《新型β-葡聚糖酶的發掘、性質及套用基礎》是依託中國農業大學，由閆巧娟擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型β-葡聚糖酶的發掘、性質及套用基礎
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：閆巧娟
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
β -葡聚糖酶是一類能降解穀物，酵母、蘑菇等真菌中β-葡聚糖的水解酶總稱，可廣泛套用於食品、飼料、能源等行業。β-葡聚糖酶特別是β-1,4-葡聚糖酶的研究報導很多，且主要集中於可培養微生物β-葡聚糖酶。不可培養微生物β-葡聚糖酶如β-1,3-1,4-葡聚糖酶、β-1,3葡聚糖酶的研究很少，酶的特性、作用機理等也不清楚。在前一個國家自然科學基金的資助下，課題組完成了兩類嗜熱真菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶的研究工作，並發現一個新的糖苷鍵水解酶81家族β-1,3葡聚糖酶和解析其晶體結構。本項目擬從宏基因組、基因組和微生物選育等角度發掘4種不同糖苷鍵水解酶家族的新型β-葡聚糖酶基因，構建基因的高效表達體系，研究重組酶的純化、性質和啤酒套用，闡明其作用機理。研究成果不僅能開拓食品酶源的發掘方法和深化β-葡聚糖酶的研究，對β-葡聚糖酶的作用機理及工業套用也具有重要的理論意義和生產實踐價值。
結題摘要
啤酒釀造過程β-葡聚糖大量溶解在麥芽汁中，使麥芽汁粘度增大，造成麥汁過濾困難，提高了啤酒的生產成本，將β-葡聚糖酶套用於麥芽糖化中可縮短過濾時間，提升啤酒品質。葡寡糖類益生元可通過β-葡聚糖酶水解燕麥麩皮等製備。目前市場上適合於以上套用的β-葡聚糖酶種類少、產量低，因此發掘新型β-葡聚糖酶至關重要。 從土樣中篩選到兩株高產β-1,3-1,4-葡聚糖酶的真菌，經鑑定分別為泡盛麴黴（Aspergillus awamori）CAU33和嗜熱子囊菌（Themoascus aurantiacus）830。嗜熱子囊菌經液體發酵產β-1,3-1,4-葡聚糖酶量可達3471 U/mL。泡盛麴黴經液體發酵產酶量的活力達到8447 U/mL，為目前已報導野生型微生物液體發酵產β-1,3-1,4-葡聚糖酶的最高水平。從巴倫葛茲類芽孢桿菌（Paenibacillus barengoltzii）CAU904中克隆到一個GH16 家族β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因（PbBglu16A）並在E. coli中成功表達。PbBglu16A對β-1,3-1,4-葡聚糖和β-1,3-葡聚糖均表現出酶活力，且對β-1,3-1,4-葡聚糖水解特性優異，適合製備β-葡寡糖。將米黑根毛霉（RmLic16A）和泡盛麴黴（AaBglu12A）β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因成功表達至畢赤酵母GS115中，高密度發酵後胞外酶活力分別可達95,751 U/mL和159,500 U/mL，酶產量為目前報導的最高值。其中嗜熱子囊菌和巴倫葛茲類芽孢桿菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶在製備葡寡糖方面前景較好。泡盛麴黴和米黑根毛霉β-1,3-1,4-葡聚糖酶在啤酒釀造工業中套用潛力較大。β-1,3-轉糖苷酶相對於內切β-葡聚糖酶，工業套用範圍較窄。本實驗室從米黑根毛霉中克隆表達一個GH17家族β-1,3-轉糖苷酶，解析其晶體結構並闡明催化機制，經分子改造，將該酶轉變成了內切β-1,3-葡聚糖酶，拓寬了該酶的套用領域。
