[發明專利]一種麥芽糖淀粉酶及其基因、含有該基因的工程菌及其應用

有效

• 申請號: 201610158814.7
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN107201373B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 崔中利;周杰;李周坤;吳佳樂;黃彥
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: C12N15/56
• 分類號: 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任公司 32218
• 代理人: 傅婷婷;徐冬濤

本發明公開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用。本發明提供了一種產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。利用該基因構建的畢赤酵母工程菌株能高效表達麥芽糖淀粉酶，該麥芽糖淀粉酶能高效的水解淀粉產生超高純度麥芽糖，麥芽糖含量達90％以上，且水解終產物中不含葡萄糖。該酶以可溶性淀粉為底物時其比活力高達980U/mg。利用基因生產的酶制劑可用于食品、冷凍食品、烘焙、釀造、飲料工業和醫藥等行業，在解決實際問題的同時還可以取得可觀的經濟效益。

技術領域

本發明屬于應用工業微生物領域，公開了一種麥芽糖α-淀粉酶基因、含有該基因的工程菌及其應用。

背景技術

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，根據糖苷鍵的區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構。淀粉水解能夠為不同的生命體提供能量，同時其水解產物還被廣泛的應用于人類生活的各個方面。在淀粉的水解物中有一種常見的組成成分—麥芽糖(Maltose)，麥芽糖為兩個葡萄糖單位經過α-1，4糖苷鍵結合的還原性二糖，分子式C₁₂H₂₂O₁₁，化學名稱為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-兩種異構體，結構式如下所示：

游離的麥芽糖不存在于自然界中，只能通過淀粉水解產生。麥芽糖糖漿由于一些突出優點,如營養價值高，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、釀造和飲料工業的應用方面具有很高的商業價值，尤其是高純度的麥芽糖在醫藥工業有著重要的用途。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。目前國內市場的麥芽糖產品，以飴糖、高麥芽糖漿為主，也有超高麥芽糖漿產品，但是超高純度麥芽糖和結晶麥芽糖產品很少。

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多聚糖以麥芽糖單位從淀粉鏈的非還原末端按順時針方向被水解下來,主產物為α-麥芽糖的一類酶，屬于糖苷水解酶家族GH13。麥芽糖淀粉酶性質非常獨特，不同于典型的淀粉酶隨機切割淀粉中的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糖基作用。

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