重組大腸桿菌產(chǎn)L-阿拉伯糖異構(gòu)酶的條件優(yōu)化

李 俊 凱, 張 艷 芳, 周 金 龍, 張 春 枝

( 大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院, 遼寧 大連 116034 )

0 引 言

D-塔格糖是在自然界中較為稀少的天然己酮糖,屬于稀有糖的一種[1]。D-塔格糖理化性質(zhì)與蔗糖相近,熱量為6.28 kJ/g,是蔗糖的1/3,甜度是蔗糖的92%[2],D-塔格糖可替代蔗糖作為低能量甜味劑和食品添加劑。D-塔格糖除了具有熱量低的特點(diǎn)外,還具有改善腸道菌群、抗齲齒、抗氧化、降低血糖等保健功能[3]。作為一種新型的功能性稀有糖,D-塔格糖被廣泛應(yīng)用到食品、醫(yī)療、化妝品、飲料等多個(gè)領(lǐng)域中。

D-塔格糖常見的生產(chǎn)方法有化學(xué)合成法和生物轉(zhuǎn)化法。化學(xué)合成法存在諸多不利因素。所以環(huán)境友好型的生物轉(zhuǎn)化法成為目前生產(chǎn)D-塔格糖的研究熱點(diǎn)。生物轉(zhuǎn)化法包括酶轉(zhuǎn)化法和細(xì)胞轉(zhuǎn)化法[4]。細(xì)胞轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)周期長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化率低,不適合工廠化生產(chǎn)。酶轉(zhuǎn)化法是指用L-阿拉伯糖異構(gòu)酶(L-AI,EC 5.3.1.4)將D-半乳糖催化為D-塔格糖,這種方法步驟簡(jiǎn)單、條件溫和、產(chǎn)率較高,是當(dāng)前生產(chǎn)D-塔格糖采用較多的方法[5]。

目前,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)報(bào)道的L-阿拉伯糖異構(gòu)酶的微生物來源多達(dá)30余種,在NCBI中可以檢索到具有L-AI的編碼基因araA的菌種有乳桿菌[6](Lactobacillusplantarum)、雙歧桿菌[7](Bifidobacteriumlongum)、嗜熱菌[8](Geobacillussteathermophilus)、極端嗜熱菌[9](Thermotoganeapolitana)。利用野生菌表達(dá)L-阿拉伯糖異構(gòu)酶時(shí),發(fā)酵基礎(chǔ)培養(yǎng)基需要以L-阿拉伯糖為碳源,這樣會(huì)增加酶的生產(chǎn)成本。利用基因工程菌生產(chǎn)L-阿拉伯糖異構(gòu)酶,可利用價(jià)格低廉的葡萄糖、蔗糖等作為發(fā)酵基礎(chǔ)培養(yǎng)基的碳源,而且具有表達(dá)能力強(qiáng)、產(chǎn)酶能力高、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)[10],對(duì)實(shí)現(xiàn)D-塔格糖的高效生產(chǎn)具有重要意義。……