項目描述：
酶是一種生物催化劑，具有催化效率高、反應條件溫和和專一性強等特點。將酶加工成不同純度和劑型（包括固定化酶和固定化細胞）的生物製劑即為酶製劑。動、植物和微生物產生的許多酶都能製成酶製劑。近年來，酶製劑的生產普遍引起各國重視，並且酶製劑已廣泛應用到食品生產中。
α澱粉酶是以澱粉為底物的澱粉內切水解酶，可降解澱粉為水溶性的糊精並產生少量麥芽糖和葡萄糖。α澱粉酶可由微生物發酵產生，也可由植物、動物提取。α澱粉酶和糖化酶是商品化生產最早、應用最廣泛、用量最大的酶類之一，其主要應用於製糖、釀酒、醫藥、化工、紡織以及石油開采等諸多方麵，在工業生產中占有極為重要的地位。目前，工業生產中都是以微生物發酵法大規模生產澱粉酶。本項目主要介紹α澱粉酶發酵生產工藝中枯草芽孢杆菌發酵α澱粉酶的原理、種子製備、發酵過程控製、發酵相關參數的檢測，以及α澱粉酶的提純和鑒定方法。
學習目標：
了解常用產酶的微生物。
理解α澱粉酶發酵對原料及培養基的配製的要求。
掌握α澱粉酶的提取純化及鑒定方法。
能力目標：
能熟練掌握枯草芽孢杆菌發酵培養基的配製。
掌握黑枯草芽孢杆菌生產α澱粉酶的發酵工藝流程和提取純化工藝。
澱粉酶是水解澱粉和糖原酶類的總稱，廣泛存在於動植物和微生物中。近年來，隨著澱粉質原料深加工工業的發展，酶製劑所扮演的角色也越來越重要。據統計，澱粉酶作為工業酶製劑的重要組成部分，占了酶製劑市場份額的25％左右。澱粉酶製劑已被廣泛地應用於以澱粉為原料生產的產品，諸如葡萄糖、麥芽糖、高果糖漿、味精檸檬酸等中。利用酶法轉化澱粉，可根據不同工業如糖果、軟飲料、罐頭乃至啤酒工業的需求製造出不同組分的糖漿。澱粉轉化糖不隻提供甜度，還在改善終產品黏度、保持水分及控製其他特性等方麵扮演著重要的角色。
農業和澱粉生產行業的發展是我國發展澱粉深加工行業的基礎行業。而澱粉深加工也是增加糧食作物的商品附加值，滿足市場對澱粉質產品多元化需求的重要手段。據不完全統計，目前國外市場以澱粉作為原料的深加工產品多達2000餘種，其中尤以美歐等發達國家深加工商品量的增長速度最快。有資料顯示，1928年美國澱粉深加工總量為150.2萬t，到1979年則增長至1002萬t，2000年已發展到年產2079.5萬t的規模。目前國際上澱粉或澱粉原料深加工產品主要包括澱粉發酵產品和澱粉糖及其衍生物等。與丹麥諾維信、日本林原公司等國際大型酶製劑生產商相比。我國的α澱粉酶產品在劑型、品種以及產酶菌株等方麵都過於單一。從而使得澱粉質原料深加工工業的發展受到了嚴重製約。因此，為加速開發我國豐富的澱粉資源，推動國民經濟發展，適應市場需求，開發新型α澱粉酶製劑勢在必行。
一、概述
酶是一種生物催化劑，具有催化效率高、反應條件溫和和專一性強等特點。將酶加工成不同純度和劑型（包括固定化酶和固定化細胞）的生物製劑即為酶製劑。動、植物和微生物產生的許多酶都能製成酶製劑。而微生物酶又具有很大的優勢。首先，微生物資源豐富，可從不同生態環境篩選相關菌株，獲特色酶。如耐酸堿、高或低溫等；其次，微生物易於克隆相關基因，開展酶工程、遺傳工程、發酵工程等研究；最後，微生物易於誘變育種，提高產量，易於生產、分離純化，成本低。下麵就微生物酶工業的發展進行簡單概述。
我國5000多年前古人就學會了製曲釀酒。1894年，用米曲生產澱粉酶作為消化藥。第二次世界大戰後，深層培養技術的成功，酶工業得到快速發展，1949年日本首先開始了用深層發酵生產澱粉酶。20世紀50年代，糖化酶用於葡萄糖的生產。20世紀70年代，酶固定技術發展，固定化酶用於氨基酸拆分，固定葡萄糖異構酶用於高果糖漿的生產，如今又開發了青黴素酰化酶、異澱粉酶、天冬酰胺酶等。目前從自然界發現的酶有2500多種，結晶分離的有數百種，有工業應用價值的60多種，而已大量生產的隻有20多種。
目前酶製劑的應用主要集中於：
①有機合成和製藥工業，如延胡索酸+氨在天東門氨酸酶的作用下生成L天冬氨酸。
②醫藥行業，如消化酶類和溶血栓酶類。
③化學分析和臨床檢驗，如酶法分析。
④在食品生產行業中的應用，如食品的保鮮方麵，澱粉類食品的生產，蛋白質食品的生產，食品添加劑的生產等。
目前常用的產酶微生物有：
①大腸杆菌：穀胱甘肽酶、天門冬氨酸酶、青黴素酰化酶、β半乳糖苷酶。
②曲黴（黑曲黴、黃曲黴）：糖化酶、蛋白酶、澱粉酶、果膠酶、葡萄糖氧化酶、氨基酰化酶、脂肪酶。
③枯草芽孢杆菌：α澱粉酶、β葡萄糖氧化酶、堿性磷酸酶。
④啤酒酵母：轉化酶、丙酮酸脫羧酶、乙醇脫氫酶
⑤青黴菌：葡萄糖氧化酶、青黴素酰化酶、5’磷酸二酯酶、脂肪酶。
⑥木素菌：纖維素酶。
⑦根黴菌：澱粉酶、蛋白酶、纖維素酶。
⑧鏈黴菌：葡萄糖異構酶。
二、澱粉酶的生產工藝實例
根據澱粉酶對澱粉的水解方式不同，可將其分為α澱粉酶、β澱粉酶、葡萄糖澱粉酶和異澱粉酶等。α澱粉酶是以澱粉為底物的澱粉內切水解酶，又稱α1，4葡聚糖4葡聚糖水解酶（α1，4glucan4glucanohydrolase），編號：EC3.2.1.1，通常分子量為45～60kD。它與澱粉作用時，是從分子內部切開α1，4糖苷鍵使澱粉分子量迅速降低，降解為水溶性的糊精並產生少量麥芽糖和葡萄糖。
α澱粉酶廣泛分布於動物、植物和微生物中，能水解澱粉產生糊精、麥芽糖、低聚糖和葡萄糖等，是工業生產中應用最為廣泛的酶製劑之一。目前，α澱粉酶已廣泛應用於變性澱粉及澱粉糖、焙烤工業、啤酒釀造、酒精工業、發酵以及紡織等許多行業。
（一）α澱粉酶生產工藝簡介
α澱粉酶可由微生物發酵產生，也可由植物、動物提取。目前，工業生產中都是以微生物發酵法大規模生產α澱粉酶。有實用價值的α澱粉酶的產生菌為：枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）、地衣芽孢杆菌（B.licheniformis）、嗜熱脂肪芽孢杆菌（Geobacillusstearothermophilus）、凝結芽孢杆菌（B.coagulans）、解澱粉芽孢杆菌（B.amyloliquefaciens）、嗜堿芽孢杆菌（B.alkalophilic）、米曲黴（Aspergillusoryzae）、黑曲黴（A.niger）和擬內孢黴（Endomycopsisfibnliger）等。其中，高溫α澱粉酶的工業生產菌株為地衣芽孢杆菌（B.licheniformis）；中溫α澱粉酶的工業生產菌株為解澱粉芽孢杆菌（B.amyloliquefaciens）或枯草芽孢杆菌（B.subtilis）。