[发明专利]一种米黑根毛霉α-淀粉酶及其编码基因与应用

说明书

本发明涉及一种米黑根毛霉α‑淀粉酶及其编码基因与应用。本发明提供的蛋白质具有α‑淀粉酶活力，该蛋白质的基因在毕赤酵母中高效表达，经毕赤酵母高密度发酵后的最高酶活为29794.2U/mL，纯化后的比酶活为3502.1U/mg，最适反应pH为6.0，在pH 4.5‑8.0保持稳定；最适反应温度为75℃，在65℃以下保持较高酶活力，具有较好的耐热性。所述酶应用于馒头中，能使馒头比容增大7.7％，同时能延缓馒头老化；应用于麦芽糖生产中，麦芽糖含量能够达到54.1％。所述酶在食品行业中具有良好的应用潜力。

技术领域

本发明涉及食品生物技术领域，具体说是一种米黑根毛霉α-淀粉酶及其编码基因与应用。

背景技术

α-淀粉酶[EC.3.2.1.1]属于糖苷水解酶类第13家族，是作用于淀粉分子内部切开α-1,4-糖苷键生成糊精和还原糖的一种淀粉酶，其产物的末端残基碳原子为α构型，故称为α-淀粉酶。α-淀粉酶的来源广泛，存在于动物、植物和微生物中。微生物易培养和大规模发酵，能够大量生产淀粉酶，部分微生物菌株已经被用作工业生产菌株。

由于α-淀粉酶的需求量日益增大，分子生物学和生物化学的发展使基因工程技术在酶制剂方面的应用越来越多。已有多种α-淀粉酶在大肠杆菌、酿酒酵母、毕赤酵母、枯草芽孢杆菌和黑曲霉等表达系统中成功表达。如来源于地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)的α-淀粉酶BlAmy-opt在毕赤酵母中表达后，在5L发酵罐中经高密度发酵，酶活和蛋白含量分别达到8100U/mL和8.3g/L；在50L发酵罐中经高密度发酵，酶活和蛋白含量分别达到11000U/mL和12.2g/L(Wang J,Li Y,Liu N,et al.Codon optimizationsignificantly improves the expression level ofα-amylase gene from Bacilluslicheniformis in Pichia pastoris.2015,2015:1～9)。

α-淀粉酶广泛应用于食品工业中。如Rhizopus oryzae FSIS4来源的α-淀粉酶添加到面包中，比容和高径比分别比对照增加了0.72mL/g和0.20(Ait A,Gagaoua M,Bourekoua H,et al.Improving bread quality with the application of a newlypurified thermostableα-amylase from Rhizopus oryzae FSIS4.Foods,2017,6(1):1)。来源于埃默森篮状菌和棒曲霉的α-淀粉酶的最适pH分别为3.5和4.5，且在30-70℃范围酶活力较高，在淀粉糖化过程中，这两种酶可以与葡糖淀粉酶组合用于糖化反应，以消除在糖化过程中因必须对pH和温度重新调整而实施分批过程的需求(丹尼斯科美国公司.使用来自埃默森篮状菌(Talaromyces emersonii)的α-淀粉酶进行糖化的方法.中国专利，201380052438.8；丹尼斯科美国公司.使用来自棒曲霉(Aspergillus clavatus)的α-淀粉酶进行糖化.中国专利，201380024428.3)。来源于Streptomyces badius DB-1的α-淀粉酶可以水解生淀粉，将淀粉可以不用预糊化而直接水解，从而降低淀粉加工过程中的生产能耗，在淀粉加工业中具有一定的应用潜力(Shivlata L,SatyanarayanaT.Characteristics of raw starch-digesting alpha-amylase of Streptomycesbadius DB-1with transglycosylation activity and its applications.AppliedBiochemistry and Biotechnology,2017,181(4):1283-1303)。

α-淀粉酶除应用在食品工业中，在饲料、医药、造纸、纺织和洗涤剂等工业上有广泛的应用。目前，虽然已有几百种α-淀粉酶被发掘，但在各个行业中应用的α-淀粉酶的性质需求不同，因此开发一些新型、表达量高和具有特殊特性的α-淀粉酶仍具有重要的研究意义和实际应用价值。