真菌淀粉酶

郑州市博尔利科技有限公司创建于2010年，是一家专业从事生物酶制剂的研发，生产，销售为一体的科技型企业。专为小麦酒精生产研发的高级酶制剂，推出首款超强稳定小麦酒精淀粉酶。公司是由硕士，博士和博士后组成的研发团队， 并与河南农业大学联合建立了产品应用研发实验室。

真菌α-淀粉酶广泛分布于动物、植物和微生物中，能水解淀粉产生糊精、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。

真菌α-淀粉酶在现代淀粉糖浆、焙烤制品、啤酒酿制及生料酒精等行业已得到广泛的应用。

随着现代制糖工业与发酵工业的发展及其对真菌α-淀粉酶的使用需求，使得真菌α-淀粉酶在现代工业酶制剂中占有重要地位。

No.

真菌α-淀粉酶的结构

与大多数α-淀粉酶类似，真菌α-淀粉酶通常含有三个结构域，分别称为A、B和C。

结构域A为酶的催化反应中心区域，其典型结构为（a/b）8TIM-桶状结构，结构域B和结构域C基本上位于结构域A得到对立两端。

其中，Ca²⁺的保守结合位点位于结构域A和结构域B之间的表面区域，而大多数情况下Ca²⁺的存在对于α-淀粉酶家族保持其酶活力和稳定性是必须的。

结构域B位于TIM-桶状结构域的第三个β-折叠和第三个α-螺旋之间，该区域富含不规则的β-片层结构，在不同的淀粉酶中的大小和结构差异较大，被认为与α-淀粉酶的第五特异性有关。

同时，通过定点突变或随机突变结果表明，该部位在淀粉酶中核能相对比较脆弱，与α-淀粉酶的总体稳定性关联密切，其中部分氨基酸的改变对酶的pH稳定性和热稳定性影响较为显著。

结构域C形成α-淀粉酶蛋白质羧基端，并含有α-淀粉酶家族所特有的希腊钥匙β-sandwich结构，通常认为其通过将结构域A的疏水区域与溶剂相隔离以稳定催化区域或TIM桶状结构。

No.

真菌α-淀粉酶的催化机制

通过X-射线晶体结构、化学修饰和定点突变等手段，表明Asp²⁰⁶、Glu²³⁰和Asp²⁹⁷³个氨基酸可能是α-淀粉酶、家族的核心催化位点。

在α-淀粉酶的催化过程中，酶首先固定住异头物(α-构象)，然后通过双替换反应进行催化。

在第一个替换过程中，酶的酸性基团(Glu²³⁰)使糖苷中的氧原子质子化，并使碳和氧的链接键断裂，形成一种鎓盐转换状态，继而在第二个替换过程中由蛋白的亲质子酸性基团对糖的异头物中心进行攻击，形成β-糖基和酶复合的一种临时状态，继而底物的糖基配基离开活性位点。

No.

真菌α-淀粉酶的分类

在目前已报道的文献中，各种真菌来源的α-淀粉酶可以粗略的按酶学性质或作用条件将真菌α-淀粉酶分为3种类型：

中性真菌α-淀粉酶

与细菌α-淀粉酶不同，真菌α-淀粉酶的来源相对较少，大多数真菌α-淀粉酶的作用温度和pH都比较温和，如最适作用pH在5.0~5.5之间，最适作用温度为50~55℃左右，当温度超过60℃酶开始失活。

目前商品化生产最多、应用也最为广泛的来源于米曲霉(变种)的α-淀粉酶即属于这一酶种。

耐热或耐酸

性真菌

α-淀粉酶

此类酶在pH2.5~4.5之间，作用温度在超过60℃时仍具有良好的热稳定性。

与中性真菌α-淀粉酶相比，具有耐热或耐酸性真菌α-淀粉酶可以简化液化、糖化过程，减少制糖等淀粉深加工过程中染菌几率并降低相应生产成本。这部分酶种目前工业上已经开始生产使用，且具有很大的开发利用潜力。

具有生淀粉

酶活力

的真菌α-淀粉酶   

该酶除具有水解可溶性淀粉或其他糊化淀粉能力外，还具有生淀粉水解能力，在生料酒精行业的同步糖化发酵(SSF)中，与糖化酶配合使用，可以大幅度提高淀粉的利用速率和效率，并有效提高酒精产率。

No.

α-淀粉酶的应用

由于真菌α-淀粉酶所特有的性质，如反应温度温和，作用pH偏中性等，使得真菌α-淀粉酶在实际应用中主要应用于淀粉的糖化。与细菌α-淀粉酶相比，真菌α-淀粉酶的应用主要集中在食品应用领域。

高麦芽糖浆的生产

麦芽糖浆是以淀粉质为原料，经酶或酸酶结合的方法水解而成的以麦芽糖为主的糖浆，根据麦芽糖的含量不同大致可以分为饴糖(麦芽糖含量20%－30%)、高麦芽糖浆(麦芽糖含量40%－60%)、超高麦芽糖浆(麦芽糖含量大于70%)和结晶麦芽糖等。

高麦芽糖浆的甜度低而温和，可口性强，在高温和酸性条件下比较稳定，具有熬煮温度高、不易发生美拉德反应等优点。

在食品行业，对面包、糕点及烘焙食品等加工过程具有防止淀粉老化、保湿和延长保质期等作用。

在蜜饯、方便食品、酱油、糖果、口服液、保健饮品、麦乳精和冷冻食品等食品行业作为营养甜味剂、填充剂得到广泛应用。

在医药行业，可添加至多种中药中使用，具有润肺、补虚、止咳及治疗腰痛等作用。

此外，超高麦芽糖浆在加氢氢化后可生成麦芽糖醇。麦芽糖醇是一种甜度与蔗糖相当而热量值较低的甜味剂，也是制备另一种功能性食品原料麦芽糖酮糖和低聚异麦芽糖的原料。

焙烤制品

美国和英国分别在1955年和1963年确定了真菌α-淀粉酶为一般视为安全的(GRASstatus)添加剂，并允许在面包焙制过程中使用。

目前，在全世界范围内均得到不同程度的应用。由于中性真菌α-淀粉酶不耐热等特点，在面团发酵过程中容易通过加热使之失活，利于控制面团的发酵速度和程度，以免作用时间过长产生大量糊精以致面包心发黏。

真菌α-淀粉酶可水解面粉中的受损淀粉生成小分子糊精，通过酵母的进一步发酵产生醇类物质和二氧化碳，从而使面包体积增大。

在此过程中产生的还原糖在面包烘焙过程中可参与美拉德反应，有助于改善面包的外表色泽。

因此，真菌α-淀粉酶的添加，不仅可以加快生面团的发酵速率、改善面包的结构和体积，同时其产生的糖类物质对面包的口感、色泽及品质等也都具有明显的促进作用。

此外，真菌α-淀粉酶在啤酒酿制行业(提高麦芽汁的可发酵性)、黄酒酿制行业(改善酒质，提高出酒率)和生料酒精行业有利用对糖化醪中淀粉进行低温液化(50－60℃)以及低聚异麦芽糖生产等行业均有不同程度的应用。

No.

综述

在真菌α-淀粉酶的研发过程中，关于进一步提高淀粉酶单位产量的研究虽然仍是提高生产效益、推动行业发展的有效途径。

但是，开发具有新性能的新产品对提高产品性能、深化产业结构、拓宽产品应用面等也是必不可少的。

如开发和利用具有生淀粉酶水解能力的真菌α-淀粉酶进行同步发酵法生产生物酒精，在节约能源的同时增加了酒精产率，对提高产业效益和促进生物酒精行业发展等具有一定的促进作用。

利用耐热、耐酸型真菌α-淀粉酶，降低高麦芽糖生产过程中染菌问题并降低相应成本。

传统的真菌α-淀粉酶作用淀粉内β-1，6键效率较差，产物中麦芽糖的极限值仅有60%，在高麦芽糖浆的生产过程中必须添加其他酶种。

因此，对具有高麦芽糖形成能力的真菌α-淀粉酶的研究和开发，对改变传统麦芽糖生产方式、节约其他酶制剂的使用量和提高麦芽糖生产效率等应均具有良好的应用潜力。

综上所述，提高真菌α-淀粉酶性能或研究开发具有特殊应用价值的酶种，对满足国内市场需求、调整我国酶制剂工业结构、拓宽市场、带动相关食品或发酵行业的发展等具有重要意义。

本网站文章均用于科普非商用，如有侵权请联系管理员将尽快删除