α-淀粉酶的应用及研究进展

　　摘要介绍了α-淀粉酶的工业应用,包括面包焙烤工业、淀粉液化与糖化、纤维脱浆、造纸工业、除垢剂制造、制药与临床化学分析等,并概括了了α-淀粉酶国内外应用与研究进展,以期为α-淀粉酶的进一步研究提供参考。
　　关键词α-淀粉酶;工业应用;研究进展
　　
　　α-淀粉酶分布十分广泛,遍及微生物至高等植物。其国际酶学分类编号为EC.3.2.1.1,作用于淀粉时从淀粉分子的内部随机切开α-1,4糖苷键,生成糊精和还原糖,由于产物的末端残基碳原子构型为A构型,故称α-淀粉酶。现在α-淀粉酶泛指能够从淀粉分子内部随机切开α-1,4糖苷键,起液化作用的一类酶。α-淀粉酶是一种十分重要的酶制剂,大量应用于粮食加工、食品工业、酿造、发酵、纺织品工业和医药行业等,它占了整个酶制剂市场份额的25%左右。目前,工业生产上都以微生物发酵法大规模生产α-淀粉酶[1-4]。
　　1α-淀粉酶的工业应用
　　1.1面包焙烤工业
　　作为保鲜剂酶应用在焙烤工业中生产各种高品质的产品已经有几百年的历史。最近几十年,麦芽α-淀粉酶和微生物α-淀粉酶被广泛用于焙烤工业。这些酶用于面包工业,使这些产品体积更大,颜色更好,颗粒更柔软。至今,焙烤工业中的α-淀粉酶一直是从大麦麦芽和细菌、真菌叶提取的。现代化连续焙烤过程中,在面粉中添加α-淀粉酶不仅可以增加发酵率、降低生面团黏度(改进产品的体积和质地),增加生面团中糖的含量,改良面包的口感、外皮颜色和焙烤质量,还可以延长焙烤食品的保鲜时间。在储存过程中,面包颗粒变得干燥、坚硬、表皮不再清脆,导致面包的口感变差。这些变化统称为变质。每年仅仅由于面包变质而造成的损失超过1亿美元。各种传统的添加剂被用于防止食品变质,以改善焙烤食品的质地和口味。
　　最近,人们开始关注酶作为防腐剂、保鲜剂在生面团改良方面的作用,如支链淀粉酶和α-淀粉酶配合可以有效的用于防腐。然而过量的α-淀粉酶会导致面包过粘。因此,最近的趋势是使用中温稳定(ITS)α-淀粉酶,它们在淀粉液化后活性很高,但在焙烤过程完成前就失活。尽管已发现大量的微生物可以生产α-淀粉酶,但是具有中温稳定性质的α-淀粉酶仅在几种微生物中被发现。
　　1.2淀粉的液化作用和糖化作用
　　α-淀粉酶的主要市场是淀粉水解的产物,如葡萄糖和果糖。淀粉被转化为高果糖玉米糖浆(HFCS)。由于它们的高甜度,被用于饮料工业中软饮料的甜味剂。这个液化过程就用到在高温下热稳定性好的α-淀粉酶。α-淀粉酶在淀粉液化上的应用工艺已经相当成熟,已有很多相关报道。
　　1.3纤维脱浆
　　现代纤维制造工艺在编织过程中会在纱线中产生大量的细菌,为防止这些纱线断裂,往往会在纱线的表面加1层可去除的保护层。这些表面层的材料有很多种,淀粉是非常好的一个选择,因为它便宜、容易获取,并且可以很容易去除。淀粉脱浆可以利用α-淀粉酶,它能有选择性地去除淀粉浆而不伤害纱线纤维,还能随机地使淀粉降解为易溶于水的糊精,因而容易被洗掉。
　　1.4造纸工业
　　淀粉酶在造纸工业中的用途主要是改良纸张涂层淀粉。纸张上的浆糊主要是保护纸张在处理过程中免于机械损伤,它同样也改良了成品纸的质量。浆糊提高了纸张的硬度和强度,增强了纸张的可擦除性,是一种很好的纸张涂料。当纸张穿过2个轧辊时,淀粉浆被加入纸张。这个过程的温度控制在45～60 ℃,需要淀粉有稳定的黏度。研磨同样可以根据不同纸张等级控制淀粉的黏度。自然界的淀粉浓度对于纸张上浆来说太高,可以利用α-淀粉酶部分降解淀粉来调节。
　　1.5除垢剂中的应用
　　酶是现代高效除垢剂的成分之一。酶在除垢剂中最大的功能就是使除垢剂更温和无害。早期自动洗碗机的除垢剂非常粗糙,易在进食时对人体造成伤害,而且对陶瓷、木质餐具也会造成损害。α-淀粉酶从1975年就被应用于制造洗衣粉。现在,90%液体除垢剂都含有α-淀粉酶,而且自动洗碗机的除垢剂对α-淀粉酶的需求也在不断增长。α-淀粉酶对Ca2+过于敏感,在低Ca2+的环境下稳定性很差,这限制了α-淀粉酶在除垢剂中的应用。并且,大多数野生型菌株所产生的α-淀粉酶对作为除垢剂原料的氧化剂也过于敏感。在家用除垢剂中,可通过增加一些工艺步骤进行改善。