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4-α-糖基转移酶(4αGTase,EC 2.4.1.25)属于α–淀粉酶家族,是一个多功能酶,能催化α-1,4糖苷键发生水解、环化、偶合和歧化反应。与常见的淀粉酶相比,4αGTase具有较强的转糖基环化作用。本研究中4αGTase由基因工程菌E.coli培养得到。实验通过选用不同的酶底物,分别研究了4αGTase转糖基活性、偶合、环化和水解活性,结果表明:4αGTase的偶合和水解活性分别为55 U/mg,46 U/mg;4αGTase转糖基作用的最小底物为麦芽糖,并可将其水解为葡萄糖;大分子作为底物时,转糖基反应的活性要比小分子为底物时高;该酶在75℃下作用直链淀粉8 h生成环糊精,并且产品中环糊精聚合度主要集中在20-50之间,只有很少量的常见环糊精(α-CD、β-CD、γ-CD)存在。实验通过考察淀粉的平均分子量(MW),淀粉-碘吸收光谱和淀粉晶型的变化等方面,深入研究了4αGTase酶解淀粉的结构变化。研究结果表明:MW在反应初期迅速降低,但降至3.0×10~5时(酶解12 h),不再明显下降;酶解淀粉-碘的最大吸收波长发生蓝移,并且最大吸光度逐渐增大,但是酶解9 h以后两者几乎不再变化,淀粉体系中直链淀粉含量由最初的20.3%下降至5%左右;原大米淀粉为A型晶体,而6h酶解淀粉显示了B+V型晶体的特征峰,并且酶解12 h以上时,淀粉的B+V型特征峰逐渐消失。在结构分析的基础上,实验进一步分析研究了4αGTase酶解对大米淀粉的回生性、消化性、凝胶冻融性的影响,结果表明:酶解2～6 h淀粉的回生焓增加,而酶解6 h及以上则淀粉回生焓逐渐降低,短时间的酶解可加速淀粉体系的回生;大米淀粉经4αGTase酶解后,慢消化淀粉和抗性淀粉的含量先增加后减小,并在酶处理3～4 h之间达到最大值;淀粉经该酶酶解2h后,淀粉凝胶的冻融性也有所改善。基于以上的研究,实验得出总结论:在适合的条件下,4αGTase作用于大米淀粉,既可以生产出高附加值的新产品,又可以改善大米淀粉的应用性质。利用4αGTase酶解大米直链淀粉可以得到附加值极高的大环糊精(DP 20-50),以及采用4αGTase短时(3～4 h)酶解大米淀粉并4℃回生处理,可以提高淀粉中的慢消化淀粉和抗性淀粉的含量。