[发明专利]耐热型中温α-淀粉酶及其应用

说明书

本发明提供耐热型中温α‑淀粉酶及其应用，所述酶是在BAA编码基因的氨基酸序列上，第187位丝氨酸突变为天冬氨酸，第190位天冬酰胺突变为苯丙氨酸，第286位缬氨酸突变为异亮氨酸，第290位苯丙氨酸突变为谷氨酸。采用耐热性能等评价方法筛选获得耐热性能显著提升的突变体。建立新突变体的高效产酶工艺，并结合新突变体酶品的催化特征，合理组合普鲁兰酶、β‑淀粉酶和α‑葡萄糖苷酶建立快速制备低聚异麦芽糖的工艺。同时结合家用电磁炉、微波炉等加热电器的特点，形成了家用型低聚异麦芽糖的快速制备方法。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及耐热型中温α-淀粉酶及其应用。

背景技术

低聚异麦芽糖 (Isomaltooligosaccharides，简称IMOs)，又称分枝低聚糖、异麦芽低聚糖等，是葡萄糖之间至少有一个以α-1,6 糖苷键结合而成的、单糖数为2～5不等的一类低聚糖。它的主要成分是异麦芽糖（IG2）、潘糖（P）、异麦芽三糖（IG3）及异麦芽四糖（Gn）等。低聚异麦芽糖可以被肠道中的双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌代谢利用生成短链脂肪酸，降低肠道的pH，抑制有害菌的生长，维持肠道微生态的平衡，所以又称功能性低聚糖。

生产IMOs 的经典方法主要以淀粉为原料，采用淀粉酶系多酶协同法转化淀粉液得到。工业上首先由淀粉在高温α-淀粉酶的作用下液化，液化淀粉在普鲁兰酶和β-淀粉酶继续作用下生成麦芽糖浆，再利用α-葡萄糖转苷酶进行糖基转换生成IMOs，终产物糖类组分中约含有50%-60%的IMOs，40%-50%的葡萄糖、麦芽糖及麦芽三糖，最后经过滤、脱色、脱盐、浓缩等得到成品。工业生产过程中使用的α-葡萄糖苷酶制剂，主要依赖进口，价格昂贵，即使使用国产α-葡萄糖苷酶制剂也会为了控制生产成本减少α-葡萄糖苷酶的添加量，最终导致IMOs工业化规模生产周期普遍在60h以上。

本发明在IMOs的工业化生产工艺基础上创新性的引入了中温α-淀粉酶和蒸煮工艺，建立快速制备IMOs的新方法。并通过基因改良获得了耐热型中温α-淀粉酶的编码基因及生产菌种，建立了生产周期大幅度缩短的IMOs生产工艺。同时通过采用简易家用电器蒸煮的方法和合理优化α-葡萄糖苷酶的添加量将满足国标要求的IMOs产品制作周期缩短至4h。本发明提供的方法既可以满足工业化规模下高效生产IMOs产品，也可以满足家庭自助式餐饮型IMOs产品的制作。

发明内容

本发明的目的在于提供耐热型中温α-淀粉酶及其应用，通过基因改良获得了耐热型中温α-淀粉酶的编码基因及生产菌种，建立了生产周期大幅度缩短的IMOs生产工艺。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

以中温α-淀粉酶优良产生菌的关键酶编码基因为模板，采用易错PCR等的方法建立突变率较高的突变体文库，采用耐热性能等评价方法筛选获得耐热性能显著提升的突变体。建立新突变体的高效产酶工艺，并结合新突变体酶品的催化特征，合理组合普鲁兰酶、β-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶建立快速制备低聚异麦芽糖的工艺。同时结合家用电磁炉、微波炉等加热电器的特点，形成了家用型低聚异麦芽糖的快速制备方法。

进一步的，耐热型中温α-淀粉酶，其特征在于：所述酶是在BAA编码基因的氨基酸序列上，第187位丝氨酸突变为天冬氨酸，第190位天冬酰胺突变为苯丙氨酸，第286位缬氨酸突变为异亮氨酸，第290位苯丙氨酸突变为谷氨酸。

所述耐热型中温α-淀粉酶的氨基酸序列如 SEQ ID NO.1所示，编码所述酶的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

进一步地，本发明中的相关酶催化淀粉制备低聚异麦芽糖（IG₂+P+IG₃）占干物质比重高于45%~55%的低聚异麦芽糖浆。

更进一步地本发明中的中温α-淀粉酶是用易错PCR等方法获得的突变体，也可以是用类似方法获得的耐热性能提升的突变体。