[发明专利]α－半乳糖苷酶基因、其编码蛋白及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种编码糖苷酶的基因及其编码的蛋白，尤其涉及一种从青霉(Penicillium sp.)中分离、克隆的编码α-半乳糖苷酶的基因；本发明还涉及含有本发明基因的重组表达载体和含有本发明基因的宿主细胞以及它们的制备方法，此外，本发明还涉及重组α-半乳糖苷酶的制备以及该α-半乳糖苷酶的用途。

背景技术

α-半乳糖苷酶(α-galactosidase，EC3.2.1.22)即蜜二糖酶，属于外切糖苷酶类，能够专一性催化糖链非还原末端α-半乳糖苷键的水解，它不仅能够水解含α-半乳糖苷键的寡糖，而且还能够催化含该键的多糖。棉子糖、水苏糖、毛蕊花糖是豆类植物中广泛存在的低聚寡糖，在α-半乳糖苷酶的作用下，这些寡糖可以被分解为D-半乳糖和其他相应的单糖和寡糖。

α-半乳糖苷酶广泛存在于微生物、植物、动物和人体内。在微生物中，细菌、放线菌、丝状真菌、酵母等都能合成α-半乳糖苷酶。目前，已分离筛选出许多产α-半乳糖苷酶的微生物，如大肠杆菌、芽孢杆菌、链霉菌、青霉、红曲霉、米曲霉、黑曲霉、焦曲霉、泡盛曲霉、葡酒色被包霉、毛霉、根霉、黄曲霉、啤酒酵母等等。微生物α-半乳糖苷酶有较高的产量，特别是丝状真菌，每升培养基可以分泌30g蛋白质，它们产生的α-半乳糖苷酶可以分泌到胞外、具有合适的酸碱度和良好的稳定性从而最有利于技术应用(den Herder I.F.，et al.Mol.Gen.Genet.233，404-410)。因此产α-半乳糖苷酶的真菌受到越来越广泛的关注。

在制糖工业中，由于甜菜中棉子糖的存在，造成糖蜜黏度增加而阻碍蔗糖结晶析出，以致产生大量的废糖蜜，使糖产量降低。应用α-半乳糖苷酶处理废糖蜜能将阻碍蔗糖结晶的棉子糖清除，在分解一分子棉子糖的同时，还产生一分子的蔗糖，因而提高蔗糖的得率(Ganter C.，et al.Journal of Biotechnology.8(4)：301-310)。同时酶法制糖可使蔗糖的粒状结晶的均匀性、色泽和纯度得到改善。

在大豆及其制品中，含有1％的棉子糖、4％的水苏糖和微量的毛蕊花糖。这些寡糖阻碍人类对豆类的消化吸收，能够产生胀气等疾病，而人胃肠道不分泌α-半乳糖苷酶，因此在豆制品中加入α-半乳糖苷酶，可以分解这些寡糖，增加人类对豆类营养的吸收(Prashanth S J and Mulimani V H.，Process Biochemistry.40：1199-1205)。

纠尔豆胶是一种食品，含有38-40％的α-半乳糖，半乳糖是以残基形式连接于甘露糖为主链的甘露聚糖上。半乳糖侧链的存在对半乳甘露聚糖的特性影响很大。α-D-半乳糖基侧链的多少及位置，决定其在水中的溶解度和胶凝能力。纠尔豆胶与刺槐胶相比，其胶凝能力较弱，如用α-半乳糖苷酶来进行改性处理，适量除去侧链的半乳糖残基而不使甘露聚糖主链断裂，可提高水溶性，也极大提高纠尔豆胶的胶凝能力，提高其商品性(Luonteri E.，et al.Enzyme Microb.Technol.22(3)，192-198)。

豆粕是非常优秀的植物性蛋白质饲料原料，一般在日粮中的用量为25～30％。但在豆粕中含有5～6％的单胃动物不能消化的α-半乳糖苷类的低聚寡糖，如棉子糖、水苏糖等，这些寡糖一方面会引起动物的肠胃胀气疾病，另一方面会增加食糜的粘度，从而降低了动物对营养物质的消化与吸收。而在豆科饲料中添加α-半乳糖苷酶能够增加饲料中低聚寡糖的消化，减少此类低聚寡糖的抗营养作用，减轻或消除单胃动物的消化紊乱，从而提高饲料中营养物质的利用率和代谢能(Ghazi S.，et al.British Poultry Science.44(3)：410-418)。现有的α-半乳糖苷酶对于大豆中的α-半乳糖苷类的低聚寡糖的分解能力尚差强人意，所以提供一种新的能够有效分解大豆中的α-半乳糖苷类的低聚寡糖的α-半乳糖苷酶具有重要的意义。

发明内容

本发明首先所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新的α-半乳糖苷酶Agl1，该α-半乳糖苷酶能够有效分解大豆中的α-半乳糖苷类的低聚寡糖，例如棉子糖、水苏糖等。

本发明首先所要解决的技术问题是通过以下技术途径来实现的：

一种α-半乳糖苷酶Agl1，其含有以下(a)或(b)的氨基酸序列：

(a)SEQ ID NO：2或SEQ ID NO：5所示的氨基酸序列；或