[发明专利]从海藻生产葡萄糖及昆布多糖寡糖的新型β-葡萄糖苷酶

说明书

本发明涉及一种用于从海藻生产葡萄糖及昆布多糖寡糖的新型β‑葡萄糖苷酶。更具体来说，本发明可从表现出转糖苷酶活性同时表现出针对β‑葡聚糖的外切型葡聚糖酶活性的β‑葡萄糖苷酶生产葡萄糖，且通过在不同的反应条件下表现出针对昆布多糖的转糖苷酶活性来生产昆布多糖寡糖。

技术领域

本发明涉及一种用于从海藻生产葡萄糖及昆布寡糖的新型β-葡萄糖苷酶。

背景技术

随着人们对全球变暖的关注，人们对用于可持续发展的可再生生物质的兴趣不断增加。木质纤维素生物质由于丰富的资源及低廉的成本，长期以来被认为是用于生产可发酵糖(例如葡萄糖)的可再生生物质。然而，其具有高含量的木质素及非常复杂的结构，且因此需要高强度的预处理及酶促糖基化，从而使其难以使用。近来，海藻作为替代木质纤维素生物质的生物质受到广泛关注，且在高碳水化合物含量、不需要耕地以及由于几乎没有木质素含量而具有简单结构方面是有利的。

在海洋藻类中，全世界每年收获约70百万吨褐藻，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键，且在其分支中具有β-1,6键。在褐藻中，昆布属(Laminarina)、海带属(Saccharina)及岩藻属(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组成的多糖，因此昆布多糖是用于生产可发酵糖的非常理想的生物质。此外，已知从昆布多糖生产的昆布寡糖具有多种生理活性，且因此可用作功能材料。

为使用木质纤维素生物质生产可发酵糖，需要高强度的预处理，且其需要至少三种酶的组合，例如内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶及β-糖苷酶。这种预处理工艺使用高热量，且因此需要大量能量，并且在酶促糖基化工艺中使用的酶的成本占整个生物工艺的很大一部分。

因此，需要一种通过使用最少数量的酶以降低的生产成本高效地水解昆布多糖来生产作为发酵糖的葡萄糖及作为功能材料的昆布寡糖的工艺。

发明内容

技术挑战

本发明的目的是提供用于从褐藻生产葡萄糖及昆布寡糖的新型β-葡萄糖苷酶的用途。

技术解决方案

根据本公开的方面，提供一种用于生产葡萄糖或昆布寡糖的组合物，所述组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转糖苷酶活性。

本发明还提供一种生产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)与昆布多糖或昆布二糖反应，从而生产葡萄糖或昆布寡糖。

本发明的效果

本发明的β-葡萄糖苷酶对作为多糖的昆布多糖表现出外切型葡聚糖酶活性，且因此仅生产葡萄糖，并且还通过改变反应条件表现出对昆布多糖或昆布二糖的转糖苷酶活性，且因此具有生产葡萄糖和/或昆布寡糖的效果。

附图说明

图1是确认本发明的β-葡萄糖苷酶的表达的凝胶图像。

图2示出确认本发明的β-葡萄糖苷酶的最佳活性pH的结果。

图3示出确认本发明的β-葡萄糖苷酶的最佳温度的结果。

图4示出确认本发明的β-葡萄糖苷酶的热稳定性的结果。

图5示出通过使用各种二糖作为基质筛选β-葡萄糖苷酶的基质特异性而获得的薄层色谱(TLC)分析结果，其中(a)示出陆地来源的二糖，且(b)示出海洋来源的二糖。

图6a示出通过水解昆布多糖生产的作为主要产物的葡萄糖的产率，且图6b示出主要产物的高效液相色谱(HPLC)分析结果。