一种黑曲霉菌株及其在低聚果糖酶法合成中的应用

本发明属于功能性低聚果糖制备，具体公开一种黑曲霉菌株及其在低聚果糖酶法合成中的应用。

背景技术：

1、低聚果糖又叫寡果糖或蔗果三糖族低聚糖，是通过β-1,2糖苷键在蔗糖的果糖基上连接1～3个果糖基而形成的一系列果糖寡聚体，主要包括有蔗果三糖(gf2)、蔗果四糖(gf3)、蔗果五糖(gf4)及其混合物，属于一种杂低聚糖。目前食品工业的高度发展改善了人们日常的膳食结构，所导致高热量饮食习惯也引发了糖尿病、肥胖症等疾病的频发。低聚果糖(fos)作为一种低能量甜味剂兼生物活性物质，热量值很低且人体难以利用，具有增进肠道免疫力，改善肠胃菌群平衡，降血脂等作用功效。随着低热量饮食观念的普及，以低聚果糖(fos)为典型代表的功能性低聚糖逐渐受到消费者和食品生产厂家的青睐。

2、低聚果糖的生物来源主要有植物和微生物，但植物来源的低聚果糖催化活性与产率普遍较低，且易受到季节限制；果糖基转移酶是合成低聚果糖的重要酶种，目前工业化低聚果糖生产主要利用果糖基转移酶或产酶菌体以蔗糖为底物酶法合成获得，蔗糖在果糖基转移酶的作用下特异性地将供体蔗糖上的果糖基转移到受体蔗糖上呋喃环的1-oh上，形成短链低聚果糖。

3、黑曲霉作为一种具有高度生物安全性的菌种，由于其具有优良的产果糖基转移酶活性、易于培养与操作、耐受性强等优势常作为生产低聚果糖的主力菌。但研究人员发现曲霉来源的果糖基转移酶主要有两种，分别为β-果糖基转移酶与β-呋喃果糖苷酶，前者可将蔗糖转化成低聚果糖，而后者则催化蔗糖和低聚果糖的水解反应，产生游离果糖。

4、由于该果糖基转移酶为胞内酶，可以不进行酶的提取制备，直接以菌体细胞为载体，全细胞或固定化细胞形式催化合成低聚果糖，该生产方案主要优势：省略了果糖基转移酶的分离提取过程，降低了生产成本，提高了生产效率，节约了用酶成本，尤其采用固定化黑曲霉细胞生产低聚果糖，固定化细胞极易与底物、产物分开，产物溶液中没有细胞或者酶的残留，提纯工艺简化，能够在较长时间内进行反应。公开号为cn103045489a的专利“一种黑曲霉及其全细胞催化生产低聚果糖的方法”中公开了一种黑曲霉fos-0620，同时也公开了利用黑曲霉fos-0620全细胞催化生产低聚果糖的方法。

5、但是，大多数曲霉菌体细胞同时含有合成低聚果糖β-果糖基转移酶和水解低聚果糖的β-呋喃果糖苷酶，不适合直接以全细胞形式催化合成低聚果糖，因此要实现全细胞或固定化细胞形式催化合成低聚果糖，必须筛选并应用具有高β-果糖基转移酶转糖基活性，低β-呋喃果糖苷酶水解活性的曲霉菌株，从而提高低聚果糖生产效率，降低生产成本，提升低聚果糖产品纯度有着重要意义。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种黑曲霉菌株及其在低聚果糖酶法合成中的应用，将本发明提供的黑曲霉菌株细胞高β-果糖基转移酶转糖基活性，低β-呋喃果糖苷酶水解活性，适用于全细胞或固定化细胞形式催化合成低聚果糖。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提供一种黑曲霉菌株，所述黑曲霉菌株为黑曲霉fszy054，于2024年5月21日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为cgmcc no 41235。

4、菌落培养特征：菌丝初期为白色，蔓延迅速，后逐渐变黄，随着长出黑色的孢子，菌落呈黑色厚绒状，菌落背面中央略带黄褐色。培养物镜检观察：菌丝透明，有分隔，内含颗粒；可见褐色分生孢子头、散落的分生孢子。

5、本发明将上述黑曲霉菌株应用在低聚果糖酶法合成中。

6、本发明还提供一种低聚果糖酶法合成方法，将上述的黑曲霉菌株制备黑曲霉菌株细胞，并利用黑曲霉菌株细胞进行全细胞催化或固定化细胞催化合成低聚果糖。

7、进一步地，全细胞催化过程中使用黑曲霉菌丝体细胞。

8、进一步地，所述培养黑曲霉菌株的种子培养基和发酵培养基均包括以下成分：蔗糖100～200g/l、酵母浸膏30～50g/l、nh4cl 1～2g/l、nah2po4 1～2g/l和nacl 0.5～1g/l。

9、相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

10、(1)本发明提供的黑曲霉fszy054菌株体细胞同时具有高β-果糖基转移酶转糖基活性和低β-呋喃果糖苷酶水解活性，因此，在高效合成低聚果糖的同时能够减少低聚果糖的分解效应，克服了现有菌株中同时含有合成低聚果糖的β-果糖基转移酶和水解低聚果糖的β-呋喃果糖苷酶，导致利用菌体细胞进行全细胞催化合成低聚果糖效率低的问题。

11、(2)由于本发明提供的黑曲霉fszy054菌株同时具有高β-果糖基转移酶转糖基活性和低β-呋喃果糖苷酶水解活性，因此，利用本发明的黑曲霉菌株进行全细胞催化或者固定化细胞催化合成低聚果糖时，无需β-果糖基转移酶提纯工艺，直接以菌体细胞形式催化合成低聚果糖，明显提升低聚果糖的生产效率和产品纯度。

技术特征：

1.一种黑曲霉菌株，其特征在于：所述黑曲霉fszy054，于2024年5月21日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为cgmcc no 41235。

2.一种如权利要求1所述的黑曲霉菌株在低聚果糖酶法合成中的应用。

3.一种低聚果糖酶法合成方法，其特征在于：培养如权利要求1所述的黑曲霉菌株制备黑曲霉菌株细胞，并利用黑曲霉菌株细胞进行全细胞催化或固定化细胞催化合成低聚果糖。

4.如权利要求3所述的低聚果糖酶法合成方法，其特征在于：全细胞催化过程中使用黑曲霉菌丝体细胞。

5.如权利要求3所述的低聚果糖酶法合成方法，其特征在于：所述培养黑曲霉菌株的种子培养基和发酵培养基均包括以下成分：蔗糖100～200g/l、酵母浸膏30～50g/l、nh4cl 1～2g/l、nah2po4 1～2g/l和nacl 0.5～1g/l。

技术总结
本发明公开一种黑曲霉菌株及其在低聚果糖酶法合成中的应用，本发明所述的黑曲霉(Aspergillus niger)FSZY054，于2024年5月21日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CGMCC No 41235。所述黑曲霉菌株能以全细胞催化或固定化细胞催化形式下以蔗糖为底物高效合成低聚果糖，不会产生低聚果糖分解效应。相较于普通的黑曲霉菌株，本发明提供的黑曲霉菌株具备高β‑果糖基转移酶活性，转果糖基活性高，高效合成低聚果糖；低β‑呋喃果糖苷酶活性，低聚果糖分解效应低。用本发明提供的黑曲霉菌株用于酶法合成低聚果糖，无需制酶复杂流程、用酶成本低、催化条件温和，工艺简单，在低聚果糖生产中具有广阔的应用前景。

技术研发人员：郑毅,何文锦,周明炀,高萍茹,肖余俊,钟洁,汤淑玲,李龙玉,吕子健,郑雯慧
受保护的技术使用者：福建师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23