淀粉酶性質(zhì)應(yīng)用

關(guān)于淀粉酶性質(zhì)應(yīng)用第1頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五2直鏈淀粉結(jié)構(gòu)第2頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五3支鏈淀粉結(jié)構(gòu)第3頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五4直鏈淀粉與I2形成蘭色絡(luò)合物第4頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五5淀粉是自然界分布極廣的碳水化合物，高等植物的根、莖、葉、花、果、種子等組織器官中都有淀粉的存在。谷物種子、薯類塊莖、各種水果和堅(jiān)果等，是儲(chǔ)存淀粉最多的器官。一般淀粉谷物中，都是由直鏈和支鏈淀粉共同構(gòu)成的。薯類和谷物淀粉中，支鏈淀粉占10-20%，直鏈淀粉占80-90%。第5頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五6淀粉的特性糯米淀粉中，支鏈淀粉99%。豆類（如豌豆、綠豆等）淀粉，直鏈淀粉含量較高。淀粉是白色或類白色，不溶于乙醚、乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑，也不溶于冷水。淀粉是以顆粒狀態(tài)存在于胚乳細(xì)胞中，其內(nèi)部呈復(fù)雜的結(jié)晶組織，隨原料品種不同，淀粉具有不同的形狀和大小，淀粉顆?？煞譃閳A形、橢圓形和多角形三種。一般水分高，蛋白質(zhì)含量少的植物淀粉顆粒較大，形狀也比較整齊，多呈圓形或橢圓形，如馬鈴薯淀粉；反之顆粒較小，呈多角形，如米淀粉。第6頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五7玉米淀粉1500倍稻米淀粉5000倍馬鈴薯淀粉1500倍小麥淀粉5000第7頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五8不同淀粉粒不僅顆粒形狀不一樣，其大小也不相同，不同淀粉粒平均顆粒大小為：馬鈴薯淀粉粒65μm，小麥淀粉粒20μm，甘薯淀粉粒15μm，玉米淀粉粒16μm，稻米淀粉粒5μm。就同一種淀粉而言，淀粉粒的大小也不均勻，如玉米淀粉粒中最大的為26μm，最小的為5μm。在常見的淀粉中馬鈴薯淀粉的顆粒最大，稻米淀粉的顆粒最小。第8頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五9淀粉的糊化：又稱“α—化”，是指淀粉顆粒在水中被加熱，水分迅速滲透到淀粉顆粒內(nèi)部，使淀粉顆粒吸水膨脹，晶體結(jié)構(gòu)消失，淀粉顆粒外膜完全破裂而解體，變成粘稠狀的液體。在這一過程中，淀粉顆粒吸水，體積增加50-100倍；α-淀粉酶水解顆粒淀粉（天然淀粉）和水解糊化淀粉的速度比為1：20000。淀粉的糊化第9頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五10淀粉的老化淀粉的老化（凝沉）：糊化淀粉緩慢冷卻，會(huì)變渾濁，甚至產(chǎn)生凝結(jié)沉淀，這種現(xiàn)象稱為“老化”或“回生、凝沉”，是分子間氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新排列形成新氫鍵的過程，也就是一個(gè)復(fù)結(jié)晶過程，發(fā)生凝沉的淀粉不易溶解，淀粉酶很難進(jìn)入老化淀粉的結(jié)晶區(qū)，淀粉很難液化，更談不上糖化。第10頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五11直鏈淀粉容易老化，支鏈淀粉難老化；在高溫（60℃）或低于-20℃條件下，淀粉不易老化；而在2-4℃條件下，極易老化?？焖偕郎丶翱焖俳禍兀矸鄄灰桌匣?，反之容易老化。淀粉糊濃度越高，淀粉糊極易老化；DE值越小，越易老化；一般在堿性條件下，有抑制老化的作用。利用淀粉加熱糊化、冷卻又老化的原理，可制作粉絲、粉皮、龍蝦片等食品，選用含直鏈淀粉多的綠豆淀粉，糊化后使它在4℃左右冷卻，促使老化發(fā)生。第11頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五12淀粉的液化淀粉的液化：淀粉經(jīng)糊化后，晶體結(jié)構(gòu)被破壞，淀粉分子就直接暴露在酶（α-淀粉酶）分子的作用之下，分子鏈迅速斷開、變短，最終形成含有少量葡萄糖的低分子糊精溶液，液體的粘度隨之降低，這就是淀粉的液化過程。第12頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五135.1淀粉水解酶類

凡是能催化淀粉（或糖元）分子及其分子片段中的α-葡萄糖苷鍵水解的酶，統(tǒng)稱為淀粉酶，包括α-淀粉酶，糖化酶，β-淀粉酶，異淀粉酶，普魯藍(lán)酶，環(huán)狀糊精生成酶，麥芽寡糖生成酶等。第13頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五145.1.2、α-淀粉酶α-淀粉酶：是一種內(nèi)切酶，作用于淀粉時(shí)，它能水解淀粉分子內(nèi)α-1，4葡萄糖苷鍵（但該酶不能切開α-1，6鍵），將淀粉分子任意切斷成長(zhǎng)短不一的短鏈糊精和少量低聚糖，使淀粉糊粘度迅速下降，即為液化作用，故α-淀粉酶又稱為液化酶。因水解產(chǎn)物還原性末端葡萄糖的第一位C1的光學(xué)性質(zhì)呈α-構(gòu)型，故稱α-淀粉酶。第14頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五15α-淀粉酶的用量與液化終點(diǎn)的判斷α-淀粉酶用量：中溫α-淀粉酶，6-8U/g淀粉；高溫α-淀粉酶，10U/g淀粉左右。液化終點(diǎn)的判斷：取2-3稀碘液于小試管內(nèi)，滴入液化后的料液2-3滴，顯示淺黃色或淺棕紅色為液化良好，紫色為一般，蘭色為較差。第15頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五16DE值：葡萄糖值，表示淀粉水解程度及糖化程度，指的是還原糖占干物質(zhì)的百分率。DE=還原糖（%）/干物質(zhì)（%）×100%還原糖用斐林氏法或碘量法測(cè)定；干物質(zhì)（可溶固形物）用阿貝折光儀測(cè)定。純凈的葡萄糖DE值為100%，DE值越高，水解越徹底，反之亦然。酶活力定義：1毫升酶液于60℃，pH6.0條件下，1小時(shí)液化可溶性淀粉1克即為一個(gè)酶活力單位，以u(píng)/mL來表示。第16頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五17α-極限糊精：α-淀粉酶作用于支鏈淀粉時(shí)，它可以任意水解α-1，4鍵，但不能切開分支點(diǎn)的α-1，6鍵，也不能水解α-1，6鍵附近（1，2個(gè)）的α-1，4鍵，可以越過α-1，6鍵而切開α-1，4鍵，因此水解產(chǎn)物除麥芽糖、葡萄糖外，還有一系列α-極限糊精，如下所示：○—○

○—○—○

○—○

○—○↓

↓

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↓○—○—⊙

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○—○—○—⊙

○—○—○—⊙62-麥芽糖基麥芽三糖○：表示葡萄糖殘基⊙：為還原性末端—：表示α-1，4鍵；↓：表示α-1，6鍵。第17頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五18低溫α-淀粉酶：最適溫度20-70℃，中溫α-淀粉酶：最適溫度60-70℃，工作溫度可達(dá)70-90℃由枯草桿菌BF7658、解淀粉芽孢桿菌BAA產(chǎn)生。高溫α-淀粉酶：85-115℃，由地衣芽孢桿菌產(chǎn)生。（最適pH范圍pH5.5-7.0，有效pH范圍5.0-8.0,最適溫度范圍90℃-95℃，有效溫度范圍90℃-100℃。在噴射液化工藝中瞬間溫度達(dá)105℃-110℃，仍能有效水解淀粉。）α-淀粉酶的種類第18頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五19霉菌（真菌）α-淀粉酶：50-55℃，由米曲霉或黑曲酶產(chǎn)生，它能從淀粉分子內(nèi)部切開α-1，4鍵生成各種寡糖，在長(zhǎng)時(shí)間作用下，還可切開這些寡糖α-1，4鍵而生成麥芽糖，麥芽糖含量可達(dá)50%，故又稱麥芽糖生成酶，歐美用它制造高麥芽糖。酸性α-淀粉酶，耐pH2-4，正在開發(fā)中（主要在酒精、焙烤、飼料中應(yīng)用。）除酸性α-淀粉酶外，其余α-淀粉酶最適pH在6左右。第19頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五20生淀粉酶生淀粉酶：是一種包括α-淀粉酶和糖化酶的復(fù)合酶，能將未經(jīng)蒸煮糊化的生淀粉直接水解轉(zhuǎn)化成葡萄糖等可發(fā)酵性糖供微生物生長(zhǎng)與代謝，它比傳統(tǒng)的高溫蒸煮糖化節(jié)約25%～30%的能耗。能產(chǎn)生生淀粉酶的有黑曲霉、米曲霉、宇佐美曲霉、少根根霉、爪哇根霉、泡盛曲霉、青霉等。第20頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五21杰能科公司新近推出了STARGENTM001是一種生淀粉水解酶，適用于無蒸煮的低能耗工藝。該酶含有Aspergilluskawachii(白曲霉)alpha-amylaseexpressedinTrichodermareeseiandaglucoamylasefromAspergillusnigerthatfunctionsynergisticallytohydrolyzestarchintoglucose.第21頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五22耐高溫α-淀粉酶菌種：地衣芽胞桿菌抗紅霉素，菌落為乳白色發(fā)酵培養(yǎng)基：玉米淀粉20%，豆粕5%，玉米漿2%，硫酸銨0.5%，磷酸二氫鉀0.5%，磷酸氫二鉀1.7%，檸檬酸鈉0.2%；加高溫淀粉酶液化，pH6.2～6.4。發(fā)酵工藝：35t發(fā)酵罐發(fā)酵條件溫度(42±1)℃，風(fēng)量6.67-16.67m3／min，pH值6.4～6.8，培養(yǎng)時(shí)間80～100h。分批發(fā)酵酶活為8000-9000U/mL，補(bǔ)料發(fā)酵酶活為14000-15000U/mL。第22頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五23耐高溫α-淀粉酶

耐高溫α-淀粉酶能隨機(jī)水解淀粉、糖原及其降解物內(nèi)部的α-1，4葡萄糖苷鍵使淀粉溶液的粘度迅速下降，產(chǎn)生可溶性糊精和寡聚糖，過度的水解可產(chǎn)生少量葡萄糖和麥芽糖。用途：耐高溫α-淀粉酶具有極好的耐熱性，能廣泛應(yīng)用于淀粉、酒精、啤酒、味精、釀造、紡織退漿等工業(yè)上。物理特性外觀：棕褐色液體溶解性：易溶于水比重：1.15-1.25g/mL第23頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五24[化學(xué)物性]鈣離子對(duì)酶活穩(wěn)定性的影響:較低濃度的鈣離子存在，對(duì)于淀粉的水解，推薦加入50-100ppm鈣離子。pH范圍：5.5-7.0最適6.0溫度范圍：90-95℃在噴射液化工藝中瞬間溫度達(dá)105-110℃，仍能有效水解淀粉。產(chǎn)品規(guī)格：1、耐高溫α-淀粉酶為液體酶制劑。酶活力：20000U/mL（相當(dāng)于丹麥Novo公司Termanyl-120L）2、酶活力定義：1ml酶液在70℃，pH6.0條件下，1分鐘液化可溶性淀粉的毫克數(shù)。第24頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五25中溫α-淀粉酶目前國(guó)內(nèi)中溫α-淀粉酶生產(chǎn)菌種主要采用枯草芽孢桿菌BF7658和解淀粉芽孢桿菌BAA。解淀粉芽孢桿菌BAA發(fā)酵酶活相對(duì)較高，34℃培養(yǎng)60-70h，酶活可達(dá)600-900U/mL；BF7658菌株，37℃培養(yǎng)36-48h，酶活300-400U/mL，而且液體酶有臭味，限制了中溫α-淀粉酶在食品行業(yè)中的應(yīng)用，因此工業(yè)上使用BAA菌株較多。第25頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五26中溫α-淀粉酶中溫α-液化型淀粉酶系用枯草芽孢桿菌（BacillusSubtilis)經(jīng)發(fā)酵提煉精制而成。用途：適用于酒精、啤酒、味精、發(fā)酵工業(yè)的液化以及紡織退漿等。產(chǎn)品特性：[物理特性]外觀：棕褐色液體溶解性：易溶于水比重：1.15-1.25g/mL第26頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五27[化學(xué)物性]熱穩(wěn)定性：需Ca2+150ppm，最適作用溫度60-70℃，在70-90℃之間，隨著溫度升高，其反應(yīng)速度加快，但失活也加快，適用于最高達(dá)90℃的液化過程。pH6.0-7.0較為穩(wěn)定；最適作用pH6.0，pH5.0以下失活嚴(yán)重。產(chǎn)品規(guī)格：1、中溫α-淀粉酶分為固體和液體兩種劑型。固體分為2000、4000u/g,6000u/g三種。液體為2000u/mL。2、酶活力定義；1ml酶液(1g酶粉)在60℃，pH6.0條件下，1小時(shí)液化可溶性淀粉的克數(shù)。第27頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五282、β-淀粉酶是一種外切型的淀粉酶，它從淀粉或低聚糖的非還原性末端，以麥芽糖為單位，順次水解α-1，4糖苷鍵，并使切下的麥芽糖還原性末端葡萄糖殘基構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)棣?型，故稱為β-淀粉酶。β-淀粉酶廣泛存在于大麥、小麥、玉米、大豆、甘薯等植物和一些微生物中，其中麥芽粉含量最高，大麥、小麥、大豆、麩皮也存在大量的β-淀粉酶，甘薯含量稍低。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的β-淀粉酶活力低，成本高。第28頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五29β-極限糊精β-淀粉酶不能水解支鏈淀粉的α-1，6鍵，也不能跨過分支點(diǎn)的α-1，6鍵而切開內(nèi)部的α-1，4鍵，故水解支鏈淀粉是不完全的，水解在達(dá)到分支點(diǎn)α-1，6鍵前2-3個(gè)葡萄糖殘基時(shí)，它便停止不前，由于在生成50-65%麥芽糖時(shí)，就不再水解殘留下來的大分子，稱為β-極限糊精。第29頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五30β-淀粉酶的提取從植物中提取β-淀粉酶，添加一定量的還原劑可提高酶的提取率。因β-淀粉是一種巰基酶，易與蛋白質(zhì)形成二硫鍵而被屏蔽，此外，即使是游離的β-淀粉酶，巰基也很容易與重金屬鹽(如Pb2+、Ag+、Zn2+、Cu2+)作用生成難溶性硫化物沉淀，導(dǎo)致失活。為此，提取時(shí)常加EDTA等螯合劑以防重金屬與巰基結(jié)合，添加NaHSO3、Na2S03、L-胱氨酸、巰基乙醇等還原劑以防巰基氧化造成的酶失活。β-淀粉酶可從麩皮、小麥、大麥中提取，也可從大豆提取蛋白質(zhì)后的廢水中，或甘薯制取淀粉的廢水中提取。大麥發(fā)芽第三天后β-淀粉酶活力最大；β-淀粉酶提取工藝：料液比1：17，溫度44℃，pH6.4、提取時(shí)間2.3h，還原劑用量1.64g/L；得到β-淀粉酶活為1230.22U/g絕干麥芽。黃豆粉中提取β-淀粉酶工藝：料水比1:10,添加0.1mol/LNaCl，0.2%(w/v)烷基醇酰胺，0.5%(w/v)Na2SO3，50℃和pH6.5下提取0.5h,β-淀粉酶的產(chǎn)量為34.78U/mL。第30頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五31來源大豆小麥大麥甘薯最適pH5.35.25.0-6.05.5-6.0穩(wěn)定pH范圍3.5-104.5-9.24.8-8.0—最適溫度(℃)60-65—50-5550-55等電點(diǎn)(pI)5.256.06.04.8淀粉水解率(%)65656565不同來源β-淀粉酶的性質(zhì)第31頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五323、糖化酶

（葡萄糖淀粉酶，Glucoamylase）葡萄糖淀粉酶（EC3.2.1.3），俗稱糖化酶。是一種外切型淀粉酶，能從淀粉分子非還原性端，依次水解α-1，4糖苷鍵，切下葡萄糖單位，也能水解支鏈淀粉分支點(diǎn)的α-1，6鍵，但水解速度慢，僅及水解α-1，4的1/10。糖化酶可由黑曲霉(Aspergillusniger)優(yōu)良菌種經(jīng)液態(tài)發(fā)酵提取而成。該酶的最適溫度：60℃，最適pH4.0-4.5。糖化酶加量:生產(chǎn)上多采用30%淀粉乳，用量為100-200U/g淀粉左右。第32頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五33糖化酶發(fā)酵工藝1級(jí)罐5M3;2級(jí)罐10M3;發(fā)酵罐徑高比為1:2.5，3檔6彎葉機(jī)械攪拌，轉(zhuǎn)速187r/min,發(fā)酵罐容積30M3。一級(jí)種子培養(yǎng)基：玉米淀粉16%,豆餅粉4.4%,玉米漿2%,營(yíng)養(yǎng)膏0.1%,定容2M3。二級(jí)種子培養(yǎng)基：玉米淀粉25%,豆餅粉3.6%,玉米漿1.5%,營(yíng)養(yǎng)膏0.1%,定容5M3。發(fā)酵培養(yǎng)基：玉米淀粉33%，豆餅粉4%，玉米漿1.5%，硫酸銨0.5%，定容17M3。補(bǔ)料方法：中后期一次性補(bǔ)入?？刂茥l件：培養(yǎng)溫度：34～35℃；風(fēng)量控制(v/v)：前期1：0.4，中期1:0.6～0.8，后期1:0.4；pH范圍:4.3～4.7，通液氨維持pH4.7。發(fā)酵時(shí)間135h發(fā)酵產(chǎn)酶活力3.5～4.0萬(wàn)U/mL。第33頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五34高轉(zhuǎn)化率糖化酶由糖化酶與普魯蘭酶復(fù)配組成，可提高葡萄糖濃度，加快糖化水解速度。用途：廣泛用于生產(chǎn)白酒、黃酒、酒精、啤酒、乳酸鈣作糖化劑；用于以葡萄糖作發(fā)酵培養(yǎng)基的各種抗生素，有機(jī)酸、氨基酸、維生素的發(fā)酵，還大量用于生產(chǎn)各種規(guī)格的葡萄糖。第34頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五35產(chǎn)品特性:——[物理特性]外觀：淺褐色液體溶解性：易溶于水比重：1.08g/ml[化學(xué)物性]最適作用溫度：58-60℃最適作用pH：4.0-5.0產(chǎn)品規(guī)格：糖化酶為液體酶制劑。酶活力：100000U/mL;110000U/mL,120000U/mL（AMG400）酶活力定義；1mL酶液在40℃，pH4.6條件下，1小時(shí)內(nèi)分解可溶性淀粉產(chǎn)生1mg葡萄糖的酶量為1個(gè)酶活力單位（U）第35頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五36糖化終點(diǎn)的判斷糖化終點(diǎn)判斷：由于只有葡萄糖溶于無水酒精，麥芽糖微溶，其它糖（如寡糖、糊精）不溶，所以糖化終點(diǎn)通常以無水酒精檢測(cè)無白色反應(yīng)，即為糖化終點(diǎn)。糖化酶含少量葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶（將游離的葡萄糖轉(zhuǎn)移到其它葡萄糖殘基的α-1，6和α-1，3位，而生成各種寡糖，如非發(fā)酵性的潘糖、異麥芽糖等），對(duì)淀粉的糖化有重要影響，會(huì)降低淀粉糖轉(zhuǎn)化率，應(yīng)設(shè)法去除。第36頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五374、脫枝酶(Debranchingenzyme)：是一類切開支鏈淀粉或糖原等大分子化合物中的α-1，6鍵的酶，是一種內(nèi)切型酶。脫枝酶作用于淀粉時(shí)，隨著解枝作用的進(jìn)行，淀粉對(duì)碘的呈色反應(yīng)由紅色變藍(lán)，還原力增加，在丁醇中發(fā)生沉淀，淀粉容易老化（發(fā)生渾濁），表現(xiàn)出直鏈淀粉的特性。第37頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五38脫枝酶可分為2種即普魯藍(lán)酶和異淀粉酶。（1）普魯藍(lán)酶（Pullulanase）：能水解普魯藍(lán)多糖的α-1，6鍵，可水解支鏈淀粉、α-極限糊精，β-極限糊精的α-1，6鍵，但幾乎不作用分支密集的糖原α-1，6鍵。該酶可由酸性解普魯藍(lán)芽孢桿菌生產(chǎn)。普魯藍(lán)多糖:微生物產(chǎn)生的由麥芽三糖通過α-1，6結(jié)合成的線性結(jié)構(gòu)多糖○—○—○

↓普魯藍(lán)酶

(○—○—○)n——→(○—○—⊙)n↓○—○—⊙（2）異淀粉酶（Isoamylase）：它只對(duì)支鏈淀粉和糖原的α-1，6鍵有專一性，而對(duì)普魯藍(lán)多糖的α-1，6鍵無作用。該酶可由產(chǎn)氣桿菌生產(chǎn)。第38頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五39（1）作用的底物有差別普魯藍(lán)酶可水解普魯藍(lán)多糖、支鏈淀粉、α-和β-極限糊精，最好的底物是小分子的寡糖，幾乎不能作用糖原。異淀粉酶對(duì)分之密集的糖原或支鏈淀粉容易水解，也可水解某些分支的麥芽糊精個(gè)寡糖的α-1，6鍵，但不能水解普魯藍(lán)多糖的α-1，6鍵，β-極限糊精，最好的底物是高分子的多糖。（2）兩種酶所作用的最小底物不同普魯藍(lán)酶水解的最小底物是62-α-麥芽糖基麥芽糖（O—O↓O—O）異淀粉酶所能水解的最小底物是63-麥芽糖基麥芽四糖普魯藍(lán)酶與異淀粉酶的區(qū)別第39頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五401983年NOVO公司生產(chǎn)，由酸性解普魯藍(lán)芽孢桿菌（Bacillusacidopullulyticus）生產(chǎn)的具有耐熱、耐酸特點(diǎn)的普魯蘭酶。Promozyme400L（普魯蘭酶）標(biāo)示活性：400PUN/ml最適溫度：50-65℃最適pH：4.0-5.5用量：1-2.5L/噸原料（麥芽和輔料），或0.1-0.15L/噸冷麥汁。添加地點(diǎn)：糖化鍋，投料五分鐘后加入，或發(fā)酵開始時(shí)與冷麥汁一起加入發(fā)酵罐中。主要作用：切斷支鏈淀粉和糊表的分支點(diǎn)，增加可發(fā)酵性糖含量，提高啤酒的發(fā)酵度。第40頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五41商品普魯藍(lán)酶的要求普魯蘭酶必須具有有以下三種特性的脫枝酶:耐酸性(工作pH4.5)；熱穩(wěn)定性工作溫度60℃；適合于食品生產(chǎn)。第41頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五42普魯蘭酶生產(chǎn)1983年NOVO公司生產(chǎn)，由酸性解普魯藍(lán)芽孢桿菌（Bacillusacidopullulyticus）生產(chǎn)的具有耐熱、耐酸特點(diǎn)的普魯蘭酶。Promozyme400L（普魯蘭酶）標(biāo)示活性：400PUN/ml最適溫度：50-65℃最適pH：4.0-5.5第42頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五43普魯蘭酶發(fā)酵生產(chǎn)

將Bacillusnaganoensis(ATCC53909)克隆得到的普魯蘭酶基因片段與表達(dá)載體pPIC9K連接，構(gòu)建表達(dá)載體pPIC9K—Pullulanase,經(jīng)SacI線性化后電穿孔法電擊轉(zhuǎn)化重組酵母表達(dá)載體pPIC9K--Pullulanase轉(zhuǎn)化到表達(dá)宿主酵母SMDll68，用G418平板篩選陽(yáng)性轉(zhuǎn)化子，在含有4mg／mL的G418平板上，出現(xiàn)了若干個(gè)轉(zhuǎn)化予，隨機(jī)取其中102個(gè)轉(zhuǎn)化子進(jìn)行發(fā)酵，測(cè)定酶活，酶活最高的一轉(zhuǎn)化有重組酵母表達(dá)載體pPIC9K株,發(fā)酵單位可達(dá)350.8U/mL，命名為SMD-PullulanaseP8，是原始出發(fā)菌株(2.7U/mL)的129.9倍，通過對(duì)重組畢赤酵母P8發(fā)酵工藝優(yōu)化，在30℃，甘油培養(yǎng)基培養(yǎng)48h后，補(bǔ)料添加甲醇和甘油誘導(dǎo)培養(yǎng)48h，5批次的誘導(dǎo)表達(dá)實(shí)驗(yàn)，普魯蘭酶活平均值為507.3±2.8U/mL。第43頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五44普魯蘭酶在啤酒中的使用添加地點(diǎn)：糖化鍋，投料五分鐘后加入，或發(fā)酵開始時(shí)與冷麥汁一起加入發(fā)酵罐中。主要作用：切斷支鏈淀粉和糊表的分支點(diǎn)，增加可發(fā)酵性糖含量，提高啤酒的發(fā)酵度。第44頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五45普魯藍(lán)酶的應(yīng)用（1）高葡萄糖漿：由于糖化酶對(duì)α-1，6鍵水解速率很低以及糖化酶中α-轉(zhuǎn)苷酶催化葡萄糖生成異麥芽糖的聚合反應(yīng)，因此在糖化過程中加入普魯藍(lán)酶，普魯藍(lán)酶與糖化酶協(xié)同作用，可有效地提高淀粉的水解率；可降低糖化酶的用量、縮短反應(yīng)時(shí)間；可提高淀粉乳的濃度。（2）高麥芽糖漿：大豆β-淀粉酶不能水解淀粉中的分枝鏈，有許多β-極限糊精不能分解，淀粉的最大轉(zhuǎn)化率不超過30%。如果添加普魯藍(lán)酶，可作用于DE5的30%淀粉乳液化液，可得到80%以上的超高麥芽糖漿。（3）干啤:普魯藍(lán)酶能降低麥汁中β-極限糊精的含量，增加可發(fā)酵性糖的含量，從而大幅度提高發(fā)酵度，制造干爽啤酒，一般在糖化階段添加普魯藍(lán)酶。（4）生產(chǎn)抗消化淀粉(resisantstarch，enzyme-resistantstarch，RS)，又稱抗酶解淀粉，指不能在人體小腸中消化吸收，但在結(jié)腸內(nèi)可被微生物發(fā)酵利用的淀粉。（5）其他：直鏈淀粉，環(huán)糊精等生產(chǎn)。第45頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五465、環(huán)狀糊精葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶（環(huán)狀糊精生成,Cyclodextringlycosyltransferase，CGTase）催化淀粉通過分子內(nèi)葡萄糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)（環(huán)化反應(yīng)）而生成由6～12個(gè)D-吡喃葡萄糖基以α-1,4-葡萄糖苷鍵連接而成的環(huán)狀低聚糖環(huán)糊精(Cyclodextrin,CD），在有適當(dāng)受體（如蔗糖或葡萄糖）存在下，它可以通過分子間葡萄糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)將葡萄糖從一個(gè)α-1，4葡聚糖或CD轉(zhuǎn)移到受體分子上（偶聯(lián)反應(yīng)或歧化反應(yīng)），還可以水解α-1，4-葡聚糖或CD。第46頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五475、環(huán)狀糊精葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶（環(huán)狀糊精生成酶，CGTase）（1）分子內(nèi)葡萄糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)當(dāng)CGTase作用于淀粉時(shí)，非還原性末端一側(cè)的某些α-1，4鍵上發(fā)生分子內(nèi)葡萄糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)而生成聚合度為6-8的環(huán)狀糊精（同時(shí)淀粉溶液粘度下降，碘反應(yīng)減弱，呈內(nèi)切型淀粉酶反應(yīng)）。淀粉→α、β、γ-CD。α-CD6個(gè)葡萄糖構(gòu)成的環(huán)己直鏈淀粉。β-CD7個(gè)葡萄糖構(gòu)成的環(huán)庚直鏈淀粉。γ-CD8個(gè)葡萄糖構(gòu)成的環(huán)辛直鏈淀粉。第47頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五48（2）分子間葡萄糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)（偶聯(lián)反應(yīng)）當(dāng)有淀粉以外的適當(dāng)受體糖類存在時(shí)，可發(fā)生分子間的葡萄糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)（偶聯(lián)或歧化反應(yīng)），將形成的環(huán)糊精裂開而轉(zhuǎn)移到受體糖分子C4的OH上，形成新的α-1，4鍵（可作為受體的糖類有葡萄糖、D-木糖、山梨糖、蔗糖、葡萄糖的C1衍生物）

CGTaseβ-CD+○-○-┉⊙

○-○-○-○-○-○-○-○-○-┉⊙打開環(huán)糊精，將其偶聯(lián)到其它糖上（偶聯(lián)作用）歧化作用，在低聚糖分子間進(jìn)行轉(zhuǎn)移

CGTaseCGTaseGn+2Gn

G2n-2+Gn+2或Gn+Gn——→Gn+1+Gn-1第48頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五49（3）水解作用CGTase可水解淀粉和CD生成麥芽糊精，但水解能力很小，只占總催化能力的2-8%。

H2O如α-CD○-○-○-○-○-⊙CGTase嗜堿芽孢桿菌的CGTase，由淀粉主要生成β-CD，最高得率可達(dá)80%，軟化芽孢桿菌的CGTase，主要生成α-CD，第49頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五50環(huán)糊精性質(zhì)環(huán)糊精由6-12個(gè)葡萄糖單位通過α-1，4鍵連接而成的環(huán)狀化合物，無還原性末端，能抗外切型淀粉酶（糖化酶）的水解作用。環(huán)糊精只能被α-淀粉酶水解而不能被β-淀粉酶水解。第50頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五51不同種類環(huán)糊精的性質(zhì)種類葡萄糖單元數(shù)分子量室溫下水中溶解度(g/100ml)[α]Ｄ２５空腔直徑(?)外圓周直徑(?)α-環(huán)糊精697214.5150±0.54.70～5.3014.6±0.4β-環(huán)糊精711351.85162.5±0.56.00～6.5015.4±0.4γ-環(huán)糊精8129723.2177.4±0.57.50～8.3017.5±0.４β-CD在水中的溶解度最小，γ-CD在水中的溶解度最大。第51頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五52不同微生物來源的CGTase的性質(zhì)第52頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五53酶法生產(chǎn)環(huán)糊精常用于工業(yè)化生產(chǎn)的菌種一般有嗜熱脂肪芽胞桿菌、嗜堿脂肪芽胞桿菌、軟化芽胞桿菌等。環(huán)糊精的生產(chǎn)過程通常包括以下幾個(gè)主要階段：菌種的篩選、培養(yǎng)，CGTase的制備(分離、純化、濃縮、粉體化)；將淀粉水解為環(huán)狀；環(huán)糊精的分離、純化與結(jié)晶。制備環(huán)糊精的底物原料包括玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉等，不同的原料環(huán)糊精的收率不等。第53頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五54制備CGTase制備CGTase的培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件因菌種而異。軟腐芽孢桿菌產(chǎn)酶培養(yǎng)基：玉米漿1%、可溶性淀粉1%、(NH4)2SO40.1%、CaCO30.3%，用豆油為消泡劑，pH5.0～6.0、37℃培養(yǎng)70h，主要產(chǎn)物是α-環(huán)糊精；巨大芽孢桿菌：麩皮1%、蛋白胨1%、玉米漿1%、可溶性淀粉4%、干酵母0.5%，37℃振蕩培養(yǎng)70h，主要產(chǎn)物為β-環(huán)糊精；Klebsiellaoxytoca19-1：可溶性淀粉1.0%、蛋白胨1.0%、K2SO40.1%、MgSO4·7H2O0.02%，pH7.0、37℃培養(yǎng)90h；BacillusstearothermophilusR2：復(fù)合胨0.5%、酵母膏0.5%、K2SO40.1%、MgSO4·7H2O0.02%、葡萄糖0.5%、谷氨酸0.1%，pH9、60℃培養(yǎng)72h；Bacilluscirculans：牛肉膏0.5%、蛋白胨1.0%、NaCl0.2%、酵母膏0.2%、可溶性淀粉1.0%，pH7.2；含有質(zhì)粒pCGT3的BacillussubtilisNH-1產(chǎn)α-CGTase的培養(yǎng)基：可溶性淀粉1.0%、蛋白胨5.0%、酵母膏5.0%、K2SO41.0%、MgSO4·7H2O0.2%。第54頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五55環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝流程

將CGTase加入15%的淀粉懸浮液(含10mmo1/LCaCl2、pH8.5)中，于85～90℃液化30min，冷至60～65℃后，在糊化淀粉溶液中加入Ca(OH)2，再次調(diào)節(jié)pH至8.5，再加入適量的CGTase，繼續(xù)于60℃進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)30～45h，升溫至100℃使酶失活，再冷卻至80℃，調(diào)pH至6，用糖化酶將未轉(zhuǎn)化的淀粉水解為麥芽糖和葡萄糖，水解液經(jīng)活性炭和離子交換樹脂處理后，減壓濃縮至45%～60%(w/V)，低溫放置，收得純度大于98%的β-環(huán)糊精結(jié)晶，分離出β-環(huán)糊精后的母液經(jīng)離子交換柱分級(jí)分離和凝膠過濾，分離出其中的γ-環(huán)糊精和α-環(huán)糊精，再通過一個(gè)精制系統(tǒng)，可直接得到γ-環(huán)糊精結(jié)晶和α-環(huán)糊精結(jié)晶。第55頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五56現(xiàn)已報(bào)道的絕大多數(shù)CGTase作用淀粉后的產(chǎn)物為α、β和γ-環(huán)糊精的混合物，絕大多數(shù)以β-環(huán)糊精為主，極少有產(chǎn)生單一環(huán)糊精的。根據(jù)物理性質(zhì)的差異來分離的，其中β-環(huán)糊精在水中的溶解度最小，只要對(duì)發(fā)酵后的淀粉懸浮液進(jìn)行濃縮，β-環(huán)糊精就會(huì)以結(jié)晶態(tài)沉淀出來。另一種方法是用有機(jī)溶劑絡(luò)合，由于α、β、γ-環(huán)糊精所含的葡萄糖殘基數(shù)不同，內(nèi)部孔徑不同，可以與不同分子大小的有機(jī)絡(luò)合劑相結(jié)合，生成不溶的絡(luò)合物而從反應(yīng)體系中分離出來。應(yīng)用甲苯和三氯乙烯可分離β-環(huán)糊精，應(yīng)用乙醇可增加β-環(huán)糊精的產(chǎn)量，應(yīng)用葵醇可分離α-環(huán)糊精。隨著先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用及生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，環(huán)糊精的分離方法會(huì)越來越成熟。第56頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五57環(huán)糊精在酸、堿中穩(wěn)定，能在水或有機(jī)溶劑中結(jié)晶析出，它的立體結(jié)構(gòu)呈中空?qǐng)A筒狀，中間空隙半徑約6?-10?

，內(nèi)側(cè)具疏水性，從而改變被包接物的性質(zhì)，如溶解度、揮發(fā)性、化學(xué)反應(yīng)性等，有以下用途：（1）穩(wěn)定香料、防止揮發(fā)（2）作為抗氧化劑、抗光熱分解劑（3）作為藥物或生理活性物質(zhì)的緩釋劑（4）用作除臭劑（掩蓋劑）、乳化劑、色譜柱載體（5）食品、藥物上脫苦以及用于增加化合物的溶解度。第57頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五58環(huán)狀糊精的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)環(huán)狀糊精，是白色結(jié)晶性粉末，溶于水，難溶于乙醇和丙酮，是一類由6個(gè)以上（常為6、7、8個(gè)）葡萄糖分子首尾相連而形成的環(huán)狀低聚糖，具有十分奇特的空間結(jié)構(gòu)——圓筒形的空心結(jié)構(gòu)，由于其空腔內(nèi)外“壁”上還“掛”有許多葡萄糖分子上的不同基團(tuán)，故使環(huán)狀糊精空腔的內(nèi)外具有完全不同的性質(zhì)：外表具有親水性，內(nèi)表具有具疏水性、親油性。這樣，通過其“兩面性”，為難以共溶的油和水之間架設(shè)了一座“橋梁”，從而表現(xiàn)出神奇的妙用。第58頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五59在環(huán)糊精的分子結(jié)構(gòu)中，由于葡萄糖的2位和3位仲醇羥基位于截錐體的下面開口和外部，6位的伯醇羥基位于截錐體的上面開口，使環(huán)糊精分子外部親水；同時(shí)6位的-CH2-和葡萄糖甙結(jié)合的氧原子排列在空隙的內(nèi)部，呈疏水性。這種性質(zhì)與表面活性劑相似，故可起乳化劑的作用.第59頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五60環(huán)狀糊精的應(yīng)用（1）清涼劑：將具有清涼解渴、消暑解乏、煥發(fā)精神等特殊功效的薄荷油與環(huán)狀糊精混合并進(jìn)入到其空腔里去，可解決因薄荷油難溶于水而無法配制薄荷飲料的難題，從而成功地為薄荷在冷飲及其它食品中的應(yīng)用展現(xiàn)了可喜的前景。（2）留香劑：將香料預(yù)先包絡(luò)在環(huán)狀糊精的空腔內(nèi)后，可使散發(fā)花香的時(shí)間比天然花香長(zhǎng)好幾倍到幾十倍，從而可以非常理想地作為塑料花朵的涂料以及化妝品、日用品以至食品的滲和留香劑。第60頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五61環(huán)狀糊精的應(yīng)用（3）除臭劑：環(huán)狀糊精還可以把某些有臭氣的物質(zhì)包絡(luò)起來，起到除臭作用。如有一種名叫“5—氟脲嘧啶”的抗腫瘤口服藥，氣味難聞，但在經(jīng)與環(huán)狀糊精摻和后，難聞的氣味就被掩蓋了。（4）緩釋劑：“擬除蟲菊酯”是近年發(fā)展起來的一種藥性高、對(duì)人畜毒性低、使用安全的農(nóng)藥，但它在農(nóng)田中容易受紫外線的作用迅速分解而失去藥效，在經(jīng)與環(huán)狀糊精摻和后，就可使藥性緩慢釋放，藥效大大延長(zhǎng)。（5）保護(hù)劑：用無色、無味、可食的環(huán)狀糊精噴灑于某些易氧化而引起變質(zhì)的蔬菜、食品等表面可抵擋住光線對(duì)它們的氧化、分解作用而達(dá)到保鮮、保色、保味、延長(zhǎng)存放時(shí)間的目的。第61頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五62

麥芽低聚糖是以淀粉為原料而制成的由2-10個(gè)葡萄糖分子聚合而成的糖，以α-1，4鍵結(jié)合的直鏈麥芽低聚糖有麥芽三糖（G2）、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G8、G10。近年來由微生物來源只生成麥芽低聚糖的特異性酶相繼被發(fā)現(xiàn)，如：灰色鏈霉菌NA468可分泌麥芽三糖酶施氏假單胞菌NRRLB3389可分泌麥芽四糖酶地衣芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌可產(chǎn)生麥芽五糖酶高溫根霉G3-G7麥芽低聚糖的功能性：是一種能延長(zhǎng)供能、強(qiáng)化機(jī)體耐力和作功能力、易消化吸收、低甜度、低滲透壓的性糖原。麥芽寡糖生成酶第62頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五63麥芽三糖麥芽三糖的甜度約是蔗糖的30%。其最大特征是非結(jié)晶狀態(tài)和強(qiáng)大的保濕性能，具有防止淀粉老化的作用。因此，經(jīng)常用于制作需要保留水分的糕點(diǎn)中。形成麥芽三糖的淀粉酶AMT1.2L是一種由微小桿菌（Microbacteriumimperiale）菌株，通過發(fā)酵培養(yǎng)并精制而得的酶制劑。是一種能優(yōu)先生產(chǎn)麥芽三糖的內(nèi)切型maltotriohydrolase(EC3.2.1.116)。水解直鏈淀粉糖、支鏈淀粉糖、糖原、淀粉主要生成麥芽三糖。對(duì)普魯蘭不起作用。

最適pH為pH6.5,最適溫度為45℃。淀粉糊精化活力AMT法pH6.01200u/ml以上避免日光直射、10℃以下冷藏密閉保存。第63頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五64Maltotetraohydrolase麥芽四糖MALTOPENTAOSE麥芽五糖第64頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五65α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶（α-glucosidase,EC3.2.1.20)又名葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶，簡(jiǎn)稱α-糖苷酶，具有水解和轉(zhuǎn)糖苷雙重作用，它能切開麥芽糖、麥芽三糖或麥芽低聚糖分子結(jié)構(gòu)中的α-1，4糖苷鍵，并能將游離出來的一個(gè)葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移到另一個(gè)葡萄糖分子或麥芽糖、麥芽三糖等分子中α-1，6位上，形成異麥芽糖（IG2）、異麥芽三糖（IG3）、異麥芽四糖（IG4）、五糖（IG5）和潘糖（P）等?！稹稹?⊙

→

○—○—○

↓

⊙

α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶第65頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五66α-糖苷酶是以淀粉為原料生產(chǎn)低聚異麥芽糖（雙歧桿菌增殖因子）的關(guān)鍵酶，1982年由日本林原生化科研所開發(fā)出α-糖苷酶，1985年開始生產(chǎn)異麥芽低聚糖，年產(chǎn)1萬(wàn)噸。第66頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五67轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶LTransglucosidaseL(TGL)的性質(zhì)轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶LTransglucosidaseL(TGL)由黑曲霉（Aspergillusniger）生產(chǎn)最適溫度：55-60℃（pH5.0）最適pH5.0-5.5pH5.0時(shí)，產(chǎn)品酶活為300,000u/ml一種特殊的具有良好貨架壽命的液體,用于生產(chǎn)低聚異麥芽糖漿,該酶作用于麥芽糖、麥芽三糖等含有α-1,4鍵的低聚糖，通過轉(zhuǎn)糖苷作用生成含有α-1,6鍵的異麥芽糖、潘糖和其它帶分枝的低聚糖第67頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五68轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶反應(yīng)所生成的產(chǎn)物第68頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五69日本天野制藥株式會(huì)社所生產(chǎn)的轉(zhuǎn)苷酶（Transglucosidase,GTase）由黑曲霉產(chǎn)生,酶活為3×105U/ml，使用量1L/噸淀粉。該酶的最適pH5.5，溫度55℃，反應(yīng)時(shí)間：12-20h第69頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五70以淀粉為原料，用α-淀粉酶液化，再用β-淀粉酶糖化，同時(shí)用葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)化麥芽糖成為低聚異麥芽糖（IMO），再經(jīng)脫色、脫鹽濃縮而成，制造工藝如下：

耐高溫α-淀粉酶β-淀粉酶(2-4g/Kg淀粉)30%淀粉乳———→噴射液化液————→pH6.0（105℃DE=12-17）或真菌淀粉酶

糖化轉(zhuǎn)苷（pH5-6，50-60℃）糖化（麥芽糖≥75%）——→

粗制品——→藻土過濾（反應(yīng)20h，葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶，1L/噸淀粉)—→活性碳脫色—→陰陽(yáng)離子樹脂混合床離交—→脫鹽——→糖漿—→真空濃縮（75%成品）—→IMO50糖↓漿—→噴霧干燥—→IMO50糖粉分離葡萄糖麥芽糖—→IMO90第70頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五71IMO-90產(chǎn)品可采用“微生物分離法”、“色譜分離法”和“納濾分離法”三種高效分離技術(shù)生產(chǎn)。第71頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五72

IMO的應(yīng)用IMO具有促進(jìn)人體腸道有益菌群增殖,防齲齒,利于維生素和礦物元素吸收,增強(qiáng)機(jī)體免疫力等良好生理功能；同時(shí)還具有低甜度、耐熱、耐酸、良好的保濕性及低水分活度等優(yōu)良物化特性。IMO作為一種健康糖源和一般食品添加劑廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中:(1)飲料:果蔬汁飲料、茶飲料、豆奶、含酒精飲料、乳酸菌飲料、粉末速溶飲料等;(2)乳制品:嬰兒奶粉、鮮乳、調(diào)味乳、發(fā)酵乳等;(3)糖果、糕點(diǎn):高級(jí)奶糖、口香糖、泡泡糖、各種中西式糕點(diǎn)等;(4)冷飲、果酒、葡萄糖、果醬、蜂蜜加工品、焙烤食品等。IMO-50和IMO-90產(chǎn)品經(jīng)生理功能試驗(yàn)，都具有顯著的改善腸功能和潤(rùn)腸通便作用。IMO-90的功效更好，而且適合糖尿病人食用。在“腦白金”“樂百氏”“娃哈哈AD鈣奶”“昂立”“鹽水瓶口服液”等保健品和眾多高檔食品中得到廣泛應(yīng)用。第72頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五73海藻糖

為一種天然二糖：在許多生物中均有發(fā)現(xiàn)（但含量極微），海藻糖是2分子葡萄糖以1，1結(jié)合的非還原性二糖。α，α-型，即為海藻糖；α，β-型，為新海藻糖；β，β-型為異海藻糖。

α，α-1,1-糖苷鍵非常穩(wěn)定，耐高溫、耐酸堿，非特異性地保護(hù)生物大分子。海藻糖的甜度是蔗糖的—半左右，但與蔗糖不同的是，它的甜味爽口，不留后味（口感變酸）。海藻糖在凍結(jié)、干燥脫水、高滲透壓等這類嚴(yán)酷的環(huán)境下，對(duì)生物體膜、膜蛋白、DNA等具有保護(hù)功效，在醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、化妝品工業(yè)等有廣泛用途。被稱為“生命之糖”。第73頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五74海藻糖的結(jié)構(gòu)第74頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五75海藻糖：目前的主要生產(chǎn)方法目前能夠進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)的方法有：干酵母提取法微生物發(fā)酵法酶轉(zhuǎn)化第75頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五76干酵母提取法活性干酵母熱乙醇水溶液提取冷卻、離心上清液活性碳趁熱脫色濃縮串聯(lián)陰陽(yáng)離子交換加熱真空濃縮結(jié)晶脫水、干燥海藻糖成品原料問題、有機(jī)溶劑、產(chǎn)率較低（5％－10％）、成本較高（海藻糖酶）第76頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五77微生物發(fā)酵法：培養(yǎng)高海藻糖酵母，從酵母中提?。?/p>

腹孢膜酵母（Saccharomycopsisfibuligera)30oC發(fā)酵48～50小時(shí)海藻糖在微生物細(xì)胞內(nèi)積累達(dá)到細(xì)胞干重的16%~18%產(chǎn)量較低：約為每噸發(fā)酵液產(chǎn)海藻糖20千克左右例如：第77頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五78酶轉(zhuǎn)化法

1990年首先被意大利那不勒斯第二大學(xué)的M.

DeRosa小組發(fā)現(xiàn)；改變了有史以來科學(xué)家論斷：（1）不可能從淀粉轉(zhuǎn)化成海藻糖；（2）自然界不可能存在不需要消耗ATP的海藻糖合成途徑。即“微生物的提取物能將淀粉水解物轉(zhuǎn)化為海藻糖”這一現(xiàn)象是意大利人發(fā)現(xiàn)的，并于1990和1991年發(fā)表了論文（他們沒有申請(qǐng)專利?。。┑?8頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五79酶轉(zhuǎn)化法分為兩種：雙酶法和單酶法

Two-enzymessystem（雙酶法）:以淀粉為原料麥芽寡糖基海藻糖合成酶(MTSase)and麥芽寡糖基海藻糖基海藻糖水解酶(MTHase)；Single-enzymesystem（單酶法）：以麥芽糖為原料（可由淀粉水解產(chǎn)生），海藻糖合成酶(Tres)；這兩種酶系在自然界的微生物中廣泛存在：目前至少有15各菌屬含有上述酶。第79頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五80雙酶法SchemeoftrehaloseproductionbyMTSaseandMTHase.FromT.Higashiyama,Novelfunctionsandapplicationsoftrehalose,PureAppl.Chem.,Vol.74,No.7,pp.1263–1269,2002.

DiscoveredbyL.Lamaetal.Biotechnol.Lett.12:431–432,1990GenecloningbyHayashibara&Kirin,in1995~1996第80頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五81…..○-○-○-○-○-⊙

麥芽低聚糖↓MTSase…..○-○-○-○-○﹋○

低聚麥芽糖基海藻糖↓MTHase…..○-○-○-⊙+○﹋○（海藻糖）

○葡萄糖殘基，⊙：含還原端的葡萄糖殘基，

﹋

α，α-1,1葡萄糖苷鍵第81頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五82從土壤中分離得到能從淀粉的部分水解物生成海藻糖的微生物，這種微生物能產(chǎn)生兩種酶，一種是低聚麥芽糖基海藻糖生成酶（MaltooligosylTrahaloseSynthase簡(jiǎn)稱MTSase），能作用于淀粉的部分分解物，在其末端生成具有海藻糖結(jié)構(gòu)的非還原性糖質(zhì)。另一種是低聚麥芽糖基海藻糖水解酶（MaltooligosylTrahaloseHydrolase簡(jiǎn)稱MTHase）。能從上述的非還原性糖質(zhì)特異性地水解出游離海藻糖。通過這兩種酶的協(xié)同作用，就能從淀粉的部分水解物連續(xù)地生成海藻糖。第82頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五83淀粉酶法（雙酶法）生產(chǎn)海藻糖工藝流程：淀粉↓耐熱性α-淀粉酶液化液↓異淀粉酶、MTSase、MTHase糖化`↓40℃,20h精制↓脫色（活性碳）↓過濾↓脫鹽↓過濾↓濃縮、結(jié)晶海藻糖漿、無水結(jié)晶海藻糖、含水結(jié)晶海藻糖第83頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五84

酶對(duì)底物的轉(zhuǎn)化率Two-enzymessystemStarchLiquefiedStarchIsoamylaseDe-brachedLiquefiedStarchMTSase~80%conversionrateMTHase~80%conversionrate終產(chǎn)品：海藻糖Thermostablea-amylase雙酶法：兩步的轉(zhuǎn)化率都是70～80％第84頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五85單酶法

麥芽糖

海藻糖TrehaloseSynthaseke可由褐色喜熱裂孢菌T.fusca產(chǎn)生(NishimotoT,etal.Biosc.Biotechnol.Biochem.1995,59:2189-2190)第85頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五86海藻糖不同的生產(chǎn)方法比較

方法技術(shù)成熟年份成本干酵母提取法~1990高其他微生物發(fā)酵法1~2005高雙酶法(MTSase&MTHase)2~1997低

單酶法(Tres)3~2000低

海藻糖磷酸化酶法4~2008低

1.ChiZM,LiuJ,ZhangW,2001,EnzymeMicro.Technol.28:240-245（山東大學(xué)池振明小組）2.NakadaT,etal.Biosc.Biotech.Biochem.60(1996):2633.NishimotoT,etal.Biosc.Biotechnol.Biochem.1995,59:2189-21904.KlimacekM,etal,1999,Biotechnol.Techniques,13:243

第86頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五87酶轉(zhuǎn)化法：國(guó)外情況

日本林原研究所：年產(chǎn)3.0萬(wàn)噸美國(guó)Cargill公司：預(yù)計(jì)年產(chǎn)5.0萬(wàn)噸生產(chǎn)線近期建成第87頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五88酶法轉(zhuǎn)化：國(guó)內(nèi)情況廣西南寧中諾生物工程有限公司：已建好年產(chǎn)500噸生產(chǎn)線。2006年9月前建成3000噸生產(chǎn)線；在2008年建成2萬(wàn)噸生產(chǎn)線。第88頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五89酶轉(zhuǎn)化法：可降低成本的一些環(huán)節(jié)一、酶制備天然酶：產(chǎn)酶量較低，提取也較困難。如果用固定化細(xì)胞的方法則酶的密度過低。提高酶產(chǎn)量的方法有：常規(guī)誘變育種、基因組改組（genomeshuffling）?；蚬こ堂福寒a(chǎn)酶量通常是天然菌的數(shù)千乃至數(shù)萬(wàn)倍。

第89頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五90

酶的費(fèi)用可占海藻糖生產(chǎn)總成本的1/20到1/10。解決辦法：固定化酶。實(shí)驗(yàn)表明可重復(fù)使用達(dá)60次以上第90頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五91

二、酶反應(yīng)時(shí)間通常是48－72小時(shí)。太長(zhǎng)。解決辦法：（1）、提高反應(yīng)溫度：從30oC提高到45oC，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)所需時(shí)間可以從48小時(shí)縮短到24－28小時(shí)，但提高溫度會(huì)導(dǎo)致逆反應(yīng)的增強(qiáng)：

30oC:麥芽糖

海藻糖45oC：麥芽糖海藻糖（22％）（78％）（30％）（70％）第91頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五92

三、酶的轉(zhuǎn)化率目前國(guó)內(nèi)外的酶法生產(chǎn)海藻糖其轉(zhuǎn)化率只有70－80％左右底物浪費(fèi)增加分離單元成本增加顯然，提高轉(zhuǎn)化率可以大幅度降低成本。解決辦法：蛋白質(zhì)工程－－>

酶分子改性

第92頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五93

四、降低能耗

糖液濃縮過程結(jié)晶過程干燥過程耗能的成本可以占海藻糖生產(chǎn)總成本的10－15％第93頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五94Single-enzymesystem

Maltose

TrehaloseTrehaloseSynthase

(NishimotoT,etal.Biosc.Biotechnol.Biochem.1995,59:2189-2190)

(~20%)(~80%trehalose)EnzymeTrescannotshiftthereactionequilibrium,anditcanonlyspeedupthereaction.Sowhenenzymaticreactionreachestheequilibriumpoint,therearealways~20%maltoseand~80%trehalose.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的各組分比例第94頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五95OptimaltemperatureOptimalpHConversionrateGlucosehasstronginhibition褐色喜熱裂孢菌T.fusca海藻糖合成酶的性質(zhì)第95頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五96

海藻糖生產(chǎn)車間一角

用木薯淀粉作為出發(fā)原料（已申請(qǐng)專利）第96頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五972千克包裝20千克包裝第97頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五98出口包裝第98頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五99TheleadcontentThearseniccontentTrehaloseSpecsbyHayashibara第99頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五100TrehaloseSpecsbySinozymeNanning廣西南寧中諾生物工程有限責(zé)任公司LeadArsenic第100頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五101Thetestresultsshowthatourproductcontains100~250timeslessheavymetalsthantheonebyHayashibara第101頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五102第102頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五103第103頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五1041994年日本林原生物化學(xué)研究所首先確立了以淀粉為原料，酶法糖化生產(chǎn)海藻糖的新方法，使得海藻糖能夠大量而較廉價(jià)地工業(yè)化生產(chǎn)。1995年11月，高純度98%以上的海藻糖含水結(jié)晶正式上市，售價(jià)從2-3萬(wàn)日元/Kg，下降到350日元/Kg，使得海藻糖在醫(yī)藥、化妝品、食品工業(yè)能夠廣泛應(yīng)用。第104頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五105海藻糖級(jí)別價(jià)格（元/公斤）食品級(jí)65醫(yī)藥級(jí)結(jié)晶400高純度無水680第105頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五106醫(yī)藥：可作為淋巴、激素、疫苗、抗生素、維生素、酶等各種生物制品的穩(wěn)定劑或品質(zhì)改良劑。作為活菌制劑（雙歧桿菌）的穩(wěn)定劑，可提高效價(jià)，延長(zhǎng)其貨架周期。分子生物學(xué)：用海藻糖干燥抗體、血小板、酶、病毒等生物活性物質(zhì)，無需冷凍保存，復(fù)水后均能恢復(fù)活力?；瘖y品：海藻糖的硫酸衍生物可用于化妝品的潔膚劑、皮膚保濕劑、紫外吸收劑、口紅、唇膏的品質(zhì)改良劑。第106頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五107海藻糖在食品工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景

海藻糖能很好地防止蛋白質(zhì)在冷凍、冷藏或干燥時(shí)變性。在含蛋白質(zhì)的各種食品中加入海藻糖，能非常有效地保護(hù)蛋白質(zhì)分子的天然結(jié)構(gòu)，使食品的質(zhì)地和風(fēng)味保持不變。

海藻糖具有優(yōu)異的防止淀粉老化作用。應(yīng)用于面、餅、米飯、烤肉佐料醬、炸肉餅等含有淀粉的食品中會(huì)有效地提高這些食品的風(fēng)味與口感水平。這種效果在低濕或冷凍條件下表現(xiàn)得更為突出。脂類物質(zhì)受氧化分解會(huì)產(chǎn)生過氧化物和揮發(fā)性醛等物質(zhì)，使食品風(fēng)味劣變而失去食用價(jià)值。幾乎所有的食品都含有脂質(zhì)，海藻糖對(duì)油脂成分中的脂肪分解的抑制率高達(dá)70％以上，具有良好地抑制脂質(zhì)酸敗的效果。海藻糖可在動(dòng)植物組織和細(xì)胞失水時(shí)，代替組織或細(xì)胞中水分的作用，有效地保護(hù)組織和細(xì)胞結(jié)構(gòu)不受干燥和冷凍的破壞，從而維持它們的生命過程或生物特征。因此，對(duì)蔬菜、肉類、水果的保鮮非常有效。如水果、蔬菜濃漿、番茄漿等物質(zhì)中添加海藻糖，由于海藻糖可在干燥過程中很好地保護(hù)其細(xì)胞結(jié)構(gòu)，因此其復(fù)水后其味道新鮮如初。

食品中的一些令人不快的異味主要是由揮發(fā)性醛類、乙基硫醇和三甲胺三大類物質(zhì)構(gòu)成，加入海藻糖可有效地抑制異味的生成。如在魚類食品加工過程中，如在加熱前加入海藻糖就能抑制三甲胺（腥味的主要成分）的生成，降低腥味的產(chǎn)生。此外，在加工過程中添加適量海藻糖，就能很好地減輕雞、鴨、鵝肉等的怪味。第107頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五108葡萄糖異構(gòu)酶（GlucoseIsomerase）又稱木糖異構(gòu)酶（EC5.3.1.5），可將木糖、葡萄糖、核糖等醛糖轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酮糖，由于葡萄糖異構(gòu)化為果糖具有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，故工業(yè)上習(xí)慣把木糖異構(gòu)酶稱為葡萄糖異構(gòu)酶。

果糖是棱柱狀晶體，熔點(diǎn)103～105℃，是所有的糖中最甜的一種，它比蔗糖甜一倍，以游離狀態(tài)大量存在于水果的漿汁和蜂蜜中，廣泛用于食品工業(yè)，如制糖果、糕點(diǎn)、飲料等。果葡糖漿的甜度與蔗糖相當(dāng)。第108頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五109葡萄糖異構(gòu)酶的性質(zhì)：用米蘇里游動(dòng)放線菌AC－81－2、嗜熱鏈霉菌M1033等微生物發(fā)酵法生成的酶經(jīng)固定化制得，近白色或淺棕黃色顆粒，柱狀或條狀。（1）大多數(shù)微生物異構(gòu)酶需Co2+、Mg2+，才表現(xiàn)活力。Mg2+是表現(xiàn)酶活所必需的；Co2+是酶熱穩(wěn)定性所必需的。最高活性在反應(yīng)系統(tǒng)中需要有Mg2+及Co2+,其最適濃度分別為10-2mol/L和10-3mol/L。但Hg2+、Ag+、Pb2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Al3+、Ca2+、Fe2+對(duì)酶活有不同程度的抑制；酶也受到一些糖醇的抑制，如山梨糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、戊糖醇，木糖醇對(duì)異構(gòu)酶的抑制最為強(qiáng)烈。（2）溫度、pH對(duì)酶反應(yīng)的影響大多葡萄糖異構(gòu)酶對(duì)熱很穩(wěn)定，最適作用溫度60℃，適用溫度30－75℃。最適作用pH7.0～7.5，適用pH6.0～8.0。其催化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，果糖的生成量隨溫度而增加，工業(yè)上采用60℃，底物葡萄糖濃度一般是35-45%,葡萄糖含量93%－97%，進(jìn)口處pH8.2（25℃），溫度61℃，MgSO4·7H2O添加量0.1g/L糖漿。第109頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五110葡萄糖異構(gòu)酶產(chǎn)生菌米蘇里游動(dòng)放線菌（Actinoplanesmissouriensis）嗜熱鏈霉菌(Streptomycesthermoviolaceus)凝結(jié)芽孢桿菌（BacillusCoagulans）橄欖色鏈霉菌（StreptomycesOliuvaceous；StreptomycesOlivochromogenes)。銹霉鏈霉菌（Streptomycesrubiginosus)、紫黑鏈霉菌（StreptomycesViolaceoniger）等,制備成固定化葡萄糖異構(gòu)酶第110頁(yè)，共143頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)14分，星期五111果葡糖漿的生產(chǎn)及技術(shù)（1）糖液純度要高，不存在不溶性淀粉顆粒，DE值93%以上，除去糖液中的Cu2+、Fe2+等雜質(zhì)，Ca2+控制在1mg/Kg以下，異構(gòu)化反應(yīng)保持較好的穩(wěn)定性。（2）糖液濃度要高，異構(gòu)化前，糖液濃度由30%濃縮到35-45%。（3）添加