[发明专利]一种4,6-α-葡萄糖基转移酶及其在抗性糊精生产中的应用

说明书

本发明公开了一种4,6‑α‑葡萄糖基转移酶及其在抗性糊精生产中的应用，属于基因工程技术领域。先将来源于发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)的4,6‑α‑葡萄糖基转移酶(gtfB)转入枯草芽孢杆菌得到一种重组枯草芽孢杆菌，利用重组枯草芽孢杆菌产4,6‑α‑葡萄糖基转移酶，从而提高产抗性糊精的抗消化率。利用本发明提供的重组枯草芽孢杆菌和应用方法，所制备的低分子量抗性糊精平均分子量为1000‑4000Da，聚合度为6～25。该方法能耗低，时间短，转化效率高，对于工业化制备抗性糊精具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种4,6-α-葡萄糖基转移酶及其在抗性糊精生产中的应用，属于基因工程技术领域。

背景技术

近年来，随着社会的发展，人类生活环境发生了很大的变化，如生活节奏加快、饮食结构改变、社会竞争激烈、环境污染等。这些变化时刻威胁着人们的健康，使得大多数人处于亚健康状态。为了顺应现代食品科技发展的方向并满足消费者的健康需求，低血糖、低热量的功能性碳水化合物已成为21世纪健康食品的发展潮流。

抗性糊精是包含α-1,4、α-1,6、α-1,3、α-1,2键，分子量为1-5kDa的葡萄糖聚合物，因为富含慢消化的α-1,6键及抗消化的α-1,3、α-1,2键，所以抗性糊精不易被人体内消化酶分解，不易被小肠消化吸收，能够进入大肠被益生菌所利用促进其增殖；同时抗性糊精具有性质稳定、水溶性好、持水性高、饱腹感强等特点，因此作为一种优质膳食纤维在饮料、烘焙、乳制品等行业具有广泛的应用。

迄今为止，抗性糊精的工业化生产均采用高温酸解化学法，即淀粉在酸性高温条件下处理，但是高温酸解化学法生产抗性糊精存在能源消耗大、污染严重、原料利用率低、分离纯化工艺复杂、易产生糠醛类有害成分等问题，而酶转化法作为一种绿色节能高效安全的替代方法可显著降低抗性糊精生产成本、提高产品品质、满足大众消费需求，是推动抗性糊精产业可持续发展的原动力。

国内外研究者在前期研究中尝试使用葡聚糖分支酶(EC 2.4.1.18)和α-葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.20)对淀粉进行改性，但由于作用底物的限制和产物的理化指标不能满足抗性糊精产品要求，所以目前还没有一种有效的方法用于酶法制备抗性糊精。2011年发现的GH70家族的新分支——4,6-α-葡萄糖基转移酶可利用淀粉或淀粉衍生物合成富含α-1,6键可溶性多糖，且具有作用底物谱较宽、形成的产物形式多样、抗性成分及产率均较高等优势。该家族酶的发现为抗性糊精的制备提供了新思路，使其酶法工业化生产成为可能。目前报道表征的4,6-α-葡萄糖基转移酶的产物分子量较大(7-27KDa)，较大的分子量一方面不符合抗性糊精的要求，另一方面降低了产品的可溶性，限制了其应用。

发明内容

针对现有技术存在的缺点，本发明报道了一种4,6-α-葡萄糖基转移酶，采用该酶制备的产物富含α-1,6键，分子量在1000-4000Da之间，并利用该酶的生化特性开发了一种工艺技术，可获得一系列符合抗性糊精理化指标的产品，该产品溶解性好、抗性含量达80％以上、产率达60％以上，其可能构成一种新型益生元，为维持和改善人类健康提供有力保障，本发明为酶法制备抗性糊精的工业化生产奠定坚实的理论基础。

本发明提供一种产4,6-α-葡萄糖基转移酶的重组菌，所述重组菌以枯草芽孢杆菌CCTCC NO:M 2016536为表达宿主；所述枯草芽孢杆菌CCTCC NO:M 2016536已公开于公开号为CN106754466A的专利中；所述4,6-α-葡萄糖基转移酶的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

在本发明的一种实施方式中，所述4,6-α-葡萄糖基转移酶的编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

在本发明的一种实施方式中，所述4,6-α-葡萄糖基转移酶来源于发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)。