淀粉酶活性研究宁加彬1，王文移2（青岛科技大学）摘要：淀粉酶主要用作果汁加工中的淀粉分解和提高过滤速度以及蔬菜加工、糖浆制造、葡萄糖等加工制造。

淀粉酶活性的研究在淀粉催化分解工程中占有重要地位。

文中综述了淀粉酶活性及其热稳定性，电场对淀粉酶活性的影响。

pH值、温度、淀粉浓度和钙的添加量以及瞬时高压处理对α-淀粉酶的热稳定性和活性的影响关键词：淀粉酶酶活性热稳定性淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称，通常通过淀粉酶催化水解织物上的淀粉浆料，由于淀粉酶的高效性及专一性，酶退浆的退浆率高，退浆快，污染少，产品比酸法、碱法更柔软，且不损伤纤维。

对淀粉酶的研究，有利于我们更好的理解其催化机理。

淀粉是植物种子的主要贮存物质，淀粉酶的主要作用是催化淀粉的水解，淀粉被水解成简单有机化合物并提供细胞生长所需的能量。

1、淀粉酶的研究概况淀粉酶研究经历了一个较长的奠定和发展时期。

在中国知网依据主题——淀粉酶进行检索，结果显示在1979-2013年共涉及15840篇文献。

其中，2005年以前的总计5256篇，2005-2010年5256篇，也就是说2005年之前的研究篇数仅占目前土壤酶研究总数的1／3。

而从2005年开始我国对土壤酶活性研究的论文以超百篇的速度增加，且增加趋势较为明显，仅2012年就有724篇。

针对我国淀粉酶活性研究的快速发展，该文就我国淀粉酶研究种类及研究方法的资料进行归纳总结，旨在进一步扩宽我国淀粉酶活性研究的范围，为今后淀粉酶的研究提供一些新的思路，同时也可促进我国淀粉酶研究方法的发展。

2、淀粉酶的分类淀粉酶是水解淀粉和糖原酶类的统称。

按水解淀粉方式不同，把淀粉酶分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶四类。

目前淀粉酶已广泛地应用于食品、发酵、畜牧业生产、谷物加工、纺织、造纸、轻化工业、医药和临床分析等领域 (Ashok et al．，2000；Lili，2000；柳辉等，2007；张剑等，2009)。

其中，中温淀粉酶主要应用于饴糖、啤酒、黄酒、葡萄糖、味精以及抗生素等行业，也可以用于高质量的丝绸人造棉、化学纤维的退浆。

淀粉酶广泛存在于微生物、植物和动物体中。

现已有大量有关土壤微生物产淀粉酶及酶学性质的文献报道(卢涛等，2002，四川大学学报(自然科学版)，39(6)：1131—1133；张应玖等。

2002)。

3、淀粉酶活性3．1、电场对淀粉酶活性影响用不同强度电场处理α- 淀粉酶5min，处理后分别在第1天与第10天测定电场对α- 淀粉酶活性的影响。

第1天测定结果表明，电场对酶产生明显影响，而且不同强度电场对α- 淀粉酶活性的影响程度不同，在0。

5--6。

0kV/cm范围内，酶活性随场强增加呈非单调性变化，与对照组相比，变化幅度在5。

5%--26。

2%之间。

第10天测定，酶活性变化幅度在0。

2%--16。

3%之间，表明电场对酶产生的影响经过一定时间后趋于消失。

不同强度电场导致酶活性增加的效应不同，并且呈非单调性变化。

我们认为，不同强度电场对酶蛋白分子的构象产生了不同影响，处理酶所用的电场能量虽然不足以改变酶蛋白氨基酸序列，但可以改变酶蛋白的构象。

在地球环境( 电场、引力场) 中，生物体具有固有态势，当外界环境发生变化时，势必引起生物体生物态势的变化，达到新的生物态势，从而影响生命过程。

酶蛋白中氧氢键( O-H)与碳氧键( C- O)均为极性键，在电场作用下，分子或分子基团的偶极矩将发生化，改变酶蛋白的构象而影响酶活性，产生不同的宏观生物学效应。

电场处理过的酶放置一定时间后，酶活性增加效应趋于消失，这意味着电场作用对生命过程影响具有时间效应，这对指导电生物效应的开发利用具有重要意义。

生命体是一个复杂系统，其生命过程也是一个复杂的过程，各部分之间存在相互联系与协调作用，并不是所有电场处理都有利于植物生长与发育。

有利于植物生长发育的酶活性、构象以及不同电场处理条件( 电场强度、频率和处理时间) 对生物体产生的影响都是需要进一步研究的问题。

3.2、pH值、温度、淀粉浓度和钙的添加量对α-淀粉酶的热稳定性和活性的影响α-淀粉酶水解可溶性淀粉的最适酸度为pH510;高浓度淀粉可以较好地保护酶的活性和热稳定性，一定量的钙离子可提高α-淀粉酶的热稳定性和催化效率。

向5%(w/w)的可溶性淀粉中添加10mmol/LCa2+，α-淀粉酶活性和热稳定性能最大限度的发挥。

与对照酶(不加Ca2+，在2h内最适反应温度为75℃)相比，加Ca2+酶的热稳定性可提高10℃。

该酶在使用时，一次性投料要比分次投料的效果好。

底物的存在能提高α-淀粉酶的活性与热稳定性，高浓度的底物对α-淀粉酶的保护作用更好。

无外加Ca2+时，α-淀粉酶的最适反应温度为75℃，当加入Ca2+浓度为10mmol/L，可使上述温度提高10℃，且催化效能也明显提高。

当Ca2+用量为10mmol/L～15mmol/L时，可使α-淀粉酶的催化活性最大限度发挥。

3.3、几种环境条件对唾液淀粉酶活性的影响唾液淀粉酶是生物催化剂，影响酶活性的因素很多，必须在各种合适的条件下，才能发挥其正常的催化作用。

淀粉酶的活性受温度、pH值、激活剂及抑制剂、酶浓度以及作用时间等多种因素影响，唾液淀粉酶的最适温度为37—40℃，最适pH为6。

8。

偏离此最适环境时，酶的活性减弱。

低浓度的Cl-离子能增加淀粉酶的活性，是它的激活剂。

Cu2+等金属离子能降低该酶的活性，是它的抑制剂。

每个人产生唾液淀粉酶的量不同，活性强弱也有差异。

不同人的酶活性受环境条件影响程度也不同，有些人的酶活性在一定条件下几乎不受影响，而有些几乎失活。

人体唾液淀粉酶在37℃活性最强，但0℃、100℃下酶活性并没有完全丧失，而是活性受到影响，特别是0℃时酶活性受影响比较大，其活性比较弱，由此可知很多水果、蔬菜中的酶在低温时活性比较低，有利于保鲜。

同时发现中性环境中淀粉酶活性最强，不同来源的酶对碱的耐受度不同，有的影响不大，有的几乎失活。

稀释的唾液，由于酶浓度降低，其活性也相应降低，出现相应的颜色反应。

3.4、瞬时高压处理对α- 淀粉酶活性的影响瞬时高压作用对α- 淀粉酶具有有效的钝化作用，在pH 6 时，25 ℃、35 ℃、45 ℃下分别处理1 次，80~ 120 MPa 时α- 淀粉酶活性下降较慢，120 MPa后活性下降变快；提高进料温度，可以增强瞬时高压对α- 淀粉酶的钝化效果。

pH 6、25 ℃时，在100 MPa 、120 MPa和140 MPa 下分别对α-淀粉酶处理3 次，在相同的作用压力下，α- 淀粉酶活性随处理次数的增加呈下降趋势；α- 淀粉酶活性降低幅度随处理次数的增加而变小。

常压下α- 淀粉酶在pH 值5。

0～8。

0 时较为稳定，pH 值低于4 时严重失活；120 MPa 下，α- 淀粉酶活性较常压下低；活性下降幅度在强酸时更大，其次为强碱，pH 6 时最小。

瞬时高压作用对α- 淀粉酶具有有效的钝化作用，由于α- 淀粉酶流体在微射流均质机内的高速撞击、涡旋、气穴、剪切等一系列运动过程中，其构象和活性中心被破坏；随着压力加大，酶逐渐丧失活性；压力越大，丧失活性的α- 淀粉酶分子越多。

进料温度为45 ℃时，瞬时高压对α- 淀粉酶的钝化作用明显比低温时好。

由于压力增大是通过增加电机的输出功率而获得，因此，在提高压力的同时，电机频率也随之增加，流量也随之增大，物料的温升也随之增大，流量的增加未必能抑制酶的钝化，但物料温升的增加应该对酶的钝化有积极贡献。

进料温度和压力越高，物料的温升也越高，导致蛋白质的热变性强度增加，从而也会降低α- 淀粉酶的活性。

因此在120 MPa 以后，α-淀粉酶活性下降加快，并且提高进料温度后，活性下降幅度增大。

但由于α- 淀粉酶耐热性较强，所以相对于压力来说，进料温度对α- 淀粉酶活性的影响较小。

在相同的进料温度和处理次数下，随着压力的提高，α- 淀粉酶活性逐渐下降，且变化趋势是由慢变快。

另外，提高进料温度，可以增强瞬时高压对α-淀粉酶的钝化效果。

处理次数对α- 淀粉酶活性有一定的影响。

在相同的进料温度和作用压力下，α- 淀粉酶活性随处理次数的增加呈下降趋势。

且α- 淀粉酶活性降低幅度随处理次数的增加而变小。

4、研究展望及评述目前，国内外对淀粉酶的研究已取得了可喜的成绩，如KIHARA M等利用定点诱变和随机诱变的方法达到了取代原大麦淀粉酶7个氨基酸经诱变后的淀粉酶与原酶相比，耐热性提高了11.6 ℃，且这种转基因的大麦种子能稳定地传给子代，从而为工业利用淀粉酶提供了种子质量保障。

尽管微生物来源的淀粉酶活力低，距工业应用还存在一定的差距，但通过诱变育种和基因工程手段处理菌株，可大大提高菌种产酶能力可以预见，通过物种定向改性以及转基因技术来提高酶的活性和热稳定性仍将是未来淀粉酶的研究热点。

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