α-淀粉酶的作用

2021年06月01日 阅读量:3

α-淀粉酶又称淀粉-1,4-糊精酶,其正式命名为α-1,4-D-葡聚糖-葡萄糖苷水解酶,其作用于淀粉时,可以以随机的方式从淀粉、糖原、寡聚或多聚糖分子内部切开α-1,4-葡萄糖苷键而产生麦芽糖、低聚糖和葡萄糖等,是工业生产中应用最为广泛的酶制剂之一(罗志刚等,2007);另外,其水解位于中间的α-1,4-键的概率比水解位于分子末端的概率要大,不能水解支链淀粉的α-1,6键,也不能水解紧靠1,6游离二氧化硅分支点的α-1,4-键以及麦芽糖,但可以水解含有3个或3个以上α-1,4-糖苷键的低聚糖。由于水解产物的还原性末端葡萄糖残基C1抗氧剂碳原子为α构型,故称为α-淀粉酶。生产此酶的微生物主要有枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。α-淀粉酶和其它酶类一样,具有反应底物特异性,不同来源的淀粉酶反应底物也各不相同,通常α-淀粉酶显示出对淀粉及其衍生物有最高的特异性,这些淀粉及衍生物包括支链淀粉、直链淀粉、环糊精、糖原质和麦芽三糖等(Gupta等,2003)。

特性

一般情况下,α-淀粉酶的最适pH一般在2-12之间变化。真菌和细菌类α-淀粉酶的最适pH一般在酸性和中性范围内,如芽孢杆菌的α-淀粉酶的最适pH为3,而碱性α-淀粉酶的最适pH一般在9-12之间。此外,温度和钙离子对一些α-淀粉酶的最适pH有一定的影响,会改变其最适作用范围。不同微生物来源的α-淀粉酶的最适作用温度也存在着较大差异,其中最适温度最低的只有25℃-30℃,而最高的能达到100℃-130℃。另外,钙离子和钠离子对一些酶的最适温度也有一定的影响(Pandey,2000;Vihinen和Mantsala,1989;Ogasahara等,1970;Chary和Reddy,1985)。

作用

α-淀粉酶是金属酶,很多金属离子,特别是重金属离子对其有抑制作用;此外,巯基、N-溴琥珀酸亚胺、p-羟基汞苯甲酸、碘乙酸、BSA、EDTA和EGTA等对α-淀粉酶具有显著的抑制作用。其中,α-淀粉酶中至少包含有一个Ca2+,Ca2+能够使得酶分子保持适当的构象,从而维持其最大的活性与稳定性。Ca2+对α-淀粉酶的亲和能力较其它离子要强,其结合钙离子的数量在1-10之间。通常情况下,有Ca2+存在淀粉酶的稳定性比没有时要好,但也有报道α-淀粉酶在Ca2+存在时会失活,而经EDTA处理后却保留活性,另外,也有报道称Ca2+对α-淀粉酶没有影响(Mamo,1999;Kundu和Das,1970;Laderman等,1993)。

当α-淀粉酶作用于淀粉时,随着反应的进行,溶液的黏度会逐渐下降而还原力则逐渐增加;同时,由于底物浓度的减少,使得产物的浓度增加,酶也就会出现部分失活的可能,最后导致反应速度逐渐降低,直至还原力不再增加,此时的水解率称为“水解极限”。不同来源的α-淀粉酶,其水解极限也都各不相同,一般α-淀粉酶水解率为40%-50%,但黑曲霉ATCC15475的水解率能够达到95%-100%,拟内孢霉α-淀粉酶水解率可达90%,其产物均为葡萄糖。枯草杆菌糖化型α-淀粉酶作用于可溶性淀粉时,水解率达70%以上,然而淀粉液化芽孢杆菌所产液化型α-淀粉酶的水解率却只有30%。

此外,不同来源的α-淀粉酶的性质有一定的区别,工业中主要应用的是真菌与细菌α-淀粉酶。目前,α-淀粉酶已广泛应用于饲料、变性淀粉及淀粉糖、焙烤工业、啤酒酿造、酒精工业、发酵以及纺织等众多行业,是一种重要的工业用酶

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