[发明专利]一种具有较优β-甘露聚糖酶和α-半乳糖苷酶酶活比的酶液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有较优β‑甘露聚糖酶和α‑半乳糖苷酶酶活比的酶液及其制备方法和应用，属于微生物培养技术领域。该制备方法以里氏木霉为产酶菌株，以微晶纤维素和/或蜜二糖为碳源，采用发酵法生产酶液，该酶液中β‑甘露糖苷酶的酶活力不高于0.05U/mL，而且具有较优β‑甘露聚糖酶和α‑半乳糖苷酶酶活比。该酶液无需纯化即可直接水解半乳甘露聚糖制备小分子半乳甘露聚糖和半乳甘露低聚糖，可有效提高小分子半乳甘露聚糖和半乳甘露低聚糖的得率，降低生产成本，具有非常好的应用前景。

技术领域

本发明属于微生物培养技术领域，具体涉及一种具有较优β-甘露聚糖酶和α-半乳糖苷酶酶活比的酶液及其制备方法和应用。

背景技术

目前，我国人口的老龄化和疾病的年轻化引起了人们对健康问题的重视。在2016年，国家提出了“健康中国2030”规划纲要，旨在发展中国健康产业，改善人民健康。膳食纤维以其独特的生理功能成为“健康中国”背景下的研究热点之一。膳食纤维包括天然多糖，低聚糖和小分子聚糖等，其中低聚糖和小分子聚糖由于其突出的增殖肠道有益菌、增加肠道生物多样性以及增强免疫力的效果得到了越来越多的人的重视。通常来说，小分子聚糖和低聚糖是由多糖降解得到，因此如何提高低聚合度组分的含量成为小分子聚糖和低聚糖制备的关键技术之一。

目前，小分子半乳甘露聚糖和半乳甘露低聚糖因其出色的增强免疫力的作用得到了越来越多人的关注，其主要生产工艺包括：稀酸水解法、酶水解法、物理降解法及联合降解法，生物酶法由于制备条件温和、高选择性、可控性强并可简化产品分离纯化程序受到越来越多人的青睐。利用微生物发酵技术控制酶组分的合成还能够有效控制副产物的生成，进而简化提取工艺和生产成本，因此基于生物酶法生产小分子半乳甘露聚糖和半乳甘露低聚糖具有广阔发展前景。目前，酶法制备小分子半乳甘露聚糖和半乳甘露低聚糖的方法是以含半乳甘露聚糖的洋槐豆胶、葫芦巴胶、田菁胶和野皂荚等为原料，在β-甘露聚糖酶的作用下部分酶水解而制得。通常，通过微生物得到β-甘露聚糖酶是由β-甘露聚糖酶(也称内切β-甘露聚糖酶)和β-甘露糖苷酶组成的复合酶系，其中，β-甘露聚糖酶主要降解半乳甘露聚糖主链上的β-1,4-糖苷键，将大分子多糖降解成小分子，β-甘露糖苷酶是将小分子的多糖或低聚糖降解成单糖。因而，β-甘露糖苷酶的存在将引起降解产物中单糖含量提高和小分子半乳甘露聚糖和半乳甘露低聚糖的得率降低。为此，在β-甘露聚糖酶降解半乳甘露聚糖制备小分子半乳甘露聚糖和半乳甘露低聚糖的反应体系中，β-甘露糖苷酶的含量(通常用酶活力表示)应尽可能低。

半乳甘露聚糖是一种高分支度的聚合物，其主链结构由甘露糖通过β-1,4-糖苷键形成，半乳糖以α-1,6-糖苷键与主链连接。例如，来源于田菁种子的半乳甘露聚糖分子中，甘露糖和半乳糖分子的摩尔比为1.6，即主链上平均每3个甘露糖分子上连有2个半乳糖分子。在β-甘露聚糖酶降解半乳甘露聚糖过程中，半乳糖支链对β-甘露聚糖酶形成空间位阻效应，阻碍β-甘露聚糖酶的降解，具体表现为半乳甘露聚糖降解产物中生物活性高的小分子聚糖和半乳甘露低聚糖组分在降解产物中所占的比例不高。

破解β-甘露聚糖酶降解分支度高的半乳甘露聚糖制备小分子半乳甘露聚糖和半乳甘露低聚糖过程中由半乳糖支链对β-甘露聚糖酶形成的空间位阻效应的策略是在β-甘露聚糖酶反应体系中添加适量的α-半乳糖苷酶。α-半乳糖苷酶是一种能够特异性水解半乳甘露聚糖分子中甘露糖和半乳糖之间形成的α-1,6-糖苷键的酶。利用β-甘露聚糖酶和α-半乳糖苷酶协同水解分支度高的半乳甘露聚糖，可以降低半乳糖支链对β-甘露聚糖酶水解半乳甘露聚糖主链的影响，从而提高降解产物中小分子半乳甘露聚糖和半乳甘露低聚糖组分的含量。