许多大分子有机化合物不能被微生物直接利用,只有将其水解成简单的小分子化合物,才能通过细胞膜而被微生物所吸收。在生物体内,这些大分子物质一般是通过各种酶来进行分解的。
一、多糖的分解
多糖的种类很多,本节仅介绍淀粉、纤维素和果胶质的分解。
(一)淀粉的分解
淀粉是许多种微生物用作碳源的原料。它是葡萄糖的多聚物,有直链淀粉和支链淀粉之分。一般天然淀粉中,直链淀粉约占20%,支链淀粉约占80%。直链淀粉为a-1,4糖苷键组成的直链分子;支链淀粉只是在支点处由a-1,6糖苷键连接而成。
微生物对淀粉的分解是由微生物分泌的淀粉酶催化进行的。淀粉酶是一类水解淀粉糖苷键酶的总称。它的种类很多,作用方式及产物也不尽相同,主要有以下几种:
1、液化型淀粉酶(又称 a淀粉酶)
这种酶可以任意分解淀粉的a-1,4糖苷键,而不能分解a-1,6糖苷键。淀粉经该酶作用以后,黏度很快下降,液化后变为糊精,最终产物为糊精、麦芽糖和少量葡萄糖。由于这种酶能使淀粉表现为液化,淀粉黏度急速下降,故称液化淀粉酶;又由于生成的麦芽糖在光学上是a型,所以又称为a淀粉酶。
产生a淀粉酶的微生物很多,细菌、霉菌、放线菌中的许多种都可生产淀粉酶,如枯草芽孢杆菌BF7658等。
2、糖化型淀粉酶
这类酶又可细分为好几种,其共同特点是将淀粉水解为麦芽糖或葡萄糖,故称为糖化型淀粉酶。
(1)β淀粉酶
此酶作用方式是从淀粉分子的非还原性末端开始,逐次分解。分解物以麦芽糖为单体,但不能作用于也不能越过a-1,6糖苷键,因此分解到最后,仍会剩下较大分子的极限糊精。生成的麦芽糖由于在光学上是β型,所以称为β淀粉酶。
β淀粉酶最早从高等植物中提取,后来发现微生物中也能产生此酶。1973年,日本味之素公司曾获得利用巨大芽孢杆菌生产β淀粉酶的专利。以后又相继发现假单胞菌、多黏芽孢杆菌、某些放线菌也能产生此酶。
(2)糖化酶
此酶对a-1,4糖苷键能作用,对a-1,6糖苷键也能分解,所以最终产物几乎全是葡萄糖。
常用于生产糖化酶的菌种有根霉、曲霉等。
(3)异淀粉酶
此酶可以分解淀粉中的a-1,6糖苷键,生成较短的直链淀粉。异淀粉酶用于水解由a淀粉酶产生的极限糊精和由β淀粉酶产生的极限糊精。
异淀粉酶的常用生产菌有产气气杆菌、中间埃希氏杆菌、链球菌和链霉菌等。
微生物产生的淀粉酶广泛用于食品、发酵、纺织、医药、轻工和化工等行业。
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