摘 要

海藻糖合成酶是一种可以利用麦芽糖底物催化合成海藻糖的胞外酶，其催化合成海藻糖的生物活性受到很多环境因素的受制约，尤其以温度因素最为重要。在实际海藻糖生产的过程中，麦芽糖糖浆温度通常在60 ^oC左右，而在这一温度条件下，海藻糖合成酶的生物活性会受到极大抑制，底物利用率低，生产效率到不到预期效果。在改变麦芽糖底物温度难以实现或实现成本较高时，研究开发海藻糖合成酶耐热性的新方法就显得尤为重要。

本文通过在海藻糖合成酶催化麦芽糖底物合成海藻糖的反应体系中外源添加海藻糖的方式提高海藻糖合成酶的耐热性。本研究利用基因重组技术构造的携带有海藻糖合成酶基因的大肠杆菌增殖培养，破碎细胞后得到海藻糖合成酶。之后利用高效液相色谱仪定性定量分析在海藻糖合成酶催化反应过程中海藻糖对酶活稳定所起作用，然后利用差示扫描量热法（DSC）分析在不同海藻糖浓度下海藻糖合成酶的变性温度。

本文所提供的提高海藻糖合成酶耐热性的方法简单有效，且成本低廉，有效的解决了海藻糖工业化生产中的麦芽糖底物温度过高问题。

关键词：海藻糖合成酶 海藻糖 耐热性 酶活分析

Preliminary study on heat resistant trehalose synthase

ABSTRACT

Trehalose synthase ,as an extracellular enzyme, can catalyze maltose into trehalose synthesis,The biological activity of which is restricted by many environmental factors,and The most important of these factors is temperature.In the actual process of production of trehalose,the temperature of maltose syrup is about 50℃.And at this temperature, the biologically active of trehalose synthase is greatly inhibited, the rate of substrate utilization is low, the production efficiency is less than expected result. The change of maltose syrup’temperature is difficult to achieve or too expensive to achieve.So research and development of new methods of trehalose synthase heat resistance is particularly important.

This paper plans to improve the heat resistance of trehalose synthase by adding trehalose to the reaction system that trehalose synthesis turns maltose syrup into trehalose.In this study,the E.coli,which is carrying trehalose synthase gene by using gene recombination technology,is cultured and proliferated.And trehalose synthase will be obtained after crushing the cells. Then the role of trehalose will be clear during the reaction of trehalose synthesis catalyze maltose syrup by liquid chromatograph.Then use the differential scanning calorimetry (DSC) analysis of the different trehalose synthase denaturation temperature.

The method of improving the heat resistance of trehalose synthase provided in this parper is simple,effective and low-cost.And it is a effective solution to the problem of much higher temperature of the maltose syrup during trehalose industrial production.

KEYWORDS: Trehalose synthase; Trehalose; Heat resistance; Enzyme activity analysis

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 研究背景 1

1.1.1海藻糖简介 1

1.1.2 海藻糖在各领域的具体应用 1

1.1.3 海藻糖获取方法 2

1.1.1 海藻糖产业化过程中存在问题 2

1.2 研究现状及分析 2

1.2.1 海藻糖合成酶的催化机制 2

1.2.2 海藻糖合成酶耐热性的研究进展 3

1.2.3 差示扫描量热法分析酶热变性温度 3

1.3 研究目的及主要内容 4

1.3.1 研究目的 4

1.3.2 研究的主要内容 4

第二章 实验材料与方法 5

2.1 实验材料 5

2.1.1 主要实验试剂 5

2.1.2 主要实验仪器 5

2.2 实验方法 6

2.2.1 海藻糖合成酶的获取 6

2.2.2 海藻糖合成酶耐热性研究 6

2.2.3不同浓度海藻糖对海藻糖合成酶热变性温度的影响 6

2.2.4 DSC研究海藻糖对海藻糖合成酶变性温度的影响 7

第三章 结果与讨论 8

3.1 结果 8

3.1.1 海藻糖合成酶热变性动力学研究 8

3.1.2 DSC热力学分析 11

3.2 讨论 12

第四章 结论与展望 14

4.1 结论 14

4.2 展望 14

参考文献 15

致 谢 19

第一章 文献综述

1.1 研究背景

1.1.1 海藻糖简介

海藻糖是一种非还原性二糖，甜度大约是蔗糖的45 %^[8]，是一种甜味适中的优良糖类。易溶于水且易结晶，具有保湿性和保水性，同时具有高玻璃化转变温度^[9]。海藻糖分子中有两个以1,1-糖苷键连结而成的吡喃环葡萄糖，结构十分稳定。海藻糖存在海藻糖、异海藻糖和新海藻糖三种异构体。海藻糖在自然界分布非常广泛，一些日常食用的海藻类、蘑菇类、豆类产品以及啤酒、面包等发酵食品中的海藻糖含量都比较高。海藻糖可以保护细胞和生物大分子在高温，高压，极寒，干旱及高渗透压等恶劣条件生物活性免遭破坏的功能，因此许多的生物在体内都积累了大量海藻糖，有些甚至可达到细胞干重的10～20%^[1,2]。海藻糖广泛分布于生物界，反应了海藻糖对于生物具有重大意义。

1.1.2 海藻糖的在各领域的具体运用