[发明专利]一组环状糊精葡糖基转移酶及其编码基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一组环状糊精葡糖基转移酶及其编码基因和应用。

背景技术

环状糊精的英文为cyclodextrin，简称CD。环糊精是环糊精转葡萄糖基酶（CGTase）作用于淀粉的产物，是六个以上葡萄糖以α—1,4—糖苷键连结的环状寡聚糖，其中最常见、研究最多的是α-环糊精（α-CD）、β-环糊精（β-CD）、γ-环糊精（γ-CD），分别由六个、七个和八个葡萄糖分子构成，是相对大和相对柔性的分子。

α-环状糊精为淀粉深加工的一类高值化产品，由六个葡萄糖基通过α-1，4葡萄糖苷键连接而成的环状低聚糖。在结构上，α-CD的立体结构呈圆筒形（一端大，一端小），具有“外亲水，内疏水”的特殊性及无毒的优良性能，可与多种客体化合物采用适当方法进行包结，从而改变被包结物质的溶解度、挥发性及化学反应性能等理化性质，提供一些非常有用的功能。

α-CD是一种有潜力的食品添加剂，特别是可以作为目前已经生产的β-环状糊精（β-CD）的替代产品。β-CD已有大规模生产，但在使用过程中发现它有脏器沉积的风险，以及包接效率低下的问题。

概括起来，α-CD在食品工业有如下应用前景：（1）将水不溶性或溶解度低的化合物制成水溶解度高的包封化合物；（2）使包封的化合物具有良好的稳定性（如保色、保香，耐热、耐酸、耐水解、抗氧化、防挥发等）；（3）屏蔽作用（掩盖食品中不愉快气味和苦味）；（4）除去食品中不需要的成分（如咖啡因、胆固醇等）；（5）具有乳化、发泡作用，可作乳化剂和发泡剂；（6）使液体状、油状、挥发性物料固化。

目前，α-CD开发和应用的最大障碍是缺乏具有高α-环糊精转化活力的酶制剂，使得该产品的成本和价格高出β-CD的三倍，限制了其大规模应用。

α-CD的生成，主要是以淀粉为原料，经过环状糊精葡糖基转移酶（cyclodextrin glucano-transferase简称CGTases）的糖基转化作用而来。CGTases的专一性较低，在大多数情况下同时产生α-CD、β-CD和γ-CD三种产物。采用不同的CGTases产生的三种产物比例不同，现有的CGTases的主要转化产物是β-CD，同时也产生一定量的α-和γ-CD。现有的研究方向主要是两个方面：其一是从自然资源中寻求催化效果更好或专一性更高的酶；其二是对现有的酶蛋白进行定向改造从而获得催化效果更好或专一性更高的酶。

发明内容

本发明的目的是提供一组环状糊精葡糖基转移酶及其编码基因和应用。

本发明提供的环状糊精葡糖基转移酶，来自软腐芽孢杆菌(Bacillus macerans)，是将序列表的序列1所示蛋白质进行如下（a）和（b）两个突变得到的蛋白质：

（a）将序列表的序列1自N末端第536位氨基酸残基由丙氨酸突变为缬氨酸；

（b）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基进行突变。

所述（b）中所述突变为如下（1）至（17）中的任意一种：

（1）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为三个连续的组氨酸；

（2）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为两个连续的组氨酸；

（3）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为组氨酸；

（4）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基（酪氨酸）缺失；

（5）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为脯氨酸；

（6）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为甘氨酸；

（7）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为苏氨酸；

（8）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为谷氨酸；

（9）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为天冬酰胺；

（10）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为丝氨酸；

（11）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为苯丙氨酸；

（12）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为缬氨酸；

（13）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为半胱氨酸；

（14）将序列表的序列1自N末端第167位氨基酸残基由酪氨酸突变为精氨酸；