[发明专利]一种α-半乳糖苷酶及其编码基因

说明书

技术领域

本发明涉及一种α-半乳糖苷酶及其编码基因。

背景技术

α-半乳糖苷酶(alpha-galactosidase，EC 3.2.1.22)是催化α-半乳糖苷键水 解的酶类，广泛的分布于植物、动物和微生物体内。它不但可以催化α-半乳糖苷 类的寡糖，还可以催化含α-半乳糖苷键的多聚糖。该酶在饲料、食品、造纸和医 药工业等领域具有广泛的应用前景。

目前，已分离筛选出许多产α-半乳糖苷酶的微生物，如大肠杆菌、芽胞杆菌、 链霉菌、青霉、红曲霉、米曲霉、黑曲霉、焦曲霉、泡盛曲霉、葡酒色被抱霉、毛 霉、根霉、黄曲霉、啤酒酵母等等。微生物α-半乳糖苷酶有较高的产量，特别是 丝状真菌，每升培养基可以分泌30g蛋白质，它们产生的α-半乳糖苷酶可以分泌 到胞外、具有合适的酸碱度和良好的稳定性从而最有利于技术应用。因此产生α- 半乳糖苷酶的真菌受到越来越广泛的关注。

豆粕是饲料工业中应用最广的植物性蛋白质原料，一般在日粮中的用量为 25~30％。在豆类饼粕饲料中，含有5～7％的单胃动物不能消化的a-半乳糖苷的低聚 糖，占豆粕中碳水化合物总量的40％左右，它们是一种抗营养因子，主要包括水苏 糖、棉子糖和毛蕊花糖。

在单胃动物的肠道内缺乏α-半乳糖苷酶，较高浓度的此类游离的水溶性低聚 糖可能造成食糜黏度增高，对营养物的吸收和消化产生不利影响；同时这些低聚寡 糖不能被家禽消化道的内源酶降解，只有经过消化道微生物发酵以后才能被利用。 不仅消化能大大降低，而且在发酵过程中会产生CO₂、CH₄和H₂等气体，使畜禽的采 食量下降，还产生胀气等疾病；另外，这些低聚寡糖还能刺激肠道蠕动，提高饲料 通过消化道的速度，从而降低营养物质的利用率；豆粕中还含有约14％的果胶，而 果胶具有高度的粘性。这些粘性的多糖不但抑制营养物质的消化和吸收，而且还能 和肠道分泌的消化酶结合，降低消化酶活性，甚至还会引起肠粘膜形态和功能的变 化。果胶中约7％的a-半乳糖苷具有良好的热稳定性，在普通的饲料调制加工过程 也不会失活，同时亦不能被单胃动物的内源酶消化。如果所有这些半乳糖苷都被a- 半乳糖苷酶水解掉，则豆粕的代谢能含量会增加250千卡，即如果每千克日粮的代 谢能含量为3000千卡，则总能量含量的增加为8.0％以上。

在豆粕类饲料中添加α-半乳糖苷酶可以提高豆粕的代谢能，消除肠道的胀气 现象，增加动物的采食量。把α-半乳糖苷酶作为复合酶制剂的一个成分添加到饲 料中会起到明显的效果。

在食品工业上，α-半乳糖苷酶可用于豆奶的发酵，水解豆奶中易使胃胀气的 蜜二糖和水苏糖，从而获得低α-半乳糖基寡聚糖含量的豆奶制品，有利于人体消 化。一种非处方的α-半乳糖苷酶口服液Beano，利用α-半乳糖苷酶缓解诸如胀气 等胃肠疾病。这些疾病是由高纤维的饮食所致。临床研究表明，α-半乳糖苷酶对 预防胃肠不适应某些寡糖有极好疗效。

在制糖工业上，由于棉子糖的存在，造成糖蜜黏度增加，阻碍蔗糖晶体析出， 产生大量废糖蜜。使用α-半乳糖苷酶一方面可去除废糖蜜中的棉子糖，产生半乳 糖和蔗糖，提高蔗糖得率，另一方面可以减少在制糖过程中降温与再加热的费用， 降低生产成本。α-半乳糖苷酶用于甜菜制糖工业中，可使甜菜废糖蜜中所含的6～ 10％棉子糖水解76～87％，分解生成的蔗糖和废糖蜜中原来所含的蔗糖均能提取出 来，使蔗糖产率提高3～4％。因此，这种工艺被称为“无废糖蜜制糖法”。甜菜上 部因含棉子糖过多，往往不能利用而废弃，采用酶法制糖后，则能充分利用，并且 节约能源，缩短结晶时间，使加工能力和设备周转率都有很大提高。

在造纸工业中，使用α-半乳糖苷酶也是一种令人感兴趣的选择。阿拉伯木聚 糖和半乳葡聚甘露聚糖是软木中主要的半纤维素组分，α-半乳糖苷酶可以水解半 纤维素类的半乳葡聚甘露聚糖，使α-半乳糖从其碳链骨架上分离下来。尽管单独 使用α-半乳糖苷酶处理造纸加工过程中的软木纸浆对纸张的漂白没有什么影响， 但是软木纸浆被木聚糖酶、甘露聚糖酶和α-半乳糖苷酶的处理后，可以提高纸张 的漂白效果。

目前，α-半乳糖苷酶在医学界也引起广泛的兴趣。许多α-半乳糖苷酶可以从 B血细胞表面的糖蛋白水解α-1，3-D连接的末端半乳糖苷残基，从而造成B型血 到O型血的转换。通过把B型血转换成的O型血可以增加通用血型。