[发明专利]一种米曲霉及其在低聚异麦芽糖生产中的应用

说明书

本发明公开了一种米曲霉（Aspergillus oryzae）ZT65，还涉及所述米曲霉在低聚异麦芽糖生产中的应用。该米曲霉（Aspergillus oryzae）ZT65菌株所产α‑葡萄糖苷酶为胞内酶，可在55～65℃高温条件下生产有效三糖（IG+P+IG₃）含量达65%以上的低聚异麦芽糖，而制备有效三糖（IG+P+IG₃）含量为35%的IMO‑500型低聚异麦芽糖，所需反应时间仅为制备有效三糖（IG+P+IG₃）含量达65%以上的低聚异麦芽糖反应时间的一半。本发明菌株所产α‑葡萄糖苷酶具有优良的温度特性、转苷时间短、产物有效三糖（IG+P+IG₃）含量高等优点。

技术领域

本发明属于发酵工程技术领域，特别涉及一种高产α-葡萄糖苷酶的米曲霉（Aspergillus oryzae），以及将它用于转化淀粉糖化液或麦芽糖浆制备低聚异麦芽糖的方法。

背景技术

低聚异麦芽糖（Isomaltooligosaccharides, IMO），是目前应用最广泛、需求量最大的低聚糖类功能性甜味剂，具有低热量、抗龋齿、促进机体肠道双歧杆菌增殖等特殊生理功能，现已广泛应用于食品、医药及保健品、饲料等行业。它是由一系列聚合度为2-10的葡聚糖组成的混合物，它们的分子中均至少带有1个α-(1,6)糖苷键，其中含量较多的成分为异麦芽糖（Isomaltose，IG）、潘糖（Panose，P）和异麦芽三糖（Isomaltotriose，IG₃），这三种组分称之为有效三糖，其含量高低是评价低聚异麦芽糖产品质量的主要指标，也是影响产品应用范畴和市场价格的关键因素。

α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase，EC 3.2.1.20）是一种广泛存在于动、植物及微生物体内的外切型糖苷酶。它能识别并水解糖类、糖脂、糖肽等糖类衍生物或糖类类似物的非还原性端的α-(1,4)糖苷键，释放出D-葡萄糖；除了水解活力外，某些α-葡萄糖苷酶还在不同程度上具备催化转苷反应的能力，能将游离的葡萄糖残基转移到其它的糖类物质、糖类衍生物或糖类类似物受体底物上，形成新的糖类、糖脂或糖肽等。由黑曲霉等丝状真菌产生的α-葡萄糖苷酶能够通过其自身的转苷活力催化发酵性的糊精及低聚麦芽糖转化成非发酵性的低聚异麦芽糖，是目前低聚异麦芽糖工业生产中的关键酶。

目前，低聚异麦芽糖工业化生产采用的工艺是先将淀粉原料经液化、糖化制成麦芽糖浆后，再用α-葡萄糖苷酶进行转化制取。在这个过程中，来源于微生物菌种的α-葡萄糖苷酶，其酶活力和转化效率的高低是决定低聚异麦芽糖生产工艺复杂度和生产成本的关键因素。自然界中已发现多种微生物产生的α-葡萄糖苷酶能够用于制备低聚异麦芽糖。国内人许多学者在α-葡萄糖苷酶高产菌株选育方面做了大量工作。如华南理工大学的毕金峰等人通过测定对于麦芽糖的水解酶活的方法并结合产物的纸层析分析，从自然界中筛选α-葡萄糖苷酶高产菌株并进行了诱变育种。如中国科学院的陈必成等人通过采用层析法对α-葡萄糖苷酶反应产物进行定性定量的手段对α-葡萄糖苷酶产生菌进行筛选及诱变育种；江南大学的柯雪琴等人从霉菌中筛选出产α-葡萄糖苷酶活力较高的菌株并进行了产酶条件优化。

上述研究人员选育获得的菌株大多集中在黑曲霉种，也有少量米曲霉，所产生的α-葡萄糖苷酶多为胞外酶，生产低聚异麦芽糖的转化率较低，反应时间较长，产物中低聚异麦芽糖含量较低，只有50%左右，其中有效三糖含量也仅为35%左右，称为IMO-500型产品。为获得纯度更高的低聚异麦芽糖产品，需要在此基础上采用色谱分离等方法进行二次分离，将葡萄糖和麦芽糖从IMO-500糖浆中去除，形成IMO-900型产品，其总低聚异麦芽糖含量为90%左右，其中有效三糖含量仅为45%左右，仍无法满足高端市场的需求，此外色谱分离操作也导致生产工艺复杂化，生产成本大幅提升。