温泉宏基因组来源的新型热稳定β-半乳糖苷酶BWbg1的筛选及其高效水解乳糖与合成半乳寡糖的潜力

《Applied Microbiology and Biotechnology》：A novel thermostable beta-galactosidase for low-lactose and galacto-oligosaccharide-rich milk

　　

摘要

β-半乳糖苷酶（EC.3.2.1.23）可将乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，在食品工业中有两大主要应用：为乳糖不耐受人群生产低乳糖牛奶和乳制品，以及通过转半乳糖苷反应生成半乳寡糖（GOS）。由于热稳定性优异，来自嗜热微生物的β-半乳糖苷酶在工业应用中极具吸引力，因为较高的温度可以增强初始酶的生产效率、改善底物的溶解度，并降低微生物污染的风险。在本研究中，通过对西班牙奥伦塞省阿斯布尔加斯温泉（As Burgas hot spring）宏基因组文库的功能筛选，获得了一种新型热稳定β-半乳糖苷酶（BWbg1）。蛋白质氨基酸序列分析表明，该酶属于GH35家族。纯化后的酶在80°C和pH 7时表现出最高活性，在55°C孵孵育6小时后仍保留72%以上的活性。在70°C下反应4小时后，BWbg1可从40%（w/v）的乳糖溶液中产生高达48%（w/w）的GOS。此外，在65°C孵育2小时后检测到的显著热激活效应，增强了其在商业牛奶经HTST和VAT巴氏杀菌后水解乳糖和产生GOS的能力。本研究结果表明，BWbg1是一种多功能酶，能够水解商业牛奶中的乳糖，即使在8°C条件下也能产生GOS，使其成为工业应用的有力候选酶。

要点

• 从温泉宏基因组中挖掘出一种新型热稳定GH35 β-半乳糖苷酶（BWbg1）。

• BWbg1在80°C下具有高活性，可从乳糖和牛奶中高效合成GOS。

• BWbg1在巴氏杀菌后仍能保留活性，且在8°C下仍保持活性。