α-葡萄糖苷酶制备及酶法生产低聚异麦芽糖项目
一、项目简介
1、项目概述
α-葡萄糖苷酶（α-transglucosidase，EC 3.2.1.20，简称AGLU）可以从低聚糖类底物的非还原末端切开α-（1，4）糖苷键，释放出葡萄糖，或将游离的葡萄糖基转移到另一类底物形成α-（1，6）糖苷键，从而得到非发酵性的低聚异麦芽糖。除了用于低聚异麦芽糖的生产，利用α-葡萄糖苷酶的转苷作用，还可以合成其它的甜味剂。其作为一种检测工具，可应用于食品成分分析、医学诊断和环境分析等方面。
工业上，淀粉作为原料生产低聚异麦芽糖的工艺已经较为成熟，首先将淀粉经耐高温α-淀粉酶液化后，再添加真菌α-淀粉酶，β-淀粉酶和普鲁兰酶将淀粉水解成麦芽糖，最后，通过α-葡萄糖苷酶的转糖苷作用生成低聚异麦芽糖。低聚异麦芽糖的制备工艺还包括精制和提纯。在以上低聚异麦芽糖的制备过程中，α-葡萄糖苷酶的转糖苷作用是关键步骤。如何得到高转化率的α-葡萄糖苷酶来提高低聚异麦芽糖的产率，降低生产成本，是其中需要解决的关键问题。
本项目通过基因工程技术构建高效表达α-葡萄糖苷酶的工程菌，优化了工程菌的发酵工艺条件，在此基础上进行酶转化生产低聚异麦芽糖的研究。由于获得了高性能的α-葡萄糖苷酶，采用本工艺可低成本生产低聚异麦芽糖，为大规模生产低聚异麦芽糖提供技术基础。
2、知识产权
拥有自主知识产权。
3、市场分析及效益预测
α-葡萄糖苷酶可用于低聚异麦芽糖的生产。利用其转苷作用，还可以合成具有优良甜味的高甜度蛇菊苷衍生物，这些衍生物有望成为优质甜味剂。此外，α-葡萄糖苷酶还可用于合成具有立体旋光性的糖脂及糖肽等。将α-葡萄糖苷酶和葡萄糖氧化酶共固定化后制成生物传感器可快速高效检测麦芽糖，应用于食品成分分析、医学诊断和环境分析等方面。本项目研制的a-葡萄糖苷酶可取代进口酶，应用于低聚异麦芽糖的生产以及其它相关应用。
低聚异麦芽糖作为一种健康糖源和功能性食品添加剂广泛应用于医药、食品和饲料添加剂行业中。研究表明，肠道益生菌能够有效抵抗肠道感染，而低聚异麦芽糖作为肠道益生菌的双歧因子，可以帮助清除肠道内垃圾，维护肠道的吸收功能。低聚异麦芽糖还成为传统甜味剂的替代品添加到饮料、食品、糖果、牛奶中。因为它的热量低，不会引起肥胖，同时由于甜度低，不会造成儿童龋齿，对于糖尿病人来说，也是安全的。低聚异麦芽糖作为饲料添加剂显著优于抗生素及益生素。抗生素在杀死有害菌的同时也杀死了有益菌；而且，其长期使用不仅产生了细菌对药物的抗药性，使畜禽发病后药物治疗无效，同时，药物的残留及对畜产品品质的影响更是一个严重的问题。低聚异麦芽糖既不能为畜禽自身吸收和利用（因其非消化性），又不能被肠道大部分有害菌利用，而只能为有益菌选择吸收，并促使其增殖。同时，其良好的配伍性、稳定性、满足加工工艺要求的特点，使其作为饲料添加剂日益受到重视。
在日本、美国和欧洲，低聚异麦芽糖同样是一种销量极大的功能性低聚糖产品，其性价比在低聚糖类产品中最高。据估计，低聚异麦芽糖的世界总产量已超过15万吨。目前还将继续保持世界头号功能性低聚糖产品的地位，具有广阔的市场前景。低聚异麦芽糖是我国最早开发上市的功能性低聚糖产品。由于其生产工艺相对较简单，可利用现成麦芽糖糊精的生产设备，因此，上马生产低聚异麦芽糖的厂家众多，但质量良莠不齐。为此，由中国轻工业联合会牵头制定了低聚异麦芽糖质量标准，现该产品生产已步上正轨。据有关方面估计，目前我国低聚异麦芽糖全国总产能已达5万吨，但实际年产量只有3万吨左右，成本居高不下是主因。采用本项目中的工艺制备异麦芽糖，可大大降低成本，极具市场前景。
4、项目进展情况
（1）构建表达a-葡萄糖苷酶的毕赤酵母基因工程菌株，开展了工程菌的发酵工艺研究，发酵液酶活达到5 U/ml（以pNPG对硝基苯基-alfa-D-吡喃半乳糖苷为底物）。
（2）获得了酶在常温下保存3个月酶活不低于原来的95％的酶制剂储存条件。
（3）酶学定性表明，重组a-葡萄糖苷酶与日本进口酶性质类似，可以替代进口品。
（4）优化了a-葡萄糖苷酶以麦芽糖为底物生产低聚异麦芽糖的工艺条件，转化率达到50％以上。
5、合作方式
技术转让、共同开发。
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