β-淀粉酶的应用

概述^【1】

β-淀粉酶(β- amylase)别名糖化淀粉酶，系统命名α-1，4-葡聚糖葡萄糖水解酶，是啤酒酿造、饴糖制造的主要糖化剂。β-淀粉酶为米黄色无结块粉末或棕黄色液体。在正常使用浓度下溶于水。最适pH为4～5，最适作用温度为50～60℃，55～60℃范围内酶活力最高，温度再高，则活力降低很快，80℃以上活力全部消失。耐酸性较好，在25℃，pH 3情况下，活力稳定而不降低，在pH 2.0的情况下55 h内稳定，经再长的时间则会降低。在更低的pH情况下，活力降低很快。50℃以下比较稳定，50℃保温2h酶活力损失3%，60℃ 0.5 h以上酶活力损失显著增加。

β-淀粉酶主要存在于大多数高等植物以及少数几种细菌中，其相对分子质量和热稳定性与具体的酶来源有关。相对分子质量一般高于α-淀粉酶，如甘薯β-淀粉酶的相对分子质量高达152 000。β-淀粉酶的最适pH范围是5.0～6．0。结晶的β-淀粉酶是纯粹的蛋白质，不需要钙及氯等辅助因子，但酶蛋白中的-SH是保持活性必需的基团，一旦-SH基被阻抑，酶就失活，若将阻抑剂去除，则活性得以恢复，所以在酶液中加入血清蛋白和还原谷胱甘肽，可防止酶失活。环状糊精和麦芽糖是酶的竞争性抑制剂。

作用机制

β-淀粉酶作用于淀粉时，是从糖链的非还原端开始，以一个麦芽糖为单位，切断α-l，4-糖苷键，并且使麦芽糖的构型从α型转化为β型，也即得到的是β-麦芽糖。但是，有别于其他糖化酶的是，β-淀粉酶不能绕过α-1，6糖苷键继续作用，所以，当它作用于支链淀粉时，一般只有50%～60%能转化为β-麦芽糖，而其余部分则是β-极限糊精。

生产^{【2】【3】}

目前，β-淀粉酶的研究还不及α-淀粉酶那样深入。对于β淀粉酶的生产，以前主要从植物中提取，自从1 974年发现微生物能产生β-淀粉酶以来。对来源于微生物中的β-淀粉酶的研究也比较活跃，并且在工业生产中得到应用。

1. 植物β-淀粉酶的提取

我国麦麸、甘薯产量很高．价格低廉，可以从中提取β-淀粉酶代替麦芽用于饴糖制造及啤酒外加酶。但是，如果提取方法不当成本就高，尤其是干酶制剂成本更高。

1.1 从甘薯中提取β-淀粉酶

将甘薯磨浆提取淀粉后的新鲜废水，调节pH为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价回收，也可以向滤去淀粉的废水中加入硫酸铵到饱和度50％～60％，盐析物经透析加填料烘干后的收得率为50％。但在浓度低的情况下，上述办法是不经济的。

1.2 麸皮中提取β-淀粉酶

将麸皮加水l：(5～7)，在PH 6，45℃浸泡一定时间后，向过滤液中加硫酸铵至饱和度50％～55％进行盐析．分级沉淀经透析加填料进行干燥，酶的收得率达50％。麸皮中的伊淀粉酶与大麦芽中的酶活力相当，不含α一淀粉酶，宜于麦芽糖浆生产。

2．微生物β-淀粉酶的生产

由于植物β-淀粉酶的生产成本比较高，微生物来源的β-淀粉酶就越来越受到关注。目前对产β-淀粉酶的菌种研究较多的是芽孢杆菌属的多黏芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、环状芽孢杆菌和链霉菌等。

以吸水链霉菌生产β-淀粉酶为例加以介绍。

工艺流程:

步骤：

培养基的配制: 种子培养基、发酵培养基。

培养方法:  将菌种接于9L种子培养基中，于28℃通气并搅拌培养24h，接入发酵罐培养:

在600L发酵罐中加入300L发酵培养基，于121℃灭菌30min，然后使其冷却，接种子罐培养的种子，于28℃通气并搅拌培养85h。

提取:

发酵终了，将发酵液在温度为40℃下减压过滤，使其体积为原来的1／5。然后在浓缩液中加入2倍体积冷乙醇，使酽淀粉酶沉淀，干燥沉淀物即为粗酶制剂，酶活性一般可达40000U/g。

应用^{【5】【6】}

β-淀粉酶在食品工业中作为糖化剂用于麦芽糖浆、啤酒、面包等制造。在医药工业上β-淀粉酶的一个重要用途是制造麦芽糖，麦芽糖的吸收不依赖胰岛索，故即使糖尿病人也可适量摄食。在医学上β-淀粉酶还可和α-淀粉酶一起作为助消化剂。当其与脱枝酶共同作用时，可以使淀粉几乎完全水解;与α淀粉酶、脱枝酶一起，可以生产高麦芽糖浆(含麦芽糖G，65%)和超高麦芽糖浆(含麦芽糖G.83%)。

1．生产麦芽糖

近年来，利用微生物(如多粘芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌)产生的β一淀粉酶糖化经液化的淀粉原料，可提高饴糖的麦芽糖含量至60一70%。这种产品称高麦芽糖浆(一般用大麦芽糖化淀粉后制成的糖，其麦芽糖含量仅占30-40%，其余为糊精等)，适宜生产硬糖。

若该酶与异淀粉酶配合使用。麦芽糖产率达95%左右。将这种糖浆经浓缩至浓度80%，冷却到35℃，以结晶麦芽糖作晶种，降温结晶可获结晶麦芽糖。结晶麦芽糖经氢化处理后制成麦芽糖醇，其甜度接近蔗糖，且耐热性强，高温下不变色、不分解，从而开拓了应用面。

2. 在食品中的作用

焙烤:加速发酵。改良面包粉，使面包体积增大，改善表皮色泽及面包瓤的结构。淀粉液化:麦芽糖减少-如供喷射液化的液体。含酒精饮料酿造:降低糖化醪的黏度，将淀粉转化为供发酵的糖。果蔬汁:去除淀粉，以改进外观，提高提取率。果泥制作和肉类嫩化大多采用液体。

参考文献

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