淀粉酶的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

□ 鄭 昆 吉林化工學(xué)院 楊 紅 吉林工貿(mào)學(xué)校

淀粉酶屬于某一類酶的總稱，此類酶普遍具有催化水解淀粉分子內(nèi)糖苷鍵的能力。由于淀粉酶存在多種氨基酸序列，存在多種來源渠道，而且具有較大差異性，所以對其的分類也存在多種方法。現(xiàn)階段最為主流的分類方法是按照淀粉水解產(chǎn)物的異頭碳構(gòu)型進(jìn)行分類，大致可以分為α-淀粉酶及β-淀粉酶，目前很大一部分淀粉酶都已經(jīng)開始得到商業(yè)化發(fā)展應(yīng)用，并有效作用于諸多行業(yè)，本文嘗試分析當(dāng)前淀粉酶的研究現(xiàn)狀，并探討其具體應(yīng)用與發(fā)展。

淀粉作為人類膳食結(jié)構(gòu)中極為重要的組成部分，主要通過小麥、大米、馬鈴薯、木薯以及玉米等作物獲得。除了可以用淀粉直接加工成各種食品之外，還可以將其作為原料，借助酶解法或化學(xué)法進(jìn)行水解，從而得到果糖、麥芽糖糊精、葡萄糖以及相關(guān)衍生物，此外還可以在淀粉水解成的葡萄糖基礎(chǔ)上繼續(xù)以發(fā)酵的形式制備乙醇及相關(guān)衍生物。

按照水解產(chǎn)物異頭碳構(gòu)型進(jìn)行劃分

α-淀粉酶

α淀粉酶是能夠水解糖原及淀粉等葡聚糖分子中α-1,4-糖苷鍵的酶，α-淀粉酶同時存在于GH126家族、GH119家族、GH57家族以及GH13家族中，其中GH13家族中α-淀粉酶最為常見，α-淀粉酶在自然界中廣泛存在，無論是細(xì)菌還是哺乳動物，其體內(nèi)都可以找到α-淀粉酶，有部分酶可以在pH為3的環(huán)境下保持活性，還有部分可以在90 ℃的高溫環(huán)境下保持活性，此外還有一部分能夠在有機(jī)溶劑、去污劑以及高鹽環(huán)境下繼續(xù)保持活性。植物中也存在α-淀粉酶，水稻、玉米、大豆以及大麥等農(nóng)作物在發(fā)芽的過程中都會快速水解所存儲的淀粉，以滿足自身成長的能量需求。

β-淀粉酶

β-淀粉酶屬于外切型淀粉酶，其可以在淀粉分子上的非還原性末端水解α-1,4糖苷鍵，同時還可以繼續(xù)順次切掉一個麥芽糖單元，產(chǎn)物是大分子的β-極限糊精和β-麥芽糖。β-淀粉酶的產(chǎn)物異頭碳因為沃爾登轉(zhuǎn)位反應(yīng)而成為β構(gòu)型，屬于GH12和GH13家族。一般而言麥芽糖在β-淀粉酶淀粉水解產(chǎn)物中占50%左右，并存在大量的β-極限糊精，但其產(chǎn)物中卻沒有葡萄糖與寡糖分子。β-淀粉酶一般在小麥及大麥等植物與微生物中的含量較高，但相對于植物源β-淀粉酶而言，微生物源β-淀粉酶的熱穩(wěn)定性更高，所以其能夠替代大麥芽用于啤酒釀造，或生產(chǎn)高濃度的麥芽糖漿。

γ-淀粉酶

γ-淀粉酶也是外切型淀粉酶的一種，其可以在淀粉分子上的非還原性末端順次切掉一個葡萄糖單元，產(chǎn)物是β-極限糊精和β-葡萄糖。其本身與β-淀粉酶的反應(yīng)存在相似之處，但其產(chǎn)物卻是β-葡萄糖而并非β-麥芽糖，γ-淀粉酶屬于GH97家族與GH15家族。

淀粉酶的應(yīng)用與發(fā)展

α-淀粉酶的應(yīng)用與發(fā)展

1.生產(chǎn)果葡糖漿

α-淀粉酶能夠?qū)⒌矸鬯獬善渌哂懈吒郊又档漠a(chǎn)品。在果葡糖漿的生產(chǎn)方面，具體是借助α-淀粉酶對淀粉的部分水解，形成短鏈糊精，從而讓淀粉懸濁液的粘度下降，促進(jìn)其液化。然后借助糖化酶對淀粉的進(jìn)一步水解，在淀粉的非還原末端切割掉α-1,4糖苷鍵，形成高葡萄糖漿，再應(yīng)用葡萄糖異構(gòu)酶使高糖漿轉(zhuǎn)化異構(gòu)為高果糖糖漿。

2.烘焙行業(yè)

在面團(tuán)中添加α-淀粉酶能夠使面團(tuán)中的淀粉被水解成易于酵母發(fā)酵的小糊精顆粒，不僅能夠讓發(fā)酵速度顯著上升，而且可以使面團(tuán)的粘性下降，使面團(tuán)的質(zhì)地得到改善，促進(jìn)面包的蓬松。此外，淀粉類產(chǎn)品經(jīng)過烘烤后，會導(dǎo)致其酥皮更硬、外殼脆度下降，面包屑的含水量下降，從而影響面包口感，而應(yīng)用α-淀粉酶，則能夠有效應(yīng)對這一問題，使烘焙食品的保質(zhì)期與柔軟度得到有效提升。

3.洗滌行業(yè)

洗衣方式及餐具洗滌的不斷改進(jìn)，使得洗滌劑中酶的應(yīng)用量越來越高。淀粉依附在衣服上，能夠提高污濁物的吸附效果，所以應(yīng)用α-淀粉酶，能夠?qū)⒌矸鬯鉃樾☆w粒的水溶性寡糖，從而使得污濁物無法繼續(xù)依附在衣服上，達(dá)到洗滌清潔的目的。

4.紡織業(yè)

針對紡織工業(yè)的纖維在制造與編制過程中常因機(jī)械處理導(dǎo)致經(jīng)紗斷裂的情況，業(yè)內(nèi)普遍是在其表面涂上淀粉作為上漿劑，在脫漿過程中，應(yīng)用α-淀粉酶能夠有效去除其中的淀粉層，將其水解為易溶于水的糊精，從而大大降低脫漿難度，并且由于α-淀粉酶僅作用于淀粉，不會影響紡織品品質(zhì)。

β-淀粉酶的應(yīng)用與發(fā)展

由于β-淀粉酶的水解產(chǎn)物基本都是麥芽糖，并且能夠生產(chǎn)麥芽糖含量達(dá)60%～70%的高麥芽糖漿，所以能夠作為啤酒釀造以及飴糖等的主要糖化劑，得到廣泛應(yīng)用。

總結(jié)

淀粉酶作為當(dāng)前人們工作和生活中極為常見的生物酶，必須要加強(qiáng)對其的研究和發(fā)展，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，不僅要在洗滌劑、紡織以及烘焙方面繼續(xù)深化應(yīng)用，還應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)其在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，使淀粉酶在未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展中得到更為廣泛的應(yīng)用。