a-淀粉酶的生产与应用

α-淀粉酶的合成与应用

谷君

摘要：酶, 发酵,生产,合成,应用 关键词：生产 应用

一，淀粉酶的产生菌及酶的特性

（1）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I业生产上都 以 微生物发酵法进行大规模生产 淀粉酶。在 1 9 0 8年和 1 9 1 7年德 国的 B o k i i n和 F A

f r o n t [ 日先后由细菌中生产出 d ． 淀粉酶 ， 用于纺织品脱浆。1 9 3 7年 日本的福本口 获得了产生a 一 淀粉酶的括革杆菌。 第二次世界大战后， 由干抗 生素的发明， 使得微生物I业大步前进 ， 1 9 4 9年 Ⅱ - 淀粉酶开始采用深层通风培葬法进行生产。1 9 7 3年耐热性淀粉酶投入 了生产r 4 3 。随 淀粉酶 的用途 日蓝扩大， 产量 日见增多， 生产水平也逐 步提高。近些年我们国家的酶制剂行业发展较快 ， 从 1 9 6 5年开始应用解淀粉芽孢杆 菌B F 一7 6 5 8生产 淀粉酶， 当时仅无锡酶制剂厂独家生产， 近年在国内生产酶制剂的厂家已发展到 l 2 O多个， 其中约有 4 O 左右的I厂生产 淀粉酶 ， 产品也由单一的常温I业用 d 一 淀粉酶 ， 发展到现在有I业用也有食品鼓， 既有常温也有耐热的， 剂型上 有 固体 的也 有液 体 淀粉酶 。酶 制剂I业现 已成为近代I业生产 中不 可缺 少的组成部 门， 它对社会的贡献远远超过酶I业本身。

（2）世界 上许多国家都以枯草杆菌， 地衣芽孢杆菌生 产细菌淀粉酶和米 曲霉生产的真苗淀粉酶为 主要产品， 在工业生产中使用的菌种， 最初都 是从 自然中得到的， 通过筛选和诱变育种工 作， 可改变菌种的特性 ， 提高 n 一 淀粉酶 的活 力。O n t t r u p 以地衣芽孢杆苗AT C C 9 7 9 8为 出发菌株 ， 用 Y射线 ， N T G以及 uV反复 7次

诱变 ， 使其 n 一 淀粉酶 的产 量为原苗株的 2 5 倍。A n d r e e v a 等将枯草杆菌孢子悬浮液经 5 0 ℃加热处理 3 0分钟， 酶 合成速度提高了 2 —2 、 7倍 ， 可见采用诱变育种是行之有效的 方法 ， 但也有一定的局限性和缺点， 由于发生 平顶效应使之育种效果降低， 利用转化法改 良菌种 ， 在枯草杆菌 n 一 淀粉酶的生产苗上 已 取得可喜的结果 K a z u m a s a 等采用转化和 诱变结合的方法． 使 n 一 淀粉酶产量比亲株高 l 5 0 0 - -2 0 0 0倍 近年来 ， 随生物工程技术的 发展， 基因工程技术已应用到菌种的改造方 面。 P a l v a r 2 等把解 淀粉芽孢杆菌n 一 淀粉酶基 因克隆到枯草芽孢杆菌中， 其 n 一 淀粉酶活力 比 其 原 始 的 野 生 型 苗 株 高 5 0 0倍。 H e n a c h a n 又把地 衣芽孢杆菌 耐热 淀粉 酶基 因克隆到枯草芽孢杆苗中， 美国 C P C国

际公冠的 Mo f f c t 研 究中心 ， 已获得美国食品 药品管理局( F DA) 的批准， 可用其研制的基 因工程菌生产 淀粉酶， 这是第一个由 F D A 批 准用基因工程 菌生 产的酶髑剂 。。 我国在利用基因 重组构建耐热性 一淀粉酶方面已取得一定 的进展， 何超刚[ 3 等将脂肪嗜热芽孢杆菌淀 粉酶 基 因质粒 带人大 肠 杆菌 ， 使后 者具 有生 产高淀 粉酶 能力 。任大 明0 将 带有淀粉酶基 因的克隆片段 ， 在枯草杆菌中得到表达。 朱卫 民将枯草杆菌 a淀粉酶基因在大肠杆苗中 的得表达 。

二 淀粉酶的纯化 和提 取

为了提高收率、 降低成本 ， 对酶回收所做 努力不亚于改进发酵工 艺 。从发酵 液作成酶 翩剂所用单元操作主要 是固液 分离 、 浓缩 、 沉淀以及干 燥 、 粉碎 。其 中固液分离是个关 键。由于发酵液 固型物呈胶质状， 特别是细苗发 酵液带阴电荷 ． 固液分离困难 ， 必须通过聚电 解质絮凝剂处理 ， 再在硅藻土等助滤剂存在 下用板框压滤机过滤 工业酶制剂有液体和 固体 两种形态， 液体酶是除菌浓缩液加入稳 定剂和防腐剂， 再标准化而成。 固体酶最简便 方法是将浓缩酶液喷雾干燥 ， 或者用盐析和 溶剂 沉淀的方 法 。目前 我国 对 a 一 淀粉 酶 下游 工 程 的 研 究 做了许多工作。王玉华口 报导在发酵液中加 硫酸铝 0 ． 4 7 ． 再加分子量 2 0 0万的聚丙烯 酰胺 2 9 4 mm ol ／ l絮凝， 漏 斗中过 滤可提高 2 ． 9倍。刘叶青” 报导用磷酸钙凝胶絮凝 一 淀粉 酶发酵液 ， 再 辅以啊离 子高分 子 絮凝剂 进行 淀粉酶絮凝提取是可行的。 赵铭0 等将发酵液用高分子絮凝剂处理 ， 小型板框压滤机过滤达 l 5 ． 9 L ／ r n b， 而不絮凝者无法过撼 。

三， 淀粉酶的用途及展望

淀粉酶的用途 极为广泛， 不同来 源的 淀粉酶 ， 具有不同的性质， 不同性质的酶具 有不同的用途 。黑 曲霉酸性 淀粉酶适用于 制造助消化的药物。米曲霉的 口 - 淀粉酶耐热 性较差， 用于面包工业。 糖化塑细菌淀粉酶因产物具有较多的麦芽糖． 可用以制造低 D值的糖类． 而耐热性强的细菌 淀粉酶， 由于液化完全， 用酶量少， 操作较容易， 适于淀粉液化及棉布退浆 、 酶法生产葡萄糖以及石油压裂。目前， 一淀粉酶已用在淀粉加工业面包工业、 发酵工业、 饲料制造等。如表 I所示。由于 淀粉酶的用途 广泛， 在市场上 一定粉酶是产量最大的酶类之一。 用 造 淀粉加工 说明 制造葡萄糖浆 制造怡糖 翻造葡萄糖 制造各种粉末糊精 制造造各种浆糊、 粘着剂 啤酒原料的液化 酒精原料的液化及糖化 酱油 、 醋原料 处理 各种织物退浆 改瞢质量风味． 缩短时间， 节约用糖 消化药 与其它酶一起促进消化 普料加工 、 遗纸 、 石油压裂 、 暴汁制 造 酿造发酵业 纺织品工业 面包工业 医药工业 饲料工业 其 他 近年来我国酶制剂工业蓬勃发展， 品种 和产量也不断增加。但是同国外酶制剂行业 比尚有一定的差距。国外 淀粉酶发酵水平 达 9 0 0 u ／ mi ， 耐高温 淀粉酶发酵水平为 3 0 0 u ／ m1 。而我 国 常温 淀 粉 酶活 力 为 3 O O 一5 0 O U／ ml ， 耐高温 淀粉酶活力仅 1 5 0 u ／ r m， 并且我国 淀粉酶剂型、 品种和生产 菌株都很单一。 由于我国淀粉资源丰富， 淀粉 酶应用范围广泛 ， 淀粉酶工业发展也必将促 进我国其它工业的迅速发展。为适应匿民经 济发展需要， 应进一步扩大 淀粉酶的产量 和品种，

今后应加强以下几个方面的研究；

1 ．口 - 淀粉酶下游工程的研究， 研制不同 等级酶制剂及不同剂型的酶制剂。 2 ．加强菌种的筛选和诱变育种工作。

3 ．加强基础理论的研究， 如菌种产酶的遗传基因控俐酶的形成． 这将有助于提高酶 产量和开拓酶的途甩。

4. 深入开展酶分子的改造和修饰研究，并在工业和医药去的研究。

参考文献：

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