[發(fā)明專利]一種麥芽糖淀粉酶及其基因、含有該基因的工程菌及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610158814.7
• 申請(qǐng)日: 2016-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107201373B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔中利;周杰;李周坤;吳佳樂(lè);黃彥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/56
• 分類號(hào): C12N15/56;C12N9/30;C12N15/81;C12N1/19;C12P19/14;C12P19/12;C12R1/01
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 傅婷婷;徐冬濤

本發(fā)明公開(kāi)了一種麥芽糖淀粉酶及其基因、含有該基因的工程菌及其應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種產(chǎn)超高純度麥芽糖的麥芽糖淀粉酶基因，其核苷酸序列為：SEQ ID NO.1所編碼的麥芽糖淀粉酶氨基酸序列為：SEQ ID NO.2。利用該基因構(gòu)建的畢赤酵母工程菌株能高效表達(dá)麥芽糖淀粉酶，該麥芽糖淀粉酶能高效的水解淀粉產(chǎn)生超高純度麥芽糖，麥芽糖含量達(dá)90％以上，且水解終產(chǎn)物中不含葡萄糖。該酶以可溶性淀粉為底物時(shí)其比活力高達(dá)980U/mg。利用基因生產(chǎn)的酶制劑可用于食品、冷凍食品、烘焙、釀造、飲料工業(yè)和醫(yī)藥等行業(yè)，在解決實(shí)際問(wèn)題的同時(shí)還可以取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于應(yīng)用工業(yè)微生物領(lǐng)域，公開(kāi)了一種麥芽糖α-淀粉酶基因、含有該基因的工程菌及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

淀粉作為地球上含量最為豐富的聚合物之一，是由葡萄糖單體單元以葡萄糖苷鍵連接而成的，根據(jù)糖苷鍵的區(qū)別分為兩種重要組分：直鏈淀粉(線性α-1,4鍵連接的葡聚糖)和支鏈淀粉(線性α-1,4鍵連接的葡聚糖上連有α-1,6鍵的支鏈)，占總糖苷鍵的6％左右的α-1,6鍵使得淀粉糖鏈形成了分支結(jié)構(gòu)。淀粉水解能夠?yàn)椴煌纳w提供能量，同時(shí)其水解產(chǎn)物還被廣泛的應(yīng)用于人類生活的各個(gè)方面。在淀粉的水解物中有一種常見(jiàn)的組成成分—麥芽糖(Maltose)，麥芽糖為兩個(gè)葡萄糖單位經(jīng)過(guò)α-1，4糖苷鍵結(jié)合的還原性二糖，分子式C₁₂H₂₂O₁₁，化學(xué)名稱為4-O-α-D-吡喃葡糖基-D-葡萄糖，分子量342.30，因C_l羥基的位置不同而有α-和β-兩種異構(gòu)體，結(jié)構(gòu)式如下所示：

游離的麥芽糖不存在于自然界中，只能通過(guò)淀粉水解產(chǎn)生。麥芽糖糖漿由于一些突出優(yōu)點(diǎn),如營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，甜味溫和、甜度只有蔗糖的1/3，且不參加胰島素代謝,粘度低,吸潮性低，結(jié)晶性低，耐高溫，清涼透明。其在冷凍食品、烘焙、釀造和飲料工業(yè)的應(yīng)用方面具有很高的商業(yè)價(jià)值，尤其是高純度的麥芽糖在醫(yī)藥工業(yè)有著重要的用途。麥芽糖糖漿按其中麥芽糖含量可以分為三類：一是麥芽糖含量＜50％為普通麥芽糖糖漿；二是麥芽糖含量50-75％之間為高麥芽糖糖漿；三是麥芽糖含量＞80％則為超高麥芽糖糖漿。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的麥芽糖產(chǎn)品，以飴糖、高麥芽糖漿為主，也有超高麥芽糖漿產(chǎn)品，但是超高純度麥芽糖和結(jié)晶麥芽糖產(chǎn)品很少。

生麥芽糖α-淀粉酶(EC3.2.1.133，maltogenic α-amylase)，全稱1,4-α-D-葡聚糖-α-麥芽糖基水解酶，俗稱麥芽糖淀粉酶，是α-淀粉酶家族中作用于淀粉及相關(guān)多聚糖以麥芽糖單位從淀粉鏈的非還原末端按順時(shí)針?lè)较虮凰庀聛?lái),主產(chǎn)物為α-麥芽糖的一類酶，屬于糖苷水解酶家族GH13。麥芽糖淀粉酶性質(zhì)非常獨(dú)特，不同于典型的淀粉酶隨機(jī)切割淀粉中的α-1,4鍵糖苷鍵，它不但可快速水解利用直鏈淀粉或環(huán)狀糊精，也能少量利用支鏈淀粉，具有多底物特性；而且還具有一定程度的轉(zhuǎn)糖基作用。

不同來(lái)源的麥芽糖淀粉酶在產(chǎn)麥芽糖能力以及酶學(xué)特性等方面也存在差異。來(lái)源于Penicillium expansum高產(chǎn)麥芽糖淀粉酶，分子量為69kDa，最適pH 4.5，在pH 3.6-6范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，最適溫度為60℃，水解淀粉產(chǎn)物中麥芽糖含量高達(dá)74％，但同時(shí)有21％的葡萄糖產(chǎn)生。來(lái)源于Streptomyces sp.IMD 2679的高產(chǎn)麥芽糖的淀粉酶最適pH為5.5，最適溫度為60-65℃，以可溶性淀粉為底物的比活力為3042U/mg，水解產(chǎn)物中麥芽糖含量高達(dá)79％，但同時(shí)伴隨著13％的葡萄糖產(chǎn)生。來(lái)源于Rhizopus oryzae CICIM 0071產(chǎn)麥芽糖淀粉酶分子量為48kDa，最適pH為4.0-6.0，在4.5-6.5范圍保持穩(wěn)定，最適溫度為60℃，低于50℃保持穩(wěn)定。以可溶性淀粉為底物的比活力為1123U/mg，水解土豆淀粉產(chǎn)得到的麥芽糖含量高達(dá)74％，其中水解產(chǎn)物中葡萄糖含量為14％。