1.1 研究背景

生物体由细胞构成，每个细胞由于酶的存在才表现出种种生命活动，体内的新陈代谢才能进行。生物体内含有数千种酶，它们支配着生物的新陈代谢、营养和能量转换等许多催化过程，与生命过程关系密切的反应大多是酶催化反应。酶的这些性质使细胞内错综复杂的物质代谢过程能有条不紊地进行，使物质代谢与正常的生理机能互相适应。若因遗传缺陷造成某个酶缺损，或其它原因造成酶的活性减弱，均可导致该酶催化的反应异常，使物质代谢紊乱，甚至发生疾病。

β-淀粉酶（β-amylase，EC3.2.1.2）又称淀粉β-1,4麦芽糖苷酶^[1]，糖原淀粉酶。其系统命名为α-1,4-葡聚糖-4-麦芽糖水解酶（α-1,4-D-glucan maltohydrolase）。它是一种外切糖化酶，作用于淀粉时从非还原性末端依次切开相隔的α-1,4键，发生沃尔登转位反应（Walden inversion）产物由α-型变为β-型麦芽糖，故命名为β-淀粉酶^[2-5]。其广泛存在于大麦、小麦、甘薯、大豆等高等植物^[6-8]以及芽孢杆菌属微生物中，是啤酒酿造、饴糖(麦芽糖浆)制造的主要糖化剂。

作为一种糖化剂，β-淀粉酶在食品工业中主要用于制造麦芽糖浆、啤酒、面包、酱油等。在制醋工业中，常用β-淀粉酶代替部分麸曲节省成本，在白酒和其他工业中也可以用其作糖化剂。在医药行业上，β-淀粉酶的一个重要用途是制造麦芽糖，医学上常用该酶和α-淀粉酶一道作为消化剂使用^[9]。

1.2研究现状及分析

不断对β-淀粉酶活性影响因素探究，正是因为其在工业生产中有着很大用途。但若干种细菌所产生的β-淀粉酶由于其不耐热而不能适应工业生产过程中的高温环境,这反应出不同菌株培养出的β-淀粉酶表现出不同优劣的酶学性质，因此，筛选出高产、活力较高的β-淀粉酶的菌株成为目前的研究方向。庆幸的是，王铮等人发现，高温放线菌产生的β-淀粉酶具有耐热性^[10]，基于此，其采用高温放线菌V₄菌株，在大肠杆菌中克隆表达β-淀粉酶基因^[11]。马晓梅、赵辉二人筛选出解淀粉芽孢杆菌，命名为MSP13^[12]，随后对其产酶条件进行优化，确定最佳产酶条件，优化后的菌株MSP13生产β-淀粉酶的酶活力提高了31.654%。

以上等人研究说明，不同来源的β-淀粉酶性质表现出显著差异。一般来讲，植物来源的β-淀粉酶的最适温度为40℃~60℃，最适酸度偏酸性；即使是来源同一植物种，其表现出的酶活力也会大不相同。江均平等研究大豆核心种质β-淀粉酶的酶学性质，发现对来源于不同纬度大豆的酶活力进行分析比较，来自北纬30#176;～ 32#176;、35#176;～ 36#176;及41 ～ 42#176;的大豆材料含有较高的酶活性^[13], 而北纬37#176;～ 38#176;的酶活力较低。来源不同的β-淀粉酶热稳定性也有较大差异，大豆β-淀粉酶最适作用温度为60℃左右，大麦β-淀粉酶最适作用温度为50~55℃，而细菌β-淀粉酶最适作用温度一般低于50℃^[14]。

与植物β-淀粉酶相比，微生物来源的β-淀粉酶具有便于大规模工业化生产的优点，但热稳定性大都较差，最适酸度一般为中性偏弱碱性，当然也有例外，嗜热性硫化芽胞杆菌属^[15]，其作用底物的最适温度高达75℃，最适pH为5.5。

黄纯建、米运宏二人研究使用微生物发酵生产β-淀粉酶，结果^[16]表明，微生物β-淀粉酶的稳定性、耐高温等指标均超过植物β-淀粉酶，纯度基本上达到工业生产的要求,不过，微生物发酵法得到的β-淀粉酶酶活力相对较低，成本也偏高。

筛选出培养β-淀粉酶的优质菌株后，即可进行培养发酵，提取粗酶液。据报道，一定量的还原剂可提高酶的提取率，这是因为β-淀粉酶的活性中心含有巯基(-SH)，易与蛋白质形成二硫键而被屏蔽，故一些氧化剂（如Fe³ ）、重金属离子（如Pb² 、Ag 、Zn² 、Cu² ）以及巯基试剂均可使其失活，为此，提取时常加入EDTA、NaHSO₃、Na₂SO₃、巯基乙醇等以防重金属和氧化剂的干扰。同时还原性的谷胱甘肽、半胱氨酸对其具有保护作用。另外，表面活性剂有利于酶蛋白与原料分散，如向嗜热梭状硫细菌（Clostridium thermosulfurogenes）的培养基中添加少量的表面活性剂（TritonX-100、CHAPS、Tween-80、sodium taurocholate）可显著地促进β-淀粉酶的分泌^[17]。