[發(fā)明專利]從海藻生產(chǎn)葡萄糖及昆布多糖寡糖的新型β-葡萄糖苷酶

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201980018506.6
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN111836900A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金京憲;金東玄
• 申請（專利權(quán)）人: 高麗大學校產(chǎn)學協(xié)力團
• 主分類號: C12P19/02
• 分類號: C12P19/02;C12P19/04;C12P19/14;C12P19/18;C12N9/42
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 楊貝貝;臧建明

本發(fā)明涉及一種用于從海藻生產(chǎn)葡萄糖及昆布多糖寡糖的新型β?葡萄糖苷酶。更具體來說，本發(fā)明可從表現(xiàn)出轉(zhuǎn)糖苷酶活性同時表現(xiàn)出針對β?葡聚糖的外切型葡聚糖酶活性的β?葡萄糖苷酶生產(chǎn)葡萄糖，且通過在不同的反應(yīng)條件下表現(xiàn)出針對昆布多糖的轉(zhuǎn)糖苷酶活性來生產(chǎn)昆布多糖寡糖。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于從海藻生產(chǎn)葡萄糖及昆布寡糖的新型β-葡萄糖苷酶。

背景技術(shù)

隨著人們對全球變暖的關(guān)注，人們對用于可持續(xù)發(fā)展的可再生生物質(zhì)的興趣不斷增加。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)由于豐富的資源及低廉的成本，長期以來被認為是用于生產(chǎn)可發(fā)酵糖(例如葡萄糖)的可再生生物質(zhì)。然而，其具有高含量的木質(zhì)素及非常復雜的結(jié)構(gòu)，且因此需要高強度的預處理及酶促糖基化，從而使其難以使用。近來，海藻作為替代木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的生物質(zhì)受到廣泛關(guān)注，且在高碳水化合物含量、不需要耕地以及由于幾乎沒有木質(zhì)素含量而具有簡單結(jié)構(gòu)方面是有利的。

在海洋藻類中，全世界每年收獲約70百萬噸褐藻，褐藻的主要碳水化合物成分是海藻酸及葡聚糖，且葡聚糖主要是昆布多糖。昆布多糖在其骨架中具有β-1,3鍵，且在其分支中具有β-1,6鍵。在褐藻中，昆布屬(Laminarina)、海帶屬(Saccharina)及巖藻屬(Fucusspp.)具有30％到80％干重的高昆布多糖含量。由于昆布多糖是由葡萄糖組成的多糖，因此昆布多糖是用于生產(chǎn)可發(fā)酵糖的非常理想的生物質(zhì)。此外，已知從昆布多糖生產(chǎn)的昆布寡糖具有多種生理活性，且因此可用作功能材料。

為使用木質(zhì)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)可發(fā)酵糖，需要高強度的預處理，且其需要至少三種酶的組合，例如內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶及β-糖苷酶。這種預處理工藝使用高熱量，且因此需要大量能量，并且在酶促糖基化工藝中使用的酶的成本占整個生物工藝的很大一部分。

因此，需要一種通過使用最少數(shù)量的酶以降低的生產(chǎn)成本高效地水解昆布多糖來生產(chǎn)作為發(fā)酵糖的葡萄糖及作為功能材料的昆布寡糖的工藝。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)挑戰(zhàn)

本發(fā)明的目的是提供用于從褐藻生產(chǎn)葡萄糖及昆布寡糖的新型β-葡萄糖苷酶的用途。

技術(shù)解決方案

根據(jù)本公開的方面，提供一種用于生產(chǎn)葡萄糖或昆布寡糖的組合物，所述組合物包含具有氨基酸序列SEQ ID NO:1的β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase)，其中所述β-葡萄糖苷酶具有外切型葡聚糖酶活性及轉(zhuǎn)糖苷酶活性。

本發(fā)明還提供一種生產(chǎn)葡萄糖或昆布寡糖的方法，所述方法包括使具有氨基酸序列SEQ ID NO:1的β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase)與昆布多糖或昆布二糖反應(yīng)，從而生產(chǎn)葡萄糖或昆布寡糖。

本發(fā)明的效果

本發(fā)明的β-葡萄糖苷酶對作為多糖的昆布多糖表現(xiàn)出外切型葡聚糖酶活性，且因此僅生產(chǎn)葡萄糖，并且還通過改變反應(yīng)條件表現(xiàn)出對昆布多糖或昆布二糖的轉(zhuǎn)糖苷酶活性，且因此具有生產(chǎn)葡萄糖和/或昆布寡糖的效果。

附圖說明

圖1是確認本發(fā)明的β-葡萄糖苷酶的表達的凝膠圖像。

圖2示出確認本發(fā)明的β-葡萄糖苷酶的最佳活性pH的結(jié)果。

圖3示出確認本發(fā)明的β-葡萄糖苷酶的最佳溫度的結(jié)果。

圖4示出確認本發(fā)明的β-葡萄糖苷酶的熱穩(wěn)定性的結(jié)果。

圖5示出通過使用各種二糖作為基質(zhì)篩選β-葡萄糖苷酶的基質(zhì)特異性而獲得的薄層色譜(TLC)分析結(jié)果，其中(a)示出陸地來源的二糖，且(b)示出海洋來源的二糖。

圖6a示出通過水解昆布多糖生產(chǎn)的作為主要產(chǎn)物的葡萄糖的產(chǎn)率，且圖6b示出主要產(chǎn)物的高效液相色譜(HPLC)分析結(jié)果。