木霉和α-淀粉酶

淀粉酶是一种能水解淀粉的酶。根据淀粉水解方式的不同,淀粉酶可分为内型、外型、脱支型和转移型四种。在淀粉酶中,α-淀粉酶具有来源丰富、催化特性多样的特点,在淀粉加工的工业过程中有着极其重要的应用。

α-淀粉酶的来源极其丰富,包括动物、植物和微生物。其中,微生物来源的α-淀粉酶可以满足各种工业应用的需要,在工业中发挥着极其重要的作用。在现代工业淀粉处理过程中,微生物α-淀粉酶的水解方法已经完全取代了传统的化学水解方法。

真菌α-淀粉酶有很多种。目前,工业上使用的真菌α-淀粉酶几乎都来自丝状真菌中的曲霉属微生物,如米曲霉等。大多数真菌α-淀粉酶具有温和的作用温度和pH,例如最适作用pH在5.0-5.5之间,最适作用温度在50-55℃之间。当温度超过60℃时,酶开始失活。

日本的Noguchi A等人(2008)首先报道了从1菌株绿色木霉JCM22452中克隆了α-淀粉酶同源物TRa2的cDNA序列。其氨基酸序列与其他子囊菌的α-淀粉酶序列高度同源,还能产生儿茶酸和儿茶素糖苷(EGCG)。由该木霉菌株产生的TRa2能够糖化天然类黄酮如儿茶素,并将麦芽寡糖水解成麦芽三糖和麦芽四糖。

Mohamed等(2011)研究了哈茨木霉以金桔果皮为培养基发酵产生的α-淀粉酶A3的纯化方法和酶学性质。凝胶过滤和SDS-PAGE电泳分析发现,纯化酶的大小为70kDa,在pH 4.5和40℃时对马铃薯可溶性淀粉的酶活最大。酶活在40℃下保持稳定30分钟,但在50℃和60℃下分别只有70%和50%。Ca2+能显著提高酶活性,而其他金属离子和金属螯合剂、EDTA、柠檬酸钠和草酸钠能抑制酶活性。

Khan等人(2012)发现绿色木霉可以产生大量的α-淀粉酶。在以3%麸皮和1%葡萄糖为碳源的培养基中,α-淀粉酶的产量最高,在30℃培养12 d后达到6 u/ml。如果以1%淀粉为碳源,在相同的培养条件下,说明该木霉菌株产α-淀粉酶的量很低,最大量出现在第4天,产量仅为1.36U/mL。

Denisco USA分别在美国和中国申请了发明专利“里氏木霉α-淀粉酶增强玉米淀粉的糖化作用”(中国专利号:ZL 200880008186.8;;美国专利号:20120129226)表明,来自里氏木霉的粗麦芽糖α-淀粉酶(TrAA)在麦芽糖生产过程中可以单独使用,也可以与普鲁兰酶结合使用,TrAA可以在低pH和高温下催化麦芽糖生产。在液化淀粉生产高葡萄糖浆的过程中,TrAA能有效抑制葡萄糖转化为麦芽低聚糖,使处理后的玉米淀粉混合物中的葡萄浓度达到96%(w/v)左右。