[发明专利]一种酸性淀粉酶AMYA4及其基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体地，本发明涉及一种酸性淀粉酶AMYA4及其基因和应用。

背景技术

α-淀粉酶(α-amylase)是目前最重要的工业酶制剂之一，广泛地存在于动植物和微生物中，它是一种内切葡萄糖苷酶，按照国际酶委会(Enzyme Commission)的标准为EC3.2.1.1。α-淀粉酶作用于淀粉时，从淀粉分子内部任意切开α-1，4键，使淀粉分子迅速降解，生成糊精和还原糖。α-淀粉酶作用于淀粉通常使淀粉失去碘的成色反应。在水解直链淀粉时，α-淀粉酶随机切开α-1，4键，使淀粉水解成低聚麦芽糖和寡糖，然后再水解成麦芽糖和葡萄糖。在以支链淀粉为底物时，α-淀粉酶可以随机切开α-1，4键，但是不能切开α-1，6键和紧靠的α-1，4键，因此水解产物中除麦芽糖和葡萄糖外，还含有一部分极限糊精(Penayanez et al.，1963；尤新，1997)。α-淀粉酶水解淀粉的产物末端葡萄糖残基C1碳原子的光学性质呈为α-构型，故称α-淀粉酶(尤新，1997)。α-淀粉酶是目前最重要的工业酶制剂之一，在味精、饴糖、麦芽糖醇、糊精、葡萄糖、酒精、啤酒、乳酸、柠檬酸等工业中发挥着巨大作用。由于一些细菌α-淀粉酶具有耐高温、耐酸、耐碱等特性，更符合工业生产中的各种极端条件，因此当今广泛使用的α-淀粉酶多数是来源于细菌(解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌)的淀粉酶，尤其是在需高温的发酵等工业中使用最为广泛的是细菌高温α-淀粉酶。

α-淀粉酶是一种十分重要的酶制剂，是食品工业中用量最大的酶类之一。α-淀粉酶以其优良的性能大量应用于粮食加工、食品工业、酿造、发酵、造纸、纺织品工业和医药行业等，它曾经占了整个酶制剂市场份额的半壁河山。

在传统的淀粉制糖工艺中，以精制淀粉或大米等为原料，通常应用酸水解法制葡萄糖，由于需要高温、高压和酸催化剂，因此在生产葡萄糖的同时，必定伴有葡萄糖的复合分解反应，产生一些不可发酵性糖及其一系列有色物质，这不仅降低淀粉转化率，而且由于生产的糖液质量差，对后续的精制带来不利影响，同时大量酸的使用也对环境带来了很大的污染。利用双酶法制糖是以作用专一的酶制剂作为催化剂，反应条件温和，复合分解反应较少，因此采用双酶法生产葡萄糖，提高了淀粉或大米等原料的转化率及糖液浓度，改善了糖液质量，是目前最为理想的制糖方法。酶液化和酶糖化工艺称为双酶法(尤新，1997)。

双酶法制糖淀粉转化率高，吨糖成本低，糖的浓度高，糖液质量高，因此，在味精等发酵工业中被广泛采用。然而目前工业上应用的是高温淀粉酶和中温糖化酶。高温淀粉酶的最适作用温度为95℃，而中温糖化酶的最适作用温度为60℃，同时他们的最适pH值也不相同。高温淀粉酶的最适pH值通常在6.0-6.5，而糖化酶的最适pH值通常在4.0-4.5。在双酶法制糖工艺中，淀粉溶解后pH通常在4-5左右，因此需要反复调整pH值和温度，造成了生产的复杂性和环境问题(Liu and Xu，2008)。α-淀粉酶已经成为工业应用中最为重要的酶之一，但是酶的大规模商业化生产仍然局限于几种特定的真菌和细菌中。对于高效的α-淀粉酶的需求越来越多。

目前来源于脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus)属的多个α-淀粉酶基因已经被纯化，克隆和表达了。比如来源于Alicyclobacillus acidocaldarius的α-淀粉酶(Matzke etal.，1997；Schwermann et al.，1994；Yuan et al.，2005)。它们的性质都属于酸性，耐热α-淀粉酶。

目前对于可以降解生淀粉的淀粉酶的研究也越来越多，已经分离和纯化了多个降解生淀粉的淀粉酶。Hayashida等(1986)从Aspergillus ficum中纯了得到一个生淀粉淀粉酶；Hayashida等(1988)随后又从Bacillus subtilis中纯了得到一个生淀粉淀粉酶，后来陆续的生淀粉水解淀粉酶被分离，纯化或克隆出来(Gangadharan et al.，2009；Jeang et al.，2002；Jeang et al.，1995；Kim et al.，1990；Kim et al.，1989；Saha et al.，1988)。然而报导的来源于脂环酸芽孢杆菌属的淀粉酶并没有降解生淀粉的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种能高效应用的酸性淀粉酶。

本发明的再一目的是提供编码上述酸性淀粉酶的基因。

本发明的另一目的提供上述酸性淀粉酶的应用。