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第八章 淀粉酶类 淀粉是由许多葡萄糖分子以α—1．4或α—1．6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。 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：α—淀粉酶、β—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。 第一节 α—淀粉酶 第二节 β—淀粉酶 第三节 葡萄糖淀粉酶 第四节 脱支酶 第一节 α—淀粉酶 (EC3．2．1．1系统名：α—1. 4葡聚糖—4—葡聚糖水解酶) α—淀粉酶是一种内切酶，它随机地从分子内部切开α—1．4糖苷键(水解中间的α—1．4键比分子末端的α—1．4键概率大)，遇到分支点的α—1．6键不能切，但能跨越分支点而切开内部的α—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α—构型(光学)，故称这种酶为α—淀粉酶。 一、 α—淀粉酶的水解反应 二、 α—淀粉酶的基本性质 三、α—淀粉酶的工业生产 一、 α—淀粉酶的水解反应 淀粉在α—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。 水解产物： 水解直链淀粉，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α-1.6糖苷键，产物除麦芽糖、少量葡萄糖外，还有带α-1.6键的小分子极限糊精。 二、α—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 （一）需要钙离子 大多数α—淀粉酶需要钙离子，钙离子可使α—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α—淀粉酶的稳定性。 （二）pH范围 一般α—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。 （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α—淀粉酶热稳定性最好，最适温度可达90℃ 。 枯草杆菌产α—淀粉酶最适温度为70℃ 。 霉菌产α—淀粉酶最适温度为50℃。 拟内孢霉所产α—淀粉酶最不稳定， 40℃即会失活。 （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。 （五）分子量及其氨基酸组成 α—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。 三、α—淀粉酶的工业生产 目前工业大规模生产和应的α—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BF—7658α—淀粉酶 (二)高温α—淀粉酶 (三)米曲霉固体培养法生产α—淀粉酶 (一)枯草杆菌BF—7658α—淀粉酶 1、菌种 2、发酵工艺 3、酶的提取 1、菌种 枯草杆菌BF—7658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： 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。 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）盐析法制工业级粗酶 （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%）。 （2）酒精沉淀法制食品级酶 （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 (二)高温α—淀粉酶： 高温 α—淀粉酶是指热稳定性在90 ℃以上的α—淀粉酶，它适宜在高温下（100-110 ℃）将淀粉液化。近年来高温α—淀粉酶几乎有完全取代枯草杆菌中温α—淀粉酶的趋势。 1、菌种 2、生产工艺 3、使用 1、菌种 地衣芽孢杆菌 嗜热脂肪芽孢杆菌 高温放线菌等 2、生产工艺 以美国Miles公司生产Takatherm酶