淀粉酶及其作用方式-

1、2008年第3期9月出版摘要淀粉酶是生產(chǎn)淀粉糖和發(fā)酵產(chǎn)品最重要的一種物質(zhì),對(duì)淀粉工業(yè)的發(fā)展起了巨大的促進(jìn)作用。關(guān)鍵詞淀粉酶;-淀粉酶;-淀粉酶;葡萄糖淀粉酶;脫支酶;水解Abstract Starch enzymes are one of the most importantmaterials for manufacturing starch sugars and fermentproducts.They have contributed greatly to the develop-ment of the starch hydrolysis industry.keywords starch

2、enzymes ;-Amylase ;-Amy-lase ;1,4-D-Glucanglucohydrolase ;1,6-D-Gl-ucano-hydrolase ;hydrolysis淀粉酶屬于水解酶類,是催化淀粉、糖元和糊精中糖苷鍵的一類酶的統(tǒng)稱。淀粉酶廣泛分布于自然界,幾乎所有植物、動(dòng)物和微生物都含有淀粉酶。他是研究較多、生產(chǎn)最早、應(yīng)用最廣和產(chǎn)量最大的一種酶,其產(chǎn)量占整個(gè)酶制劑總產(chǎn)量的50%以上。按其來源可分為細(xì)菌淀粉酶、霉菌淀粉酶和麥芽糖淀粉酶。根據(jù)對(duì)淀粉作用方式的不同,可以將淀粉酶分成四類:-淀粉酶,他從底物分子內(nèi)部將糖苷鍵裂開;-淀粉酶,他從底物的非還原性末端將麥芽糖單位水解下來

3、;葡萄糖淀粉酶,他從底物的非還原性末端將葡萄糖單位水解下來;脫支酶,只對(duì)支鏈淀粉、糖原等分支點(diǎn)的-1,6-糖苷鍵有專一性。淀粉酶的種類及來源等見下頁表1。1-淀粉酶-淀粉酶(-amylase又稱為液化型淀粉。該酶作用于淀粉和糖原時(shí),所產(chǎn)生的還原糖在光學(xué)結(jié)構(gòu)上是-型的,所以將此酶叫做-淀粉酶。-淀粉酶(-1,4-D-葡萄糖-葡萄糖苷水解酶普遍分布在動(dòng)物、植物和微生物中,是一種重要的淀粉水解酶,他以隨機(jī)作用方式切斷淀粉、糖原、寡聚或多聚糖分子內(nèi)的葡萄糖苷鍵,產(chǎn)生麥芽糖、低聚糖和-1,4葡萄糖等,是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的酶制劑之一。-淀粉酶可以由微生物發(fā)酵制備,也可以從動(dòng)植物中提取,不同來源淀粉酶

4、的性質(zhì)有一定的區(qū)別,工業(yè)中主要應(yīng)用的是真菌和細(xì)菌-淀粉酶。能產(chǎn)生-淀粉酶的微生物有枯草桿菌、芽孢桿菌、吸水鏈霉菌、米曲霉、黑曲霉和擴(kuò)展青霉等。-淀粉酶作用于淀粉和糖原時(shí),從底物分子內(nèi)部隨機(jī)地切開-1,4-糖苷鍵,而生成麥芽糖、少量葡萄糖和一系列相對(duì)分子質(zhì)量不等的低聚糖和糊精。-1,4-糖苷鍵裂開而產(chǎn)物的夠型保持不變。然而從多黏桿菌得到的-淀粉酶卻是一個(gè)例外,他于外切的方式作用于淀粉,而寡糖產(chǎn)物的異頭炭具有-構(gòu)型。-淀粉酶以直鏈淀粉為底物時(shí),反應(yīng)一般按兩個(gè)階段進(jìn)行。首先,直鏈淀粉快速地降解產(chǎn)生寡糖,這基本上是-淀粉酶以隨機(jī)的方式作用于淀粉的結(jié)果。在這一階段直鏈淀粉的黏度以及與碘發(fā)生呈色反應(yīng)的能力

5、很快地下降。第二階段的反應(yīng)比第一階段的反應(yīng)要慢得多。他包括寡糖緩慢地水解生成最終產(chǎn)物葡萄糖和麥芽糖。第淀粉酶及其作用方式Starch enzymes and their hydrolyzing styles食品工程FOOD ENGINEERING*康明麗,女,1973年出生,2001年畢業(yè)于沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)。碩士,講師。收稿日期:2008-05-16康明麗*(河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,石家莊050018KANG M ing-li *(College of Bioscience and Bioengineering ,Hebei Science and Technology Universit

6、y,Shijiazhuang 050018,China 112008年第3期9月出版表1各種淀粉酶的編號(hào)、名稱及來源EC編號(hào)推薦名稱系統(tǒng)名稱來源及別名lase二階段的反應(yīng)并不遵循第一階段隨機(jī)作用的模式。-淀粉酶作用于支鏈淀粉時(shí)產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖和一系列限制糊精(由4個(gè)或更多個(gè)葡萄糖構(gòu)成的寡糖,后者都含有-1,4-糖苷鍵。2-淀粉酶-淀粉酶廣泛存在于大多數(shù)高等植物中,如大麥、小麥、甘薯和大豆等中。哺乳動(dòng)物中不存在-淀粉酶。微生物-淀粉酶直到1974年才被發(fā)現(xiàn),從此研究微生物來源的-淀粉酶開始活躍起來。近年來,發(fā)現(xiàn)不少微生物如巨大芽孢桿菌、多黏芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、假單胞菌和鏈霉菌等中也有-淀粉

7、酶的存在。微生物的-淀粉酶從其對(duì)淀粉的作用來看,與高等植物的-淀粉酶大體上是一致的,而在耐熱方面卻優(yōu)于高等植物的-淀粉酶,更適于工業(yè)應(yīng)用。-淀粉酶作用于直鏈淀粉時(shí)在理論上應(yīng)100%水解成麥芽糖,當(dāng)直鏈淀粉含有偶數(shù)葡萄糖基時(shí),-淀粉酶作用的最終產(chǎn)物是麥芽糖;當(dāng)直鏈淀粉含有奇數(shù)葡萄糖基時(shí),-淀粉酶作用的最終產(chǎn)物除麥芽糖外,還含有麥芽三糖和葡萄糖。-淀粉酶催化麥芽三糖水解生成麥芽糖和葡萄糖的速度遠(yuǎn)低于淀粉最初水解的速度,而且需要在高濃度酶的條件下才能進(jìn)行。但實(shí)際上因直鏈淀粉的老化、混有微量分支點(diǎn)以及氧化改性等因素,在很多情況下僅有70%90%降解成麥芽糖。支鏈淀粉經(jīng)-淀粉酶作用后,其中50%60%轉(zhuǎn)

8、變成麥芽糖,而其余部分稱為-限制糊精。當(dāng)-淀粉酶作用于高度分支的糖原時(shí),僅有40%50%能轉(zhuǎn)變成麥芽糖。-淀粉酶作用機(jī)制:-淀粉酶的活性部位中至少含有三個(gè)特異基團(tuán)X、A、B,他們參與酶同底物的結(jié)合和酶-底物絡(luò)合物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的過程,其中X基團(tuán)能識(shí)別淀粉分子非還原性末端C4上的-OH。當(dāng)X基團(tuán)和C4上的-OH發(fā)生相互作用時(shí),底物分子的第二個(gè)糖苷鍵恰到好處地配置在催化基食品工程122008年第3期9月出版康明麗:淀粉酶及其作用方式團(tuán)A和B的臨近處,這樣就形成了具有反應(yīng)力的酶-底物絡(luò)合物。當(dāng)X基團(tuán)未能正確地發(fā)揮作用和酶被環(huán)狀糊精抑制時(shí)就生成沒有反應(yīng)力的絡(luò)合物。3葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶只存在于微生物界

9、,許多霉菌都可以生產(chǎn)葡萄糖淀粉酶。工業(yè)生產(chǎn)所用菌種是根霉、黑曲霉以及擬內(nèi)孢酶等真菌,包括雪白根霉、德氏根霉、黑曲霉、泡盛曲霉、海棗曲霉、臭曲霉、紅曲霉等的變異株。其中黑曲霉是最重要的生產(chǎn)菌種。葡萄糖淀粉酶是胞外酶,可從培養(yǎng)液中提取出來。他是唯一用150m3大發(fā)酵罐大量廉價(jià)生產(chǎn)的酶,因?yàn)槠渑囵B(yǎng)條件不適于雜菌生長(zhǎng),污染雜菌問題較少。葡萄糖淀粉酶的水解方式:葡萄糖淀粉酶是一種外斷型淀粉酶,該酶的底物專一性很低,他不僅能從淀粉分子的非還原性末端切開-1,4-糖苷鍵,還能將-1,6-糖苷鍵和-1,3-糖苷鍵切開,只是后兩種鍵的水解速度較慢。水解作用由底物分子的末端進(jìn)行,屬于外切酶。此酶水解淀粉分子和較大

10、分子的低聚糖,屬于單鏈?zhǔn)?即水解1個(gè)分子完成后,再水解另一個(gè)分子。但水解較小分子的低聚糖屬于多鏈?zhǔn)?即水解一個(gè)分子幾次后脫離,再水解另外一個(gè)分子。葡萄糖淀粉酶所水解的底物分子越大,水解速率越快,而且酶的水解速率還受到底屋分子排列上的下一個(gè)鍵的影響。該酶能夠容易地水解含有1個(gè)-1,6鍵的潘糖,卻很難水解只含1個(gè)-1,4-鍵的異麥芽糖,對(duì)含有兩個(gè)-1,6鍵異麥芽糖基麥芽糖則完全無法水解,其水解分支密集的糖原較水解淀粉困難,若以分子結(jié)構(gòu)中含有-1,6鍵和-1,4鍵的潘糖為底物時(shí),首先切開的是-1,6鍵,然后切開-1,4鍵,因此他作用于支鏈淀粉時(shí),在遇到-1,6鍵分支處便形成一個(gè)類似潘糖的結(jié)構(gòu),將-1

11、,6鍵切開,再將-1,4-糖苷鍵迅速切開,故水解支鏈淀粉的速率受水解-1,6鍵水解速率的控制。4異淀粉酶4.1異淀粉酶異淀粉酶是水解支鏈淀粉、糖原、某些分支糊精和寡聚糖分子的-1,6-糖苷鍵的脫支酶(EC.4.2普魯藍(lán)酶參考文獻(xiàn)1彭志英.食品酶學(xué)導(dǎo)論M.北京:中國輕工業(yè)出版社,2002.2何國慶,丁立孝.食品酶學(xué)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.3羅志剛,楊景峰,羅發(fā)興.-淀粉酶的性質(zhì)及應(yīng)用J.食132008年第3期9月出版(上接第4頁別真假農(nóng)藥的水平,同時(shí)增強(qiáng)守法意識(shí),也是解決農(nóng)藥殘留的另一重要方面。各級(jí)農(nóng)業(yè)行政主管部門定期對(duì)農(nóng)民進(jìn)行普及農(nóng)藥知識(shí)的講座,使農(nóng)民能摸清各種農(nóng)藥和害蟲的特殊性,

12、并根據(jù)病蟲發(fā)生的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)掌握正確的用藥時(shí)機(jī),選用不同的施藥方法,正確合理的用藥,不但可以保證防治效果,也可以減少用藥次數(shù),用藥量,減少對(duì)環(huán)境的污染及農(nóng)藥殘留。通過培訓(xùn),使農(nóng)民正確使用器具,出現(xiàn)意外時(shí),應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。建議農(nóng)民噴灑農(nóng)藥時(shí)穿戴不透水的工作服,戴橡膠手套、戴防護(hù)面具(或眼鏡、穿膠鞋。在處理和使用農(nóng)藥時(shí),使用人必須遵守以下預(yù)防措施:不準(zhǔn)吃東西、喝水和吸煙;避免皮膚、眼睛和口與人接觸;衣服不準(zhǔn)接觸農(nóng)藥,使用后必須要清洗,如有傷口要消毒,工作服也要清洗,嚴(yán)格牢記農(nóng)產(chǎn)品收獲日期;清洗包裝容器,對(duì)施農(nóng)藥的田地進(jìn)行防護(hù),并將空包裝收回。加強(qiáng)對(duì)有關(guān)法律法規(guī)的宣傳,使農(nóng)民增強(qiáng)守法意識(shí),不使用高殘毒的

13、農(nóng)藥,嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)要求用藥。3.3提高農(nóng)藥殘留的測(cè)定技術(shù)目前,我國對(duì)農(nóng)藥殘留的監(jiān)測(cè)技術(shù)相對(duì)比較落后,在同時(shí)測(cè)定上百種農(nóng)藥的多殘留分析技術(shù)上,美國食品和藥品管理局(FDA多殘留方法可檢測(cè)360多種農(nóng)藥,德國可檢測(cè)325種,加拿大可檢測(cè)251種,我國卻缺乏這種技術(shù),同時(shí)我國還存在農(nóng)產(chǎn)品小規(guī)模生產(chǎn)和大市場(chǎng)需求的矛盾,就要求我們進(jìn)一步尋求高新監(jiān)測(cè)技術(shù),提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性和迅捷性。目前,用于農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)的方法有農(nóng)藥殘留速測(cè)法、蔬菜水果中農(nóng)藥多殘留快掃描檢測(cè)法(CDFA-M RSM、氣相色譜(GC、高效液相色譜(HPLC、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC/M S以及免疫分析法等。4結(jié)語我國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)藥殘留

14、與食品安全的問題比較突出,我們應(yīng)當(dāng)從源頭抓起,加強(qiáng)立法,規(guī)范市場(chǎng);加大宣傳力度,引導(dǎo)農(nóng)民正確高效使用農(nóng)藥,提高食品質(zhì)量安全檢測(cè)的手段和技術(shù),最終控制食品中農(nóng)藥的殘留。參考文獻(xiàn)1張曉燕.食品衛(wèi)生與質(zhì)量管理M.北京:化學(xué)工業(yè)出版,2006:74.2田惠光.食品安全控制關(guān)鍵技術(shù)M.北京:科學(xué)出版社,2004:86.3伍小紅,李建科,惠偉.農(nóng)藥殘留對(duì)食品安全的影響及對(duì)策J.食品與發(fā)酵工業(yè),2005,31(6:80-84.4白艷紅,周玲,王江,等.陜西省部分地區(qū)蔬菜與水果中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的調(diào)查報(bào)告J.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2005,26(1:86-88.5段志敏,宋曉萍,段毅宏,等.蔬菜中農(nóng)藥殘留污染狀況調(diào)

15、查J.職業(yè)與健康,2005,21(7:1020-1021.6李建強(qiáng),吉玉英.農(nóng)藥殘留狀況研究J.唐山師范學(xué)院學(xué)報(bào),2005,27(2:14-17.7王宏芳,李靜,趙星宇,等.吉林省糧食中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留量分析J.現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué),2007,34(21:4015-4016.8楊曉泉.食品毒理學(xué)M.北京:中國輕工業(yè)出版社,1999:139.9李雪飛,楊艷剛,孫勝龍,等.蔬菜中有機(jī)磷、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留調(diào)查J.環(huán)境與健康雜志,2006,23(5:418-420.品研究與開發(fā)J,2007,28(8:163-167.4GUPTAR,GOGRASP,M OHAPATRAH,et al.M icrobial-a

16、mylases:abiotech-nologicalperspectiveJ.ProcessBiochem-istry,2003,11(38:1599-1616.5劉欣.食品酶學(xué)M.北京:中國輕工業(yè)出版社,2007.6武金霞,王沛,李曉明.糖化酶的研究進(jìn)展及趨勢(shì)J.自然雜志,2003,25(3:161-163.7楊依軍,李多川,沈崇堯.葡萄糖淀粉酶研究進(jìn)展J.微生物學(xué)通報(bào),1996,23(5:31-35.8張秀媛,袁永俊,何擴(kuò).糖化酶的研究概況J.食品研究與開發(fā).2006,27(9:163-166.9諸葛斌.生淀粉糖化酶的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理J.工業(yè)微生物,2001,31(1:49-51.10袁勤生.應(yīng)用酶學(xué)M.上海:華東理工大學(xué)出版