1、2008年第3期9月出版摘要淀粉酶是生產(chǎn)淀粉糖和發(fā)酵產(chǎn)品最重要的一種物質(zhì),對淀粉工業(yè)的發(fā)展起了巨大的促進作用。關鍵詞淀粉酶;-淀粉酶;-淀粉酶;葡萄糖淀粉酶;脫支酶;水解Abstract Starch enzymes are one of the most importantmaterials for manufacturing starch sugars and fermentproducts.They have contributed greatly to the develop-ment of the starch hydrolysis industry.keywords starch

2、enzymes ;-Amylase ;-Amy-lase ;1,4-D-Glucanglucohydrolase ;1,6-D-Gl-ucano-hydrolase ;hydrolysis淀粉酶屬于水解酶類,是催化淀粉、糖元和糊精中糖苷鍵的一類酶的統(tǒng)稱。淀粉酶廣泛分布于自然界,幾乎所有植物、動物和微生物都含有淀粉酶。他是研究較多、生產(chǎn)最早、應用最廣和產(chǎn)量最大的一種酶,其產(chǎn)量占整個酶制劑總產(chǎn)量的50%以上。按其來源可分為細菌淀粉酶、霉菌淀粉酶和麥芽糖淀粉酶。根據(jù)對淀粉作用方式的不同,可以將淀粉酶分成四類:-淀粉酶,他從底物分子內(nèi)部將糖苷鍵裂開;-淀粉酶,他從底物的非還原性末端將麥芽糖單位水解下來

3、;葡萄糖淀粉酶,他從底物的非還原性末端將葡萄糖單位水解下來;脫支酶,只對支鏈淀粉、糖原等分支點的-1,6-糖苷鍵有專一性。淀粉酶的種類及來源等見下頁表1。1-淀粉酶-淀粉酶(-amylase又稱為液化型淀粉。該酶作用于淀粉和糖原時,所產(chǎn)生的還原糖在光學結構上是-型的,所以將此酶叫做-淀粉酶。-淀粉酶(-1,4-D-葡萄糖-葡萄糖苷水解酶普遍分布在動物、植物和微生物中,是一種重要的淀粉水解酶,他以隨機作用方式切斷淀粉、糖原、寡聚或多聚糖分子內(nèi)的葡萄糖苷鍵,產(chǎn)生麥芽糖、低聚糖和-1,4葡萄糖等,是工業(yè)生產(chǎn)中應用最為廣泛的酶制劑之一。-淀粉酶可以由微生物發(fā)酵制備,也可以從動植物中提取,不同來源淀粉酶

4、的性質(zhì)有一定的區(qū)別,工業(yè)中主要應用的是真菌和細菌-淀粉酶。能產(chǎn)生-淀粉酶的微生物有枯草桿菌、芽孢桿菌、吸水鏈霉菌、米曲霉、黑曲霉和擴展青霉等。-淀粉酶作用于淀粉和糖原時,從底物分子內(nèi)部隨機地切開-1,4-糖苷鍵,而生成麥芽糖、少量葡萄糖和一系列相對分子質(zhì)量不等的低聚糖和糊精。-1,4-糖苷鍵裂開而產(chǎn)物的夠型保持不變。然而從多黏桿菌得到的-淀粉酶卻是一個例外,他于外切的方式作用于淀粉,而寡糖產(chǎn)物的異頭炭具有-構型。-淀粉酶以直鏈淀粉為底物時,反應一般按兩個階段進行。首先,直鏈淀粉快速地降解產(chǎn)生寡糖,這基本上是-淀粉酶以隨機的方式作用于淀粉的結果。在這一階段直鏈淀粉的黏度以及與碘發(fā)生呈色反應的能力

5、很快地下降。第二階段的反應比第一階段的反應要慢得多。他包括寡糖緩慢地水解生成最終產(chǎn)物葡萄糖和麥芽糖。第淀粉酶及其作用方式Starch enzymes and their hydrolyzing styles食品工程FOOD ENGINEERING*康明麗,女,1973年出生,2001年畢業(yè)于沈陽農(nóng)業(yè)大學。碩士,講師。收稿日期:2008-05-16康明麗*(河北科技大學生物科學與工程學院,石家莊050018KANG M ing-li *(College of Bioscience and Bioengineering ,Hebei Science and Technology Universit

6、y,Shijiazhuang 050018,China 112008年第3期9月出版表1各種淀粉酶的編號、名稱及來源EC編號推薦名稱系統(tǒng)名稱來源及別名lase二階段的反應并不遵循第一階段隨機作用的模式。-淀粉酶作用于支鏈淀粉時產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖和一系列限制糊精(由4個或更多個葡萄糖構成的寡糖,后者都含有-1,4-糖苷鍵。2-淀粉酶-淀粉酶廣泛存在于大多數(shù)高等植物中,如大麥、小麥、甘薯和大豆等中。哺乳動物中不存在-淀粉酶。微生物-淀粉酶直到1974年才被發(fā)現(xiàn),從此研究微生物來源的-淀粉酶開始活躍起來。近年來,發(fā)現(xiàn)不少微生物如巨大芽孢桿菌、多黏芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、假單胞菌和鏈霉菌等中也有-淀粉

7、酶的存在。微生物的-淀粉酶從其對淀粉的作用來看,與高等植物的-淀粉酶大體上是一致的,而在耐熱方面卻優(yōu)于高等植物的-淀粉酶,更適于工業(yè)應用。-淀粉酶作用于直鏈淀粉時在理論上應100%水解成麥芽糖,當直鏈淀粉含有偶數(shù)葡萄糖基時,-淀粉酶作用的最終產(chǎn)物是麥芽糖;當直鏈淀粉含有奇數(shù)葡萄糖基時,-淀粉酶作用的最終產(chǎn)物除麥芽糖外,還含有麥芽三糖和葡萄糖。-淀粉酶催化麥芽三糖水解生成麥芽糖和葡萄糖的速度遠低于淀粉最初水解的速度,而且需要在高濃度酶的條件下才能進行。但實際上因直鏈淀粉的老化、混有微量分支點以及氧化改性等因素,在很多情況下僅有70%90%降解成麥芽糖。支鏈淀粉經(jīng)-淀粉酶作用后,其中50%60%轉

8、變成麥芽糖,而其余部分稱為-限制糊精。當-淀粉酶作用于高度分支的糖原時,僅有40%50%能轉變成麥芽糖。-淀粉酶作用機制:-淀粉酶的活性部位中至少含有三個特異基團X、A、B,他們參與酶同底物的結合和酶-底物絡合物轉變成產(chǎn)物的過程,其中X基團能識別淀粉分子非還原性末端C4上的-OH。當X基團和C4上的-OH發(fā)生相互作用時,底物分子的第二個糖苷鍵恰到好處地配置在催化基食品工程122008年第3期9月出版康明麗:淀粉酶及其作用方式團A和B的臨近處,這樣就形成了具有反應力的酶-底物絡合物。當X基團未能正確地發(fā)揮作用和酶被環(huán)狀糊精抑制時就生成沒有反應力的絡合物。3葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶只存在于微生物界

9、,許多霉菌都可以生產(chǎn)葡萄糖淀粉酶。工業(yè)生產(chǎn)所用菌種是根霉、黑曲霉以及擬內(nèi)孢酶等真菌,包括雪白根霉、德氏根霉、黑曲霉、泡盛曲霉、海棗曲霉、臭曲霉、紅曲霉等的變異株。其中黑曲霉是最重要的生產(chǎn)菌種。葡萄糖淀粉酶是胞外酶,可從培養(yǎng)液中提取出來。他是唯一用150m3大發(fā)酵罐大量廉價生產(chǎn)的酶,因為其培養(yǎng)條件不適于雜菌生長,污染雜菌問題較少。葡萄糖淀粉酶的水解方式:葡萄糖淀粉酶是一種外斷型淀粉酶,該酶的底物專一性很低,他不僅能從淀粉分子的非還原性末端切開-1,4-糖苷鍵,還能將-1,6-糖苷鍵和-1,3-糖苷鍵切開,只是后兩種鍵的水解速度較慢。水解作用由底物分子的末端進行,屬于外切酶。此酶水解淀粉分子和較大

10、分子的低聚糖,屬于單鏈式,即水解1個分子完成后,再水解另一個分子。但水解較小分子的低聚糖屬于多鏈式,即水解一個分子幾次后脫離,再水解另外一個分子。葡萄糖淀粉酶所水解的底物分子越大,水解速率越快,而且酶的水解速率還受到底屋分子排列上的下一個鍵的影響。該酶能夠容易地水解含有1個-1,6鍵的潘糖,卻很難水解只含1個-1,4-鍵的異麥芽糖,對含有兩個-1,6鍵異麥芽糖基麥芽糖則完全無法水解,其水解分支密集的糖原較水解淀粉困難,若以分子結構中含有-1,6鍵和-1,4鍵的潘糖為底物時,首先切開的是-1,6鍵,然后切開-1,4鍵,因此他作用于支鏈淀粉時,在遇到-1,6鍵分支處便形成一個類似潘糖的結構,將-1

11、,6鍵切開,再將-1,4-糖苷鍵迅速切開,故水解支鏈淀粉的速率受水解-1,6鍵水解速率的控制。4異淀粉酶4.1異淀粉酶異淀粉酶是水解支鏈淀粉、糖原、某些分支糊精和寡聚糖分子的-1,6-糖苷鍵的脫支酶(EC.4.2普魯藍酶參考文獻1彭志英.食品酶學導論M.北京:中國輕工業(yè)出版社,2002.2何國慶,丁立孝.食品酶學M.北京:化學工業(yè)出版社,2006.3羅志剛,楊景峰,羅發(fā)興.-淀粉酶的性質(zhì)及應用J.食132008年第3期9月出版(上接第4頁別真假農(nóng)藥的水平,同時增強守法意識,也是解決農(nóng)藥殘留的另一重要方面。各級農(nóng)業(yè)行政主管部門定期對農(nóng)民進行普及農(nóng)藥知識的講座,使農(nóng)民能摸清各種農(nóng)藥和害蟲的特殊性,

12、并根據(jù)病蟲發(fā)生的預測預報掌握正確的用藥時機,選用不同的施藥方法,正確合理的用藥,不但可以保證防治效果,也可以減少用藥次數(shù),用藥量,減少對環(huán)境的污染及農(nóng)藥殘留。通過培訓,使農(nóng)民正確使用器具,出現(xiàn)意外時,應及時進行處理。建議農(nóng)民噴灑農(nóng)藥時穿戴不透水的工作服,戴橡膠手套、戴防護面具(或眼鏡、穿膠鞋。在處理和使用農(nóng)藥時,使用人必須遵守以下預防措施:不準吃東西、喝水和吸煙;避免皮膚、眼睛和口與人接觸;衣服不準接觸農(nóng)藥,使用后必須要清洗,如有傷口要消毒,工作服也要清洗,嚴格牢記農(nóng)產(chǎn)品收獲日期;清洗包裝容器,對施農(nóng)藥的田地進行防護,并將空包裝收回。加強對有關法律法規(guī)的宣傳,使農(nóng)民增強守法意識,不使用高殘毒的

13、農(nóng)藥,嚴格按照相關的技術要求用藥。3.3提高農(nóng)藥殘留的測定技術目前,我國對農(nóng)藥殘留的監(jiān)測技術相對比較落后,在同時測定上百種農(nóng)藥的多殘留分析技術上,美國食品和藥品管理局(FDA多殘留方法可檢測360多種農(nóng)藥,德國可檢測325種,加拿大可檢測251種,我國卻缺乏這種技術,同時我國還存在農(nóng)產(chǎn)品小規(guī)模生產(chǎn)和大市場需求的矛盾,就要求我們進一步尋求高新監(jiān)測技術,提高監(jiān)測準確性和迅捷性。目前,用于農(nóng)藥殘留分析檢測的方法有農(nóng)藥殘留速測法、蔬菜水果中農(nóng)藥多殘留快掃描檢測法(CDFA-M RSM、氣相色譜(GC、高效液相色譜(HPLC、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC/M S以及免疫分析法等。4結語我國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)藥殘留

14、與食品安全的問題比較突出,我們應當從源頭抓起,加強立法,規(guī)范市場;加大宣傳力度,引導農(nóng)民正確高效使用農(nóng)藥,提高食品質(zhì)量安全檢測的手段和技術,最終控制食品中農(nóng)藥的殘留。參考文獻1張曉燕.食品衛(wèi)生與質(zhì)量管理M.北京:化學工業(yè)出版,2006:74.2田惠光.食品安全控制關鍵技術M.北京:科學出版社,2004:86.3伍小紅,李建科,惠偉.農(nóng)藥殘留對食品安全的影響及對策J.食品與發(fā)酵工業(yè),2005,31(6:80-84.4白艷紅,周玲,王江,等.陜西省部分地區(qū)蔬菜與水果中有機磷農(nóng)藥殘留的調(diào)查報告J.西安交通大學學報,2005,26(1:86-88.5段志敏,宋曉萍,段毅宏,等.蔬菜中農(nóng)藥殘留污染狀況調(diào)

15、查J.職業(yè)與健康,2005,21(7:1020-1021.6李建強,吉玉英.農(nóng)藥殘留狀況研究J.唐山師范學院學報,2005,27(2:14-17.7王宏芳,李靜,趙星宇,等.吉林省糧食中有機氯農(nóng)藥殘留量分析J.現(xiàn)代預防醫(yī)學,2007,34(21:4015-4016.8楊曉泉.食品毒理學M.北京:中國輕工業(yè)出版社,1999:139.9李雪飛,楊艷剛,孫勝龍,等.蔬菜中有機磷、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留調(diào)查J.環(huán)境與健康雜志,2006,23(5:418-420.品研究與開發(fā)J,2007,28(8:163-167.4GUPTAR,GOGRASP,M OHAPATRAH,et al.M icrobial-a

16、mylases:abiotech-nologicalperspectiveJ.ProcessBiochem-istry,2003,11(38:1599-1616.5劉欣.食品酶學M.北京:中國輕工業(yè)出版社,2007.6武金霞,王沛,李曉明.糖化酶的研究進展及趨勢J.自然雜志,2003,25(3:161-163.7楊依軍,李多川,沈崇堯.葡萄糖淀粉酶研究進展J.微生物學通報,1996,23(5:31-35.8張秀媛,袁永俊,何擴.糖化酶的研究概況J.食品研究與開發(fā).2006,27(9:163-166.9諸葛斌.生淀粉糖化酶的結構和作用機理J.工業(yè)微生物,2001,31(1:49-51.10袁勤生.應用酶學M.上海:華東理工大學出版