[发明专利]l-薄荷醇-O-β-半乳糖基化酶、编码基因、工程菌及其应用

说明书

本发明公开了一种l‑薄荷醇‑O‑β‑半乳糖基化酶及编码基因，以及含l‑薄荷醇‑O‑β‑半乳糖基化酶的基因工程菌，及其在微生物催化制备l‑薄荷醇‑O‑β‑半乳糖苷中的应用。所述l‑薄荷醇‑O‑β‑半乳糖基化酶氨基酸序列为SEQ ID NO.2所示。本发明所述生产l‑薄荷醇‑O‑β‑半乳糖苷的重组大肠杆菌，即重组大肠杆菌(Escherichia coli)E.coli 28a‑sth1275能够在胞内高效合成l‑薄荷醇‑β‑半乳糖基化酶。该重组菌经过发酵，诱导胞内表达l‑薄荷醇‑O‑β‑半乳糖基化酶，将发酵液离心获得细胞，再重悬后可直接用于制备l‑薄荷醇‑O‑β‑半乳糖苷。以l‑薄荷醇和乳糖为底物，催化合成l‑薄荷醇‑O‑β‑半乳糖苷。

(一)技术领域

本发明涉及一种l-薄荷醇-O-β-半乳糖基化酶及编码基因，以及含l-薄荷醇-O-β-半乳糖基化酶的基因工程菌，及其在微生物催化制备l-薄荷醇-O-β-半乳糖苷中的应用。

(二)技术背景

l-薄荷醇-O-β-半乳糖苷(l-menthol-O-β-galactoside，以下简称β-MenG)是一类由l-薄荷醇分子与半乳糖分子以糖苷键结合的物质，结构式如图1所示，其通过糖苷键将一个D-吡喃半乳糖和l-薄荷醇的羟基偶联形成糖苷化合物。半乳糖分子与l-薄荷醇的羟基结合可形成两种端基异构体的糖苷化合物，分别为l-薄荷醇-O-α-半乳糖苷和l-薄荷醇-O-β-半乳糖苷。研究表明l-薄荷醇-O-β-糖苷在水中的溶解度较大，是l-薄荷醇-O-α-糖苷的27倍，其水中溶解度可达18.1g/L。薄荷醇糖苷本身没有香气，而是具有缓慢释放和增加持效性的特点，比如口香糖、面膜产品、治疗烫伤药膏或止痛药膏，其添加的薄荷醇糖苷能够被皮肤表皮或口腔的微生物或糖苷酶缓慢降解，从而释放薄荷醇，延长薄荷香味、清凉感和药效用，适合作为新型的、稳定好的潜香原料。

l-薄荷醇-O-β-半乳糖苷在食品、医药、化妆品和烟草行业等行业具有广泛的应用前景。但局限于β-MenG的生产技术，高纯度的产品价格高居不下。目前的生产方法包括化学法合成、酶法合成和植物或藻类中直接提取。其中化学法缺乏立体和区域专一性，产物多样，得率低。UDP依赖型的糖基转移酶的催化合成进行β-糖基化反应，需以尿苷二磷酸糖(UDP-G)为糖基供体，其原料价格昂贵，难以广泛应用。直接提取的方法，其得率太低，成本高，难以产业化。目前，β-MenG的生产技术侧重于筛选以廉价糖基供体为原料的高活性的糖苷酶用于生物催化转化合成。

(三)发明内容

本发明目的是提供l-薄荷醇-O-β-半乳糖基化酶及编码基因，以及含l-薄荷醇-O-β-半乳糖基化酶的基因工程菌，及其在微生物催化制备l-薄荷醇-O-β-半乳糖苷中的应用，实现了用酶法一步糖基化生产β-MenG。

本发明采用的技术方案是：

l-薄荷醇-O-β-半乳糖基化酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。所述l-薄荷醇-O-β-半乳糖基化酶来源于嗜热链球菌Streptococcus thermophiles。

SEQ ID NO.2：

MNMTEKIQTYLNDPKIVSVNTVDAHSDHKYFESLEEFSEGEMKLRQSLNGKWKIHYAQNT

NQVLKDFYKTEFDETDLNFINVPGHLELQGFGSPQYVNTQYPWDGKEFLRPPQVPQESNA

VASYVKHFTLNDALKDKKVFISFQGVATSIFVWVNGNFVGYSEDSFTPSEFEISDYLVEG

DNKLAVAVYRYSTASWLEDQDFWRLYGIFRDVYLYAIPKVHVQDLFVKGDYDYQTKAGQL

DIDLKTVGDYEDKKIKYVLSDYEGIVTEGDASVNGDGELSVSLENLKIKPWSAESPKLYD