来自韩国 Priestia 菌 HL12 的一种新型无 CBM 依赖的 GH13_5 生淀粉降解型 α-淀粉酶在麦芽低聚糖生产中的应用特性表征

《Biologia》：Characterization of a novel CBM-independent GH13_5 raw starch-degrading α-amylase from Priestia koreensis HL12 for maltooligosaccharide production

　　

摘要

传统淀粉加工由于需要高温液化，能耗较高，而生淀粉降解酶（RSDEs）则能够在不糊化的情况下直接水解天然淀粉。本研究首次报道了从此前通过胞外蛋白质组学分析鉴定获得的Priestia koreensis HL12中一种新型生淀粉降解α-淀粉酶（PkRSD）的表征研究。生物信息学和结构分析表明，PkRSD属于GH13_5亚家族，且缺乏典型的碳水化合物结合模块（CBM）。取而代之的是，鉴定出两个推测的淀粉结合位点（SBS），分别由残基F293/Y394和W378/P468组成，提示该酶可能通过不依赖CBM的机制与底物相互作用。重组PkRSD在最佳条件（65 °C和pH 6.0）下表现出较高的催化活性，比活度为7,200 ± 141 U/mg，并且在较宽的温度（40–80 °C）和pH（5.0–9.0）范围内均保持了显著的活性。PkRSD对糊化马铃薯淀粉表现出较高的亲和力和催化效率（K_m = 1.32 ± 0.10 mg/mL；k_cat/K_m = 6,350 mL·mg?1·s?1），并且对生马铃薯淀粉仍保持较强的催化能力。值得注意的是，PkRSD无需热处理预处理即可高效水解A型（木薯）和B型（马铃薯）淀粉，展现了比典型不依赖CBM的GH13_5酶更广泛的底物适应性。在非热糖化条件下，PkRSD从木薯淀粉和马薯淀粉中分别获得了561.4 ± 32.2 mg/g和419.2 ± 50.2 mg/g的多糖（MOS）产量。水解产物以中至长链MOS（G3–G8）为主，葡萄糖生成量极少，表明其具有内切式切割模式。总体而言，这些发现突显了PkRSD作为高效节能淀粉生物精炼及高附加值益生元寡糖可持续生产生物催化剂的强大潜力。