2+、Ba2+等也可以提高酶的热稳定性。

金属离子张晓静2013.02不同来源α-淀粉酶的性质张晓静2013.02二、α-淀粉酶的生产

α-淀粉酶可由微生物发酵产生，也可从植物和动物中提取。目前，工业生产上都以微生物发酵法进行大规模生产。主要的α-淀粉酶生产菌种有细菌和曲霉，尤其是枯草杆菌为大多数工厂所采用。生产上有实用价值的产生菌有：枯草杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、凝聚芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、米曲霉、黑曲霉、拟内孢霉等。张晓静2013.02二、α-淀粉酶的生产不同菌株所产α-淀粉酶在耐热、耐酸碱、耐盐等方面各有差别。对于最适反应温度在60℃以上的命名为中温型；最适反应温度在90℃以上的命名为高温。最适反应pH=5的为酸性；最适反应pH=9的为碱性α-淀粉酶。张晓静2013.02二、α-淀粉酶的生产4·

α-淀粉酶的生产概要

霉菌的α-淀粉酶大多采用固体曲法生产，细菌的α-淀粉酶则以液体深层发酵为主。固体培养法生产α-淀粉酶以麸皮为主要原料，添加少量米糠或豆饼的碱水浸出液作为补充氮源。在相对湿度90％以上，芽孢杆菌用37℃，曲霉用32～35℃培养36~48h后，立即在40℃左右烘干或风干即得工业用的粗酶。张晓静2013.02二、α-淀粉酶的生产

α-淀粉酶的生产概要

液体培养法生产α-淀粉酶多以麸皮、豆饼、米糠和玉米浆等作为主料，添加氯化铵等无机氮作为补充氮源，此外还要添加镁盐、磷酸盐和钙盐等。发酵液中固形物的含量为5％~

6％，最高可达15％，为了降低发酵液的黏度，利于氧的溶解和菌体的生长，可以加入适量α-淀粉酶进行液化，豆饼可以用豆饼碱水浸出液代替。张晓静2013.02二、α-淀粉酶的生产

α-淀粉酶的生产概要液体培养法生产α-淀粉酶以霉菌生产时，可控制微酸性，温度32℃；以细菌生产时可控制中性或微碱性，温度37℃，通气搅拌培养24～48h。当酶活性达到高峰时结束发酵，离心或以硅藻土作为助滤剂滤去菌体和不溶物。在有Ca2+存在下低温真空浓缩后，加入防腐剂(苯甲酸钠等)、稳定剂(山梨酸钾等)以及缓冲剂后即得成品。若在成品中加入一定量的硼酸盐，可提高其耐热性，此细菌α-淀粉酶产品呈暗褐色，带不愉快的臭味，在室温下可以放置数月。张晓静2013.02二、α-淀粉酶的生产

α-淀粉酶的生产概要

为了得到高活性的α-淀粉酶，并利于运输，可把发酵液用硫酸盐盐析或其他溶剂沉淀制成固态粉状。如，在有Ca2+存在下将浓缩发酵液调pH至6左右，加入40％左右的硫酸铵进行盐析沉淀，移去上清液后，加助滤剂硅藻土，收集沉淀于40℃下风干，在沉淀的酶泥中可加入大量硫酸钠。粉碎后加入淀粉、CaCl2等作为稳定剂填充剂后即为成品。张晓静2013.02二、α-淀粉酶的生产

α-淀粉酶的生产概要固态麸曲法生产的酶，可用水浸提后进行盐析，在浸提前可将麸曲风干，以减少色素溶出，若浸提液色素过多，可添加CaCl2、Na2HPO4等形成沉淀而得以除去。若用溶剂法进行沉淀，则宜在低温下(15℃)进行操作，在沉淀时务必加入CaCl2、糊精等，加入溶剂使其最终浓度在70％左右进行沉淀，收集所得的沉淀用无水乙醇脱水后，在40℃以下烘干或风干即可。张晓静2013.02二、α-淀粉酶的生产

α-淀粉酶的生产概要有些菌株在合成α-淀粉酶的同时，也会产生一些蛋白酶，蛋白酶的存在会影响使用效果，同时也会缩短α-淀粉酶的保存期限，因此，除去蛋白酶非常关键。除蛋白酶的方法：1.可以在发酵时的培养基中加入柠檬酸盐以抑制菌株产蛋白酶；2.可将发酵液加热至50～65℃进行处理，使蛋白酶失活而除去；3.可以通过吸附法进行除去：采用淀粉作为吸附剂，淀粉可经过膨胀处理以提高吸附效果。张晓静2013.02

微生物α-淀粉酶可以用固体培养生产，也可用液体深层培养法生产，现以枯草杆菌JD32和枯草杆菌B.S.209诱变菌株B.S.796生产α-淀粉酶为例加以介绍。张晓静2013.02α-淀粉酶的固态发酵生产活化菌种摇瓶扩培厚层通风培养麸曲烘干粗酶产品抽提过滤沉淀离心脱水烘干调配成品生产流程保藏菌种α-淀粉酶的固态发酵生产操作要点①活化培养基：麸皮5％、豆饼粉3％，蛋白胨0.25％，琼脂2％，溶解过滤后分装试管，0.1MPa蒸汽压力下灭菌20min即可。②种子培养基：豆饼1％、蛋白胨0.4％、酵母膏0.4％、氯化钠0.05％，溶解后调pH值7.1～7.2，0.1MPa蒸汽压力下灭菌20～30min。③麸曲培养基：麸皮70％、米糠20％、木薯粉或豆饼粉10％、烧碱0.5％，加水使含水量达60％左右，常压蒸汽蒸煮1h即可。α-淀粉酶的固态发酵生产操作要点④厚层通风培养：麸曲培养基冷却到38～40℃接入0.5％左右的种子，拌匀后在厚层通风培养室内38℃左右培养20h左右出曲风干即得粗晶。⑤精制：麸曲用1％食盐水浸泡3h（用量3~4倍），然后过滤，调滤液pH至5.5～6.0，然后加入冷至10℃的酒精使最终浓度为70％沉淀酶，沉淀经离心，无水酒精洗涤脱水后，25℃下烘干粉碎，加入填充料等即为精制酶制剂。α-淀粉酶的液态深层发酵生产活化菌种摇瓶扩培种子罐扩培发酵罐发酵发酵液板框压滤滤液沉淀干燥调配成品生产流程絮凝α-淀粉酶的固态发酵生产操作要点①摇瓶种子培养：培养基配方麦芽糖6％、豆粕水解液6％、Na2HPO4·12H2O0.8％、(NH4)2SO40.4％、CaCl20.2％、NH4C10.15％，pH6.5~7.0，500mL三角瓶内装培养基50mL,0.1MPa蒸汽压力下灭菌20～30min。每瓶接种一环菌种，接种后置旋转式摇床上，37℃左右培养28h左右即可进入种子罐扩大培养。②种子罐扩大培养：采用500L培养罐，转速360r/min，通风比1：1.3～1.4，3l℃培养12～14h。α-淀粉酶的液态深层发酵生产α-淀粉酶的固态发酵生产操作要点③10m3发酵罐发酵

首先，发酵罐培养基的配制α-淀粉酶的液态深层发酵生产麦芽糖液的制备豆粕水解液的制备发酵培养基的配制α-淀粉酶的固态发酵生产操作要点

麦芽糖液的制备：取玉米粉或甘薯粉加水2~2.5份，调pH6.2，加CaCl20.1％，升温至80℃，添加α-淀粉酶5~10U/g原料，液化后迅速在高压1～2kg/cm2下糊化30min，冷却至55~60℃，pH5.0时添加异淀粉酶20～50U/g原料和β-淀粉酶100~200U/g原料，糖化4～6h，加热至90℃。趁热过滤即为麦芽糖液。α-淀粉酶的液态深层发酵生产α-淀粉酶的固态发酵生产操作要点

豆粕水解液的制备：取豆粕粉加水10份浸泡2h，然后在lkg/cm2压力下蒸煮30min，冷却至55℃，调pH7.5，加蛋白酶50～100U/g原料，作用2h，过滤后浓缩至蛋白质含量为50％，即得豆粕水解液。

发酵罐培养基的配制：用上述麦芽糖液配制成为：含麦芽糖6％、豆粕水解液6％～7％、Na2HPO4·12H2O0.8％、(NH4)2SO40.4％、CaCl20.2％、NH4Cl0.15％、消泡剂适量，调pH6.

5~7.0。α-淀粉酶的液态深层发酵生产α-淀粉酶的固态发酵生产操作要点③10m3发酵罐发酵

发酵罐发酵条件α-淀粉酶的液态深层发酵生产

发酵罐培养基经灭菌，冷却后接入3％～5％种子培养成熟液。在37±1℃下，罐压0.5kg/cm2，风量0~20h为1:0.48，20h后1:0.67，培养时间28～36h。α-淀粉酶的固态发酵生产操作要点

发酵前期为细菌生长繁殖阶段，采用调节空气流量的方法使pH在7.0～7.5之间，有利于细胞大量繁殖。发酵产酶期pH应控制在6.0~6.5之间为宜，有利于α-淀粉酶的形成。