[發(fā)明專利]嗜溫多功能淀粉酶基因和嗜溫多功能淀粉酶及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910067210.1
• 申請日: 2009-07-02
• 公開（公告）號: CN101629180A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張應(yīng)玖;李樊;李雁飛;谷艷芹
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: C12N15/56
• 分類號: C12N15/56;C12N9/26;C12N15/70;C12N15/75;C12N15/79;C12P19/14;C12P19/00;C12P19/12;C12R1/19;C12R1/125
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種來源于嗜溫細(xì)菌ZW2531-1的嗜溫多功能淀粉酶基因、由該基因表達(dá)的嗜溫多功能淀粉酶，以及該嗜溫多功能淀粉酶在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、淀粉加工業(yè)等領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。

背景技術(shù)

淀粉酶的開發(fā)與應(yīng)用極大地促進了食品工業(yè)與醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展。傳統(tǒng)的淀粉酶家族包括糖苷水解酶、轉(zhuǎn)移酶和異構(gòu)酶，它們催化淀粉降解或催化其降解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化，生成小分子的單糖或低聚糖，后者作為甜味劑或填加劑廣泛應(yīng)用于食品與醫(yī)藥產(chǎn)品中。然而，現(xiàn)在人們已經(jīng)認(rèn)識到，一些傳統(tǒng)的甜味劑或填加劑對人體是有潛在危害的，如蔗糖易引起齲齒，葡萄糖過量攝入能導(dǎo)致肥胖、糖尿病、動脈硬化和胃腸疾病等。因此，開發(fā)健康性和功能性的淀粉加工產(chǎn)品已成為現(xiàn)代社會的迫切需求。異麥芽低聚糖，主要包括異麥芽三糖和異麥芽四糖，作為一種重要的雙歧因子，是淀粉加工產(chǎn)品中少有的健康性和功能性低聚糖，已成為國際上重點開發(fā)的功能性淀粉加工產(chǎn)品。但是，在應(yīng)用傳統(tǒng)淀粉酶生產(chǎn)異麥芽低聚糖時，需要應(yīng)用多種淀粉酶經(jīng)連續(xù)多個催化過程才能實現(xiàn)，而且所獲得的產(chǎn)品中異麥芽低聚糖的含量很低，副產(chǎn)品如葡萄糖較多，因此產(chǎn)品的質(zhì)量不高，產(chǎn)品的純化也較困難。所以，應(yīng)用傳統(tǒng)淀粉酶作用淀粉生產(chǎn)異麥芽低聚糖的方法存在過程復(fù)雜、周期長、成本高、產(chǎn)品質(zhì)量低等缺點。

然而，自從1992年Takata等發(fā)現(xiàn)來源于嗜熱脂肪芽孢桿菌(Bacillusstearothermophilus?TRS40)的新普魯蘭酶(Neopullulanase，NPase)(EC?3.2.1.135)兼有糖苷水解酶和糖基轉(zhuǎn)移酶催化活性(Takata?H，et?al.Action?of?neopullulanase.Neopullulanase?catalyzes?both?hydrolysis?and?transglycosylation?at?alpha-(1，4)-andalpha-(1，6)-glucosidic?Iinkages.1992，J?Biol?Chem，267(26)：18447-18452)以來，十余年間已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多種相似的多功能淀粉酶(Park?KH，et?al.Structure，specificity?and?function?of?cyclomaltodextrinase，a?multispecific?enzyme?of?theα-amylase?family.Biochim?Biophy?Acta，2000，1478(2)：165-185)。這些來源于微生物的、兼有糖苷水解酶(EC3.2.1-)和糖基轉(zhuǎn)移酶(EC2.4.1.-)催化活性的淀粉酶都能催化淀粉中的α-1，4-糖苷鍵、α-1，6-糖苷鍵的水解，同時又能催化水解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)苷反應(yīng)形成α-1，4-糖苷鍵、α-1，6-糖苷建，故稱其為多功能淀粉酶(multifunctional?amylases，MFA)。目前發(fā)現(xiàn)的多功能淀粉酶絕大多數(shù)屬于嗜溫酶(嗜溫酶的催化溫度在40～70℃范圍內(nèi))，因此應(yīng)用于淀粉加工時也較傳統(tǒng)淀粉酶穩(wěn)定，它們可作用淀粉生成異麥芽低聚糖(包括異麥芽三糖和異麥芽四糖)和麥芽低聚糖(包括麥芽糖和麥芽三糖)以及少量的葡萄糖。目前，多功能淀粉酶以其獨特的催化功能多樣性引起了人們極大的關(guān)注，應(yīng)用多功能淀粉酶可實現(xiàn)單酶、以簡單的一次催化過程催化淀粉轉(zhuǎn)化生成異麥芽低聚糖，而且產(chǎn)品中副產(chǎn)物較少，產(chǎn)品質(zhì)量較高，有些產(chǎn)品甚至不需要純化而直接應(yīng)用。因此，多功能淀粉酶在現(xiàn)代食品工業(yè)與醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域中占有重要的地位，具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前世界各國都在致力于開發(fā)多功能淀粉酶，以期降低生產(chǎn)異麥芽低聚糖的成本。我國淀粉資源非常豐富，而且它具有分布廣，產(chǎn)量大，價格低廉，生產(chǎn)不受季節(jié)限制等特點。以淀粉為原料生產(chǎn)異麥芽低聚糖，有望成為我國主要的功能性、健康性糖源，但是前提是要開發(fā)出理想的多功能淀粉酶。根據(jù)這一思路，我們進行了深入、系統(tǒng)的研究，終于完成了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種性能優(yōu)良的嗜溫多功能淀粉酶基因；

本發(fā)明的另一個目的是利用上述嗜溫多功能淀粉酶基因通過基因工程技術(shù)制備催化功能優(yōu)良、穩(wěn)定性好的嗜溫多功能淀粉酶，其中所述的催化功能優(yōu)良包括催化淀粉轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物中不含有葡萄糖；

本發(fā)明的再一個目的是通過對嗜溫多功能淀粉酶理化性質(zhì)的研究，提供該嗜溫多功能淀粉酶在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、淀粉加工業(yè)，特別是在異麥芽低聚糖和麥芽低聚糖工業(yè)生產(chǎn)中的用途。