[发明专利]新型嗜酸耐热海藻糖基合成酶及其制备和用途

说明书

本发明涉及一种海藻糖基合成酶及其制备和用途，特别是涉及一种新型嗜酸耐热海藻糖基合成酶，它能够在酸性高温环境下特异性利用还原性淀粉部分水解物，高效合成具有海藻糖结构作为末端单元的非还原性淀粉糖。本发明还涉及能产生所述酶的微生物及该酶的制备，用所述酶得到的非还原性淀粉糖和海藻糖，及含所述非还原性淀粉糖和海藻糖的组合物的制备。

已知海藻糖或α，α-海藻糖是一种由葡萄糖单位组成的非还原性淀粉糖。如在Advances in Carbohydrate Chemistry.Academic Press，1993，18：201-225和Applied and Environmental Microbiology.1990，56：3213-3215中描述的那样，海藻糖广泛存在于生物界，包括动物、植物和微生物之中均存在此糖，但含量较低。海藻糖是一种非还原二糖，常态下为白色晶体，爽口甘甜且无后味，其甜度为砂糖的45％；因为该糖具有独特的生物学功能，对多种生物大分子和细胞膜有显著的保护作用，其用途和潜在作用十分广泛，可作为生物制品及活菌制剂的保护剂和稳定剂使用，也可在食品及化妆品中用做天然添加剂。因此迫切要求能够工业化大规模制备海藻糖。

传统的海藻糖制备方法包括如日本专利公开No.154,485/75中利用酵母提取物的方法及日本专利公开No.216,695/83中报道的用麦芽糖磷酸化酶和海藻糖磷酸化酶联合转化麦芽糖生成海藻糖的方法。然而，由于前者用作为起始材料的酵母体中，海藻糖的含量通常低于15W/W％(除非特别说明，本说明书中的术语“W/W％”缩写为“％”)，并且提取和纯化步骤复杂，因此不适于工业化生产。后者有下列缺点：(I)由于海藻糖是经葡萄糖-1-磷酸形成的，不可能将作为底物的麦芽糖浓度调整到符合要求的高水平：(II)磷酸酶的酶反应系统是传递反应，而实际生产中很难获得稳定的连续酶反应系统，因此海藻糖产率比较低，使该方法也不能作为工业化生产方法。

同样，我们知道，水解淀粉产生的还原性淀粉部分水解物如糊精和麦芽寡糖可用作增甜剂、功能保健添加剂及能量补充糖源广泛使用，但由于其还原性而与其它物质具有高度反应性，如和氨基酸或蛋白质等带氨基的物质共存时易发生褐变反应，损害相应产品质量，因此也极大地影响了其使用范围。

考虑以上这些因素，大家现在都努力寻找一种制备非还原性淀粉糖以及海藻糖的简便高效新途径。结果如日本专利申请No.349,216/93中公开的，人们发现从土壤中分离的根瘤菌(Rhizobium sp.)M-11(CCTCC M94031)和节杆菌(Arthrobacter sp.)Q36(CCTCC M94030)能产生一种海藻糖基合成酶，在常温中性环境下利用还原性淀粉部分水解物，高效合成具有海藻糖结构作为末端单元的非还原性淀粉糖，大大降低了该淀粉部分水解物的还原性；同时该酶能与一种海藻糖基水解酶一起使用，水解淀粉直接生产海藻糖，上述海藻糖基水解酶能够在常温中性条件下水解以上方法产生的非还原性淀粉糖中海藻糖部分和其余糖基部分之间的键，生成海藻糖。但由于该方法中微生物培养周期长，产酶水平低，特别是该酶的热稳定性差，不耐酸，导致生产工艺复杂，糖转化率低下，生产成本偏高等众多不利结果，不能适应现代淀粉糖化生产中高温、高效、高质的需求。因为在实际生产中，淀粉水解温度低于55℃时，极容易染菌造成生产污染；此外反应过程中溶液pH会不断下降而导致不耐酸的酶类失活，但在中性条件下，淀粉又容易老化，形成不溶沉淀，影响生产；这些都是该方法中明显的不足。为解决这个问题，迫切需要筛选一种新型海藻糖基合成酶，它既具备高效专一的合成海藻糖结构作为末端单元的非还原性淀粉糖的酶活力，也要有理想的热稳定性，在55℃以上的环境中不失活，并具备理想的pH稳定性，特别在酸性条件下，也能具备稳定的酶活力。

                      本发明的目的