[发明专利]一种产转糖基活性β-半乳糖苷酶的菌株及用该酶生产低聚半乳糖的方法

说明书

本发明公开了一种产转糖基活性β‑半乳糖苷酶的菌株及用该酶生产低聚半乳糖的方法，产转糖基活性β‑半乳糖苷酶的菌株分类命名为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)YLBGNL‑S7，保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCC M 2018397，保藏日期为2018年6月25日。本发明植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)YLBGNL‑S7菌株来源于奶酪，安全性及遗传稳定性好，生长快，培养简单，产β‑半乳糖苷酶水平高；以此菌为发酵菌株发酵生产β‑半乳糖苷酶的酶活可达1‑157U/mL；将得到的β‑半乳糖苷酶酶液添加到30％(w/v)乳糖溶液中催化反应合成低聚半乳糖，转化反应2‑24h，反应产物GOS得率可达43.40％(w/w)，其中转移二糖和转移三糖分别为18.29％(w/w)和12.95％(w/w)。

技术领域

本发明涉及食品生物技术领域，特别是一种产转糖基活性β-半乳糖苷酶的菌株及用该酶生产低聚半乳糖的方法。

背景技术

低聚半乳糖(Galacto-oligosaccharides，GOS)是一类不可被人体肠道消化吸收的功能性低聚糖。低聚半乳糖具有调整改善肠道菌群，促进人体健康的功效。低聚半乳糖对双歧杆菌等益生菌具有显著的增殖作用，其益生特性获得了广泛的临床验证，益生指数(PI)高达11.66，显著高于相同糖链单元低聚果糖(FOS)的PI值5.05。此外，低聚半乳糖还具有降低结肠癌风险，减少炎症，减少肠道病原体侵袭，提高宿主免疫力等功效。

低聚半乳糖的加工性能较好，具有低分子量水溶性膳食纤维的特点，热值较低，甜度为蔗糖的20-40％，对酸和热较稳定，作为一种天然存在的人乳寡糖(HMOS)，低聚半乳糖可应用于婴儿配方奶粉，成为人乳寡糖(HMOS)在新生儿和婴儿配方奶粉中的替代品，是近年来倍受关注的功能性低聚糖。

低聚半乳糖的结构与人乳寡糖(HMOS)近似，由数量不等的半乳糖单元，以葡萄糖或半乳糖单元为还原性末端，通过β-(1-4)，β-(1-6)、β-(1-3)等β-糖苷键构成的异质性低聚糖。结构分析鉴定发现的转移二糖、转移三糖、转移四糖形式的低聚半乳糖超过30种。不同结构及聚合度的低聚半乳糖，其益生特性也存在差异。

作为膳食补充剂的低聚半乳糖，商业化生产主要以各种原料形式的乳糖，利用微生物来源的β-半乳糖苷酶(EC3.2.1.23)通过酶法合成。国际上用于低聚半乳糖合成的工业化酶制剂产品仅仅局限于米曲霉(Aspergillus oryzae)、乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyceslactis)和环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)来源的β-半乳糖苷酶。

尽管已有上述不同来源β-半乳糖苷酶合成的低聚半乳糖产品上市，但酶法合成低聚半乳糖仍存不足：(1)低聚半乳糖的得率较低、乳糖转化率不高。目前商业化低聚半乳糖产品(丹麦Friesland Food Domo的和日本Yakult Honsha的)中实际上仍含有20％左右的乳糖和葡萄糖。为了获得高纯度的低聚半乳糖，酶法合成的低聚半乳糖还需经过色谱、膜分离或微生物发酵转化等方式进行下游纯化处理；(2)低聚半乳糖产品的同质化严重。酶的来源直接影响酶法合成低聚半乳糖的结构和益生特性，不同来源β-半乳糖苷酶合成低聚半乳糖产物谱存在显著差异，其低聚半乳糖产物主要成分的糖苷键类型以及聚合度也不同。