海藻糖合成酶产生菌的筛选及生物合成途径的初步验证

从温泉土壤分离得到11株菌株,它们的胞内释放物能将淀粉转化成海藻糖.对菌株WX-10内含物将淀粉转化为海藻糖的途径进行了初步验证,证明其胞内含有麦芽糖基海藻糖生成酶(MTSase)和麦芽糖基海藻糖水解酶(MTHase).

海藻糖的MTSase及MTHase酶促合成条件的研究

本室收藏一株产 MTSase和 MTHase两酶并能将淀粉水解物转化为海藻糖的菌株 Micrococcus luteus。实验发现 ,菌体在对数生长期细胞内的 MTSase和 MTHase累积量极少 ,但在其基本停止生长后继续培养 12 h,胞内MTSase和 MTHase两酶含量急剧增加。两酶联合作用的最适反应条件为 p H6 .5 ,温度 4 0℃ ;最适底物是 DE值为11.6、浓度为 15 %的淀粉水解液。

藤黄微球菌海藻糖生物合成基因的克隆与鉴定

首次从一株能利用淀粉产生海藻糖的藤黄微球菌中克隆了海藻糖生物合成基因。采用PCR方法结合非随机鸟枪法得到藤黄微球菌中低聚麦芽糖苷基海藻糖合成酶(MTSase)基因(MtreY)的全序列及低聚麦芽糖苷基海藻糖水解酶(MTHase)基因(MtreZ)的部分序列,其中MtreY共有2,370个碱基,编码789个氨基酸,表达产物分子量为86·7kD。同源性分析表明,与已报道的MTSase和α-淀粉酶家族成员具有相同的保守模体。将MtreY基因在大肠杆菌JM83中表达,证明表达产物具有预期的酶活性。

两种制备海藻糖的生物酶转化工艺技术

海藻糖作为具有特殊生物保护功能的非还原性双糖,被广泛应用在食品、医药等各个领域。以双酶法和单酶法为代表的生物酶转化技术是制备海藻糖的研究热点。双酶法以淀粉为原料,在低聚麦芽糖基海藻糖合成酶和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶的协同作用下,将直链淀粉转化成海藻糖。双酶法具有原料便宜易得、工艺较成熟、转化率较高等优点,是最早实现酶法工业化生产海藻糖的方法。单酶法直接利用海藻糖合酶将麦芽糖转化为海藻糖。单酶法因为具有反应过程易控、工艺流程简单、副产物少等优点而受到广泛关注。提高酶的耐高温性能及转化效率是目前2种方法的主要研究方向。随着蛋白基因工程领域的发展,生物酶的优化构建技术日趋成熟,为双酶法的进一步完善和单酶法的工业应用奠定了基础。

以淀粉为原料双酶法生产海藻糖的研究进展

双酶法生产海藻糖是指以淀粉为原料,在低聚麦芽糖基海藻糖合成酶和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶两种酶的协同作用下,将一定链长的直链淀粉转化成海藻糖的技术。双酶法作为最早实现工业酶转化生产海藻糖的方法,起源于日本,具有原料便宜易得、工艺较成熟、不需要高能量化合物等优点。文章重点介绍了双酶法在国外(尤其是日本)及国内的发展及应用。随着生物基因工程技术的发展,越来越多性能优异的低聚麦芽糖基海藻糖合成酶和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶被提取、优化和构建,为双酶法工艺的进一步完善和工业化提供了可能。

启动子工程提高海藻糖生产用酶在地衣芽孢杆菌中的表达

麦芽寡糖基海藻糖合成酶(maltosyltrehalose synthase,MTSase)和麦芽寡糖基海藻糖水解酶(maltosyltrehalose hydrolase,MTHase)是酶法合成海藻糖的关键酶。由于该酶系在天然菌种内产量极低,研究者相继在各种模式微生物中对该酶系编码基因进行表达。为了实现MTSase和MTHase在食品安全级菌株的分泌表达,本研究选择重要工业微生物地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)作为宿主菌株,以MTSase为报告蛋白,通过对天然启动子进行筛选,发现P_(P2)介导下MTSase的表达量最高,在此基础上利用启动子工程策略构建了一系列串联启动子及合成启动子,发现合成启动子P_(1-P2)在原有P_(P2)基础上将MTSase的表达量提高了37%,该启动子对于MTHase的表达同样具有提高作用,在P_(1-P2)介导下MTHase的表达量较在P_(P2)介导下的提高了10%。在发酵培养基和P_(1-P2)启动子介导下MTSase和MTHase的酶活力分别可以达到6907.9 U/mL和798.5 U/mL。