年产1000吨beta;-淀粉酶(微生物发酵）生产车间设计

1.beta;-淀粉酶的概述

淀粉酶是一种水解淀粉和糖原酶类的统称，是目前发酵工业应用最广泛的酶类。根据淀粉酶对淀粉催化和水解的方式不同可以分为alpha;-淀粉酶、beta;-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶。beta;-淀粉酶（beta;-amylase，BBA，EC3.2.1.2）是一种外切淀粉酶，作用于淀粉时，从alpha;-1,4-糖苷键的非还原性末端顺次切下一个麦芽糖单位。beta;-淀粉酶水解直链淀粉分子时，水解产物主要是麦芽糖；当beta;-淀粉酶作用于淀粉时，虽使其还原力直线上升，但不能使淀粉分子迅速变小，淀粉粘度不易下降，糊精化慢；beta;-淀粉酶作用于支链淀粉时，水解产物为麦芽糖和beta;-极限糊精。该酶作用底物时发生沃尔登转位反应，使产物由alpha;型变为beta;型麦芽糖故名beta;-淀粉酶^[1]。

• 1. beta;-淀粉酶的理化性质

beta;-淀粉酶性状呈淡黄色或白色，为冻干粉末。其密度、相对蒸汽密度、熔点以及沸点等都未确定。beta;-淀粉酶活性中心含有巯基(-SH)，因此，一些氧化剂、重金属离子以及巯基试剂均可使其失活，而还原性的谷胱甘肽、半胱氨酸对其有保护作用。beta;-淀粉酶和alpha;-淀粉酶的最适pH值范围基本相同，一般均在5.0~6.5左右，但beta;-淀粉酶的稳定性明显低于alpha;-淀粉酶，70℃以上一般均会失活。不同来源的beta;-淀粉酶稳定性也有较大差异，大豆beta;-淀粉酶最适作用温度为60℃左右，大麦beta;-淀粉酶最适作用温度为50~55℃，而细菌beta;-淀粉酶最适作用温度一般低于50℃ 。

• 1. beta;-淀粉酶的来源

beta;-淀粉酶主要存在于高等植物中，特别是谷物中，如大麦、小麦等，在甘薯、大豆中也有存在，在动物体内不存在。beta;-淀粉酶含量因植物不同而异，其中麦芽粉含量最高，大麦、小麦、大豆、麸皮也存在大量的beta;-淀粉酶，甘薯含量稍低。

微生物也是beta;-淀粉酶的另一大来源，有许多微生物通过发酵也能生产beta;-淀粉酶，如Bacillus circulans^[2]、Bacillus megaterium B6^[3]、Xanthophyiiomyces dendrorhous^[4]、Clostridium thermosulfurogenes SV2^[5-6]、Rhizopus japonicus、Streptomyces sp.、Pseudomonas sp^.[7]。

2 微生物生产beta;-淀粉酶的优势

2.1节省生物质能源

目前市场上主要以大豆、麦子、甘薯等粮食为提取原料提取植物beta;-淀粉酶为主，耗费了大量的生物质能源。而利用微生物生产beta;-淀粉酶可以节省生物质能源。