改善环糊精葡萄糖基转移酶使用性能的关键技术
1、成果来源、成果被评价及认定(发明专利授权号)等情况 本项目来源于国家“十二五”科技支撑计划项目“大宗粮食绿色加工技术与 产品”中课题“玉米淀粉加工关键技术研究与示范(2012BAD34B07,479 万元, 研究起止时间:2012.01-2014.12)”和国家自然科学基金“酶法选择性合成单一 类型环糊精的控制策略研究(31101228,25 万元,研究起止时间:2012.01- 2014.12)”,属于农产品深加工科学技术领域。本项目累计申请发明专利 7 项(1 项获授权),发表论文 11 篇(8 篇被 SCI 收录),于 2015 年 7 月通过中国粮油学 会鉴定,获国际先进评价。 2、主要技术内容、作用、对行业的意义,获奖情况 CGT 酶生产环糊精最不利的条件之一是产物特异性差,给产物的分离纯化 带来很大不便。同时,CGT 酶存在的另一大缺陷是其热稳定性较差,由于在环糊 精工业化生产中,底物淀粉首先要经过高温糊化、液化处理,然后降温至适当温 度进行环化反应,若 CGT 酶能够适应更高的反应温度,势必有助于提高反应效率, 因此,有必要改善 CGT 酶的热稳定性,提高其催化效率,进而有效降低环糊精生20 产成本。本项目主要是通过改善 CGT 酶产物特异性和热稳定性,提高该酶的使用 性能,将其应用于环糊精的工业化生产中,能显著降低环糊精的生产成本,促进 环糊精在各个领域的广泛应用。因此,随着环糊精在食品、医药等领域中的应用 越来越广阔,开发改善 CGT 酶使用性能的关键技术显得尤为重要,具有很好的推 广应用前景。 3、成果的技术指标、创新性与先进性 本项目在长期从事淀粉生物转化研究的基础上,针对环糊精工业化生产过程 中 CGT 酶的产物特异性和热稳定性较差问题,通过深入研究和不懈努力,逐步改 善了 CGT 酶的产物特异性和热稳定性,突破了关键技术,并实现了具有理想产物 特异性和热稳定性的β-CGT 酶突变体在酶法生产β-环糊精中的应用。该酶使用 性能改善易操作,具有很好的应用价值,技术位于国际领先水平。与国内外同类 技术相比,具有以下创新: ①针对 CGT 酶产物特异性较差的问题,确定了 CGT 酶的产物特异性与其一级 结构的相关性,获得构建具有理想产物特异性的 CGT 酶突变体的简单可行方法, 为从本质上改善 CGT 酶的产物特异性提供理论基础; ②针对 CGT 酶热稳定性较差的问题,采用定点突变技术阐明了重要氨基酸残 基对 CGT 酶热稳定性产生影响的规律,获得了构建具有理想热稳定性的 CGT 酶突 变体的简单可行方法,为从根本上改善 CGT 酶的热稳定性打下了基础; ③ CGT 酶使用性能的改善方法简单易行,所得到具有理想产物特异性和热 稳定性的酶突变体可直接应用于β-环糊精的工业化生产,能提高β-环糊精的得 率,降低β-环糊精的生产成本。
江南大学
2021-04-11