异麦芽酮糖的酶法生产
项目概况
异麦芽酮糖是近年来新兴的功能性食用糖,同时也是国际上公认安全的蔗糖替代品,其具有与蔗糖类似的物理性质和口感,同时具有抗龋齿性以及不引起血糖和胰岛素上升、改善大脑功能、提高人体记忆力、抑制脂肪积累和预防肥胖等功效,因此被广泛应用在糖果、巧克力、烘焙制品、乳制品及特殊人群食品中,且在食品行业具有很好的应用前景。本团队利用基因挖掘、分子模拟技术改造酶分子和高通量筛选技术获得高性能酶分子，并已在大肠杆菌中实现高效表达，目前比酶活约为2000 U/mL，远超目前文献报道。并利用固定化技术实现了蔗糖异构酶的亲和定向固定化。在蔗糖底物浓度为67%的条件下已实现蔗糖100%转化，异麦芽酮糖产率>92%，且固定化酶循环次数为40次，每批次转化时间为1h，转化时间与目前的游离酶的工业化水平相当，远超现有的固定化细胞转化时间30 h。目前项目组正在继续进一步理性改造和筛选高性能的酶分子，同时通过优化发酵体系来继续提高酶表达量同时加快转化速度，以期加快底物转化速度，从而减少生产周期。
应用前景
超重和肥胖已经成为全球性的健康问题，据世界卫生组织统计，目前全球超重和肥胖的人数已超21亿，中国的肥胖人口超越了美国排在首位。肥胖人群由于体内脂肪堆积会导致机体代谢出现紊乱，从而诱导癌症、心脑血管疾病等慢性病的发生。过量摄入脂肪和糖类是造成肥胖的主要原因。针对饮食结构中蔗糖摄入超标的这一状况，功能性甜味剂作为蔗糖的替代品成为当下研究的热点。异麦芽酮糖由于其特殊的生理功能，可以作为蔗糖的替代品应用于食品工业。异麦芽酮糖已在商业上用于多种食品和饮料系统，其不断增长的需求促进了蔗糖异构酶的固定化研究。
技术特点
借助生物信息学工具，从NCBI等数据库中筛选潜在蔗糖异构酶基因序列，以Erwinia rhapontici菌株来源的蔗糖异构酶(SIase)为模型酶。通过对已有的SIase晶体结构同源建模并获得该重组酶的模拟结构后，结合蛋白结构方面的相关理论知识对蛋白质的三维结构进行分析。利用定点突变、易错PCR等蛋白质工程技术对挖掘到的基因进行理性或非理性改造及构建高通量筛选体系，以期获得异麦芽酮糖转化率和酶活都提高的突变体，推动高转化率异麦芽酮糖的工业化生产。
申请和授权专利
刘夫锋, 郑明强, 侯飞鸿．一种蔗糖异构酶重组体及其构建方法和应用．申请号： 202411519092.4
联系人：刘夫锋
联系电话：13752328946
邮箱地址：fufengliu@tust.edu.cn
