淀粉酶系列介绍之“α-淀粉酶”

α-淀粉酶又称淀粉-1,4-糊精酶，其正式命名为α-1,4-D-葡聚糖-葡萄糖苷水解酶，其作用于淀粉时，可以以随机的方式从淀粉、糖原、寡聚或多聚糖分子内部切开α-1,4-葡萄糖苷键而产生麦芽糖、低聚糖和葡萄糖等，是工业生产中应用最为广泛的酶制剂之一(罗志刚等,2007)；另外，其水解位于中间的α-1,4-键的概率比水解位于分子末端的概率要大，不能水解支链淀粉的α-1,6键，也不能水解紧靠1,6分支点的α-1,4-键以及麦芽糖，但可以水解含有3个或3个以上α-1,4-糖苷键的低聚糖。由于水解产物的还原性末端葡萄糖残基C1碳原子为α构型，故称为α-淀粉酶。生产此酶的微生物主要有枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。α-淀粉酶和其它酶类一样，具有反应底物特异性，不同来源的淀粉酶反应底物也各不相同，通常α-淀粉酶显示出对淀粉及其衍生物有最高的特异性，这些淀粉及衍生物包括支链淀粉、直链淀粉、环糊精、糖原质和麦芽三糖等（Gupta等,2003）。

一般情况下，α-淀粉酶的最适pH一般在2-12之间变化。真菌和细菌类α-淀粉酶的最适pH一般在酸性和中性范围内，如芽孢杆菌的α-淀粉酶的最适pH为3，而碱性α-淀粉酶的最适pH一般在9-12之间。此外，温度和钙离子对一些α-淀粉酶的最适pH有一定的影响，会改变其最适作用范围。不同微生物来源的α-淀粉酶的最适作用温度也存在着较大差异，其中最适温度最低的只有25℃-30℃，而最高的能达到100℃-130℃。另外，钙离子和钠离子对一些酶的最适温度也有一定的影响（Pandey,2000；Vihinen和Mantsala,1989；Ogasahara等,1970；Chary和Reddy,1985）。

α-淀粉酶是金属酶，很多金属离子，特别是重金属离子对其有抑制作用；此外，巯基、N-溴琥珀酸亚胺、p-羟基汞苯甲酸、碘乙酸、BSA、EDTA和EGTA等对α-淀粉酶具有显著的抑制作用。其中，α-淀粉酶中至少包含有一个Ca2+，Ca2+能够使得酶分子保持适当的构象，从而维持其的活性与稳定性。Ca2+对α-淀粉酶的亲和能力较其它离子要强，其结合钙离子的数量在1-10之间。通常情况下，有Ca2+存在淀粉酶的稳定性比没有时要好，但也有报道α-淀粉酶在Ca2+存在时会失活，而经EDTA处理后却保留活性，另外，也有报道称Ca2+对α-淀粉酶没有影响（Mamo,1999；Kundu和Das,1970；Laderman等,1993）。

当α-淀粉酶作用于淀粉时，随着反应的进行，溶液的黏度会逐渐下降而还原力则逐渐增加；同时，由于底物浓度的减少，使得产物的浓度增加，酶也就会出现部分失活的可能，最后导致反应速度逐渐降低，直至还原力不再增加，此时的水解率称为“水解极限”。不同来源的α-淀粉酶，其水解极限也都各不相同，一般α-淀粉酶水解率为40％-50％，但黑曲霉ATCC15475的水解率能够达到95％-100％，拟内孢霉α-淀粉酶水解率可达90％，其产物均为葡萄糖。枯草杆菌糖化型α-淀粉酶作用于可溶性淀粉时，水解率达70％以上，然而淀粉液化芽孢杆菌所产液化型α-淀粉酶的水解率却只有30％。

此外，不同来源的α-淀粉酶的性质有一定的区别，工业中主要应用的是真菌与细菌α-淀粉酶。目前，α-淀粉酶已广泛应用于饲料、变性淀粉及淀粉糖、焙烤工业、啤酒酿造、酒精工业、发酵以及纺织等众多行业，是一种重要的工业用酶。