微生物酶的分類、作用機理及來源

1.1淀粉酶。淀粉酶是能夠分解淀粉糖苷鍵的一類酶的總稱，包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和異淀粉酶。

α-淀粉酶又稱淀粉1，4-糊精酶，能夠切開淀粉鏈內部的α-1，4-糖苷鍵，將淀粉水解為麥芽糖、含有6個葡萄糖單位的寡糖和帶有支鏈的寡糖。生產此酶的微生物主要有枯草桿菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。

β-淀粉酶又稱淀粉1，4-麥芽糖苷酶，能夠從淀粉分子非還原性末端切開1，4-糖苷鍵，生成麥芽糖。此酶作用于淀粉的產物是麥芽糖與極限糊精。此酶主要由曲霉、根霉和內孢霉產生。

糖化酶又稱淀粉α-1，4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非還原性末端，以葡萄糖為單位，依次作用于淀粉分子中的α-1，4-糖苷鍵，生成葡萄糖。此酶作用于支鏈淀粉后的產物有葡萄糖和帶有α-1，6-糖苷鍵的寡糖；作用于直鏈淀粉后的產物幾乎全部是葡萄糖。此酶產生菌主要是黑曲霉(左美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、擬內孢霉、紅曲霉。

異淀粉酶又稱淀粉α-1，6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于枝鏈淀粉分子分枝點處的α-1，6-糖苷鍵，將枝鏈淀粉的整個側鏈切下變成直鏈淀粉。此酶產生菌主要是嫌氣桿菌、芽孢桿菌及某些假單孢桿菌等細菌。

1.2蛋白酶。蛋白酶系催化分解蛋白質肽鍵的一群酶的總稱，它作用于蛋白質，將其分解為蛋白胨、多肽及游離氨基酸。此酶種類繁多，廣泛存在于所有生物體內，按其來源可分為植物蛋白酶、動物蛋白酶、微生物蛋白酶(又可分為細菌蛋白酶、放線菌蛋白酶、霉菌蛋白酶等)；按其作用形式可分為肽鏈內切酶、肽鏈外切酶；按所產蛋白酶性能分為酸性蛋白酶、霉菌蛋白酶酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶。

酸性蛋白酶(最適pH=2～5)產生菌主要是黑曲霉、米曲霉、根霉、微小毛霉、似青霉、青霉、血紅色螺孔菌等的某些種；中性蛋白酶(最適pH=7～8)產生菌主要是枯草桿菌、巨大芽孢桿菌、臘狀芽孢桿菌、米曲霉、棲土曲霉、灰色鏈霉菌、微白色鏈霉菌、耐熱性解蛋白質桿菌等；堿性蛋白酶(最適pH=9～11)主要產生菌為枯草桿菌、臘狀芽孢桿菌、米曲霉、棲土曲霉、灰色鏈霉菌、鐮刀菌等。

微生物產生的蛋白酶大多是幾種酶的混合物，只不過是主次之分而已。另外，改變培養基的組成或者菌種經誘變，可以改變產酶的性能，例如，據報道，黑曲霉的變株可生產堿性蛋白酶，米曲霉的變株可生產酸性蛋白酶。

1.3纖維素酶。纖維素酶是降解纖維素β-1，4-葡萄糖苷鍵的一類酶的總稱，因此纖維素酶又有纖維素酶復合物之稱。通常認為主要包括C1酶、CX酶和β-葡萄糖苷酶。C1酶主要作用天然纖維素，將其轉變成水合非結晶纖維素；CX酶又可分為CX1酶和CX2酶，CX1酶是內斷型纖維素酶，它從水合非結晶纖維素分子內部作用于β-1，4-糖苷鍵，生成纖維糊精和纖維二糖，CX2酶為外斷型纖維素酶，它從水合非結晶纖維素分子的非還原性末端作用于β-葡萄糖苷酶又稱纖維二糖酶，它作用于纖維二糖，生成葡萄糖。這些酶協同作用可將纖維素徹底降解為還原糖-葡萄糖。纖維素酶可破解富含纖維的細胞壁，使其包含的蛋白質、淀粉等營養物質釋放出來并加以利用，同時又可將纖維降解為可被畜禽機體消化吸收的還原糖，從而提高飼料利用率。產生纖維素酶的微生物研究較多的是真菌，對細菌和放線菌研究很少。當前用來生產纖維素酶的微生物主要是木菌、黑曲霉、青霉和根霉，此外，漆斑霉、反芻動物瘤胃菌、嗜纖維菌、產黃纖維單孢菌、側孢菌、粘細菌、梭狀芽孢桿菌等也能產生纖維素酶。 由于纖維素酶難以提純，實際應用的纖維素酶(尤其在飼料工業中)一般還含有半纖維素酶和其他相關的酶如果膠酶、淀粉酶、蛋白酶等。

1.4半纖維素酶。半纖維素酶是分解半纖維素(包括各種降戊糖與聚己糖)的一類酶的總稱，主要包括β-葡聚糖酶、半乳聚糖酶、木聚糖酶和甘露聚糖酶。這些酶的主要作用就是降解畜禽消化道內的非淀粉多糖，降低腸道內容物的粘性，促進營養物質的消化吸收，減少畜禽下痢，從而促進畜禽生長和提高飼料利用率。半纖維素酶主要由各種曲霉、根霉、木霉發酵產生。在飼料工業中應用較多的是β-葡聚糖酶，它主要由曲霉、木霉和桿菌屬類微生物產生，它應用于以大麥替工玉米的日糧中，借以降低飼養成本，而達到與玉米相同的飼喂效果。

1.5果膠酶。果膠酶是分解果膠的酶的通稱，也是一個多酶復合物，它通常包括原果膠酶、果膠甲酯水解酶、果膠酸酶三種酶。這三種酶的聯合作用使果膠質得以完全分解。天然的果膠質在原果膠酶作用下，被轉化成水可溶性的果膠；果膠被果膠甲酯水解酶催化去掉甲酯基因，生成果膠酶；果膠酸酶切斷果膠酸中的α-1，4-糖苷鍵，生成半乳糖醛酸，半乳糖醛酸進入糖代謝途徑被分解放出能量。工業生產果膠酶的菌種主要是霉菌，常用菌種有文氏曲霉、蘋果青霉、黑曲霉、白腐核菌、米曲霉、酵母等，此外，木質殼霉、芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、葡萄孢霉、鐮刀霉也能產生果膠酶。飼料工業中果膠酶多用于提高青貯飼料的品質。

1.6脂肪酶。脂肪酶作用于脂肪中的酯鍵，將脂肪分解成脂肪酸和甘油。生產脂肪酶的微生物主要有假絲酵母、園酵母、黑曲霉、根霉、白腐核菌、白地霉、青霉、毛霉、鐮刀霉及假單孢菌、無色桿菌、葡萄球菌等。

1.7植酸酶。植酸酶是降解飼料中植酸及其鹽的酶。飼料中玉米、大豆、豆餅及谷物中的磷，大部分存在于植酸和植酸鹽中，這種形式的磷不能或很少被單胃動物利用，同時，植酸和植酸鹽還是影響動物體內微量元素消化利用的螯合劑，嚴重影響二價陽離子礦物元素的利用，最終導致飼料成本增加、磷源浪費和環境污染。在飼料中添加植酸酶，可將植酸和植酸鹽水解成肌醇和磷酸鹽，供動物吸收利用，從而提高磷的利用率和骨骼礦化程度，減少飼料中磷源的添加和糞便中磷的排出，減少環境污染。產生植酸酶的微生物主要是酵母菌、霉菌和細菌。