9000-91-3 / β-淀粉酶的應用

概述^【1】

β-淀粉酶(β- amylase)別名糖化淀粉酶，系統命名α-1，4-葡聚糖葡萄糖水解酶，是啤酒釀造、飴糖制造的主要糖化劑。β-淀粉酶為米黃色無結塊粉末或棕黃色液體。在正常使用濃度下溶于水。最適pH為4～5，最適作用溫度為50～60℃，55～60℃范圍內酶活力最高，溫度再高，則活力降低很快，80℃以上活力全部消失。耐酸性較好，在25℃，pH 3情況下，活力穩定而不降低，在pH 2.0的情況下55 h內穩定，經再長的時間則會降低。在更低的pH情況下，活力降低很快。50℃以下比較穩定，50℃保溫2h酶活力損失3%，60℃ 0.5 h以上酶活力損失顯著增加。

β-淀粉酶主要存在于大多數高等植物以及少數幾種細菌中，其相對分子質量和熱穩定性與具體的酶來源有關。相對分子質量一般高于α-淀粉酶，如甘薯β-淀粉酶的相對分子質量高達152 000。β-淀粉酶的最適pH范圍是5.0～6．0。結晶的β-淀粉酶是純粹的蛋白質，不需要鈣及氯等輔助因子，但酶蛋白中的-SH是保持活性必需的基團，一旦-SH基被阻抑，酶就失活，若將阻抑劑去除，則活性得以恢復，所以在酶液中加入血清蛋白和還原谷胱甘肽，可防止酶失活。環狀糊精和麥芽糖是酶的競爭性抑制劑。

作用機制

β-淀粉酶作用于淀粉時，是從糖鏈的非還原端開始，以一個麥芽糖為單位，切斷α-l，4-糖苷鍵，并且使麥芽糖的構型從α型轉化為β型，也即得到的是β-麥芽糖。但是，有別于其他糖化酶的是，β-淀粉酶不能繞過α-1，6糖苷鍵繼續作用，所以，當它作用于支鏈淀粉時，一般只有50%～60%能轉化為β-麥芽糖，而其余部分則是β-極限糊精。

生產^{【2】【3】}

目前，β-淀粉酶的研究還不及α-淀粉酶那樣深入。對于β淀粉酶的生產，以前主要從植物中提取，自從1 974年發現微生物能產生β-淀粉酶以來。對來源于微生物中的β-淀粉酶的研究也比較活躍，并且在工業生產中得到應用。

1. 植物β-淀粉酶的提取

我國麥麩、甘薯產量很高．價格低廉，可以從中提取β-淀粉酶代替麥芽用于飴糖制造及啤酒外加酶。但是，如果提取方法不當成本就高，尤其是干酶制劑成本更高。

1.1 從甘薯中提取β-淀粉酶

將甘薯磨漿提取淀粉后的新鮮廢水，調節pH為3.7～4.5，可沉淀80％β-淀粉酶。β-淀粉酶也可以用活性白陶土吸附而廉價回收，也可以向濾去淀粉的廢水中加入硫酸銨到飽和度50％～60％，鹽析物經透析加填料烘干后的收得率為50％。但在濃度低的情況下，上述辦法是不經濟的。

1.2 麩皮中提取β-淀粉酶

將麩皮加水l：(5～7)，在PH 6，45℃浸泡一定時間后，向過濾液中加硫酸銨至飽和度50％～55％進行鹽析．分級沉淀經透析加填料進行干燥，酶的收得率達50％。麩皮中的伊淀粉酶與大麥芽中的酶活力相當，不含α一淀粉酶，宜于麥芽糖漿生產。

2．微生物β-淀粉酶的生產

由于植物β-淀粉酶的生產成本比較高，微生物來源的β-淀粉酶就越來越受到關注。目前對產β-淀粉酶的菌種研究較多的是芽孢桿菌屬的多黏芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、環狀芽孢桿菌和鏈霉菌等。

以吸水鏈霉菌生產β-淀粉酶為例加以介紹。

工藝流程:

步驟：

培養基的配制: 種子培養基、發酵培養基。

培養方法: 將菌種接于9L種子培養基中，于28℃通氣并攪拌培養24h，接入發酵罐培養:

在600L發酵罐中加入300L發酵培養基，于121℃滅菌30min，然后使其冷卻，接種子罐培養的種子，于28℃通氣并攪拌培養85h。

提取:

發酵終了，將發酵液在溫度為40℃下減壓過濾，使其體積為原來的1／5。然后在濃縮液中加入2倍體積冷乙醇，使釅淀粉酶沉淀，干燥沉淀物即為粗酶制劑，酶活性一般可達40000U/g。

應用^{【5】【6】}

β-淀粉酶在食品工業中作為糖化劑用于麥芽糖漿、啤酒、面包等制造。在醫藥工業上β-淀粉酶的一個重要用途是制造麥芽糖，麥芽糖的吸收不依賴胰島索，故即使糖尿病人也可適量攝食。在醫學上β-淀粉酶還可和α-淀粉酶一起作為助消化劑。當其與脫枝酶共同作用時，可以使淀粉幾乎完全水解;與α淀粉酶、脫枝酶一起，可以生產高麥芽糖漿(含麥芽糖G，65%)和超高麥芽糖漿(含麥芽糖G.83%)。

1．生產麥芽糖

近年來，利用微生物(如多粘芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌)產生的β一淀粉酶糖化經液化的淀粉原料，可提高飴糖的麥芽糖含量至60一70%。這種產品稱高麥芽糖漿(一般用大麥芽糖化淀粉后制成的糖，其麥芽糖含量僅占30-40%，其余為糊精等)，適宜生產硬糖。

若該酶與異淀粉酶配合使用。麥芽糖產率達95%左右。將這種糖漿經濃縮至濃度80%，冷卻到35℃，以結晶麥芽糖作晶種，降溫結晶可獲結晶麥芽糖。結晶麥芽糖經氫化處理后制成麥芽糖醇，其甜度接近蔗糖，且耐熱性強，高溫下不變色、不分解，從而開拓了應用面。

2. 在食品中的作用

焙烤:加速發酵。改良面包粉，使面包體積增大，改善表皮色澤及面包瓤的結構。淀粉液化:麥芽糖減少-如供噴射液化的液體。含酒精飲料釀造:降低糖化醪的黏度，將淀粉轉化為供發酵的糖。果蔬汁:去除淀粉，以改進外觀，提高提取率。果泥制作和肉類嫩化大多采用液體。

參考文獻

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