專利名稱：一株產蔗糖果糖轉移酶的菌株及用該酶生產菊糖的方法
技術領域：
本發明涉及能夠生產蔗糖果糖轉移酶的一種新微生物菌株及其培養發酵生產蔗糖果糖轉移酶，并將該酶用于生物制備菊糖的方法，屬于食品生物技術領域。更具體的說本發明涉及來源于土壤的蠟狀芽孢桿菌(feciBM cereus) ^ 21. 001，保藏編號為CCTCC NO =M 2011462，它能夠產生蔗糖果糖轉移酶，并利用該酶催化蔗糖合成菊糖(inulin)。
背景技術：
近年來，功能食品成為廣大消費者關注的熱點，更是廣大食品從業者研發的焦點。 糖尿病、肥胖和心血管疾病人群的逐年增加和低齡化，使得低熱量、具有更多功能營養特性的功能食品配料成為關注的熱點。菊糖又稱菊粉，是由D-果糖經β (1 —幻鍵連接而成的線性直鏈多糖，末端常帶有一個葡萄糖殘基，聚合度(DP)為2 60，平均在10 12，聚合度較低時(DP=2 9)則稱為低聚果糖。菊糖具有甜度低，微溶于冷水和乙醇，易溶于熱水，對酸、熱穩定等理化性質。菊糖還具有促進雙歧桿菌增殖，改善腸道微環境，控制血脂，減少心血管疾病的危害等功能。因此，菊糖作為一種功能性食品添加劑廣泛應用于低脂食品、糖果、糕點等食品。酶法合成是工業化生產菊糖的主要途徑。酶法合成菊糖的產率受多種因素影響， 酶的來源直接影響酶法合成的菊糖的結構和產率。迄今為止，已發現多種微生物可以產生此酶，其中主要集中在薩氏曲霉(A.SJ^Zori)、變形鏈球菌QStr印tococcus ^/iaas)、乳酸桿菌{Lactobacillus sp. )、 明串珠菌iLeuconostoe citreum)。本發明人深入調查和研究了現有技術并對各種高收率生產菊糖的方法進行了研究，最終我們篩選到一株能產生蔗糖果糖轉移酶的新微生物，證明了通過此酶與高濃度的蔗糖反應能得到高轉化率的菊糖，并通過濃縮干燥等手段得到菊糖的糖漿或粉末。基于上述發現提出了本發明。
發明內容
本發明的目的是提供一種新的微生物，它能夠生產高活力的蔗糖果糖轉移酶。本發明的另一個目的是提供一種該蔗糖果糖轉移酶與高濃度蔗糖溶液反應的方法，以得到高轉化率的菊糖。本發明的再一個目的是提供一種菊糖提純與精制的方法，以得到高濃度菊糖糖漿或粉末。為了實現上述目的，本發明提供一種來源于土壤的蠟狀芽孢桿菌OfeciBm cereus ) SK21. 001，其為能夠產生蔗糖果糖轉移酶的菌株，并利用該蔗糖果糖轉移酶轉化蔗糖生成菊糖。本發明的技術方案一株產蔗糖果糖轉移酶的菌株，其分類命名為蠟狀芽孢桿菌 {Bacillus cereus )SK21. 001，已保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏編號為CCTCC NO:M 2011462。用所述的微生物CCTCC NO =M 2011462發酵生產蔗糖果糖轉移酶的方法，步驟為
(1)種子培養
種子培養基酵母膏l-10g/L，蛋白胨l-20g/L，葡萄糖l-40g/L，pH6. 0-8. 0，去離子水配制；
種子培養條件=CCTCC NO =M 2011462菌株于30-37°C、100-250rpm的振蕩速度下在種子培養基中培養10-20h活化該菌株；
(2)發酵培養
發酵培養基酵母膏l_20g/L，蛋白胨l-20g/L，蔗糖l-30g/L，pH6. 0-8. 0，去離子水配
制；
發酵條件接種量1%-10%(v/v)，30-37°C、攪拌速度100-700rpm、空氣流量0. 1-1. Ovvm 的條件下在發酵培養基中發酵10-4 生產蔗糖果糖轉移酶；
(3)發酵后處理
發酵液經冷凍離心后收集上清液即為粗酶液，經檢測酶活達到l_25U/mL ； 所得粗酶液進一步超濾濃縮，或用硫酸銨沉淀蛋白質，離心和冷凍干燥得到蔗糖果糖轉移酶的粗酶粉。用制備的蔗糖果糖轉移酶轉化蔗糖生產菊糖的方法，向底物蔗糖溶液中添加蔗糖果糖轉移酶進行催化轉化生產菊糖，轉化條件為蔗糖溶液的蔗糖質量濃度為10%-50%， PH4. 0-8. 0，轉化反應溫度為40-60°C，轉化反應時間對-7池，轉化率可達10%以上，得到含有菊糖的酶反應液，進一步加工處理用來制備菊糖糖漿或菊糖粉末。菊糖糖漿的制備方法，步驟為
(1)脫色
在含有菊糖的酶反應液中添加ο. 2%-2. 0%的活性炭，在50-80°C下溫育10-60min，然后進行硅藻土過濾，取脫色液；
(2)濃縮
將脫色液真空蒸發濃縮至固形物質量含量為10%-70%，即得菊糖糖漿。菊糖粉末的制備方法，步驟為
(1)脫色
同制備菊糖糖漿所述的脫色步驟；
(2)濃縮
將脫色液真空蒸發濃縮至固形物質量含量為10%-70%的濃縮液；
(3)噴霧干燥
控制進風溫度150-200°C、出風溫度50-100°C，將菊糖濃縮液噴霧干燥，得到菊糖粉末。本發明的有益效果本發明涉及一株從土壤中篩選而來的蠟狀芽孢桿菌 {Bacillus cereus)^ 21. 001，已保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏編號為CCTCC NO: M 2011462，以此蠟狀芽孢桿菌為發酵菌株，以蔗糖為碳源、酵母浸出物和蛋白胨為氮源等組成發酵培養基，發酵生產蔗糖果糖轉移酶，發酵后經檢測，在發酵液中酶活達到1-25U/ mL。將蔗糖果糖轉移酶添加到10%-50%蔗糖溶液中催化合成菊糖，轉化對-7池，轉化率達10%以上。本發明方法生產的菊糖產品安全可靠，是一種很有市場潛力的功能性食品配料。生物材料樣品保藏一株產蔗糖果糖轉移酶的菌株，其分類命名為蠟狀芽孢桿菌 {Bacillus cereus)^ 21. 001，已保藏于中國典型培養物保藏中心，簡稱CCTCC，地址中國武漢武漢大學，保藏編號為CCTCC NO =M 2011462，保藏日期2011年12月12日。
具體實施例方式以下是蠟狀芽孢桿菌SK21. 001進行發酵生產蔗糖果糖轉移酶及酶法轉化生產菊糖的實施實例，但本發明并不限于所列出的幾個實例。實施例1微生物發酵產酶
用SK 21. 001進行培養發酵，按說明書所述的發酵條件，通過對不同發酵時間產酶的檢測，發現發酵21h后酶活已經趨于平穩，故確定發酵時間為21h左右。發酵時間對產蔗糖果糖轉移酶的影響如表1所示。酶活力定義為每分鐘轉移ι μ mol果糖所需的酶量為一個蔗糖果糖轉移酶活力單位。蔗糖果糖轉移酶酶活的測定方法HPLC法測定果聚糖的生成量。表1發酵時間對產蔗糖果糖轉移酶的影響
權利要求
1.一株產鹿糖果糖轉移酶的菌株,其分類命名為臘狀芽孢桿菌(SaciTrAz1S cereus) SK21. 001，已保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏編號為CCTCC NO M 2011462。
2.用權利要求I所述的CCTCCNO M 2011462菌株發酵生產蔗糖果糖轉移酶的方法， 其特征在于步驟為(1)種子培養種子培養基酵母膏l-10g/L，蛋白胨l-20g/L，葡萄糖l-40g/L，pH6. 0-8. 0，去離子水配制；種子培養條件CCTCC NO M 2011462菌株于30-37°C、150-250rpm的振蕩速度下在種子培養基中培養10-20h活化該菌株；(2)發酵培養發酵培養基酵母膏l_20g/L，蛋白胨l-20g/L，蔗糖l-30g/L，pH6. 0-8. 0，去離子水配制；發酵條件接種量1%_10%，30-37°C、攪拌速度100-700rpm、空氣流量0. 1-1. Ovvm的條件下在發酵培養基中發酵10_48h生產蔗糖果糖轉移酶；(3)發酵后處理發酵液經冷凍離心后收集上清液即為粗酶液，經檢測酶活達到l_25U/mL ；所得粗酶液進一步超濾濃縮，或用硫酸銨沉淀蛋白質，離心和冷凍干燥得到蔗糖果糖轉移酶的粗酶粉。
3.用權利要求2所述方法制備的蔗糖果糖轉移酶轉化蔗糖生產菊糖的方法，其特征在于向底物蔗糖溶液中添加蔗糖果糖轉移酶進行催化轉化生產菊糖，轉化條件為蔗糖溶液的蔗糖質量濃度為10%-50%，蔗糖果糖轉移酶添加量0. 5-50U/g蔗糖，pH4. 0-8. 0，轉化反應溫度為40-60°C，轉化反應時間24-72h，轉化率達10%以上，得到含有菊糖的酶反應液，進一步加工處理用來制備菊糖糖漿或菊糖粉末。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于菊糖糖漿的制備方法，步驟為(1)脫色在含有菊糖的酶反應液中添加0. 2%-2. 0%的活性炭，在50-80°C下溫育10-60min，然后進行硅藻土過濾，取脫色液；(2)濃縮將脫色液真空蒸發濃縮至固形物質量含量為10%-70%，即得菊糖糖漿。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于菊糖粉末的制備方法，步驟為(1)脫色同菊糖糖漿的制備所述脫色步驟；(2)濃縮將脫色液真空蒸發濃縮至固形物質量含量為10%-70%的濃縮液；(3)噴霧干燥控制進風溫度150-200°C、出風溫度50-100°C，將菊糖濃縮液噴霧干燥，得到菊糖粉末。
全文摘要
一株產蔗糖果糖轉移酶的菌株及用該酶生產菊糖的方法，屬于食品生物技術領域。本發明涉及一株從土壤中篩選而來的蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)SK21.001，已保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏編號為CCTCC M2011462，以此蠟狀芽孢桿菌為發酵菌株，以蔗糖為碳源、酵母浸出物和蛋白胨為氮源等組成發酵培養基，發酵生產蔗糖果糖轉移酶，發酵后經檢測，在發酵液中酶活達到1-25U/ml。將蔗糖果糖轉移酶添加到10%-50%蔗糖溶液中催化合成菊糖，轉化24-72h，轉化率達10%以上。本發明方法生產的菊糖產品安全可靠，是一種很有市場潛力的功能性食品配料。
文檔編號C12N9/10GK102533606SQ20121001202
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者張濤, 李潤靜, 江波, 沐萬孟, 繆銘 申請人:江南大學