[发明专利]一株高产β-D-呋喃果糖苷酶的黑曲霉菌株及其液态发酵产酶方法

说明书

本发明公开了一株高产β‑D‑呋喃果糖苷酶的黑曲霉菌株及其液态发酵产酶方法，属于微生物或酶领域。所述黑曲霉菌株为黑曲霉(Aspergillus niger)QL‑225，保藏编号为CGMCC No.13168，通过50L发酵罐液体深层发酵，同时经补料发酵培养120‑140h，最终发酵液酶活可达19000‑20000U/ml。本发明建立的液体发酵产β‑D‑呋喃果糖苷酶的方法，生产的β‑D‑呋喃果糖苷酶最适作用pH为4.0‑7.0，最适作用温度范围为40℃‑60℃；70℃保温8h后剩余酶活为51.4％，具体良好的耐酸性和耐热性，可广泛用于食品，医药，酿酒等工业领域。

技术领域：

本发明属于微生物或酶领域，特别涉及一株高产β-D-呋喃果糖苷酶的黑曲霉菌株及其液态发酵产酶方法。

背景技术：

β-D-呋喃果糖苷酶(β-D-fructofuranosidase,EC 3.1.2.26，简写为FFase)又称蔗糖酶或转化酶，广泛存在与生物界中，不同微生物来源的β-呋喃果糖苷酶的性质不同，β-D-呋喃果糖苷酶可以催化水解β-D-果糖苷键，也可以催化转糖基反应，生成半乳糖基蔗糖即低聚乳果糖(Lactosucrose，LS)。低聚乳果糖低聚果糖不能被人体直接消化吸收，只能被肠道细菌吸收利用，摄入后不会引起体内血糖水平和胰岛素水平的波动，可供糖尿病人食用；

工业上生产低聚果糖方法主要有两种：一是以菊芋为原料提取菊粉，再经酶水解而得。第二种方法是以蔗糖为原料，采用FFase作为生物催化剂通过酶促催化一系列转糖基反应而获得低聚果糖。后一种方法中可以通过将FFase固定化而实现连续生产，具有自动化程度高、操作稳定性好、酶能反复使用、生产成本低等优点而受到青睐，国内外市场上的大多数低聚果糖产品都是采用这种方法生产出来的。

目前能产生FFase的微生物主要有黑曲霉、米曲霉、酵母以及节杆菌等，其中以黑曲霉为主，所产的FFase具有一定的耐酸性和耐热性，可广泛应用于酿酒、食品、医药等行业。微生物产FFase转糖基活力的高低和发酵制备的难易程度是决定酶转化法制备低聚果糖工艺是否经济的关键因素。

申请号201210545255.7的发明专利申请公开了“一种β-D-呋喃果糖苷酶的固态发酵生产方法”，其特点是，包括如下步骤：(1)黑曲霉孢子液的准备；(2)种子的扩大培养；(3)固态发酵产β-D-呋喃果糖苷酶；(4)后处理获得β-D-呋喃果糖苷酶。该发明方法克服了FFase液态发酵的缺点，提供一种FFase的固态发酵生产方法，用固态发酵的方法为低聚果糖的大规模工业生产提供优质酶源。优点是：(1)固态发酵培养基以甘蔗渣、稻壳、大豆饼等为原料，原料价格低廉；(2)发酵周期短，工艺设备简单，降低成本，益于工业化生产。但该发明制得的FFase酶活较低，仅为200-500U/mL。

申请号201610753885.1的发明专利申请公开了“一株产β呋喃果糖苷酶节杆菌及其应用”，其特点是利用一株节杆菌BLCY-004，发酵生产β呋喃果糖苷酶，其酶活为1100U/mL，可应用于低聚乳果糖生产中，显著提高蔗糖转化成低聚乳果糖的能力，显著降低生产成本。

申请号为200910115791.1的发明专利申请公开了“一种节杆菌产β-呋喃果糖苷酶的发酵培养基及发酵方法”，其特点是利用一株节杆菌经过液体发酵培养，发酵生产获得β呋喃果糖苷酶，酶活为200-370U/mL，发酵菌株生物量高，产酶量高，酶活性强。

但是综上发明专利，其酶活在不同pH,不同温度中较宽范围的适用性以及其耐热性均未公开。由于β-D-呋喃果糖苷酶的酶活易受酶适用条件的制约，目前现有技术FFase中难以满足工业生产的需求生产成本低廉，对于大规模生产有显著促进作用的发明创造。

发明内容：

本发明的目的是提供一株高产β-D-呋喃果糖苷酶的黑曲霉菌株及其液态发酵产酶方法。在确保黑曲霉菌株高产β-D-呋喃果糖苷酶稳定性的同时，缩短发酵周期，提高产量，提升发酵效率，并显著提高FFase良好的耐热性。