以淀粉为原料制备葡萄糖-1-磷酸的方法_2

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应速率,缩短反应时间。
[0022] 步骤(3)中溫度W 80-90°C为佳,尤W 85°C -90°C为宜,最优选为85°C。
[0023] 优选地,步骤(3)中所加重组葡聚糖憐酸化酶纯酶液的终浓度为4500-5500U/L。 W24] 优选地,步骤(3)中85-90°C下反应时间为20-50小时。进一步优选为在 85°C -90°C下反应24小时。
[00巧]优选地,混合溶液中的淀粉分两次投加,一部分反应开始时投加,余下部分反应中 补加。 阳〇%] 更进一步地,混合溶液中淀粉的总质量浓度为10%,先将缓冲液和占混合液重量 浓度7. 5%的淀粉混合,预处理后加入酶液进行反应,85°C反应1化后补入余下的2. 5%的 淀粉。进行补料反应有利于提高产品的浓度。
[0027] 本发明W普通淀粉为原料制备葡萄糖-1-憐酸,例如木馨淀粉、玉米淀粉、马铃馨 淀粉或小麦淀粉。除W淀粉为原料外,还可W采用麦芽糊精、糖原、淀粉、可溶性淀粉等为原 料。运些原料均廉价易得,大大降低生产成本。
[0028]所述缓冲液为憐酸钟缓冲液(1M),憐酸钟缓冲液的抑值为6. 0-8. 0,最优选为 6. 6〇
[0029] 本发明的方法中,W玉米淀粉为原料时,最优选的技术方案为:
[0030] 按照步骤(1)制备重组菌并诱导表达,将玉米淀粉加入1M憐酸钟缓冲液中(pH 6. 6),100°C保溫化,同时将经过诱导的重组菌菌液离屯、收集菌体,破胞得粗酶液;将粗酶 液在85°C保溫30min,使宿主菌中蛋白失活沉淀,离屯、,弃沉淀,上清即为重组葡聚糖憐酸 化酶纯酶液;加入到玉米淀粉/憐酸钟缓冲液中,重组酶的终浓度为5000U/1,85°C反应 2地。该反应条件下最终G-1-P产量为32. 52g/l,底物转化率为65%。
[0031] W马铃馨淀粉为原料时,最优选的技术方案为:
[0032] 按照步骤(1)制备重组菌并诱导表达,将马铃馨淀粉加入1M憐酸钟缓冲液中(pH 6. 6),100°C保溫化,同时将经过诱导的重组菌菌液离屯、收集菌体,破胞得粗酶液;将粗酶 液在85°C保溫30min,使宿主菌中蛋白失活沉淀,离屯、,弃沉淀,上清即为重组葡聚糖憐酸 化酶纯酶液;加入到马铃馨淀粉/憐酸钟缓冲液中,重组酶的终浓度为5000U/1,85°C反应 2地。该反应条件下最终G-1-P产量为33. 5g/l,底物转化率为66. 1 %。
[0033] 采用本发明方法,底物转化率可达67. 6%。本发明的特点在于直接利用普通淀粉, 与现有的G-1-P生产方法相比,本发明使用普通淀粉为原料,大幅降低G-1-P生产的原料成 本,为G-1-P的工业化生产奠定基础。
【附图说明】
[0034] 图1是GPase在不同溫度下的比酶活。
【具体实施方式】
[0035] 实施例1重组菌的构建
[0036] 将嗜热古生菌Pyrococ州S化;riosus值SM 3638)中编码葡聚糖憐酸化酶的基因根 据已报道的序列(GenBank:1469411)对其中相对E. coli的稀有密码子序列进行优化,利用 DNA Works完成此优化。原基因序列中约65%为稀有密码子并得到优化。优化前核巧酸序 列如SEQ ID NO. 1所示,优化后核巧酸序列如SEQ ID NO. 2所示。
[0037] 将优化后的基因序列进行全合成(委托生工生物工程股份有限公司完成),同时 在基因两段分别引入Sac I和化ndIII酶切位点,采用双酶切的方法,将目的基因定向连接 至表达载体。即用两种不同的限制性内切酶,Sac I和HindIII对基因片段进行酶解,使其 两端产生非互补的粘性末端。同时,质粒祀T-28a(+)也用运两种限制性内切酶酶解出非互 补粘性末端。基因片段与质粒通过互补的粘性末端互补,在DNA连接酶连作用下连接,构建 重组质粒祀T-28a-GP。参照《分子克隆实验指南(第S版)》中的方法,将重组质粒转化到 E. coli BL2UDE3)感受态细胞中,构建重组菌E. coli化2UDE3)/祀T-28a-GP,诱导表达重 组葡聚糖憐酸化酶。
[0038] 实施例2重组葡聚糖憐酸化酶诱导条件优化
[0039] 将重组菌于TB培养基中37 °C下培养,考察诱导时间(2-4.化)、诱导剂浓度 (0. 05-0. 4mM IPTG)、诱导溫度(25-37°C )及诱导后培养时间化-lOh)对重组葡聚糖憐酸化 酶表达的影响。最适诱导条件为:当培养地后加入0. 2mM IPTG于28°C下诱导培养化,此 时重组葡聚糖憐酸化酶表达量最高。
[0040] TB培养基成分:蛋白腺12g,酵母提取物24g,甘油4mL溶解在0.化水中高压灭菌。 冷却到 60°C,再加 100血灭菌的 170mmol/LKH2P〇4、720mmol/L K2HPO4的溶液。
[0041] 实施例3重组葡聚糖憐酸化酶的反应条件优化
[0042] 考察反应溫度化0-100°C )、抑化.0-8. 0)、初始底物浓度比例巧%可溶性淀粉 /0. 5-2M憐酸盐缓冲液)W及常见金属离子巧ml Mg2\ Zn2\化2\ Cu2\ Ca2\化+)对重组酶 酶活的影响。反应体系为ImU初始组成为5%可溶性淀粉/憐酸盐缓冲液,5000U/L GPase, 反应30min,测定不同反应条件的酶活。 阳0创图1是GPase在不同溫度下的比酶活。结果表明,溫度在80°C -90°C时,酶活较高 且变化较小,且85°C -90°C热稳定性较好,4化后仍维持初始酶活的95%及90%。故最适反 应溫度为85°C -90°C;其他最适反应条件分别为,pH 6. 6、5%可溶性淀粉/1M憐酸盐缓冲液 及不添加金属离子。 阳044] 实施例4反应体系预处理
[0045]由于淀粉的不完全糊化造成反应体系初始粘度较高,不利于酶与底物充分接触, 导致反应速度降低,延长反应时间,为了解决运一问题进行反应体系预处理。将淀粉/憐酸 盐缓冲液在100°c下保溫化,并与未预处理的体系比较。结果表明,经过预处理的体系反应 速度大幅提高,反应时间由未经预处理的3化缩短至2地。
[0046] 实施例5 W马铃馨淀粉为原料催化制备G-1-P
[0047]将5%马铃馨淀粉加入1M憐酸钟缓冲液中(pH 6. 6),100°C保溫化。同时将经过 诱导的E. coli BL21 〇)E3)/pET-28a-GP菌液离屯、收集菌体,破胞,得粗酶液。将粗酶液在 85°C保溫30min,使宿主菌中蛋白失活沉淀。离屯、,弃沉淀,上清即为重组葡聚糖憐酸化酶纯 酶液。加入到马铃馨淀粉/憐酸钟缓冲液中,重组酶的终浓度为5000U/1,85°C反应2地,最 终G-1-P产量为33. 5g/l,底物转化率为66. 1 %。
[0048] 实施例6 W木馨淀粉为原料催化制备G-1-P
[0049]将5%木馨淀粉加入1M憐酸钟缓冲液中(pH 6. 6),100°C保溫化。同时将经过诱导 的E. coli BL21 〇)E3) /pET-28a-GP菌液离屯、收集菌体,破胞,得粗酶液。将粗酶液在85°C保 溫30min,使宿主菌中蛋白失活沉淀。离屯、,弃沉淀,上清即为重组葡聚糖憐酸化酶纯酶液。 加入到木馨淀粉/憐酸钟缓冲液中,重组酶的终浓度为5000U/1,85°C反应2地,最终G-1-P 产量为32. 95g/l,底物转化率为65. 9 %。
[0050] 实施例7 W小麦淀粉为原料催化制备G-1-P
[0051]将5%小麦淀粉加入1M憐酸钟缓冲液中(pH 6. 6),100°C保溫化。同时将经过诱导 的E. coli BL21 〇)E3) /pET-28a-GP菌液离屯、收集菌体,破胞,得粗酶液。将粗酶液在85°C保 溫30min,使宿主菌中蛋白失活沉淀。离屯、,弃沉淀,上清即为重组葡聚糖憐酸化酶纯酶液。 加入到小麦淀粉/憐酸钟缓冲液中,重组酶的终浓度为5000U/1,85°C反应2地,最终G-1-
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