CN101157912B - 新型的α-淀粉酶热稳定剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及壳聚糖的水溶性降解产物作为α-淀粉酶热稳定剂的应用，以壳聚糖的水溶性降解产物作为热稳定剂，使酶的耐热性获得极大提高，扩大酶的应用范围，可应用于各类织物的高温退浆，也可应用于淀粉加工、制作面包及其它食品的前处理、饲料加工，降低成本。
Description
技术领域
本发明属α-淀粉酶热稳定剂，特别是涉及一种新型环保的热稳定剂，不仅能提高常温型α-淀粉酶的热稳定性，而且也能延长宽幅型酶在高温时的耐热时间。
背景技术
α-淀粉酶的全称为α-1，4-葡萄糖-4-葡聚糖水解酶，目前已在食品、发酵、谷物加工、纺织、造纸、医药、轻化工业、石油开采等领域得到应用。
α-淀粉酶根据热稳定性不同可以分为普通型(常温型)和热稳定型(宽幅型)两类。α-淀粉酶的热稳定性和产酶的菌种关系密切，芽抱杆菌α-淀粉酶的耐热性较强，嗜热菌的热稳性更好，嗜热脂肪芽孢杆菌的α-淀粉酶在85℃处理20min后仍可以保持70％的酶活。一般枯草杆菌的α-淀粉酶的稳定性较差，只能在60℃以下保持稳定。
α-淀粉酶在淀粉处理(如酿酒、生产酒精和纺织)中有着广泛的应用，而淀粉是在高温条件下才开始溶解，所以在大多数情况下就需要足够耐热的α-淀粉酶，常温型酶由于在高温条件下非常容易失活，宽幅型酶的耐热时间也比较短，所以热稳定性就成为限制其应用的因素之一。
为了扩大α-淀粉酶的应用范围，需要提高其热稳定性，其中添加热稳定剂是最常用的方法。目前，热稳定剂主要有以下两种：(1)金属离子，最常用的是Ca2+，因为α-淀粉酶是一种金属酶，Ca2+能使酶分子保持适当的构象，从而维持最大的活性与稳定性；(2)糖类和多元醇类，如蔗糖和山梨醇。但是在高温条件下(超过80℃)它们的稳定作用有限，而且在用淀粉酶生产葡萄糖浆的过程中，添加金属离子后会使盐的浓度超过符合要求的水平，所以需要用离子交换树脂除去，从而造成额外的生产费用。
发明内容
本发明的目的是提供一种α-淀粉酶热稳定剂，不仅能提高常温型α-淀粉酶的耐热性，而且也能延长宽幅型酶在高温时的耐热时间，从而提高酶的使用范围和应用价值。
本发明的一种α-淀粉酶热稳定剂，是指该热稳定剂为壳聚糖的水溶性降解产物。
所述的α-淀粉酶的来源包括枯草杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、米曲霉、黑曲霉、链霉菌、丙酮丁醇梭状芽孢杆菌、拟内孢酶微生物、胰脏、肝脏、唾液或麦芽汁；
所述的壳聚糖的来源包括节肢动物(蟹壳、虾壳、昆虫)的外壳或酵母、蘑菇、木耳真菌类和绿藻等低等植物的细胞壁；
所述的壳聚糖聚合度为1～1000，脱乙酰度为30～100％，浓度为0.1g/L-10g/L；
所述的壳聚糖的降解方法选自化学降解法、物理场降解法或酶降解法；
所述的化学降解法包括酸降解法和氧化降解法；
所述的物理场降解法包括微波场降解法、γ-射线降解法和超声波法。
本发明的有益效果：
(1)该热稳定剂来源方便，价格低廉，而且具有良好的生物相容性，无毒，不会对环境造成污染；
(2)以壳聚糖的水溶性降解产物作为热稳定剂，使酶的耐热性获得极大提高，扩大酶的应用范围，可应用于各类织物的高温退浆，也可应用于淀粉加工，如制造葡萄糖、制造葡萄糖浆、制造饴糖、制造各种改性淀粉、制造各种糊精，制作面包及其它食品的前处理、饲料加工，降低成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将壳聚糖降解得到聚合度为37的水溶性降解物，配成浓度为20g/L的水溶液，置于冰箱中备用。
取10mL配制好的壳聚糖降解物溶液稀释在230mL蒸馏水中，置于待测恒温水浴中加热，待温度达到90℃后，在该溶液中加入10mL 1g/L枯草杆菌中温α-淀粉酶液，开始计时，每隔一定时间取1ml试样加入到1mL 2g/L淀粉溶液中，测定此时α-淀粉酶的酶活。1个酶活单位定义为40℃条件下1min内1mg酶水解的淀粉量(mg)。
然后，在上述条件下，测试枯草杆菌α-淀粉酶在0.05M氯化钙溶液和不加热稳定剂条件下的失活半衰期t1/2(相对剩余酶活为50％的时间)和处理2min分钟时的相对剩余酶活(％)，并与壳聚糖的稳定效果作一比较，结果如表1所示：
表1 90℃时各种热稳定剂对枯草杆菌α-淀粉酶的稳定效果
从表1中可以看出，添加0.05M钙离子后稳定效果得到一定程度改善，失活速率降低，而加入0.8g/L壳聚糖降解物后，效果更好，失活半衰期明显增加，失活速率大大降低。
实施例2
将壳聚糖降解得到聚合度为25的水溶性降解物，配成浓度为20g/L的溶液，置于冰箱中备用。
取10mL配制好的壳聚糖降解物溶液稀释在230mL蒸馏水中，置于待测恒温水浴中加热，待达到测定温度后，在该溶液中加入10mL 1g/L枯草杆菌中温α-淀粉酶液，开始计时，每隔一定时间取1ml试样加入到1mL 2g/L淀粉溶液中，测定此时α-淀粉酶的酶活(1酶活单位定义为40℃条件下1min内1mg酶水解的淀粉量(mg))。
在上述条件下，测试α-淀粉酶在0.05M氯化钙溶液中和不加热稳定剂条件下的失活半衰期(t1/2)和处理10分钟时的相对剩余酶活(％)，并与壳聚糖的稳定效果情况比较，结果如表2所示：
表2 各种稳定剂在不同温度条件下对枯草杆菌α-淀粉酶的稳定效果
从表2中可以看出，钙离子在比较低温度(如60℃)时的稳定作用非常好，使α-淀粉酶失活时间大大延长，失活速率明显下降。壳聚糖降解物虽然在较低温度时的稳定效果没有钙离子好，但在高温时则比钙离子要好的多。而且，通过与表1比较发现，当壳聚糖降解物的聚合度从37降到25时，α-淀粉酶的耐热性增强，说明聚合度对改善酶的耐热性有一定的影响，聚合度越低，耐热性越好。
实施例3
将壳聚糖降解得到聚合度为20的水溶性降解物，配成浓度为20g/L的溶液，置于冰箱中备用。
取一定量配制好的壳聚糖降解物溶液稀释在蒸馏水中，置于待测恒温水浴中加热，待温度达到90℃后，在该溶液中加入10mL 1g/L枯草杆菌中温α-淀粉酶液，开始计时，每隔一定时间取1ml试样加入到1mL 2g/L淀粉溶液中，测定α-淀粉酶的酶活(1酶活单位定义为40℃条件下1min内1mg酶水解的淀粉量(mg))。
比较添加不同浓度壳聚糖降解物时α-淀粉酶的失活半衰期(t1/2)和处理10分钟时的相对剩余酶活(％)，结果如表3所示：
表3 90℃时不同浓度壳聚糖对枯草杆菌α-淀粉酶的稳定效果
从表中可以看出，当壳聚糖降解物的浓度为0.8g/L时，α-淀粉酶的耐热性最好，增加或降低浓度都会使稳定效果变差。
Claims (1)
1.壳聚糖的水溶性降解产物作为α-淀粉酶热稳定剂的应用，所述壳聚糖的水溶性降解产物是聚合度为20的水溶性降解物，配成浓度为20g/L的溶液；或是聚合度为25的水溶性降解物，配成浓度为20g/L的溶液；或是聚合度为37的水溶性降解物，配成浓度为20g/L的水溶液。
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