[发明专利]一种高转化率的蔗糖异构酶及其应用

说明书

本发明涉及酶催化技术领域，尤其是一种高转化率的蔗糖异构酶及其应用，该蔗糖异构酶氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示。使用时，取蔗糖母液，加入PB、纯水，加入该蔗糖异构酶的粗酶液，30℃反应。其中，酶的最高底物浓度≤700g/L，底物：粗酶液投比≤100：1。本发明的高转化率蔗糖异构酶比野生型蔗糖异构酶具有更高的底物浓度，更快的反应速度，投酶量低，可有效缩减成本；转化率高，大于95％。

技术领域

本发明涉及酶催化技术领域，具体领域为一种高转化率的蔗糖异构酶。

背景技术

蔗糖是一种常用的甜味剂。一旦摄取，蔗糖降解为葡萄糖和果糖，从而升高血糖水平。过量摄入蔗糖很容易导致肥胖，并与健康问题有关，例如心脏病和2型糖尿病。随着生活水平和健康意识的提高，人们开始关注可以替代蔗糖的、更健康的功能性甜味剂。

随着生活水平的提高和健康意识的发展，人们更加注重饮食。在甜味剂方法，人们更喜欢低热量和保健功能产品，如D-塔格糖、阿洛酮糖、异麦芽酮糖和低聚果糖等。作为蔗糖的替代品，异麦芽酮糖具有许多健康优势，例如，延长能量释放、减慢消化、更高的稳定性、降低胰岛素水平、防止蛀牙和血糖指数。因此，异麦芽酮糖被认为是的肠胃外治疗糖尿病营养物。另外，异麦芽酮糖作为一种还原性功能二糖，是目前唯一没有用量限定的甜味剂。

异麦芽酮糖，俗称帕拉金糖，由d-葡萄糖和d-果糖通过α-1,6-糖苷键连接而成，不同于蔗糖中的α-1,2-糖苷键。异麦芽酮糖具有与蔗糖相似的物理和感官特性。然而，与蔗糖相比，它有几个优点：由于异麦芽酮糖的甜度低于蔗糖(约为甜度的50％)，是一种低热量的非致龋营养糖；此外，异麦芽酮糖被酶缓慢水解并以葡萄糖和果糖的形式被吸收到机体中，从而降低胰岛素水平和血糖指数。因此，异麦芽酮糖有潜力成为肥胖症和糖尿病的蔗糖替代品。

异麦芽酮糖的合成通常涉及化学或酶促方法。化学法总是伴随着某些副产物的形成，颜色呈褐色，增加了产品的分离纯化难度；此外，这些困难增加了生产成本和能源消耗。因此，利用生物转化技术以蔗糖为底物合成异麦芽酮糖成为研究热点。此外，作为高效、绿色的生物催化剂，酶具有更温和的反应条件、更容易加工和更高的产品收率等优势，使得酶法在各个行业中越来越重要。

在工业上，异麦芽酮糖主要由蔗糖经细菌发酵制得。这些异麦芽酮糖生产菌株可以合成蔗糖异构酶，该酶负责将蔗糖异构化为异麦芽酮糖和其他副产物，如海藻糖、果糖和葡萄糖。但蔗糖底物浓度有限，使得发酵过程中异麦芽酮糖产量降低。

目前，蔗糖异构酶已有多种微生物来源得到披露，但根据文献报道，用蔗糖异构酶制备异麦芽酮糖存在以下问题：

(1)随反应时间延长，杂糖比例增多，如葡萄糖、海藻酮糖等总计占比在10％-20％不等。极端的情况下，曾经有过海藻酮糖占比高达50％的结果出现。

(2)高浓度底物的反应体系可以有效增加时空生产效率，减小能耗，并且有文献报道在800g/L蔗糖的高渗透压下微生物无法生长，故可以在开放式设备中生产。

因此，开发一种高转化率的蔗糖异构酶或突变体，使得反应时间缩短，进而在一定程度上减小杂糖占比，具有很大的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高转化率的蔗糖异构酶及其应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高转化率的蔗糖异构酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示。

本发明的蔗糖异构酶的底物浓度和反应速度均高于野生型蔗糖异构酶的底物浓度和反应速度。其转化率大于95％。

本发明高转化率的蔗糖异构酶可用于催化生产异麦芽酮糖中，使用方法为：取蔗糖母液，加入PB、纯水，加入蔗糖异构酶的粗酶液，30℃反应。