α-葡聚糖酶制糖工业论文
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1α-葡聚糖酶的研究
1．1组成型α-葡聚糖酶工程菌的构建及表达研究
梁达奉等克隆了朱黄青霉（PenicilliumminioluteumHI-4）的α-葡聚糖酶基因dex，构建组成型表达载体pGAPZαA-dex；还以毕赤酵母KM71H为受体菌，构建了组成型表达α-葡聚糖酶的毕赤酵母工程菌KM71H／pGAPZαA-dex。他们的研究结果显示，摇瓶发酵120h，α-葡聚糖酶酶活达到60．4U／mL。且该菌种培养方法简单，遗传特性稳定，在发酵过程中无需诱导，避免了甲醇的使用，这不但提高了安全性，还降低了成本，为大规模工业生产α-葡聚糖酶打下基础。
1．2酶学性质及其稳定性研究
黎志德等研究了KM71H／pGAPZαA-dex所产α-葡聚糖酶的酶学性质。结果表明，α-葡聚糖酶的最适反应温度为50℃，最适反应pH值为5．0；酶的储存稳定性较好，pH值在4．5～5．0时α-葡聚糖酶较稳定，4℃保存，半衰期约为35d。他们发现：采用葡萄糖作保护剂可以最大限度减少酶活损失，以蔗糖作为保护剂时，在室温下酶活基本没有损失；α-葡聚糖酶在pH值5．5时，温度4～25℃保存150h，相对酶活仍有90％以上；但是当贮存温度超过30℃，酶活在较短时间明显下降，且温度越高，酶活下降速度越快；α-葡聚糖酶在pH值4～6，4℃下保存一周，相对酶活仍有80％以上；α-葡聚糖酶液中添加甘油浓度达到30％时，室温下保存56d，相对酶活仍有80％以上。
1．3分离纯化研究
黎志德等研究了α-葡聚糖酶在PEG-（NH4）2SO4双水相体系中的分配行为，并从中寻找该双水相体系中分离纯化的最佳工艺条件。他们以两相比、酶活、蛋白浓度、比活力以及萃取率为参数进行比较，探讨使用不同分子量的PEG、不同的PEG浓度以及不同（NH4）2SO4浓度下对酶分配行为的影响。发现，α-葡聚糖酶在质量分数13％的PEG4000以及13％的（NH4）2SO4双水相系统中，可以获得较高的比活力（2364．97U／mg）以及萃取率（99．94％）。
1．4制糖生产中添加α-葡聚糖酶的工艺条件研究
岑成福等通过响应曲面法优化建立回归模型，得到α-葡聚糖酶催化水解蔗汁中α-葡聚糖的最佳反应条件：酶剂量0．05U／mL蔗汁、pH值5．3、反应时间15min、反应温度51℃。在该条件下使用α-葡聚糖酶可将蔗汁中含量为800～900ppm的α-葡聚糖完全去除。
2α-葡聚糖酶在制糖工业的应用研究
2．1在甘蔗制糖工业的应用
在广东某糖厂压榨车间，蚁细苗等添加α-葡聚糖酶后测定蔗汁及糖浆中α-葡聚糖的含量，发现加酶后中和汁中α-葡聚糖减少约78．9％，粗糖浆中α-葡聚糖减少约64．4％。在广西某糖厂的加酶试验结果表明，混合汁中α-葡聚糖减少约70．2％，中和汁中α-葡聚糖减少54．0％。抽查加酶前后每天两个编号白砂糖样品，发现加酶后白砂糖中α-葡聚糖的清除率达到95％，说明加入α-葡聚糖酶能有效清除白砂糖中的α-葡聚糖，提高糖产品品质。
2．2在原糖炼糖工业过程的应用马步等
在原糖炼糖企业的研究中发现，在煮糖过程加入α-葡聚糖酶有利于糖浆过滤。加酶后压滤机的平均处理时间延长了5．3％，说明过滤流量降至需要卸泥的时间延长了，而且每台机器的处理量也增大了，日总处理量增加了7．6％。这可能是因为加酶后大部分α-葡聚糖在溶糖箱被降解，稀汁黏度下降，令过滤更加顺畅；也可能是因为α-葡聚糖被降解后改变了滤泥的结构，令滤层阻力减少，增加了压滤机处理量。在煮糖过程加入α-葡聚糖酶有利于煮炼收回。本实验所在精炼糖厂采用了七系煮糖法（煮糖罐编号分别为R1、R2、R3、R4、A、B、C。原糖溶解澄清后进入R1煮糖罐，罐里的糖浆称为R1糖浆，煮出来的糖膏称为R1糖膏，分蜜后得出的糖为R1糖，蜜为R1蜜，R1蜜用作R2的糖浆，如此类推）。结果显示，加酶后R1糖浆的简纯度较加酶前上升了0．08％，这可能是因为原糖糖浆中的α-葡聚糖被降解后，原糖糖浆黏度下降，部分含杂质的胶体体系被破坏，从而令过滤和脱色过程中清净效率提高，使R1糖浆简纯度提高。R3、R4、A、B和C糖浆的简纯度均比加酶前下降，且A、B和C糖浆的下降幅度较大，这可能是由于前面两系煮糖的结晶率提高，高纯度物料前移，加酶后糖浆的α-葡聚糖含量明显降低，从而降低了物料的粘度，加速了蔗糖的结晶速率，令糖浆的纯度降低，从而提高了煮炼收回。理论上，α-葡聚糖的存在增加糖浆的粘度，影响蔗糖吸收、结晶速度，延长煮糖时间，α-葡聚糖的除去可缩短煮糖时间。试验结果表明，加酶后R1、R2糖浆纯度提高，R1、R2糖的煮糖时间缩短，R3糖浆以后的煮糖时间也有相同规律，说明加入α-葡聚糖酶还有利于缩短煮糖时间。
3展望
α-葡聚糖酶在糖厂的应用结果表明，α-葡聚糖酶能有效降解蔗汁（或原糖糖浆）中的α-葡聚糖，提高清净效果，提高过滤效率，提高加热与蒸发过程的传热效率，增强煮糖物料循环流动性，改善分蜜效果，降低废蜜重力纯度，提高煮炼收回；使用α-葡聚糖酶后，白砂糖中α-葡聚糖含量降至无法检出，质量和适用性显著提高。目前，解决α-葡聚糖危害的最佳方法是利用α-葡聚糖酶在制糖工艺过程直接去除α-葡聚糖。该方法不仅效果好，而且安全环保，但是其不足在于酶活性不高，且生产成本较高。基因工程技术和蛋白质定向进化技术将在提高α-葡聚糖酶酶活、提高热稳定性、增强底物特异性等方面发挥重要作用，成为今后的研究热点。
作者：梁达奉马步柳颖梁逸曾练强黄曾慰黄玉南林荣珍单位：广西农垦糖业集团股份有限公司广州甘蔗糖业研究所
