α-淀粉酶綜述教學文案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。-淀粉酶綜述-淀粉酶綜述佚名2013-10-06摘要：-淀粉酶分布十分廣泛，遍及微生物至高等植物。-淀粉酶是一種十分重要的酶制劑，大量應用于糧食加工、食品工業(yè)、釀造、發(fā)酵、紡織品工業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)等，是應用最為廣泛的酶制劑之一。本文概述了-淀粉酶的發(fā)現(xiàn)和應用發(fā)展史、分離純化及結(jié)構(gòu)的研究史、催化機制及其研究史、工業(yè)化生產(chǎn)和應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢等。關(guān)鍵詞：-淀粉酶發(fā)現(xiàn)應用分離純化結(jié)構(gòu)催化機制研究史發(fā)展趨勢-淀粉酶(-1,4-D-葡萄糖-葡萄糖苷水解酶)普遍分布在動物、植物和微生物中,是一種重要的淀粉水解酶。其作用

2、于淀粉時從淀粉分子的內(nèi)部隨機切開-1，4糖苷鍵，生成糊精和還原糖。由于產(chǎn)物的末端殘基碳原子構(gòu)型為構(gòu)型，故稱-淀粉酶。現(xiàn)在-淀粉酶泛指能夠從淀粉分子內(nèi)部隨機切開-1，4糖苷鍵，起液化作用的一類酶。1-淀粉酶的發(fā)現(xiàn)和應用史1.1-淀粉酶的發(fā)現(xiàn)啤酒是最古老的酒精飲料，發(fā)酵是其關(guān)鍵步驟，其中所包含的糖化過程就是把淀粉轉(zhuǎn)化為糖。這個轉(zhuǎn)化過程的機理一直都沒有被弄清楚，直到淀粉的發(fā)現(xiàn)。在19世紀早期，許多科學家都在研究谷物提取物中淀粉的消化機理。Nasse（1811年）發(fā)現(xiàn)，從生物體中提取的淀粉能過被轉(zhuǎn)化為糖，而從被沸水殺死的植物細胞中提取的淀粉不能被轉(zhuǎn)化為糖。Kirchhoff（1815年）做了一個巧妙的

3、實驗。他將4份的冷水加入到2份的淀粉中，并邊加邊攪拌。之后加入20份的沸水使其形成一層厚厚的淀粉糊。在淀粉糊還是余溫的時候，加入被粉碎的麩質(zhì)（或麥芽），然后在4060列式溫度下水浴。12小時后發(fā)現(xiàn)，淀粉糊開始緩慢液化。810小時后，淀粉糊被轉(zhuǎn)化為一種甜的溶液。之后，他將其通過過濾和蒸發(fā)濃縮得到了糖漿，品嘗后發(fā)現(xiàn)，其和發(fā)酵液一樣甜。在操作的過程中，他注明了實驗過程中僅添加了非常少的麩質(zhì)，并且得到的糖漿與淀粉的量成正比。此外，如果在加入麩質(zhì)前加入幾滴高濃度的硫磺酸，最終就沒有糖生成。從這個實驗中他得到結(jié)論1）麩質(zhì)是一種能夠使溫水中的淀粉粉末轉(zhuǎn)化為糖的物質(zhì)。2）作為種子發(fā)芽的結(jié)果，相比種子內(nèi)的物質(zhì)而

4、言，麩質(zhì)能過將更多的淀粉轉(zhuǎn)化為糖。至此,Kirchhoff奠定了發(fā)現(xiàn)谷物中一種能夠?qū)⒌矸坜D(zhuǎn)化為糖的蛋白質(zhì)的基礎。另一個研究進展是由Payen和Persoz（1833年）發(fā)現(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵液的酒精析出物中含有一種對熱不穩(wěn)定的物質(zhì)，它能使淀粉轉(zhuǎn)化為糖。他們將其稱為“diastase”，它就是現(xiàn)代所說的淀粉酶。1886年，Lintner發(fā)現(xiàn)了兩種淀粉酶-淀粉液化酶和淀粉糖化酶。1924年，Kuhn將淀粉水解酶歸為兩類。將發(fā)酵過程中能夠?qū)⒌矸鬯鉃榈矸勖?，其能夠?qū)⒌矸鬯鉃樾望溠刻?。將能夠液化和糊化淀粉的酶稱為淀粉酶，其作用于淀粉的產(chǎn)物表現(xiàn)為低旋光性，這一點為型麥芽糖和相關(guān)糖的特性1。1.2-淀粉酶

5、的應用史及現(xiàn)狀早在1833年payen從麥芽抽提液中用酒精沉淀出白色沉淀,可以使200倍的淀粉液化,取名為“diastase”，并出售用于棉布的退漿。1894年tadamin用麩皮培養(yǎng)米曲霉制造淀粉酶作為消化劑,建立了高峰制藥廠現(xiàn)miles公司的前身。1913年法國Bioden與Effront發(fā)明用枯草桿菌生產(chǎn)淀粉酶,以其耐熱性取代了麥芽淀粉酶用于棉布的退漿,創(chuàng)建了rapedase工廠(現(xiàn)并入了gistbrocades公司)。從此酶制劑工業(yè)揭開序幕。第二次世界大戰(zhàn)后,隨著抗生素工業(yè)的發(fā)展,微生物的培養(yǎng)技術(shù)、發(fā)酵工藝和發(fā)酵罐的革新,酶制劑工業(yè)有了飛躍的發(fā)展,進人了工業(yè)化大生產(chǎn)的階段。1949年日

6、本采用深層通風培養(yǎng)法生產(chǎn)淀粉酶。1959年,日本采用淀粉酶和糖化酶進行淀粉的液化和糖化,確定了酶法制造葡萄糖漿的工藝,革除了沿用100年酸水解工業(yè),使淀粉出糖率由80%提高到100%。1973耐熱性淀粉酶投人生產(chǎn)。從此淀粉酶的生產(chǎn)又進入了一個新階段2。據(jù)統(tǒng)計,淀粉酶和糖化酶是酶制劑的主要品種。如美國1975年酶制劑總產(chǎn)值為5151萬美元,淀粉酶類為1550萬美元,1980年總產(chǎn)值是6681萬美元,其中淀粉酶類約占20%。在日本,1976年酶制劑總銷售額為2999百萬日元,淀粉酶為1530百萬日元,占50%。將淀粉用-淀粉酶液化、糖化酶糖化進而提取葡萄糖的工藝奠定了果糖漿和淀粉糖漿生產(chǎn)的基礎,因

7、而改變了糖品種的結(jié)構(gòu),開辟了淀粉加工的新途徑。1980年,美國果葡萄漿用量已達40億磅,折合成濕淀粉為280萬噸,若加上未統(tǒng)計的數(shù)字,估計實際可達500萬噸。僅生產(chǎn)可口可樂每年則需用糖漿100萬噸3。目前,除開展大量常規(guī)誘變育種工作外,國外已初步搞清了一淀粉酶的調(diào)控基因,探討了有關(guān)轉(zhuǎn)導轉(zhuǎn)化和基因克隆等育種技術(shù)。將枯草芽抱桿菌重組體的基因引入生產(chǎn)菌株陰,使淀粉酶產(chǎn)量提高710倍,并已應用于食品和制酒工業(yè),給選育高產(chǎn)淀粉酶菌株開創(chuàng)了新的途徑4。-淀粉酶在動物、植物、微生物中均能產(chǎn)生，但大量生產(chǎn)還是主要靠微生物發(fā)酵。有關(guān)的屬有：Bacillus，Bacteroides，Clostridium，The

8、rmomonospora，Acinetobacter，Thermophile，Pseudomonas，Streptomyces，Thermoactinomyces，Aspergillus，Mucor，Neurospora，Penicillium等。世界許多國家都以枯草桿菌（B.subtilis）生產(chǎn)的細菌淀粉酶和米曲霉（Aspergillusoryzae）生產(chǎn)的真菌淀粉酶為主要產(chǎn)品5。下面僅以真菌-淀粉酶的生產(chǎn)應用現(xiàn)狀為例說明。目前國際上僅有諾維信、丹尼斯克和帝斯曼等少數(shù)幾家大型酶制劑公司擁有真菌-淀粉酶的先進的生產(chǎn)技術(shù)與產(chǎn)品，且一直處于國際領先水平，其發(fā)酵水平一般在2000U/g以上(固態(tài)發(fā)

9、酵)。雖然，我國早在1965年就已在無錫建成我國第一個酶制劑廠無錫酶制劑廠，并相繼在國內(nèi)實現(xiàn)了-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶及高溫-淀粉酶等生物酶制劑的生產(chǎn)和利用。但是，我國在很長一段時間內(nèi)對真菌-淀粉酶的生產(chǎn)卻處于空白狀態(tài)，或有少量的自主產(chǎn)品面市，仍然遠不能滿足市場需求，使得我國必須通過大量進口才得以滿足國內(nèi)食品或發(fā)酵等工業(yè)日益增長的使用需求。隨著真菌-淀粉酶需求量的日益增加及其相對較昂貴的價格，使得近年來越來越多的國內(nèi)研究者開始關(guān)注真菌-淀粉酶研究與開發(fā)工作。國內(nèi)報道的發(fā)酵水平大多數(shù)為200-600U/g。至2004年，河南省科學院生物研究所與鄭州海韋力食品有限公司合作，以米曲霉為出發(fā)菌株，通過

10、粒子束、60Co、r-射線、微波、紫外線、亞硝酸和硫酸二乙酯等6種物理和化學誘變劑交替作用方法選育出了一株產(chǎn)酶水平較高菌株，其平均生產(chǎn)水平為1283U/g，“整體技術(shù)達到了國內(nèi)同類研究的領先水平”。時至今日，國內(nèi)已有多家酶制劑公司擁有真菌-淀粉酶產(chǎn)品，在一定程度上緩解了國內(nèi)對該酶種需求的壓力，然而因國內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)水平和產(chǎn)品多樣性距國際領先水平仍有一定差距，所以國內(nèi)市場供應的真菌-淀粉酶大部分來自國外企業(yè)，使得在該酶種的市場占有中，中國企業(yè)一直處于劣勢6。2酶的催化機制、空間結(jié)構(gòu)及研究史2.1酶的催化機制-淀粉酶在結(jié)構(gòu)上的相似性使人們相信他們具有相似的催化機制。McCarter、Davies均提

11、出-淀粉酶的催化過程包括三步，共發(fā)生2次置換反應。第一步，底物某個糖殘基要先結(jié)合在酶活性部位的-1亞結(jié)合位點，該糖基氧原子被充當質(zhì)子供體的酸性氨基酸（如GLU）所質(zhì)子化；第二步，-1亞結(jié)合位點的另一個親核氨基酸（如ASP）對糖殘基的C1碳原子進行親核攻擊，與底物形成共價中間產(chǎn)物，同時斷裂C1-OR鍵，置換出底物的糖基配基部分；第三步，糖基配基離去之后，水分子被激活（這可能正是被剛?cè)ベ|(zhì)子化的GLU所激活），這個水分子再將ASP的親核氧與糖殘基的C1之間的共價鍵C1-ASP水解掉，置換出酶分子的ASP殘基，水解反應完成。在第二次置換反應中，如果進攻殘基不是水分子，而是一個帶有游離羥基的糖（寡糖）R

12、OH，那么酶分子的ASP殘基被置換出去后，就發(fā)生了糖基轉(zhuǎn)移反應而非水解反應7。2.2酶催化機制的研究史-淀粉酶的結(jié)構(gòu)首先由MATSUURA(MATSUURAetal.,1979;1984)發(fā)現(xiàn)。（KUSUNOKIetal.,1990）單斜晶體被提煉出。斜方晶系的天然形態(tài)(BOELetal.,1990)和阿卡波糖混合形態(tài)(BRZOZOWSKIetal.,1997)被提煉出來。在單斜晶態(tài)分析中，在酶的活性部位發(fā)現(xiàn)了與麥芽糖的結(jié)合鍵。于是根據(jù)分子模型的研究，底物和酶鍵結(jié)合的假設被提出來。之后，根據(jù)阿卡波糖混合形態(tài)結(jié)構(gòu)，證實了確實存在底物和酶鍵結(jié)合模型。抑制劑阿卡波糖也被用于其他和淀粉酶結(jié)構(gòu)分析中，用

13、于模擬想象底物和酶鍵結(jié)合的模型(QIANetal.,1994;FUJIMOTOetal.;1998,KADZIOLAetal.;1998,BRAYERetal.,2000)。它們的結(jié)構(gòu)表明酶和底物可能有相互作用。催化殘基和底物之間的氫鍵是Asp206-O1(-1),O6(-1),Glu230-O1(-1),andAsp297-O2,O3(-1)8。2.3酶空間結(jié)構(gòu)及研究史-淀粉酶的三級空間結(jié)構(gòu)是通過X衍射在3A溶液中應用多對同晶型置換法得到（Mat-suur,Y;Kusunoki,M;Date,W;Date,W;Harada,S;Bando,S;elat1979J.Biochem.86,177

14、3-1783;1980J.Biochem.87,1555-1558)。其一級結(jié)構(gòu)氨基酸排列順序于1982年完成（Toda，H；Kondo，Ketal1982Proc.Jpn.Acad.58B,208-212）。分子結(jié)構(gòu)模型的建立是通過應用骨架模型配合電子密度分布的結(jié)果完成的，而電子密度分布是通過分子置換技術(shù)而總結(jié)得到的（Bricogue，G1976ActaCryst，A32,832-847）。以下是關(guān)于-淀粉酶（TTA）簡要的空間結(jié)構(gòu)的描述。-淀粉酶是由478個氨基酸殘基組成，它們折疊在三級結(jié)構(gòu)的兩大區(qū)域。其中，最初的380個殘基組成了區(qū)域A，剩余的組成了區(qū)域B。區(qū)域A包括一個（）8的超二級結(jié)

15、構(gòu)。在（）8的超二級結(jié)構(gòu)中，螺旋和折疊的空間分布與磷酸丙糖異構(gòu)酶、丙酮酸激酶或醛縮酶類似。區(qū)域B是由8條反向平行的-片層組成。這兩個區(qū)域由一條單鏈多肽連接著。該多肽鏈有廣闊的結(jié)合部位，該部位主要是由疏水殘基組成。一個較大的裂縫位于區(qū)域A平行的-barrel的羧基末端。四個二硫鍵在電子密度分布圖中被標出，它們分別連接著殘基30-38,150-164,-240-283和439-474。一個由共價鍵相連的碳水化合物基團在電子密度圖中被發(fā)現(xiàn)，其是作為ASN197的大支鏈。在裂縫周圍隱匿著一個電子密度孤峰，這是由鈣離子產(chǎn)生的。鈣離子被周圍的殘基連接，起到穩(wěn)定裂縫結(jié)構(gòu)的作用9。3.-淀粉酶分離純化及活性測

16、定方法3.1-淀粉酶的分離和純化高純度淀粉酶是一種重要的水解淀粉類酶制劑，可用于研究酶反應機理和測定生化反應平衡常數(shù)等。分離純化淀粉酶的方法很多，一般都是依據(jù)酶分子的大小、形狀、電荷性質(zhì)、溶解度、穩(wěn)定性、專一性結(jié)合位點等性質(zhì)建立的。要得到高純度淀粉酶，往往需要將各種方法聯(lián)合使用。鹽析沉淀、凝膠過濾層析、離子交換層析、疏水作用層析、親和層析和電泳等，是蛋白質(zhì)分離純化的主要方法。通過超濾、濃縮、脫鹽和聚丙烯酰胺垂直板凝膠電泳，對利用基因工程菌生產(chǎn)的重組超耐熱耐酸性一淀粉酶進行純化，得到電泳純級的超耐熱耐酸一淀粉酶，純化倍數(shù)為117，活力回收率為29.8%10。但上述方法存在的共同問題是，連續(xù)操作和

17、規(guī)模放大都比較困難。反膠團萃取具有選擇性高、正萃與反萃可同時進行、分離與濃縮同步進行、操作簡單和易于放大等優(yōu)點，并能有效防止生物分子變性失活11。以CTAB/正丁醇/異辛烷構(gòu)成反膠團系統(tǒng),通過反膠團萃取方式純化精制-淀粉酶。最佳反應條件為:萃取溫度40,水相組成為NaCl0.03mol/L,pH12.0,有機相：無機相=1：2,振蕩時間10min;反萃取最佳條件為:溫度60，水相組成為KCl3mol/L,pH4.0,有機相：無機相=2：1,反萃取振蕩時間10min。在上述條件下,經(jīng)過一個萃取與反萃取循環(huán)后,淀粉酶的萃取率最高可達90.78%12。雙水相技術(shù)具有處理容量大、能耗低、易連續(xù)化操作和

18、工程放大等優(yōu)點。應用雙水相系統(tǒng)PEG磷酸鹽分離純化淀粉酶，增加PEG濃度有助于酶富集上相。同樣用PEG磷酸鹽雙水相體系從發(fā)酵液中直接萃取分離低溫一淀粉酶，分配系數(shù)及回收率分別為4.8和8713。采用PEG(聚乙二醇)硫酸銨雙水相體系，進行分離純化淀粉酶，結(jié)果表明，在室溫下由PEG和硫酸銨所組成的雙水相體系，對淀粉酶的回收率可達94.84，分配系數(shù)可達17.1014。雙水相技術(shù)有著溶液粘度高、分相時間長，易造成界面乳化等缺點，給實際操作帶來很多問題。為了獲得高純度的一淀粉酶,開始人們利用軟基質(zhì)的離子交換色譜和親和色譜分離純化了-淀粉酶的粗酶提取液。但是,軟基質(zhì)色譜介質(zhì)的機械強度小,受壓易變形,分

19、析速度慢,分離效率低,柱壽命短,固定相對PH、離子強度和壓力非常敏感,反復使用時配體碎片容易脫落。由于以上缺點,軟基質(zhì)色譜有逐漸被硬基質(zhì)色譜取代的趨勢。在硬基質(zhì)色譜應用方面,李華儒等首次合成一種對一淀粉酶具有特異親和能力的色譜介質(zhì),并成功地分離純化了工業(yè)粗酶,獲得了高純度產(chǎn)品,其活性回收率88%,Kato等也用高效疏水色譜純化了-淀粉酶粗品,回收率為90%。之后其采用高效液相離子交換色譜純化一淀粉酶很好地分離了一淀粉酶粗品,其活性回收率高達96%,比活性達388/mg蛋白質(zhì)。此法的研究成功為大規(guī)模制備高純度一淀粉酶提供了一個新工藝路線15。3.2-淀粉酶活力測定方法的研究測定酶活力前，先了解酶

20、的作用、動力學性質(zhì)等，確定一種相應的方法進行酶的分離純化，然后選擇合適的底物、底物濃度、反應pH和反應溫度等。測定淀粉酶活力的方法已不少于200種，其共同之處是，被測樣品與某種多糖底物溶液保溫反應后測之，很難標準化。下面給出了幾種-淀粉酶活性測定的方法。一、碘-淀粉比色法在所有-淀粉酶測定的方法中，碘-淀粉比色法是使用的最多的，它具有操作簡便，試劑便宜，比色精確、敏感的優(yōu)點，因此，成為受推薦的淀粉酶活力測定方法。為保證碘一淀粉比色法測定淀粉酶活力的準確性，對試驗條件進行優(yōu)化，使其測定結(jié)果與酶法測定結(jié)果有可比性。染色淀粉法測定淀粉酶活力的優(yōu)點是，重復性好，特異性強，顯色穩(wěn)定，操作簡便，成本低廉。

21、采用具有雙反應基團的國產(chǎn)活性染料，即M一8B與馬鈴薯淀粉經(jīng)共價結(jié)合制成的紅色染色淀粉片，成功取代國外淀粉片劑檢測工業(yè)用淀粉酶活力16。二、3,5-二硝基水楊酸（DNS）比色法法此法主要是基于還原性糖含量測定的3,5-二硝基水楊酸（DNS）比色法法，主要是在氫氧化鈉和丙三醇存在下還原糖能將3,5-二硝基水楊酸中的硝基還原為按氨基化合物，其在過量的氫氧化鈉堿性溶液中呈橘紅色，在540nm處有最大吸收，其吸光度和還原性糖含量有線性關(guān)系。通過比較單位時間里水解樣品生成單位質(zhì)量還原性糖的酶量（活力單位）來比較酶活的大小17。三、以-極限糊精作為底物測定淀粉酶的活性其原理為-淀粉酶降解-極限糊精底物溶液，

22、在酶促反應進程中，分別在不同時間將反應混合物等分別加入到碘溶液中。隨著反應時間的延長，反應混合物與碘液的顯色強度降低，以測定酶活?，F(xiàn)該方法已經(jīng)作為測定谷物中-淀粉酶的國標方法18，也可以測定植物粗提取液中一淀粉酶的活力19。由于一般在測定樣品中一淀粉酶與其他酶（如淀粉酶）往往同時存在，而用淀粉一I2顯色法測定的結(jié)果是這些酶的綜合反應，因此測定的-淀粉酶的活性并不準確。在此基礎上研究人員又開發(fā)了通過特異性物質(zhì)作為底物，測定-淀粉酶活性的方法。四、以對硝基苯麥芽庚糖苷（BPNPG7）作為底物測定-淀粉酶活性對硝基苯麥芽庚糖苷（BPNPG7），它在麥芽庚糖苷的還原性尾部有一個硝基苯基團，在低聚物的非

23、還原性末端含有一個4,6-二氧基團。該低聚物能夠特異性地作為內(nèi)作用的淀粉酶的底物，而不能作為外作用的酶的底物，如淀粉葡萄糖酶，-葡萄糖苷酶或-淀粉酶的底物。經(jīng)過-淀粉酶的水解生成對硝基苯酚和麥芽庚糖苷，而對硝基苯酚在410nm左右有最大吸光度，通過連續(xù)測定410nm處每分鐘吸光度變化（A/min）可反映對硝基苯酚的生產(chǎn)量，從而計算-淀粉酶的活性。類似這些方法主要是用人工合成接上一個生色團如對硝基酚（PNP）或2-氯-4-硝基酚（CNP）的麥芽寡糖苷作為-淀粉酶的特異性底物2021。這種方法由于特異性好、準確、檢測下限低的特點，成為IFCC批準的-淀粉酶活性測定推薦方法。但是由于底物價格較高，工

24、業(yè)上應用并不多，現(xiàn)主要用于血清和尿液淀粉酶(AMY)水平測定，從而可以急性胰腺炎診斷中去20。4淀粉酶的工業(yè)應用4.1面包焙烤工業(yè)，作為保鮮劑酶應用在焙烤工業(yè)中生產(chǎn)各種高品質(zhì)的產(chǎn)品已經(jīng)有幾百年的歷史，最近幾十年，麥芽淀粉酶和微生物淀粉酶被廣泛用于焙烤工業(yè)，這些酶用于面包工業(yè)，使這些產(chǎn)品體積更大、顏色更好、顆粒更柔軟。真菌-淀粉酶可水解面粉中的受損淀粉生成小分子糊精，通過酵母的進一步發(fā)酵產(chǎn)生醇類物質(zhì)和二氧化碳，從而使面包體積增大22。在此過程中產(chǎn)生的還原糖在面包烘焙過程中可參與美拉德反應，有助于改善面包的外表色澤。因此，真菌-淀粉酶的添加，不僅可以加快生面團的發(fā)酵速率、改善面包的結(jié)構(gòu)和體積，同時

25、其產(chǎn)生的糖類物質(zhì)對面包的口感、色澤及品質(zhì)等也都具有明顯的促進作用23。4.2淀粉的液化和糖化作用淀粉酶的主要市場是淀粉水解的產(chǎn)物，如葡萄糖和果糖。淀粉被轉(zhuǎn)化為高果糖玉米糖漿(HFCS)。由于他們的高甜度，被用于飲料工業(yè)中軟飲料的甜味劑。這個液化過程就用到在高溫下熱穩(wěn)定性好的淀粉酶。淀粉酶在淀粉液化上的應用工藝已經(jīng)相當成熟，而且有很多相關(guān)報道。目前，歐美各國大多采用真菌-淀粉酶作為糖化劑生產(chǎn)高麥芽糖漿，得到的麥芽糖漿其組成中麥芽糖占40%-60%，麥芽三糖約10%-20%，其他為葡萄糖、低聚糖和糊精等。工業(yè)生產(chǎn)中往往與-淀粉酶和普魯蘭酶等脫枝酶配合使用，用以生產(chǎn)超高麥芽糖漿，其麥芽糖含量超過70

26、%，甚至更高24。4.3淀粉脫漿現(xiàn)代纖維制造工藝在編織過程中會在紗線中產(chǎn)生大量的細菌，為防止這些紗線斷裂，往往會在紗線的表面加一層可去除的保護層。這些表面層的材料有很多種，淀粉是非常好的一個選擇。因為它便宜、容易獲取，并且可以很容易去除。淀粉脫漿可以利用淀粉酶，它能有選擇性的去除淀粉漿而不傷害紗線纖維，還能隨機的使淀粉降解為易溶于水的糊精，因而容易被洗掉。早期是用麥芽產(chǎn)生的一種內(nèi)生酶來退漿,近期則使用真菌或細菌淀粉酶。細菌淀粉酶尤其適用,因為它們能夠耐高溫,在堿性的環(huán)境里有一定的穩(wěn)定性,具有一個中性的最適pH值(pH5-7.5)。酶的催化效率高,有利于提高生產(chǎn)效率。如用堿分解淀粉退漿需要10h

27、-12h,而用-淀粉酶只要20min-30min即可完成退漿過程。淀粉酶退漿的另一原因是比其它退漿劑(如酸或氧化劑)更利于環(huán)保。在退漿浴中添加鈣鹽,可提高淀粉酶的穩(wěn)定性,從而可用較高的溫度或較低的酶劑量來達到退漿的目的25。4.4造紙中改變粘度淀粉酶在造紙工業(yè)中的用途主要是改良紙張涂層淀粉。不同的紙張施膠，對淀粉分子量、粘度有不同的要求。粘度太高，不利于淀粉很好地均布鋪展。通過水解成為短鏈分子，可以降低淀粉的粘度。一種方法是稀酸水解，二是用-淀粉酶水解26。相比而言，酶的催化速率高，應用少量即可達到效果；同時其為生物活性物質(zhì)，不會產(chǎn)生污染。4.5除垢劑中的使用酶是現(xiàn)代高效除垢劑的成分之一。酶在

28、除垢劑中最大的功能就是使除垢劑更溫和無害。早期的自動洗碗機的除垢劑非常粗糙，容易在進食時對人體造成傷害，而且對陶瓷、木質(zhì)餐具也會造成損害。淀粉酶從1975年就被應用于洗衣粉，現(xiàn)在90%的液體除垢劑都含有淀粉酶，而且自動洗碗機的除垢劑對淀粉酶的需求也在不斷增長。淀粉酶對Ca2+過于敏感，在低Ca2+的環(huán)境下穩(wěn)定性很差,這限制了-淀粉酶在除垢劑中的應用，并且大多數(shù)野生型菌株所產(chǎn)生的淀粉酶對作為除垢劑原料之一的氧化劑也過于敏感。在家用除垢劑中，這個局限可以通過增加一些工藝步驟得到改善?，F(xiàn)在兩家主要除垢劑酶的生產(chǎn)廠家諾維信和杰能科已經(jīng)利用蛋白質(zhì)工藝改善淀粉酶的漂白穩(wěn)定性。他們用亮氨酸替代地衣芽孢桿菌淀

29、粉酶蛋白第197位上的蛋氨酸，導致酶對氧化劑成分的抵抗能力大大增強，提高了其氧化穩(wěn)定性，使酶在儲存過程中的穩(wěn)定性更好。并已經(jīng)在市場上推出了這些新產(chǎn)品272829。4.6醫(yī)藥行業(yè)中的應用在醫(yī)藥行業(yè)，為了彌補乳酸脫氫酶(LDH)、-淀粉酶(-Amy)、癌胚抗原(CEA)各單項檢查在卵巢血清學診斷中靈敏度較低的不足，黃琛等對LDH、-Amy、CEA三者進行了聯(lián)合檢測。經(jīng)臨床試驗證實：三者聯(lián)合檢測，以其中任意兩項為聯(lián)檢陽性，均可提高卵巢癌的陽性檢出率，并有助于卵巢癌與卵巢良性腫瘤的鑒別診斷。分析血鏈球菌群中的細菌與-唾液淀粉酶的結(jié)合能力，可有效鑒定不同血鏈球菌群中各菌株。研究唾液一淀粉酶與致齲血鏈球菌

30、粘附的關(guān)系，為齲病的病因?qū)W研究和預防提供了理論依據(jù)3013。麥角隱亭是具有藥理活性的生物堿，能用于治療高血壓和處理外周血管組織障礙。用一淀粉酶對淀粉的水解液作為碳源，發(fā)酵培養(yǎng)麥角菌ATCC-20019，麥角隱亭產(chǎn)量較高。黑曲霉一淀粉酶因具有耐酸性，適用于制造助消化的藥物，開發(fā)適合于胃酸性環(huán)境(pH20左右)的耐酸性一淀粉酶，用于制備消化助劑，將會使醫(yī)療效果更為有效1331。5啟發(fā)從-淀粉酶的發(fā)現(xiàn)和研究過程中，可以看到科學家探索科學本質(zhì)而孜孜不倦的精神，同時也知道了一般酶發(fā)展的過程：先是通過通過各種方法知道其催化機理、結(jié)構(gòu)和空間構(gòu)象，然后就是如何獲得高活性的酶產(chǎn)品以及將它應用到工業(yè)中去。在結(jié)構(gòu)和

31、空間構(gòu)象上，現(xiàn)使用的方法為用X衍射、光譜學方法（如紫外差光譜、熒光光譜、旋光色散譜及圓二色譜）、核磁共振、掃描隧道顯微技術(shù)等等，從而建立空間結(jié)構(gòu)構(gòu)象模型。對于催化機理上，主要同位素平衡交換動力學方法、分子印跡法、量子與經(jīng)典動力學配合空間結(jié)構(gòu)等方法進行研究。而對于酶的工業(yè)化應用，其首要的任務就是找到高產(chǎn)菌株?，F(xiàn)得到高產(chǎn)菌株的方法有誘變育種、遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)化、基因工程的方法。通過對-淀粉酶的學習可以看到，現(xiàn)如今-淀粉酶已經(jīng)被研究的很透徹了，其空間結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)序列、催化機制等等都應經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。而對于工業(yè)化應用，由于對于不同的環(huán)境對酶的要求不同，現(xiàn)如今普通的-淀粉酶適用的范圍比較窄，主要應用的是耐高低

32、溫、耐酸堿的-淀粉酶。但是由于技術(shù)水平的限制，我國的-淀粉酶的活性相比較國外較低，因此必須加強該菌種選育的水平，獲得產(chǎn)酶活性更高的菌株。參考文獻1Meng-MinHong.TheDiscoveryofAmylase.Discoveriesinplantbiology.第一卷:215-2322劉春莉張文學楊瑞：特殊一淀粉酶的應用研究現(xiàn)狀和前景展望.四川食品與發(fā)酵2002(2).3王俊英,孔顯良.-淀粉酶、糖化酶在食品工業(yè)中應用的現(xiàn)狀和展望.微生物學報,1987034馮劍飛.-淀粉酶的應用及研究進展.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù),2010(17).5孔顯良,王俊英.-淀粉酶的研究及應用.微生物學報,1989(5)

33、.6李松,王正祥.真菌-淀粉酶的研究進展.生物技術(shù)通報,2011(3).7BirteSvensson.Proteinengineeringinthea-amylasefamily:catalyticmechanism,substratespecificity,andstability.PlantMolecularBiology25:141-157,1994.8MATSUURA,Y.Apossiblemechanismofcatalysisinvolvingthreeessentialresiduesintheenzymesof-amylasefamily.Biologia,Bratislava

34、,57/Suppl.11:21|27,2002;ISSN0006-3088.9YoshikiMATSUURA,MasamiKUSUNOKI,WakakoHARADAandMasaoKAKUDO.StructureAndPossibleCatalyticResiduesofTaka-amylaseA.theJournalofBiochemistryVolume95，Issue3697-702.10李輝,郭建強,岳麗麗等.重組超耐熱酸性一淀粉酶的分離純化及其性質(zhì)研究J.微生物學報，2005，45(4)：547-55.11夏傳波,楊延釗.反膠團萃取蛋白質(zhì)技術(shù)的反萃過程研究進展J.中國生物工程雜志，2

35、009，29(1)：13413.12吳雅睿,劉建,李宇亮,林舒.CTAB/正丁醇/異辛烷反膠團法純化-淀粉酶.應用化工2007,36(8).13王慧超，陳今朝，韓宗先.一淀粉酶的研究與應用.重慶工商大學學報(自然科學版)2010,27(4).14李波，蘆菲，張軍合等.雙水相萃取法分離純化一淀粉酶的研究J食品工業(yè)科技，2006，27(8)：77-79.15李漢,李華儒.利用離子交換色譜快速純化一淀粉酶.色譜,第12卷第2期1994.16郭晶，王永軍.國產(chǎn)染色淀粉片劑法檢測工業(yè)一淀粉酶的活力J.日用化學品科學，2000，23(6)：3940.17張水華主編.食品分析.北京:中國輕工業(yè)出版社,2009:124-125.18國標G