马银凤,申培立,王彩喆,牛丹丹,田康明,王正祥*

1(天津科技大学 化工与材料学院,天津,300457) 2(天津科技大学 生物工程学院,天津,300457)

解淀粉芽胞杆菌α-淀粉酶(Bacillusamyloliquefaciensα-amylase,BAA)可以随机水解直链淀粉或支链淀粉分子中的α-1,4糖苷键,生成麦芽糊精和少量葡萄糖,是一种内切型液化酶,最适作用温度为55 ℃、最适作用pH为6～7,是一种典型的钙离子依赖型淀粉液化酶[1-2]。BAA在淀粉液化、织物退浆和食品加工等工业中具有重要应用价值,是工业上产量最大、应用领域最广的中温型α-淀粉酶[3-4]。

BAA作为我国开发应用较早的工业酶制剂之一,早在19世纪60年代就开始了工业化生产,但发酵水平一直停滞在300～500 U/mL,且酶制剂产品质量不稳定、货架期太短(3个月左右)。2009年前后,经过分子育种技术,在改善BAA酶制剂质量和货架期的同时,BAA发酵生产水平提高至1 500 U/mL以上,由此确立了BAA生产的世界领先地位[5]。但是,针对BAA工业应用属性的研究,一直以来未有很大的突破。现有针对BAA的分子进化研究,主要包括：LEE等[6]对BAA编码基因进行随机突变,发现233位的氨基酸残基与BAA的酶学性能有关；CORNELIUS等[7]通过易错PCR与DNA体外随机重排技术(DNA shuffling)对BAA编码基因进行改造,得到水解活力提高8倍的突变体BAA29,比酶活性由15 U/mg提高至140 U/mg；WU等[8]通过易错PCR对BAA编码基因进行随机突变,得到Ca2+依赖性降低的突变体Q264S；林碧瑜[9]发现BAA第28位氨基酸由天冬氨酸突变为谷氨酸可以提高比酶活性,与野生型BAA相比突变体的比酶活性提高了约30%。

BAA工业应用属性有待改善的主要方面:1)酶活性的钙离子依赖型,即如何降低其在实际工业应用中氯化钙或碳酸钙等钙盐的补加；……