Alfa - polvo amilasa, Nombre del sistema 1,4 - alfa - d - glucano glucano hidrolasa, también conocida como amilasa licuada o enzima licuada -1, 4 -dextrinasa. Polvo sólido marrón amarillo o líquido marrón amarillo a marrón oscuro, con un contenido de humedad del 5% al 8%. Soluble en agua, insoluble en etanol o éter. Según las regulaciones de la FAO/OMS, ADI no tiene restricciones especiales. Se utiliza principalmente para hidrolizar el almidón para producir maltosa, glucosa y jarabe, así como para producir dextrina, cerveza, vino amarillo, alcohol, salsa de soja, vinagre, jugo de fruta y glutamato monosódico. También se usa en la producción de pan para mejorar la masa, como reducir la viscosidad de la masa, acelerar el proceso de fermentación, aumentar el contenido de azúcar y ralentizar el envejecimiento del pan. Utilizado para el pretratamiento de materias primas de cereales en alimentos para bebés y niños pequeños. Además, también se usa en el procesamiento de vegetales. Caso de uso, basado en Bacillus subtilis alpha amylase (6000iu/g), la cantidad de adición es de aproximadamente 0.1%
La alfa amilasa, como endonucleasa capaz de hidrolizar los enlaces -1,4 -glucosídicos en las moléculas de almidón, se ha convertido en una de las enzimas más utilizadas en biotecnología industrial debido a sus propiedades catalíticas eficientes para la licuefacción de almidón. Sus aplicaciones cubren más de diez campos, como el procesamiento de alimentos, la industria de la fermentación, la impresión y el teñido textiles, la medicina y la salud, la fabricación de papel y la protección del medio ambiente, y demuestran el potencial de expansión continua en tecnologías emergentes.
La aplicación en la industria alimentaria se extiende a través de toda la cadena de procesamiento de materias primas, optimización de procesos e innovación de productos, y su resistencia a la temperatura, adaptabilidad del pH y eficiencia catalítica se han convertido en la clave para la actualización tecnológica de la industria.
1. Industria de la cocción: Optimización dual del volumen y el gusto
En la producción de pan, el almidón dañado en la harina se hidroliza para producir dextrina y reducir los azúcares, proporcionando más sustratos para la fermentación de levadura. Los datos experimentales muestran que agregar 0.01% de alfa amilasa fúngica puede aumentar el volumen de pan en un 15% -20%, mientras que la reducción de los azúcares participan en la reacción de Maillard, lo que resulta en un aumento del 20% -30% en el color de la piel del pan. En la aplicación de la masa congelada, esta enzima puede retrasar el envejecimiento del almidón, reducir la dureza del producto en un 40% después de descongelar y mantener una textura suave por hasta 7 días.
2. Industria de la elaboración de cerveza: mejora sinérgica de la eficiencia y la calidad
La elaboración de cerveza: la alfa amilasa resistente a la temperatura alta (actividad estable a 90-95 grados) puede reemplazar el 30%de malta, acortar el tiempo de licuefacción de almidón de 60 a 15 minutos, aumentar la velocidad de filtración de mosto en un 25%y aumentar el rendimiento del extracto en un 5%. Las preparaciones enzimáticas derivadas de Bacillus licheniformis pueden aumentar la fermentación de la cerveza en un 3% y reducir el contenido de azúcar residual a menos del 1.2%.
Producción de Baijiu: agregandoalfa - polvo amilasay la preparación del complejo enzimático enzimático en la etapa de sacarificación, la tasa de utilización del almidón aumentó del 85%al 92%, y la tasa de rendimiento del licor aumentó en un 8%. Al mismo tiempo, se redujo la producción de aceite de fusel, lo que hace que el cuerpo del licor fuera más puro.
3. Fabricación de azúcar de almidón: el concentrador de conversión de materias primas a alto valor - Se agregaron productos
En la producción de glucosa, el almidón se licúa a dextrina con un valor DE de 15 - 20, y luego se convierte en glucosa a través de la acción enzimática. El uso de alfa amilasa resistente a alta temperatura (como la enzima generada genéticamente de BLA) puede aumentar la temperatura de licuefacción de 85 grados a 95 grados, acortar el tiempo de reacción en un 50%y reducir el consumo de energía en un 30%. En la producción de jarabe de malta, al controlar las condiciones de hidrólisis enzimática (pH 5.5-6.0, 60 grados), se pueden obtener productos con contenido de azúcar de malta de más del 60%, satisfaciendo la demanda de la industria alimentaria para el jarabe de baja dulzura y antirristalización.
4. Desarrollo de alimentos saludables: funcionalidad de equilibrio y etiquetado limpio
Para alimentos especiales para la diabetes, la dextrina resistente se puede preparar cooperando con pululanasa. Su contenido de fibra dietética es de más del 85%, y el valor gastrointestinal (índice glucémico) es inferior a 30. En la producción de pan sin gluten, esta enzima puede mejorar las características de procesamiento de las materias primas no gluten, como los fideos de arroz grande y la harina de quinoa, por lo que el volumen específico del producto se incrementa de 2.5 ml/G a 3.8 ML/G, y el puntaje sensorial está cerca, el que está mejorado.
Al convertir eficientemente las materias primas a base de almidón en azúcares fermentables, se ha convertido en una herramienta central para la producción de biocombustibles, ácidos orgánicos y aminoácidos. Su estabilidad térmica y eficiencia catalítica afectan directamente la viabilidad económica de la industria.
1. Fuel Etanol: una tecnología clave para la transición de energía
En la producción de etanol de combustible de maíz, la alfa amilasa (como Spezyme) ® El efecto sinérgico de la alfa y la glucosa amilasa puede aumentar la tasa de conversión del almidón a más del 98%. La amilasa - termofílica mejorada por la tecnología de edición de genes puede mantener la actividad en 95 grados, combinando los procesos de licuefacción y sacarificación (proceso SSF), reducir el consumo de vapor en un 40%y acortar el ciclo de fermentación a 48 horas. En 2023, la producción global de bioetanol alcanzará 105 millones de toneladas, con alfa amilasa contribuyendo más del 60% de la eficiencia de conversión de almidón.
2. Ácidos orgánicos y aminoácidos: un puente de materias primas a productos de valor altos -}
Producción de ácido cítrico: el pretratamiento de alfa amilasa licúa el almidón de maíz a un valor DE 10-12, seguido de la fermentación de Aspergillus niger. El rendimiento del ácido cítrico aumenta de 1.2 kg/kg de almidón a 1.5 kg/kg de almidón, y el tiempo de fermentación se acorta en un 20%.
Glutamato de sodio (MSG): en la etapa de sacarificación de las materias primas de almidón, agregar una preparación compuesta de alfa amilasa y amilasa puede aumentar el rendimiento de la glucosa del 90%al 95%, aumentar la tasa de conversión de glutamato de monosódico a 65%y reducir el consumo de energía por unidad de producto en 25%.
3. Materiales con base biológica: conversión de almidón a plástico biodegradable
El efecto sinérgico con lipasa puede preparar materiales compuestos de ácido poliláctico de almidón, que tienen una resistencia a la tracción de 35MPa y un alargamiento al descanso aumentó al 120%, lo que cumple con los requisitos de rendimiento mecánico de los materiales de envasado. En la producción de polihidroxialalcanoatos (PHA), el pretratamiento enzimático aumentó la eficiencia de la sacarificación del almidón en un 40%, aumentó el rendimiento de PHA de 0.8 g/L a 1.2g/L, y los costos de producción reducidos en un 30%.
Industria textil: avance tecnológico en impresión y teñido verde
Al eliminar eficientemente la lechada de almidón de las telas, se convierte en la preparación de enzimas centrales para los procesos de pretratamiento de impresión y teñido textiles. Su baja actividad de temperatura - y las características de protección del medio ambiente promueven la transformación de la industria hacia la fabricación verde.
1. Proceso de desglose: Optimización dual de la eficiencia y protección del medio ambiente
El desinzamiento químico tradicional debe llevarse a cabo a 90 - 95 grados, generando una gran cantidad de aguas residuales alcalinas. El uso de temperatura media: amilasa (con actividad estable a 50-60 grados) puede acortar el tiempo de desicamiento de 120 minutos a 45 minutos, reducir el consumo de vapor en un 60%y disminuir el bacalao (demanda química de oxígeno) de aguas residuales de 5000 mg/l a 800 mg/l. En el desizamiento de mezclilla, la enzima funciona sinérgicamente con celulasa para aumentar el acabado superficial en un 30%, la profundidad del colorante en un 15%y reducir la tasa de desprendimiento de colorantes de índigo en un 20%.
2. Pulido biológico: control preciso de las propiedades de la superficie del tejido
La preparación compuesta con celulasa puede eliminar selectivamente la fuzz de la superficie de las telas de algodón, mejorando la suavidad de la superficie en un 40% y aumentando el nivel anti -píldora del nivel 3 al nivel 4 - 5. En el procesamiento de seda, esta enzima puede reducir la rigidez de la tela en un 25% mientras mantiene su brillo original, satisfaciendo las demandas de telas de ropa de alta gama.
3. Impresión y teñido ambiental: desde el final del tratamiento con la tubería hasta la reducción de la contaminación de la fuente
The use of alpha amylase desizing process can reduce the cost of wastewater treatment by 40%, and its biodegradability (96 hour degradation rate>90%) cumple con el estándar de protección ambiental Oeko - Tex 100. En el tratamiento previo a - de la impresión digital, esta enzima puede reemplazar el desgastamiento de los refrescos cáusticos tradicionales, aumentando el rendimiento del color en un 15% y la solidez del color en 0.5 niveles, al tiempo que reduce la descarga de aguas residuales en un 30%.
Medical y de salud: motor de innovación, desde el diagnóstico de la enfermedad hasta los alimentos funcionales
Las aplicaciones en el campo farmacéutico cubren reactivos de diagnóstico, preparaciones de enzimas digestivas y desarrollo biomaterial, y su especificidad y seguridad se han convertido en aplicaciones clínicas clave.
1. Diagnóstico de enfermedad: "biomarcadores" de pancreatitis aguda
The detection of serum alpha amylase activity is the preferred screening indicator for acute pancreatitis (AP). Enzyme activity can increase to more than three times the normal value (>120U/L) within 2-12 hours after onset, and the duration of elevated urinary amylase is longer (5-10 days). Combined with lipase detection (specificity>95%), la precisión diagnóstica se puede aumentar al 98%y la tasa de diagnóstico erróneo puede reducirse en un 30%. En la detección de fibrosis quística (FQ), las pruebas de actividad de saliva alfa amilasa pueden identificar más del 85% de los pacientes temprano, lo cual es más conveniente que las pruebas de iones de cloruro de sudor tradicionales.
2. Preparaciones de enzimas digestivas: los componentes centrales de los alimentos funcionales
Para los pacientes con pancreatitis crónica, una preparación de enzimas digestivas compuestas (que contiene alfa amilasa, lipasa, proteasa) puede aumentar la tasa de digestión de grasas en un 40% y la tasa de absorción de carbohidratos en un 35%. Agregar alfa amilasa resistente al ácido (actividad de pH 2.0 estable) a la fórmula infantil puede aumentar la digestibilidad del almidón del 70%al 90%, reduciendo la incidencia de síntomas digestivos como la hinchazón y la diarrea en un 50%.
3. Biomateriales: portadores innovadores para sistemas de administración de medicamentos
Starch nanoparticles modified with α - amylase (particle size 100-200nm) can be used as anti-cancer drug carriers, with a drug loading capacity of 25% and a 24-hour release rate of>80% en un entorno intestinal simulado (pH 6.8). En las formulaciones de insulina oral, la enzima combinada con la tecnología de encapsulación de quitosano puede aumentar la biodisponibilidad del fármaco al 15%, reduciendo la frecuencia de los medicamentos en un 70% en comparación con las inyecciones tradicionales.
Industria en papel: soporte técnico del procesamiento de materias primas hasta la actualización del producto
Regulando el rendimiento de los recubrimientos de almidón,alfa - polvo amilasase ha convertido en una herramienta clave para mejorar la calidad del producto y reducir el consumo de energía en la industria del papel. Su aplicación cubre todo el proceso de desintercalización de papel de recubrimiento, dimensionamiento y residuos.
1. Mejora del recubrimiento de almidón: control preciso de las propiedades del papel
En el proceso de recubrimiento, la degradación parcial del almidón por alfa amilasa (valor DE 5-10) puede reducir la viscosidad del recubrimiento en un 30%, aumentar la velocidad de recubrimiento a 1500 m/min y mejorar el brillo del papel en un 20%. El puntaje de imprimabilidad también se mejora en 15 puntos (en una escala de 100 puntos). En la producción de papel especial, la enzima y el recubrimiento compuesto de alcohol polivinílico pueden aumentar la resistencia al agua del documento en un 40%, cumpliendo los requisitos de los materiales de envasado de alimentos.
2. Optimización del proceso de aplicación de pegamento: beneficios duales de la conservación de la energía y la protección del medio ambiente
El tratamiento previo de la goma de colgena con alfa amilasa puede reducir la temperatura del tamaño de 85 grados a 60 grados, disminuir el consumo de vapor en un 30%y reducir la cantidad de material de las encías en un 20%. En el proceso de eliminación de tinta del papel residual, el efecto sinérgico de esta enzima y lipasa puede aumentar la tasa de eliminación de tinta al 95%, aumentar la blancura en un 5%y reducir la tasa de pérdida de fibra a menos del 3%.
3. Biopúlpando: la transición de métodos químicos a biológicos
La preparación compuesta de alfa amilasa y xilanasa puede reemplazar el 20% de los agentes de pulpa química, reduciendo el número de pulpa Kappa en un 15% mientras mantiene el mismo rendimiento de resistencia. En la pulpa de paja, el pretratamiento enzimático puede aumentar la eficiencia de la separación de la fibra en un 30%, reducir el consumo de energía en un 40%y reducir la carga de contaminación de aguas residuales en un 90%.
Campos emergentes: aplicaciones transfronas de biología sintética a tecnología espacial
Con el desarrollo de la tecnología de edición de genes y la nanotecnología, se ha demostrado un potencial innovador en el corte - campos de borde como la biología sintética, el soporte vital espacial y la biorremediación.
1. Biología sintética: diseño y evolución de las enzimas artificiales
A través de técnicas de evolución dirigida, los investigadores han desarrollado mutantes que son resistentes a altas temperaturas (110 grados) y ácido (PH3.0), con una vida media - 10 veces más larga que el tipo salvaje. En la vía de síntesis de almidón artificial, la acción sinérgica con el almidón sintasa puede aumentar la producción de almidón de 0.1G/L a 5G/L, proporcionando reservas de fuente de carbono para sistemas de soporte vital espacial.
2. Tecnología espacial: ciclismo de material en ecosistemas cerrados
En el Sistema de soporte vital biorenerativo (BLSS) de la Estación Espacial Internacional (ISS), las sustancias basadas en almidón en el excremento de astronautas se descomponen con una tasa de recuperación del 90%, proporcionando sales inorgánicas para el cultivo de plantas. En el experimento de simulación de base de Marte, la enzima funciona sinérgicamente con bacterias fotosintéticas para aumentar la eficiencia de fijación de dióxido de carbono en un 25% y una tasa de producción de oxígeno en un 15%.
3. Bioremediación: Gobernanza Verde de la contaminación del suelo
Magnetic nanoparticles modified with α - amylase (Fe ∝ O ₄ @ SiO ₂ - AMY) can efficiently adsorb polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soil, with an adsorption capacity of 50mg/g and a degradation rate of>80% en 24 horas a 30 grados. En la remediación del suelo contaminado de aceite, la enzima combinada con lipasa puede aumentar la tasa de degradación total de hidrocarburos de petróleo (TPH) al 90% y acortar el período de remediación a 6 meses.
Preparación de alfa - polvo de amylase:
El proceso de construcción del vector PXMJ19-AFC213 es el siguiente:
El gen APH213 se amplificó del vector XK99E con los cebadores APH213F y APH213R. Los cebadores utilizados fueron los siguientes:
aph213f: ccggatatcagcttcacgctgccgcaagcac
APH213R: CCGAAGCTTAATTCTGTTTCCTGTGTGAAATTG
Las condiciones de PCR son las siguientes: 95 grados durante 4 minutos; 95 grados 30s, 62 grados 30s, 72 grados 1min, 35 ciclos; 72 grados 7min.
El diseño de los cebadores anteriores condujo a la formación del punto de interrupción de ECORV en el mar del gen APH213 y el punto de interrupción HindIII en la corriente posterior durante la amplificación del gen APH213. La secuencia de nucleótidos del gen APH213 se muestra en SEQ ID NO: 4; El producto de PCR se recuperó y se digirió con ECORV e HindIII, y luego se conectó al vector PXMJ-19 que también se digirió con ECORV e HindIII a través de T4DNA ligasa para obtener el vector PXMJ19-EPH213.
El proceso de amplificación del vector PXMJ19-AFP213 es el siguiente:
A. Agregue 3 ml de medio de cultivo LB y 1.5UL de 34 mg/ml de antibiótico de cloranfenicol en un tubo de centrífuga de 50 ml;
B. Seleccionar Escherichia coli DH5 con vector PXMJ19-AFAT213 Transferencia al medio y cultivo anteriores a 37 grados y 230 rpm durante 12 horas para amplificar el plásmido PXMJ19-AFAF213;
C. Extraiga el plásmido pxmj19-af213 de acuerdo con las instrucciones del kit de extracción del plásmido.
Amplificado del genoma de Bacillus subtilis con cebador amyf y amyr - Los cebadores utilizados para el gen amilasa son los siguientes:
Amyr: ccgctcgagtcagtggtggtggtggtgtgatggggaagaaccgcttaag;
Amyf: ccgaagcttgaaagaggagacctaatgtttgcaaaacgattcaaaacc;
Las condiciones de PCR son las siguientes: 95 grados durante 4 minutos; 95 grados 30s, 62 grados 30s, 72 grados 2 minutos, 35 ciclos; 72 grados 7min.
El diseño de los cebadores anteriores hace que - durante la amplificación del gen de amilasa - La secuencia E3 SD se forma en el gen aguas arriba del gen de amilasa y la etiqueta de histidina se forma en la corriente posterior. El sitio de endonucleasa de restricción aguas arriba es hindiii, y el sitio de endonucleasa de restricción aguas abajo es xhoi;
El producto de PCR se recuperó y se digirió con XHOI e Hindiii, y luego se conectó al vector PXMJ19-AFAC213 que también se digirió con XHOI e Hindiiii a través de T4 ADN ligasa para obtener el vector de expresión recombinante PXMJ19-SAPH213-AMY.
El vector de expresión recombinante PXMJ19 - APH213-AMY se transfirió a Escherichia coli para la preamplificación. El medio de cultivo era medio LB y la concentración de cloranfenicol era de 50 ug/ml; Después de la extracción, se transfirió a Corynebacterium glutamicum por el método de transformación eléctrica, y se cultivó en medio de recuperación de LBHIS a 30 grados, con la concentración de cloranfenicol de 30 ug/ml.
Transfiera los transformantes cultivados a un matraz triangular de 250 ml que contiene un medio de 50 ml para cultivo. El medio es medio BHI. La condición de cultivo es de 30 grados, 230 rpm, 48 h.
A. Centrifuge el cultivo de bacterias recombinantes a 12000 rpm, 4 grados y 5 minutos para obtener - el sobrenadante de la amilasa.
B. contendrá - El supernatante de la amilasa está sujeto a la cromatografía de afinidad. Primero, equilibre la columna de níquel con el búfer a - El sobrenadante de amilasa se filtró y se cargó a la columna de níquel equilibrada, y luego el volumen de tres columnas se equilibró aún más con el tampón A al nivel de línea de base; Eluir con 100 mmol de solución B, recolectar el eluido eluido y recolectar 0.5 ml por tubo;
Buffer A: NaCl de 300 mm, Tris de 20 mm, búfer Ph8.0; Buffer B: NaCl de 300 mm, 250 mm imidazole, 20 mm Tris, búfer Ph8.0.
C. Para aquellos que contienen - el eluato de amilasa se desalan a través de la columna de desalación para obtener la solución de amilasa - purificada, almacenada en - 20 grado;
El tampón utilizado para la desalación es de tampón PBS de 50 mm con pH 7.0.
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