[发明专利]合成低聚异麦芽糖的解脂亚罗威酵母菌株及其合成方法

说明书

本发明公开了一株合成低聚异麦芽糖的解脂亚罗威酵母菌株及其合成方法；本发明利用食品安全微生物解脂亚罗威酵母Yarrowia lipolytica作为酶表达宿主，将食品级微生物的合成低聚异麦芽糖的不同基因进行优化改进，设计构成不同的基因表达盒，转化解脂亚罗威酵母Yarrowia lipolytica，获得能高效催化淀粉、糊精或者麦芽糖生产低聚异麦芽糖的工程菌株。培养该工程酵母菌株获得细胞，作为酶源，实现一步法由淀粉、糊精或者麦芽糖合成低聚异麦芽糖，最高转化率达到75％。本发明提供的食品级菌株及用其合成低聚异麦芽糖的方法简化了生产步骤、提高了生产效率，因而可以显著降低低聚异麦芽糖规模化生产的成本。

技术领域

本发明属于食品生物技术领域，涉及一株合成低聚异麦芽糖的解脂亚罗威酵母菌株及其合成方法。

背景技术

低聚异麦芽糖(Isomalto-oligosaccharide,简称IMO)是一种重要的功能性低聚糖，一般由2-10个葡萄糖以糖苷键进行连接，这些糖苷键中至少含有一个α-1,6糖苷键，也可能含有极少数的α-1,3糖苷键。低聚异麦芽糖常包含多种组分，如异麦芽糖(IG2)、异麦芽三糖(IG3)、潘糖(P)、异麦芽四糖(IG4)，结构式如图1，其中A、B、C分别代表异麦芽糖、潘糖和异麦芽三糖。

目前国家标准根据产品的纯度将低聚异麦芽糖分成了IMO-50和IMO-90两种，IMO-50中IG2+P+IG3含量占35％以上，IMO-90中IG2+P+IG3含量达45％以上。目前已知低聚异麦芽糖极少以游离的状态存在于自然界，一般作为多糖或者分支链淀粉的组成部分，在清酒、蜂蜜、酱类及果葡糖浆中才有少量存在。

低聚异麦芽糖具有优异的生理效应。它能促进消化道内多种有益细菌的生长繁殖，是一种优良的益生元(prebiotics)。其主要生理功效如下：

(1)调节人体脂类物质代谢：低聚异麦芽糖基本不含单糖或含量极低，又很难被唾液酶、胃液及小肠中的酶消化利用，不增加血液中糖和胆固醇的含量，且属于非胰岛素依赖性，糖尿病患者可以放心食用；

(2)合成机体必需维生素，并促进矿物质吸收：低聚异麦芽糖是肠道内双歧杆菌的增殖因子，可促进其增殖，增加机体合成B族维生素，促进钙、镁、铁等矿物质元素的吸收，提高机体免疫力；

(3)预防龋齿，抑制牙垢：一般蛀牙主要是由链球菌造成，而低聚异麦芽糖很难被其分解，从而达到预防龋齿的作用，同时在与蔗糖结合时可抑制不溶性葡聚糖合成的产生，可以很好的抑制牙垢的形成；

(4)调节肠道菌群：低聚异麦芽糖促进双歧杆菌和乳酸菌增殖促进食物消化吸收，降低肠道PH，促进肠道蠕动，改善肠道功能；

(5)保护肝功能：如果肝功能发生异常，势必会影响肠道菌群，同样的将肠道菌群向良性调节必有利于肝功能的正常发挥。口服高浓度的低聚异麦芽糖产品可以调节肠道菌群，降低有毒物质含量，大大增加蛋白质耐受性，增加体重。

由于低聚异麦芽糖具有上述优异的生理功能，使得其在食品及医疗保健品中得到非常广泛的应用，市场销量巨大，国内外对生产低聚异麦芽糖的方法进行了大量的研究。

目前在工业上经典的生产低聚异麦芽糖的主要采用的是多酶协同转化法。一般需要利用α-淀粉酶、β-淀粉酶、普鲁兰酶、转苷酶。从淀粉出发经液化(耐高温α-淀粉酶)、糖化(β-淀粉酶、普鲁兰酶)、转苷作用(α-葡萄糖转苷酶)这一多酶协同步骤生产得到低聚异麦芽糖。产物中除了含有低聚异麦芽糖外，还含有40％～50％的葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖以及低聚麦芽糖等以α-1,4糖苷键连接的寡糖。再经过过滤、脱盐、脱色、分离、浓缩、干燥得到低聚异麦芽糖IMO-50或高纯度的IMO-90，其工艺流程如下图2。该方法存在很多问题，如工序过多、工艺参数难控制、时间过长、难以实现连续化生产等诸多缺点，尤其需要单独制备或者购买比较昂贵的酶制剂，如β-淀粉酶、普鲁兰酶、α-葡萄糖转苷酶。这些都使得规模化生产IMO的成本较高。