[发明专利]用于淀粉加工的α-淀粉酶混合物及其使用方法

说明书

优先权

本申请要求2009年8月7日提交的美国临时申请系列号61/232,276的优先权，该临时申请在此以其整体引用作为参考。

序列表

附上包含SEQ ID NO：1-6的序列表，并在此以其整体引用作为参考。

技术领域

本文描述加工淀粉的方法，其通过使低pH、热稳定的α-淀粉酶和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)α-淀粉酶与淀粉底物接触来液化淀粉。酶可以作为混合物加入或顺次加入。本文所述的酶混合物适合用于淀粉液化和糖化、乙醇产生和/或甜味剂产生等。还描述通过用低pH、热稳定的α-淀粉酶和地衣芽孢杆菌α-淀粉酶液化淀粉来加工淀粉的方法。

背景技术

来自谷粒、谷物和块茎的淀粉，例如玉米淀粉被广泛用于诸如糖浆和生物燃料的产物的工业制备。例如，高果糖玉米糖浆(HFCS)是加工形式的玉米葡萄糖浆，其具有高果糖含量和与蔗糖相当的甜度，使得HFCS可在软饮料和其他加工食物中用作糖替代物。HFCS生产目前代表了十亿美元的产业。类似地，从淀粉生产乙醇是快速增长的产业。

可以通过催化淀粉降解为葡萄糖的酶促方法从淀粉产生糖浆和生物燃料。此酶促方法通常涉及一系列酶催化的反应：

(1)液化：α-淀粉酶(EC 3.2.1.1)首先催化可含有30-40％w/w干固体(ds)的淀粉悬液降解为麦芽葡聚糖(maltodextran)。α-淀粉酶是催化随机切割内部的α-1，4-D-糖苷键的内水解酶(endohydrolase)。因为通常在高温，例如90-100℃下进行液化，所以优选将热稳定的α-淀粉酶，如来自芽孢杆菌属物种(Bacillus sp.)的α-淀粉酶用于此步骤。目前用于此步骤的α-淀粉酶，例如来自地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens)和嗜热脂肪土芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)(AmyS)的α-淀粉酶不产生显著量的葡萄糖。相反，产生的液化产物(liquefact)具有低葡萄糖当量(DE)，包含麦芽糖和高聚合度(DPn)糖类。

(2)糖化：葡糖淀粉酶催化从非还原端液化后形成的麦芽糖糊精的α-1，4-糖苷键的水解，释放D-葡萄糖。糖化产生高葡萄糖糖浆。脱支酶，如支链淀粉酶可以辅助糖化。

(3)进一步加工：此方法中的分支点出现在产生富含葡萄糖的糖浆之后。如果最终希望的产物是生物燃料，那么酵母可将富含葡萄糖的糖浆发酵为乙醇。另一方面，如果最终希望的产物是富含果糖的糖浆，那么葡萄糖异构酶可催化富含葡萄糖的糖浆转化为果糖。

α-淀粉酶分离自多种细菌、真菌、植物和动物来源。许多工业上重要的α-淀粉酶分离自芽孢杆菌属物种，部分是由于芽孢杆菌属(Bacillus)普遍高的分泌淀粉酶进入生长培养基中的容量。此外，通过遗传工程获得了具有改变、同时也是更希望的特性的芽孢杆菌属α-淀粉酶变体。此外，存在对α-淀粉酶或其变体的混合物的需要，该混合物可以利用至少两种不同来源的α-淀粉酶的最佳特性。

α-淀粉酶(SEQ ID NO：2)(Verenium Corp.)是通过三种亲本酶的DNA改组获得的改造α-淀粉酶。见Richardson等，J.Biol.Chem.277：26501-26507(2002)；美国专利号7,323,336。α-淀粉酶的有利特性包含：较低剂量下有效的黏度降低、改善的热稳定性和宽的pH操作范围。但是，此α-淀粉酶的用途目前仅限于生物燃料应用，例如乙醇产生，因为它产生无效(ineffectual)葡萄糖浆，其不适合用于诸如甜味剂应用的下游应用。具体而言，糖化来自α-淀粉酶的淀粉液化产物产生指示不完全淀粉水解的碘阳性糖(IPS)。因此，如果可以通过使用α-淀粉酶的优化混合物来找到充分利用α-淀粉酶在淀粉加工中，尤其是在甜味剂应用中的优势的方式，那么这也可以代表对本领域的有用贡献。

发明概述

由于无效淀粉水解，通过低pH、热稳定α-淀粉酶，例如α-淀粉酶加工淀粉进行高葡萄糖糖浆产生不令人满意。本公开提供酶混合物，其包含低pH、热稳定α-淀粉酶，例如α-淀粉酶，及地衣芽孢杆菌α-淀粉酶。在用于淀粉加工时，该酶混合物消除了单独使用低pH、热稳定α-淀粉酶引起的碘阳性糖(IPS；蓝糖)。因此，该酶混合物产生适合用于诸如甜味剂产生的下游应用的糖化淀粉。