α-淀粉酶在食品工业应用研究

α-淀粉酶在食品行业的应用研究摘要：α-淀粉酶作为淀粉酶的一种，广泛应用于工业生产，在食品、医药、造纸、酿造以及饲料等工业中发挥着越来越重要的作用。文章综述了α-淀粉酶的酶学性质和在食品工业的应用，以及对α-淀粉酶未来发展的思考，如何进一步研究，使其应用价值得到更好的发挥。关键词：淀粉酶；α-淀粉酶；应用；展望。1概述淀粉酶（amylase，Amy，AMS），广泛存在于自然界，几乎所有的植物、动物和微生物都含有淀粉酶。依据对淀粉作用方式的不同分为：α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、支链淀粉酶和异淀粉酶等；而根据淀粉酶来源的不同又可以分为：细菌淀粉酶、真菌淀粉酶、动物淀粉酶和植物淀粉酶[1]。其中，α-淀粉酶（α-amylase）属于葡萄糖水解酶家族13（GH13），国际酶学分类编号为EC[2]，能随机切开淀粉、糖原等大分子内部的α-1,4-葡萄糖苷键，将其水解成糊精、低聚糖和葡萄糖等一系列小分子[3,4]，使淀粉黏度迅速下降

。由于产物的末端残疾C原子为α构型，故称α-淀粉酶[5]。不同来源的α-淀粉酶性质有一定的区别，工业上主要是应用真菌和细菌产生的α-淀粉酶。2α-淀粉酶性质由于α-淀粉酶来源广泛，其酶学和理化性质会有一定区别，为了满足不同工业生产需要，需要充分了解所使用α-淀粉酶的来源以及其性质，主要有以下三个方面：2.1温度和pH值不同温度和pH值条件下，α-淀粉酶的活力会有所不同，只有在最适温度和pH值条件下，酶的稳定性最好，其活力最强，才能更好地发挥作用[6,7]。2.2底物和其他酶类一样，α-淀粉酶也具有底物特异性，不同来源的淀粉酶反应底物各有不同，α-淀粉酶对淀粉及其衍生物具有高度的特异性。2.3金属离子α-淀粉酶中含有金属离子Ca2+，可以维持酶本身的特殊构象，保证酶的活性和稳定性，一旦被其他金属离子取代，酶活性将受到影响。但也有报道称Ca2+是否游离对酶的活性没有影响[8]。3应用各种酶制剂在食品工业中，已经有上百年的应用历史，已经广泛应用于食品、医药、酿造、纺织等工业生产中。而现代酶工程技术的快速发展，又使得酶制剂生产工艺不断改善、效率提高、成本降低，从而获得更大的经济效益；通过利用微生物和基因工程等技术，还可以根据实际需要，获得能在不同温度和不同酸碱性环境中工作的α-淀粉酶。3.1面粉烘烤最近几十年，α-淀粉酶已经被广泛应用于焙烤工业中[9]。焙烤工业中使用的酶制剂有很多种，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪氧化酶、乳糖酶、普鲁兰酶等，在面粉、蛋糕、饼干等焙烤食品制作过程中发挥着不同的重要作用。其中，尤其是α-淀粉酶，更是有着不可取代的地位。在面包加工过程中，添加α-淀粉酶不仅可以增大面包体积，改善表皮色泽和口感，提高柔软度，还可以延长保质期等[10]。热稳定性α-淀粉酶在高温时发挥作用，不仅增加发酵率，使淀粉液化完全，提高面粉中的糖含量，改善口感和质地，而且用量少操作简单[11]；与普通α-淀粉酶比较，不受温度影响，从而不会导致面包过度液化，使口感变差[12,13]。中温α-淀粉酶的最适作用温度为50℃~70℃，与面包糊化温度相近，可以有效控制面包的糊化程度，使淀粉水解成聚合度合适的糊精，而这种聚合度的糊精又具有抗老化的作用。婴幼儿胃肠道功能还不是很完善，因此，对饮食的可消化性要求严格，尤其是对谷物类的食品。由于传统工艺生产加工的谷物类食品淀粉水解程度较难控制，而婴幼儿因为胃肠内淀粉水解酶较少，对谷物类等含淀粉量较多的食品消化吸收能力差，容易引起胀气和腹泻等消化问题。在谷物类淀粉中加入中温α-淀粉酶，可以有效控制淀粉水解程度，同时保证其营养成分不被破坏，增强了婴幼儿对谷物类营养物质的消化和吸收。与传统的食品添加剂（化学试剂、奶粉、糖酯、卵磷脂、抗氧化剂等）比较，参考文献：[1]SouzaPM.Applicationofmicrobialα-amylaseinindustry-Areview[J].BrazilianJournalofMicrobiology,2010,41(4):850-861.[2]RobytJF,FrenchD.Theactionpatternofporcinepancreaticα-amylaseinrelationshiptothesubstratebindingsiteoftheenzyme[J].JournalofBiologicalChemistry,1970,245(15):3917-3927.[3]JúniorBRCL,TribstAAL,CristianiniM.HighPressureHomogenizationofPorcinePepsinProtease:EffectsonEnzymeActivity,Stability,MilkCoagulationProfileandGelDevelopment[J].PloSone,2015,10(5):e0125061.[4]李文秀,张旦旦,窦文芳,许泓瑜,许正宏,史劲松,陆震鸣.中温α-淀粉酶高产菌株的选育及其粗酶性质[J].食品与发酵工业,2011,(09):16-21.[5]陈阳阳.若干酶反应抑制剂的研制及检测新方法的构建[D].上海大学,2015.[6]CoutinhoPM,ReillyPJ.Glucoamylasestructural,functional,andevolutionaryrelationships[J].Proteins:Structure,Function,andBioinformatics,1997,29(3):334-347.[7]OgasaharaK,ImanishiA,IsemuraT.StudiesonThermophilicα-AmylasefromBacillusstearothermophilus[J].TheJournalofbiochemistry,1970,67(1):65-75.[8]MamoG,GasheBA,GessesseA.AhighlythermostableamylasefromanewlyisolatedthermophilicBacillussp.WN11[J].Journalofappliedmicrobiology,1999,86(4):557-560.[9]CoutoSR,SanrománMA.Applicationofsolid-statefermentationtofoodindustry—areview[J].JournalofFoodEngineering,2006,76(3):291-302.[10]刘传富,董海洲,侯汉学.淀粉酶和蛋白酶及其在焙烤食品中作用[J].粮食与油脂,2002,(06):38-39.[11]廖思明,孙靓,王青艳,申乃坤,朱婧,黄桂媛,黄纪民,陈东,黄日波.耐热α-淀粉酶的筛选、基因克隆和酶学性质分析[J].广西科学,2017,(01):92-99.[12]柯涛.α-淀粉酶的分子定向进化及其突变体结构与功能研究[D].华中科技大学,2006.[13]余清.酶工程在食品工业中的应用研究及其未来展望[A].福建省农业工程学会.福建省农业工程学会2006年学术年会论文集[C].福建省农业工程学会:,2006:6.[14]陈穗,何松.酶技术在果蔬汁加工中的最新应用[J].食品科技,2001,(01):51-52.[15]林梦丹,王国增,叶秀云,林娟.产α-淀粉酶海洋微生物的筛选及酶学性质研究[J].中国食品学报,2017,(02):77-84.[16]罗志刚,杨景峰,罗发兴.α-淀粉酶的性质及应用[J].食品研究与开发,2007,(08):163-167.[17]汪建国.酶制剂在酿造行业应用的研究及其发展前景[J].中国酿造,2004,(01):1-4.[18]马福强.耐高温α-淀粉酶在酒精生产中的应用[J].酿酒科技,2001