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β-淀粉酶(β- amylase)別名糖化淀粉酶,系統命名α-1,4-葡聚糖葡萄糖水解酶,是啤酒釀造、飴糖制造的主要糖化劑。β-淀粉酶為米黃色無結塊粉末或棕黃色液體。在正常使用濃度下溶于水。最適pH為4~5,最適作用溫度為50~60℃,55~60℃范圍內酶活力最高,溫度再高,則活力降低很快,80℃以上活力全部消失。耐酸性較好,在25℃,pH 3情況下,活力穩定而不降低,在pH 2.0的情況下55 h內穩定,經再長的時間則會降低。在更低的pH情況下,活力降低很快。50℃以下比較穩定,50℃保溫2h酶活力損失3%,60℃ 0.5 h以上酶活力損失顯著增加。
β-淀粉酶主要存在于大多數高等植物以及少數幾種細菌中,其相對分子質量和熱穩定性與具體的酶來源有關。相對分子質量一般高于α-淀粉酶,如甘薯β-淀粉酶的相對分子質量高達152 000。β-淀粉酶的最適pH范圍是5.0~6.0。結晶的β-淀粉酶是純粹的蛋白質,不需要鈣及氯等輔助因子,但酶蛋白中的-SH是保持活性必需的基團,一旦-SH基被阻抑,酶就失活,若將阻抑劑去除,則活性得以恢復,所以在酶液中加入血清蛋白和還原谷胱甘肽,可防止酶失活。環狀糊精和麥芽糖是酶的競爭性抑制劑。
β-淀粉酶作用于淀粉時,是從糖鏈的非還原端開始,以一個麥芽糖為單位,切斷α-l,4-糖苷鍵,并且使麥芽糖的構型從α型轉化為β型,也即得到的是β-麥芽糖。但是,有別于其他糖化酶的是,β-淀粉酶不能繞過α-1,6糖苷鍵繼續作用,所以,當它作用于支鏈淀粉時,一般只有50%~60%能轉化為β-麥芽糖,而其余部分則是β-極限糊精。
目前,β-淀粉酶的研究還不及α-淀粉酶那樣深入。對于β淀粉酶的生產,以前主要從植物中提取,自從1 974年發現微生物能產生β-淀粉酶以來。對來源于微生物中的β-淀粉酶的研究也比較活躍,并且在工業生產中得到應用。
我國麥麩、甘薯產量很高.價格低廉,可以從中提取β-淀粉酶代替麥芽用于飴糖制造及啤酒外加酶。但是,如果提取方法不當成本就高,尤其是干酶制劑成本更高。
1.1 從甘薯中提取β-淀粉酶
將甘薯磨漿提取淀粉后的新鮮廢水,調節pH為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價回收,也可以向濾去淀粉的廢水中加入硫酸銨到飽和度50%~60%,鹽析物經透析加填料烘干后的收得率為50%。但在濃度低的情況下,上述辦法是不經濟的。
1.2 麩皮中提取β-淀粉酶
將麩皮加水l:(5~7),在PH 6,45℃浸泡一定時間后,向過濾液中加硫酸銨至飽和度50%~55%進行鹽析.分級沉淀經透析加填料進行干燥,酶的收得率達50%。麩皮中的伊淀粉酶與大麥芽中的酶活力相當,不含α一淀粉酶,宜于麥芽糖漿生產。
由于植物β-淀粉酶的生產成本比較高,微生物來源的β-淀粉酶就越來越受到關注。目前對產β-淀粉酶的菌種研究較多的是芽孢桿菌屬的多黏芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、環狀芽孢桿菌和鏈霉菌等。
以吸水鏈霉菌生產β-淀粉酶為例加以介紹。
工藝流程:
步驟:
培養基的配制: 種子培養基、發酵培養基。
培養方法: 將菌種接于9L種子培養基中,于28℃通氣并攪拌培養24h,接入發酵罐培養:
在600L發酵罐中加入300L發酵培養基,于121℃滅菌30min,然后使其冷卻,接種子罐培養的種子,于28℃通氣并攪拌培養85h。
提取:
發酵終了,將發酵液在溫度為40℃下減壓過濾,使其體積為原來的1/5。然后在濃縮液中加入2倍體積冷乙醇,使釅淀粉酶沉淀,干燥沉淀物即為粗酶制劑,酶活性一般可達40000U/g。
β-淀粉酶在食品工業中作為糖化劑用于麥芽糖漿、啤酒、面包等制造。在醫藥工業上β-淀粉酶的一個重要用途是制造麥芽糖,麥芽糖的吸收不依賴胰島索,故即使糖尿病人也可適量攝食。在醫學上β-淀粉酶還可和α-淀粉酶一起作為助消化劑。當其與脫枝酶共同作用時,可以使淀粉幾乎完全水解;與α淀粉酶、脫枝酶一起,可以生產高麥芽糖漿(含麥芽糖G,65%)和超高麥芽糖漿(含麥芽糖G.83%)。
近年來,利用微生物(如多粘芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌)產生的β一淀粉酶糖化經液化的淀粉原料,可提高飴糖的麥芽糖含量至60一70%。這種產品稱高麥芽糖漿(一般用大麥芽糖化淀粉后制成的糖,其麥芽糖含量僅占30-40%,其余為糊精等),適宜生產硬糖。
若該酶與異淀粉酶配合使用。麥芽糖產率達95%左右。將這種糖漿經濃縮至濃度80%,冷卻到35℃,以結晶麥芽糖作晶種,降溫結晶可獲結晶麥芽糖。結晶麥芽糖經氫化處理后制成麥芽糖醇,其甜度接近蔗糖,且耐熱性強,高溫下不變色、不分解,從而開拓了應用面。
焙烤:加速發酵。改良面包粉,使面包體積增大,改善表皮色澤及面包瓤的結構。淀粉液化:麥芽糖減少-如供噴射液化的液體。含酒精飲料釀造:降低糖化醪的黏度,將淀粉轉化為供發酵的糖。果蔬汁:去除淀粉,以改進外觀,提高提取率。果泥制作和肉類嫩化大多采用液體。
[1]張華江主編,食品添加劑原理與應用,中國農業出版社,2014.09,第187頁
[2]禹邦超,周念波主編;湯文浩,曾青蘭,王麗珍副主編,酶工程 第3版,華中師范大學出版社,2014.01,第189頁
[3]劉明華,全永亮主編;尚英,范琳,王大紅,孫麗華,肖云副主編,發酵與釀造技術,武漢理工大學出版社,2015.06,第305頁
[4]齊繼艷,陳舟舟,張亮,植物β-淀粉酶,植物生理學通訊,2008.04,第336頁
[5](加)JIM SMITH LILY HONG-SHUM主編,姜竹茂主譯,食品添加劑實用手冊,中國農業出版社,2004年11月第1版,第150頁
[6]高雯,姜培榮,張之佳,桑樹青著,食品酶學原理與分析方法,黑龍江科學技術出版社,1991年04月第1版,第159頁