[发明专利]利用胆碱类低共熔溶剂提高果糖基转移酶催化效率和稳定性的方法

说明书

本发明涉及一种利用胆碱类低共熔溶剂提高果糖基转移酶催化效率和稳定性的方法，包括：以氯化胆碱低共熔溶剂和缓冲液的混合溶液作为催化体系，以果糖基转移酶为催化剂转化底物蔗糖为低聚果糖。结果发现，相较于原缓冲液体系，低共熔溶剂体系会使果糖基转移酶酶活及转化率提高10％以上。而且，相较于原缓冲液体系，低共熔溶剂体系会使果糖基转移酶储存稳定性提高40％以上。

技术领域

本发明涉及一种利用胆碱类低共熔溶剂提高果糖基转移酶催化效率和稳定性的方法，属于酶催化转化技术领域。

背景技术

低聚果糖(Fructooligosaccharides，简称FOS)，又称蔗果低聚糖，寡果糖或者蔗果三糖族低聚糖，是一种果糖聚合物，是蔗糖(GF)和1-3个果糖基(F)通过β(2→1)糖苷键连接形成的蔗果三糖(1-Ketose，GF₂)、蔗果四糖(Nistose，GF₃)、蔗果五糖(1-β-fructofuranosylnystose，GF₄)及其混合物的总称。它的分子式为G-F-F_n(n＝1～3，G为葡萄糖，F为蔗糖)。

低聚果糖是一种益生元，能够改善肠道环境，抑制肠道病源和腐败微生物的生长，调节体内菌群的平衡，是国际公认的超强双歧因子。又因为低聚果糖热量低，能促进矿物吸收，不引起龋齿，促进人体对营养物质的吸收，提高免疫力，改善脂类代谢，润肠通便，所以它已经作为功能性食品添加剂被广泛应用。

目前，工业上生产的低聚果糖主要通过酶转化法获得，即以蔗糖为底物，利用果糖基转移酶的催化作用，使蔗糖发生分子间果糖基转移反应得到多种低聚果糖产物。根据K.H.Jung总结的酶促反应方程式为：GF_n+GF_n→GF_n+1+GF_n-1。

如今，工业上普遍采用低浓度的柠檬酸盐，磷酸盐等缓冲液作为溶剂，使用游离的果糖基转移酶对含有蔗糖的底物进行生物催化反应。中国专利CN201010548887.X公布了一种用果糖基转移酶生产低聚果糖的方法，包括以含高活性果糖基转移酶的点青霉菌丝体作为生物催化剂用分批法转化蔗糖为低聚果糖。中国专利CN200910026901.7和CN201510000076.9也分别公布了使用大孔阴离子树脂和复合工艺进行果糖基转移酶的固定化，这种方法降低了生产成本，利于获得多批次的产物，提高酶的使用效率和酶活稳定性，便于连续化操作。但上述酶催化体系中酶的催化效率和产物转化率仍待提高。

发明内容

本发明目的是在果糖基转移酶催化体系中加入一定比例的胆碱类低共熔溶剂(DES)，进一步提高了酶的利用率、低聚果糖的转化率以及果糖基转移酶的稳定性，从而降低了低聚果糖的生产成本。而且，低共熔溶剂具有低挥发性，高热稳定性，室温下呈液体，是一种造价低，毒性低，溶解性好的新型离子液体，在酶催化领域具有巨大的应用潜力。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种利用胆碱类低共熔溶剂提高果糖基转移酶催化效率和稳定性的方法，包括：(1)以氯化胆碱低共熔溶剂和缓冲液的混合溶液作为催化体系，(2)以果糖基转移酶为催化剂转化底物蔗糖为低聚果糖。

所述果糖基转移酶可以由能够产果聚糖转移酶的菌株发酵生产。

所述催化剂可以是包括游离酶或固定化酶等形式。

优选的，所述胆碱类低共熔溶剂以体积比0.1-100％与缓冲液进行混合。

优选的，所述缓冲液为磷酸钠盐，磷酸钾盐，柠檬酸盐，乙酸盐缓冲液中的至少一种。

优选的，所述胆碱类低共熔溶剂的制备：低共熔溶剂氢受体氯化胆碱和氢供体(例如尿素)以摩尔比1：0.25～4进行结合，或者以摩尔比1:1:1(例如蔗糖-氯化胆碱-水)结合；之后将混合物置于油浴锅中80～150℃，2～6h制备而成。