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一组动物体温下高催化活力β-1,3-1,4-葡聚糖酶突变体及其应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2024-01-15 10:02:31

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 涂媛 | 2024-01-15 10:02:31

一组动物体温下高催化活力β‑1,3‑1,4‑葡聚糖酶突变体及其应用,包括BisGlu16B‑D213A、BisGlu16B‑D253A和BisGlu16B‑D213A/D253A突变体。三个突变体在65℃下的半衰期分别较野生型延长11min、28min和30min。动物肠道体温环境在37℃左右,酶在37℃下的催化活力提高有利于该酶在动物肠道中更好的发挥降解功能;且三种葡聚糖酶突变体的热稳定性均比野生型酶有不同程度的提高,这样的性质能够使得酶能够更好的抵抗高温制粒导致的酶失活。这样一种在动物体温下催化活力高、热稳定性优良的酸性葡聚糖酶在饲料加工、啤酒酿造及寡糖生产等领域中具有极大的应用潜力。

解决的技术问题:本发明提供一组动物体温下高催化活力β‑1,3‑1,4‑葡聚糖酶突变体及其应用。技术方案:一组动物体温下高催化活力β‑1,3‑1,4‑葡聚糖酶突变体,包括BisGlu16B‑D213A、BisGlu16B‑D253A和BisGlu16B‑D213A/D253A突变体,所述BisGlu16B‑D213A的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所述;BisGlu16B‑D253A的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示;BisGlu16B‑D213A/D253A的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示;其中,所有突变位点的标号使用未去信号肽时的序列。

纤维素类物质包括纤维素、半纤维素和木质素,是自然界中常见的、最丰富的可再生资源。纤维素是由D‑吡喃式葡萄糖以β‑1,4糖苷键连接而成的大分子聚合物,也是植物细胞壁的主要成分。半纤维素一般指自然界植物细胞壁中除果胶和纤维素类成分之外的其他聚糖类物质,主要包括葡聚糖、半乳甘露聚糖和半乳葡甘露聚糖。其中,β‑葡聚糖是一类非淀粉葡萄糖聚合物,其包含通过β‑糖苷键连接的β‑葡萄糖残基。作为结构元素,β‑葡聚糖广泛存在于植物细胞壁、谷物种子及一些真菌、藻类中,其中大麦和燕麦中的β‑葡聚糖含量最高,分别可达2‑20g/100g干重(65%可溶)和3‑8g/100g干重(82%可溶)(Khoury,10.1155/2012/851362)。

β‑葡聚糖酶是内切β‑1,3‑1,4‑葡聚糖酶和外切β‑1,3‑1,4‑葡聚糖酶的总称。他作用域葡聚糖的β‑1,3和β‑1,4糖苷键,使β‑葡聚糖分解成寡糖。在饲料工业中,β‑葡聚糖酶通过降解β‑葡聚糖,改善单胃动物肠道内容物,降低食糜粘度,促进营养物质的消化与吸收,提高饲料利用率(Beckmann 10.1002/jobm.200510107)。在啤酒加工业中,β‑葡聚糖酶能够高效地将麦芽中的β‑葡聚糖水解为葡萄糖和寡糖,摧毁细胞壁,使细胞内容物大量释放,提高麦芽汁得率,降低醪液粘度从而缩短糖化醪过滤时间,所获得麦汁清亮,使制得的啤酒色泽浅,泡沫均匀持久(宫春波等,2002,广州食品工业科技)。

针对饲料业、啤酒酿造业等食品工业的需求,因此,获得具有优良特性的β‑葡聚糖酶仍具有重大意义。


此技术是江苏科技大学游帅研发,江苏科技大学注册地位于镇江市梦溪路2号。经营范围包括培养高等学历人才,促进科学技术发展。机械制造、焊接、船舶与海洋工程结构力学、轮机工程学科研究生学历教育船舶专业学科、应用物理学、生物技术、统计学、高分子材料工程、焊接技术与工程、机械电子工程、测控技术与仪器、财务管理、物流管理、公共事业管理本科学历教育相关科学研究、科技服务。

与现有技术相比,此技术产生的有益效果:本发明提供一种性质优良的、适合于动物体温条件下催化半纤维素降解的葡聚糖酶突变体。该葡聚糖酶突变体最适pH在2‑4.5之间,在pH1‑12之间,突变体D213A/D253A的稳定性均优于野生型。在最适温度适应性方面,三个突变体的最适温度均为60℃,但37℃下的相对酶活,突变体比野生型分别提高96%、1.4倍和89%,且在高温70℃下,突变体的相对酶活比野生型分别提高3.3倍、70%和1.1倍。在37℃下,当以燕麦葡聚糖为底物时,三个突变体BisGlu16B‑D213A、BisGlu16B‑D253A和D213A/D253A的比活分别比野生型BisGlu16B提高78%、52%和90%,催化效率分别比野生型提高5%、16%和58%;当以地衣多糖为底物时,三个突变体的比活分别比野生型提高49%、43%和9%,催化效率分别比野生型提高55%、45%和1.1倍;当以昆布多糖为底物时,三个突变体的比活分别比野生型提高36%、25%和93%,催化效率与野生型无明显差别。其中组合突变体D213A/D253A催化活力提升最为明显,较野生型比活最高提93%(昆布多糖为底物),催化效率最高提高1.1倍(地衣多糖为底物)。在热稳定性方面,三个突变体在65℃下的半衰期分别较野生型延长

11min、28min和30min。动物肠道体温环境在37℃左右,酶在37℃下的催化活力提高有利于该酶在动物肠道中更好的发挥降解功能;且三种葡聚糖酶突变体的热稳定性均比野生型酶有不同程度的提高,这样的性质能够使得酶能够更好的抵抗高温制粒导致的酶失活。这样一种在动物体温下催化活力高、热稳定性优良的酸性葡聚糖酶在饲料加工、啤酒酿造及寡糖生产等领域中具有极大的应用潜力。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地保定,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。。