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木黴與a-澱粉酶

澱粉酶是可以水解澱粉的壹類酶的總稱,從對澱粉水解方式的不同,澱粉酶可以分為內切型、外切型、脫枝和轉移4個種類。在澱粉酶家族中,a-澱粉酶具有來源豐富和催化特性多樣等特征,在澱粉質的加工處理工業過程中具有極為重要的應用。

a-澱粉酶的來源極為豐富,包括動物、植物和微生物。其中,微生物來源的a-澱粉酶可滿足多種工業應用需求,在現在工業中發揮著極為重要的作用。在現代工業的澱粉質處理過程中,微生物a-澱粉酶的水解方法已經徹底取代了傳統的化學水解方法。

真菌來源的a-澱粉酶有很多種,目前工業上應用的真菌a-澱粉酶幾乎全部來源於絲狀真菌中的曲黴屬微生物,如米曲黴(Aspergillus oryzae)等,多數真菌a-澱粉酶的作用溫度和pH比較溫和,如最適作用pH在5.0~5.5之間,最適作用溫度為50~55℃之間,當溫度超過60℃酶開始失活,最近也有關於木黴產生a-澱粉酶的報道。

日本的Noguchi A等(2008)最先報道了從1株T.viride JCM22452中克隆到a-澱粉酶同系物TRa2的cDNA序列,其氨基酸序列與其他子囊菌a-澱粉酶序列高度同源,也可產生兒茶酸和兒茶素糖苷(EGCG)。該木黴菌株產生的TRa2可以使兒茶素等自然黃酮類物質糖化,可以將麥芽低聚糖水解為麥芽三糖、麥芽四糖等。

Mohamed等(2011)研究了以金柑皮為培養基,T.harzianum發酵生產a-澱粉酶A3的純化方法及酶學性質,通過凝膠過濾和SDS-PAGE電泳分析發現純化獲得的酶的大小為70kDa,在pH 4.5和40℃條件下,對馬鈴薯可溶性澱粉的酶活最大,在40℃溫浴30min可保持穩定酶活,但在50℃和60℃只能保持70%和50%的酶活,Ca2+可顯著提高酶活性,而其他金屬離子和金屬螯合劑、EDTA、檸檬酸鈉、草酸鈉等均對酶活有抑制作用。

Khan等(2012)研究發現,T.viride可以產生大量的a-澱粉酶,以3%麩皮加1%葡萄糖作為碳源的培養基中,30℃培養12 d,a-澱粉酶產量達到最佳,為6U/mL;若換做1%的澱粉作為碳源,在同樣的培養條件下,顯示該木黴菌株產生的a-澱粉酶量很低,最大產生量發生在第4 d,產量僅為1.36U/mL。

丹尼斯科美國公司分別在美國和中國申請了發明專利“裏氏木黴a-澱粉酶增強玉米澱粉的糖化”(中國專利號:zl200880008186.8;美國專利號:20120129226),顯示來自T.reesei的生麥芽糖a-澱粉酶(TrAA)在麥芽糖生產工藝中,可單獨使用或與支鏈澱粉酶組合,TrAA在低pH和高溫條件下可催化麥芽糖的產生;在從液化澱粉產生高葡萄糖糖漿的過程中,TrAA可有力地抑制葡萄糖逆轉成麥芽低聚糖,從而使得加工的玉米澱粉混合物中的葡萄濃度達到約96%(w/v)。

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