[发明专利]一种耐热性的低温外切菊粉酶突变体MutQ23Δ3

说明书

本发明涉及基因工程及蛋白质改造技术领域，具体来说是一种耐热性的低温外切菊粉酶突变体MutQ23Δ3，突变体MutQ23Δ3的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。MutQ23Δ3的最适pH为6.0；最适温度为45℃，在0℃、10℃、20℃和30℃时分别具有14％、24％、46％和75％的酶活；50℃处理60min后，MutQ23Δ3仍然保持100％的酶活；该酶可水解菊粉产生果糖。本发明的耐热性提高的低温外切菊粉酶突变体MutQ23Δ3可应用于食品、酿酒和生物能源等行业。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，涉及蛋白质改造技术，具体为一种耐热性的低温外切菊粉酶突变体MutQ23Δ3。

背景技术

菊粉(Inulin)是呈直链结构的果聚糖，由β-呋喃果糖分子通过β-2,1糖苷键连接，在其还原末端还含有一个α-吡喃葡萄糖基。菊粉是一种来源丰富的可再生资源，存在于菊芋、菊苣、大丽花、牛蒡和雪莲果等植物的根和茎中，这些植物的根和块茎的产量很大，可含高达22％鲜重或80％干重的菊粉。菊粉酶具有2种作用方式：一种为内切型菊粉酶，水解菊粉多糖链内部的β-2,1糖苷键，生成低聚果糖；另一种为外切型菊粉酶，从非还原端逐个水解β-2,1糖苷键，最终生成果糖和少部分的葡萄糖。果糖可用于生产果糖浆；果糖经酵母等发酵后可以用来生产生物乙醇；果糖还可以促进儿童对铁的吸收，促进绝经后妇女对钙的吸收，防治肥胖症，促进肠道有益菌群的形成从而防治结肠癌等。因而，外切菊粉酶可应用于食品、酿酒和生物能源等行业中(Singh RS et al.International Journal ofBiological Macromolecules,2017,96:312–322.)。

耐热性好的酶受热不易失活，在酶的生产、保存、运输等方面都具有优势。低温环境超过地球总面积的75％，包括终年低温的环境和季节性低温的环境。低温酶可应用于低温环境。低温处理可防止微生物的污染、营养损失和食品品质降低。将中温或者高温处理方式转为低温处理可起到降低能耗的作用(Cavicchioliet al.Microbial Biotechnology,2011,4(4):449–460.)。因此，低温外切菊粉酶可用于酒的发酵、食品的腌制、去污、低温下的菊粉加工等，具有重要的开发价值。然而，低温酶普遍耐热性差，需要提高其耐热性。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种耐热性提高的低温外切菊粉酶突变体MutQ23Δ3，可应用于食品、酿酒和生物能源等行业。

为了实现该技术目标，本发明具体通过以下技术方案实现：

一种耐热性的低温外切菊粉酶突变体MutQ23Δ3，所述的突变体MutQ23Δ3的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，与GenBank记录的外切菊粉酶序列AGC01503(SEQ ID No.3)相比：MutQ23Δ3不含有位于AGC01503的N端的信号肽序列“MIKLKKYGVLMLLLGVFGTSLA”；此外，在N末端，MutQ23Δ3比AGC01503多了氨基酸“GP”，但缺失了3个氨基酸，即缺失AGC01503的第23位至25位氨基酸“QTG”。

所述突变体MutQ23Δ3的最适pH为6.0；最适温度为45℃，在0℃、10℃、20℃和30℃时分别具有14％、24％、46％和75％的酶活；50℃处理60min后，MutQ23Δ3仍然保持100％的酶活；该酶可水解菊粉产生果糖。

本发明提供了所述的耐热性提高的低温外切菊粉酶突变体MutQ23Δ3的编码基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

本发明的另一目的在于提供一种包含耐热性提高的低温外切菊粉酶突变体MutQ23Δ3编码基因的重组载体。

本发明的另一目的在于提供一种包含耐热性提高的低温外切菊粉酶突变体MutQ23Δ3编码基因的重组菌。

另外，本发明所述的外切菊粉酶突变体MutQ23Δ3在食品及酿酒制备中的应用也在本发明的保护范围内。