Levan果聚糖的应用与生产研究进展

Levan是一类果聚糖,由大量的果糖单元以β-(2,6)果糖苷键连接构成聚糖主链并含有少量β-(2,1)果糖苷键连接的支链组成。部分微生物来源的Levan具有抗肿瘤、抗病毒、降血糖、降血脂、免疫增强等重要的生物活性,在医药和功能性食品方面具有巨大的应用潜能。微生物发酵液提取和酶法合成是目前大量获得Levan果聚糖的两种方法,其中微生物发酵液提取的Levan果聚糖产量和蔗糖转化率一般较低,且发酵液中同时存在的其他高聚物不利于Levan的规模化纯化;而利用Levan蔗糖酶以蔗糖为底物转果糖基合成的Levan果聚糖产量已经高达200g/L、蔗糖转化率高达50%,并且Levan蔗糖酶合成Levan过程中酶的活性受到pH值、温度、螯合剂、金属离子等多种因素的影响,可以通过控制反应条件促进多糖合成反应的进行。因此,酶法合成将是工业化获得Levan果聚糖的主要方式。

酶法合成Levan多糖的过程调控与机理研究

Levan是一种主链由大量呋喃果糖基团以β-(2,6)糖苷键连接,少量支链以β-(2,1)糖苷键连接的胞外多糖。作为一种功能性多糖,Levan具有益生元、降血脂及抗肿瘤等重要的生理功能,在医药和食品行业具有巨大应用前景。就Levan多糖的制备方法、酶法合成Levan多糖的机理研究及过程调控几方面进行了综述,对酶法合成Levan多糖中存在的问题进行了分析和讨论,对未来酶法合成Levan多糖的研究方向进行了展望。

重组果聚糖蔗糖酶的克隆表达、酶学性质及产物表征

果聚糖通常以蔗糖为底物酶法催化合成,具有促进肠道益生菌增殖、抗病毒等生理功能,又可作为增甜剂和稳定剂被添加到食品中,制备意义重大。本研究将Bacillus subtilis来源的果聚糖蔗糖酶基因(LRS)克隆到pET-28a(+)上,在E.coli BL21(DE3)中表达,得到基因工程菌BL21(DE3)/pET-28a(+)-LRS,后对纯化酶进行酶学性质探究及催化产物表征。结果表明,果聚糖蔗糖酶的最适温度为50℃,该温度下保温90min,剩余酶活仍为初始酶活的88%。最适pH为5.5。此外,Mn^(2+)和Ca^(2+)对酶活力有明显促进作用。在以蔗糖为底物时,Km和Vmax分别为22.06mmol/L和6.4μmol/(L·s)。对催化产物通过HPLC、核磁、红外光谱表征确定其为β-(2,6)糖苷键连接的果聚糖。本研究构建的重组果聚糖蔗糖酶具有热稳定性好,催化效率高等特点,对工业化应用有一定的指导意义。

左聚糖蔗糖酶及其在酶法合成左聚糖中的应用研究

Levan果聚糖是一种微生物功能性多糖,其主链由β-(2,6)果糖苷键连接,少量支链由β-(2,1)果糖苷键连接而成,具有生物相容性、生物可降解性、可再生性等生物特性和抗氧化、抗炎、抗癌、抑制高血糖等生物活性,被广泛应用于化妆品、食品、医药、农业等领域。左聚糖蔗糖酶(levansucrase, LSase)属于糖苷酶GH68家族的一类果糖基转移酶,以蔗糖为底物合成levan果聚糖,LSase因具有水解、聚合、转移果糖基等多种功能,在左聚糖(levan)、低聚糖等功能性食品添加剂的生物合成方面有重要应用。酶法合成左聚糖相较于化学法和发酵法在大规模生产左聚糖方面具有很大优势。文章综述了左聚糖蔗糖酶的分子结构、反应机制、分子改造以及其在合成levan中的应用,以助力左聚糖蔗糖酶及levan的研究和应用。

Levan蔗糖酶及其在Levan果聚糖合成中的应用

Levan果聚糖是一类分子中含有大量β-(2,6)果糖苷键主链和少量β-(2,1)果糖苷键支链的聚糖。部分微生物来源的Levan果聚糖具有抗肿瘤、抗糖尿病、免疫增强、降血脂等重要的生物活性,在医药和功能食品方面具有巨大的应用潜能。由于微生物发酵液提取法产量相对较低,而化学法合成过程繁琐,Levan果聚糖的酶法合成备受关注。Levan蔗糖酶(Levansucrase,EC 2.4.1.10)属于糖苷酶家族GH68,是一类β-螺旋桨家族蛋白,其催化糖类合成遵循non-Leloir糖基转移酶机制,以蔗糖为底物转果糖基合成Levan果聚糖。部分微生物Levan蔗糖酶的分子结构及基因的表达调控已经得到阐明,Levan果聚糖的酶法合成得到广泛研究。本文综述了Levan蔗糖酶的催化机制、酶分子结构、酶基因表达调控以及酶在合成Levan果聚糖中的应用,以促进微生物Levan蔗糖酶及Levan果聚糖的研究和应用。

产大分子levan的果糖基蔗糖转移酶的原核表达及酶学性质

Levan型果聚糖是由微生物通过果糖组成的一个均聚物,寻找可以产均一度高的大分子果聚糖的果糖基蔗糖转移酶对其工业应用具有十分重要的意义.本研究克隆了来自运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis,SCTCC102250)的果糖基蔗糖转移酶基因,并在大肠杆菌BL21(DE3)中成功实现表达.通过His-tag柱层析对表达的果糖基蔗糖转移酶进行纯化,将纯化的酶与底物蔗糖反应,经乙醇沉淀得到多糖样品,利用凝胶色谱法确定了其分子量(Mr)的大小为2×106.多糖酸水解后的样品Rt与果糖标准品的Rt保持一致,表明该聚合物为levan果聚糖.最后,通过研究果糖基蔗糖转移酶的酶学性质,确定其最适温度为40℃,最适pH为6.0,Km值为3.95 mmol/L,Vmax为1 31.58μmol m L-1 min-1.本研究通过酶法合成得到levan果聚糖,为今后制备大分子levan果聚糖提供了理论依据.