体外偶联UDP-糖基转移酶与蔗糖合成酶高效催化合成莱鲍迪苷A
2021-01-19朱清娟陈美琪梁书利王登刚林影
朱清娟,陈美琪,梁书利,王登刚,林影
(华南理工大学生物科学与工程学院,广东省发酵与酶工程重点实验室,广东广州 510006)
甜菊糖是从甜叶菊叶子中提取和纯化的二萜糖苷,具有高甜度、低热量、对人体无副作用等优点[1],美国食品和药品管理局在 2008年将其列入为一般认为安全(Generally Recognized As Safe,GRAS)的甜味剂[2],其中甜菊苷(Stevioside,ST)和莱鲍迪苷A(Rebaudioside A)是甜菊糖含量最丰富的两种成分,分别占干叶重的5%~10%和2%~4%。甜菊苷ST在甜菊糖中含量最高且甜度是蔗糖的250~300倍,但其具有较严重的苦涩余味,从而限制了其在食品和药品中的消费和应用。然而莱鲍迪苷A(rebaudioside A,RA)除了具有高甜度、低热量(热值仅为蔗糖的1/300)、对人体无副作用等优点外,而且口味纯正,没有后苦味[3]。因此可以作为天然甜味剂在食品和饮料行业广泛应用[4],同时不会因长期食用使血糖浓度增加,可以有效预防肥胖症、糖尿病、高血压、苯丙酮尿症等病症[5]。目前制备高纯度莱鲍迪苷A产品的方法主要包括培育高产莱鲍迪苷A的甜叶菊品种、树脂吸附或重结晶提纯莱鲍迪苷A和环糊精转移酶等酶对甜菊糖进行改性等[6-9],但都存在工艺繁琐、成本高、效果不佳等缺点。已经有研究发现在糖基转移酶(Glycosyltransferases,GTs)类中存在 UDP-糖基转移酶UGT76G1能特异性地催化甜菊苷通过一步糖基化反应合成莱鲍迪苷 A[10]。然而,甜叶菊中天然UGT76G1含量甚微,分离纯化成本高,难以获取大量的酶蛋白,并且糖基转移反应中需要昂贵的尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)作为糖基供体[11,12],必然导致RA苷酶促合成应用的经济性差,解决糖基化反应过程中糖基转移酶的制备及底物UDPG昂贵的问题是提高RA生产效益的主要方法。……
