[发明专利]β-呋喃果糖苷酶突变体及其应用

说明书

本发明属于基因工程领域，具体涉及β‑呋喃果糖苷酶突变体及其应用。所述突变体是通过用另一种氨基酸残基取代SEQ ID NO：1所示氨基酸序列的下述位点的氨基酸残基而获得的β‑呋喃果糖苷酶突变体，所述的氨基酸残基位置为SEQ ID NO：1所示氨基酸序列中的：第218位，和/或第408位，和/或第410位。以上三个位点的单点及联合突变能够增强功能性寡糖的合成能力，催化蔗糖生成β‑2，6糖苷键连接的低聚果糖⁶F‑FOS的转化率显著提高。其中S218A/H410A为最佳突变体，其催化蔗糖合成低聚果糖的转化率最高可达62％(±5％)，且新生成了蔗果四糖，最高可达60g/L(±5％)。本发明的突变体β‑呋喃果糖苷酶合成新型低聚果糖⁶F‑FOS的能力比野生型显著提高，是合成β‑2，6型低聚果糖的优良生物催化剂。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及β-呋喃果糖苷酶突变体及其应用。

背景技术

功能性食品受到越来越多消费者的欢迎，全球功能性食品的销售额高达330亿美元。其中全球最大的功能性食品市场美国年销售额已达15.5美元。此外，功能性食品在德国、法国、英国等也有较大的市场。而在日本，2002年功能性食品市场已高达14亿美元，成为全球第二大销售市场。根据GIA(Global Industry Analysts)报告分析，到2020年，全球市场对益生元产品的需求将超59亿美元。

目前，市场上销售的功能性食品基本都添加了一些有特定功能的添加剂，包括膳食纤维、寡果糖、益生素、聚氨基酸等(Menrad K.Journal of Food Engineering,2003,56:181-188)，低聚果糖是其中使用最为广泛之一。低聚果糖(fructooligosaccharides,FOS)又称为果寡糖、蔗果低聚糖，是由1-3个果糖基通过β-2，1或β-2，6糖苷键连接到蔗糖的还原性末端生成的蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其混合物，它是公认典型的益生元，也是一种水溶性膳食纤维。低聚果糖具有改善肠道、降低血脂和胆固醇、促进维生素合成、提高免疫力、促进矿物质吸收、保护肝脏、防止龋齿以及美容等功能，因此它被誉为营养、保健、疗效三位一体的21世纪健康新糖源。低聚果糖在高等植物，特别是一些珍贵的药用植物中广泛存在，但构型不同。自然存在于各种植物中的低聚果糖主要包括：两个果糖基之间通过β-2，1糖苷键连接的菊粉型FOS(¹F-FOS)，两个果糖基之间通过β-2，6糖苷键连接的果聚型FOS(⁶F-FOS)，以及果糖基与蔗糖的葡萄糖基之间通过β-2，6糖苷键连接而成的neo-FOS(⁶G-FOS)三种或它们的混合体。蜂蜜、香蕉、西红柿、大麦等植物果蔬中都含有低聚果糖，但含量较低且难以提取，目前低聚果糖的主要合成方法是采用微生物酶法。微生物转化酶法生产的低聚果糖也有不同结构，采用黑曲霉生产的低聚果糖为单一结构，即¹F-FOS，而采用米曲霉生产的低聚果糖组分较为丰富，包含¹F-FOS、⁶F-FOS及⁶G-FOS。¹F-FOS的功效已广为认知，但越来越多的研究证实⁶F-FOS和⁶G-FOS这两种β-2，6型低聚果糖具有更优的益生元性能以及化学稳定性，并且在一定范围内，长链低聚果糖比短链低聚果糖更加耐酸和耐酶水解(Marx,S.P.Fems Microbiology Letters 2000,182,163)。