葡糖淀粉酶及其使用方法技术

本文描述了使用葡糖淀粉酶将含淀粉材料糖化的方法、生产发酵产物的方法和通过其方法生产的发酵产物，以及使用本文所述的葡糖淀粉酶中的至少一种提高反刍动物中淀粉消化率的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】葡糖淀粉酶及其使用方法相关申请的交叉引用本申请要求2018年3月9日提交的国际专利申请号PCT/CN2018/078575的优先权，将该国际专利申请的披露通过引用以其全文结合于此。
本披露涉及使用至少一种葡糖淀粉酶糖化和/或水解含淀粉材料的方法。本披露的葡糖淀粉酶也可以用作动物的饲料添加剂以增强淀粉消化。此外，本披露还涉及生产发酵产物的方法以及通过所述方法生产的发酵产物。
技术介绍
葡糖淀粉酶(1,4-α-D-葡聚糖葡糖水解酶，EC3.2.1.3)是催化从淀粉或相关寡糖和多糖分子的非还原端释放D-葡萄糖的酶。葡糖淀粉酶由若干种丝状真菌和酵母产生。葡糖淀粉酶的一种非限制性主要应用是将部分加工的淀粉/糊精糖化成葡萄糖，葡萄糖是许多发酵过程的必需底物。然后可以使用发酵生物将葡萄糖直接或间接地转化成发酵产物。商业发酵产物的实例包括醇类(例如乙醇、甲醇、丁醇、1,3-丙二醇)；有机酸(例如柠檬酸、乙酸、衣康酸、乳酸、葡糖酸、葡糖酸盐、乳酸、琥珀酸、2,5-二酮基-D-葡糖酸)；酮(例如丙酮)；氨基酸(例如谷氨酸)；气体(例如H2和CO2)以及更复杂的化合物。尽管据报道多种微生物产生葡糖淀粉酶(因为它们在细胞外分泌大量的酶)，但用于商业目的的葡糖淀粉酶传统上使用丝状真菌生产。糖化或发酵可在低pH值下进行，因为通常发酵生物会迅速降低pH值，并且某些乳酸杆菌可将pH值进一步降低至约3.5。在另一个方面，低pH值将使污染的风险最小化。然而，商业上使用的真菌葡糖淀粉酶具有某些局限性，例如低pH敏感性或在低pH(例如，像pH值低于6)下的低性能/活性。在胃蛋白酶存在下在低pH下具有活性的葡糖淀粉酶可用作反刍动物的饲料添加剂。用作反刍动物饲料添加剂的酶主要是纤维蛋白溶酶，例如纤维素酶、β-葡聚糖酶和半纤维素酶(Beauchemin等人,2004的表1)。Arationaleforthedevelopmentoffeedenzymeproductsforruminants[开发用作反刍动物饲料酶产品的基本原理].Can.J.Anim.Sci.[加拿大动物科学杂志]84:23-36)。关于用于反刍动物用途的淀粉水解酶的报道是有限的。淀粉在饲料和饲料来源中的消化率高度可变，并且取决于许多因素，包括淀粉和饲料基质两者的物理结构。2005年2月17日公开的美国专利申请公开2005/0037053公开了具有淀粉酶活性并且能够降解单胃动物(如家禽和猪)的包含淀粉的饲料中抗性淀粉的酶的用途。2008年1月17日公开的WO2008/06881公开了细菌淀粉酶用于牛科亚家族反刍动物的饲料中以改善产奶量、饲喂饮食的表观消化率、喂养料干物质消失、体重增加和/或饲料转换率的用途。2015年9月3日公开的WO2015/128366公开了将细菌淀粉酶与一种或多种蛋白酶组合用于牛科亚家族反刍动物的饲料中以改善玉蜀黍和/或玉蜀黍青贮的消化率(具体地，以改善产奶量、体重增加和/或饲料转化率)的用途。因此，仍然需要增加动物的淀粉消化率。因此，需要寻找新的葡糖淀粉酶，以改善糖化和/或发酵过程中的低pH耐受性或增加饲喂含淀粉饲料的动物的淀粉消化率。
技术实现思路
本披露涉及使用至少一种葡糖淀粉酶糖化含淀粉材料的方法。本披露的葡糖淀粉酶也可以用作动物的饲料添加剂以增强淀粉消化。所述方法的方面和实施例描述于以下独立编号的段落中。1.在一个方面，一种糖化淀粉底物的方法，所述方法包括将所述淀粉底物与葡糖淀粉酶接触，所述葡糖淀粉酶选自由以下组成的组：a)具有SEQIDNO:7、8或9的氨基酸序列的多肽；b)与SEQIDNO:7或8的氨基酸序列具有至少83％同一性的多肽；c)与SEQIDNO:7或8的催化结构域具有至少83％同一性的多肽；d)具有SEQIDNO:9的催化结构域的氨基酸序列的多肽；或e)在从表达宿主分泌过程中通过信号肽酶或翻译后修饰对SEQIDNO:1、2或3的多肽进行加工而产生的成熟多肽；其中所述糖化在pH2.0至pH6.0之间进行，2.在如段落1所述的方法的一些实施例中，其中糖化所述淀粉底物产生高葡萄糖糖浆。3.在如段落1或2所述的方法的一些实施例中，其中所述高葡萄糖糖浆包含选自以下列表的葡萄糖量，该列表由以下组成：至少95.5％葡萄糖。4.在如段落1-3中任一项所述的方法的一些实施例中，所述方法进一步包括将所述高葡萄糖糖浆发酵成终产物。5.在如段落4所述的方法的一些实施例中，其中糖化和发酵作为同时糖化和发酵(SSF)工艺进行。6.在如段落4或5所述的方法的一些实施例中，其中所述终产物是醇，例如乙醇。7.在如段落4或5所述的方法的一些实施例中，其中所述终产物是选自下组的生物化学品，该组由以下组成：氨基酸、有机酸、柠檬酸、乳酸、琥珀酸、谷氨酸一钠、葡糖酸、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸δ-内酯、异抗坏血酸钠、ω3脂肪酸、丁醇、赖氨酸、衣康酸、1,3-丙二醇、生物柴油和异戊二烯。8.在如段落1-7中任一项所述的方法的一些实施例中，其中所述淀粉底物是约5％至99％、15％至50％或40％至99％干固体(DS)。9.在如段落1-8中任一项所述的方法的一些实施例中，其中所述淀粉底物选自小麦、大麦、玉米、黑麦、稻、高粱、麸、木薯、买罗高粱、粟、马铃薯、甘薯、木薯淀粉及其任何组合。10.在如段落1-9中任一项所述的方法的一些实施例中，其中所述淀粉底物包含液化淀粉、糊化淀粉或颗粒状淀粉。11.在如段落1-10中任一项所述的方法的一些实施例中，所述方法进一步包括向所述淀粉底物中添加己糖激酶、木聚糖酶、葡萄糖异构酶、木糖异构酶、磷酸酶、植酸酶、支链淀粉酶、β-淀粉酶、α-淀粉酶、葡糖淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、脂肪酶、角质酶、海藻糖酶、异淀粉酶、氧化还原酶、酯酶、转移酶、果胶酶、水解酶、α-葡糖苷酶、β-葡糖苷酶或其组合。12.在另一个方面，一种糖化和发酵淀粉底物以产生终产物的方法，所述方法包括将所述淀粉底物与葡糖淀粉酶接触，所述葡糖淀粉酶选自由以下组成的组：a)具有SEQIDNO:7、8或9的氨基酸序列的多肽；b)与SEQIDNO:7或8的氨基酸序列具有至少83％同一性的多肽；c)与SEQIDNO:7或8的催化结构域具有至少83％同一性的多肽；d)具有SEQIDNO:9的催化结构域的氨基酸序列的多肽；或e)在从表达宿主分泌过程中通过信号肽酶或翻译后修饰对SEQIDNO:1、2或3的多肽进行加工而产生的成熟多肽；其中所述糖化和发酵在pH2.0至pH6.0之间进行，优选在pH2.0至pH5.0之间、优选在pH2.0至pH4.0之间、更优选在pH2.0至pH3.0之间进行。13.在如段落12所述的方法的一些实施例中，其中糖化和发酵作为同时糖化和发酵(SSF)工艺进行。14.在如段落12或13所述的方法的一些实施例中，其中所述终产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种糖化淀粉底物的方法，所述方法包括将所述淀粉底物与葡糖淀粉酶接触，所述葡糖淀粉酶选自由以下组成的组：/na.具有SEQ ID NO:7、8或9的氨基酸序列的多肽；/nb.与SEQ ID NO:7或8的氨基酸序列具有至少83％同一性的多肽；/nc.与SEQ ID NO:7或8的催化结构域具有至少83％同一性的多肽；/nd.具有SEQ ID NO:9的催化结构域的氨基酸序列的多肽；或/ne.在从表达宿主分泌过程中通过信号肽酶或翻译后修饰对SEQ ID NO:1、2或3的多肽进行加工而产生的成熟多肽；/n其中所述糖化在pH 2.0至pH 6.0之间进行。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180309 CN PCT/CN2018/0785751.一种糖化淀粉底物的方法，所述方法包括将所述淀粉底物与葡糖淀粉酶接触，所述葡糖淀粉酶选自由以下组成的组：
a.具有SEQIDNO:7、8或9的氨基酸序列的多肽；
b.与SEQIDNO:7或8的氨基酸序列具有至少83％同一性的多肽；
c.与SEQIDNO:7或8的催化结构域具有至少83％同一性的多肽；
d.具有SEQIDNO:9的催化结构域的氨基酸序列的多肽；或
e.在从表达宿主分泌过程中通过信号肽酶或翻译后修饰对SEQIDNO:1、2或3的多肽进行加工而产生的成熟多肽；
其中所述糖化在pH2.0至pH6.0之间进行。


2.如权利要求1所述的方法，其中糖化所述淀粉底物产生高葡萄糖糖浆。


3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述高葡萄糖糖浆包含选自以下列表的葡萄糖量，该列表由以下组成：至少95.5％葡萄糖。


4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，所述方法进一步包括将所述高葡萄糖糖浆发酵成终产物。


5.如权利要求4所述的方法，其中糖化和发酵作为同时糖化和发酵(SSF)工艺进行。


6.如权利要求4或权利要求5所述的方法，其中所述终产物是醇，例如乙醇。


7.如权利要求4或权利要求5所述的方法，其中所述终产物是选自下组的生物化学品，该组由以下组成：氨基酸、有机酸、柠檬酸、乳酸、琥珀酸、谷氨酸一钠、葡糖酸、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸δ-内酯、异抗坏血酸钠、ω3脂肪酸、丁醇、赖氨酸、衣康酸、1,3-丙二醇、生物柴油和异戊二烯。


8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述淀粉底物是约5％至99％、15％至50％或40％至99％干固体(DS)。


9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述淀粉底物选自小麦、大麦、玉米、黑麦、稻、高粱、麸、木薯、买罗高粱、粟、马铃薯、甘薯、木薯淀粉及其任何组合。


10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述淀粉底物包含液化淀粉、糊化淀粉或颗粒状淀粉。


11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，所述方法进一步包括向所述淀粉底物中添加己糖激酶、木聚糖酶、葡萄糖异构酶、木糖异构酶、磷酸酶、植酸酶、支链淀粉酶、β-淀粉酶、α-淀粉酶、葡糖淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、脂肪酶、角质酶、海藻糖酶、异淀粉酶、氧化还原酶、酯酶、转移酶、果胶酶、水解酶、α-葡糖苷酶、β-葡糖苷酶或其组合。


12.一种糖化和发酵淀粉底物以产生终产物的方法，所述方法包括将所述淀粉底物与葡糖淀粉酶接触，所述葡糖淀粉酶选自由以下组成的组：
a)具有SEQIDNO:7、8或9的氨基酸序列的多肽；
b)与SEQIDNO:7或8的氨基酸序列具有至少83％同一性的多肽；
c)与SEQIDNO:7或8的催化结构域具有至少83％同一性的多肽；
d)具有SEQIDNO:9的催化结构域的氨基酸序列的多肽；或
e)在从表达宿主分泌过程中通过信号肽酶或翻译后修饰对SEQIDNO:1、2或3的多肽进行加工而产生的成熟多肽；
其中所述糖化和发酵在pH2.0至pH6.0之间进行，优选在pH2.0至pH5.0之间、优选在pH2.0至pH4.0之间、更优选在pH2.0至pH3.0之间进行。


13.如权利要求12所述的方法，其中糖化和发酵作为同时糖化和发酵(SSF)工艺进行。


14.如权利要求12或13所述的方法，其中所述终产物是醇，例如乙醇。


15.如权利要求12所述的方法，其中所述糖化和发酵的淀粉底物与将相同的淀粉底物与AnGA接触相比导致DP3+水平的降低以及DP1水平的增加。


16.如权利要求12或13所述的方法，其中所述终产物是选自下组的生物化学品，该组由以下组成：氨基酸、有机酸、柠檬酸、乳酸、琥珀酸、谷氨酸一钠、葡糖酸、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸δ-内酯、异抗坏血酸钠、ω3脂肪酸、丁醇、赖氨酸、衣康酸、1,3-丙二醇、生物柴油和异戊二烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛晶，顾晓岗，郝贺龙，K·M·克拉格，J·J·李，李文婷，唐忠美，S·于，张波，钟坤，邹争争，
申请(专利权)人：丹尼斯科美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US