基本信息
- 項目名稱：
- 蔗糖:蔗糖-1-果糖基轉移酶基因的表達載體構建及重組菌的篩選
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 隨著近年來益生元理論的迅速發(fā)展，作為益生元重要代表之一的低聚果糖，成為國內外競相研究和開發(fā)的熱點,被譽為集營養(yǎng)、保健、療效三位一體的21世紀健康新糖源。已有研究表明蔗果三糖是低聚果糖中作為益生元的有效成分。本作品植物來源的蔗糖:蔗糖-1-果糖基轉移酶基因異源表達在酵母菌中，利用基因工程菌獲得大量的重組1-SST酶，體外轉化蔗糖獲得益生素效果最佳的蔗果三糖。
- 詳細介紹：
- 低聚果糖是指在蔗糖分子的果糖殘基上通過β-1, 2糖苷鍵連接1-3個果糖基而成的蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其混合物，是一種重要的功能性低聚糖，具有多種獨特的生理活性。低聚果糖是一種可溶性膳食纖維；還可促進人體對鈣、鎂的吸收，有效預防骨質疏松；低聚果糖對人體有促進雙歧桿菌增殖，減少有害菌和有毒代謝物，維持腸道微生態(tài)平衡等功效[1, 2，3]。 低聚果糖廣泛存在于洋蔥、香蕉、菊苣、牛蒡、菊芋、小麥等植物中，但含量有限，提取困難。目前生產低聚果糖的工業(yè)化方法主要是利用黑曲霉、米曲霉等菌株所產的胞內或胞外β-D-果糖基轉移酶或β-呋喃果糖苷酶轉化蔗糖制得，成分包括蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖，以蔗果四糖為主[4，5, 6]。 隨著近年來益生元理論的迅速發(fā)展，作為益生元重要代表之一的低聚果糖，成為國內外競相研究和開發(fā)的熱點，已被廣泛應用在200多種食品、保健品、藥品中，被譽為集營養(yǎng)、保健、療效三位一體的21世紀健康新糖源。已有研究表明蔗果三糖是低聚果糖中作為益生元的有效成分[8]。植物來源的蔗糖:蔗糖-1-果糖基轉移酶（1-SST）是將一個蔗糖分子上的果糖基轉移到另一個蔗糖分子果糖基的C1位上，直接生成蔗果三糖[6,7]。本文將植物來源的1-SST基因異源表達在酵母菌中，利用基因工程菌獲得大量的重組1-SST酶，體外轉化蔗糖獲得益生素效果最佳的蔗果三糖，以滿足食品、保健品和醫(yī)療領域對低聚果糖的需求。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 撰寫目的：本文是將所做的大學生科研立項“利用重組蔗糖:蔗糖-1-果糖基轉移酶制備蔗果三糖的工藝研究”中的研究工作進行總結。 基本思路：克隆植物來源的蔗糖:蔗糖-1-果糖基轉移酶基因，利用基因工程技術將該基因重組到酵母菌表達系統(tǒng)中，獲得基因工程菌，對所獲得的基因工程菌進行篩選，為利用重組酶轉化蔗糖制備蔗果三糖奠定基礎。
科學性、先進性及獨特之處
- 1 將植物來源的蔗糖: 蔗糖-1-果糖基轉移酶基因在酵母菌中異源表達，國內未見此方面報道。 2 已有的研究結果表明蔗果三糖是低聚果糖作為益生素功效的最有效分。 蔗糖: 蔗糖-1-果糖基轉移酶催化兩分子蔗糖生成一分子蔗果三糖和一分子果糖。利用基因工程技術將蔗糖:蔗糖-1-果糖基轉移酶基因異源表達在酵母菌中，通過發(fā)酵工程技術獲得大量重組酶，體外轉化蔗糖生產蔗果三糖奠定基礎。
應用價值和現實意義
- 低聚果糖是一種重要的功能性低聚糖，具有多種獨特的生理活性。低聚果糖是一種可溶性膳食纖維；促進人體對鈣、鎂的吸收，有效預防骨質疏松；促進雙歧桿菌增殖，維持腸道微生態(tài)平衡等功效。因其具有如上的生理功能而成為重要的食品、功能性食品、藥品的甜味劑和添加劑，其研究、生產和應用在國際上日益受到重視,被譽為集營養(yǎng)、保健、療效三位一體的21世紀健康新糖源。蔗果三糖是低聚果糖作為益生素的有效成分。
學術論文摘要
- 摘要 目的：克隆蔗糖:蔗糖-1-果糖基轉移酶基因并將其構建在酵母表達系統(tǒng)中，獲得基因工程菌。方法：應用PCR技術從本實驗室含目的基因的T載體中擴增目的基因，利用基因工程技術構建酵母菌表達載體，乙酸鋰方法轉化解脂亞羅酵母菌獲得基因工程菌。結果：經過PCR方法擴增目的基因，并成功構建了酵母表達重組質粒，獲得了大量重組菌，并篩選到活性較高的重組菌。結論：已獲得含有目的基因的基因工程菌，為下一步利用該重組菌分泌的重組酶轉化蔗糖制備蔗果三糖奠定基礎。
獲獎情況
- 無
鑒定結果
- 無
參考文獻
- 1. Sangeetha P T, Ramesh M N, et al. Recent trends in the microbial production, analysis and application of fructooligosaccharides. Trends in Food Science & Technol, 2005, 16: 442-457 2. 喬為倉, 張濤. 功能性低聚糖的開發(fā)與應用. 飲料工業(yè), 2005, 8(2): 4-7 3. 楊正茂，趙玉秀，秦克亮，楊光禮. β-果糖基轉移酶的性質研究. 中國生化藥物雜志，2003，24:182-185 4. 孫曉君, 邵曉玲, 張玉雙, 薛濱泰, 魏金枝, 張艷. 高含量低聚果糖的生產工藝研究.2005, 13(3): 305-308 5. Fernádez A A, Carranza C O, et al. Molecular characterization of sucrose: sucrose 1-fructosyltransferase (1-SST) from Agave tequilana Weber var. azul. Plant Science, 2007, 173: 478-386
同類課題研究水平概述
- 低聚果糖是指在蔗糖分子的果糖殘基上通過β-1, 2糖苷鍵連接1-3個果糖基而成的蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其它們的混合物。低聚果糖是一種功能性低聚糖,具有多種生理功能。它是一種可溶性膳食纖維；促進人體對鈣、鎂的吸收，可有效預防骨質疏松；促進雙歧桿菌增殖，維持腸道微生態(tài)平衡等功效。 低聚果糖廣泛存在于洋蔥、香蕉、菊苣、牛蒡、菊芋等植物中，但含量有限，提取困難。目前生產低聚果糖的工業(yè)化方法主要是利用黑曲霉、米曲霉等菌株所產的β-D-果糖基轉移酶或β-呋喃果糖苷酶轉化蔗糖制得，成分包括蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖，以蔗果四糖為主。 植物來源的蔗糖:蔗糖-1-果糖基轉移酶（1-SST）是將一個蔗糖分子上的果糖基轉移到另一個蔗糖分子果糖基的C1位上，直接生成蔗果三糖。但是植物體內的1-SST含量低、分離困難、催化活性弱。為了解決這一不足，已有將植物來源的1-SST基因在微生物體內進行異源表達的相關報道，比如在大腸桿菌表達系統(tǒng)中進行異源表達，但需添加IPTG誘導基因表達和超聲波破碎獲得重組酶；在畢赤酵母菌表達系統(tǒng)中進行異源表達，但需添加甲醇以誘導基因的表達。本作品克服上述兩種異源表達系統(tǒng)的不足，所利用的酵母菌表達體系表達異源蛋白時不需添加任何誘導物，更適合工業(yè)化生產。
