基本信息
- 项目名称：
- 蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶基因的表达载体构建及重组菌的筛选
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 随着近年来益生元理论的迅速发展，作为益生元重要代表之一的低聚果糖，成为国内外竞相研究和开发的热点,被誉为集营养、保健、疗效三位一体的21世纪健康新糖源。已有研究表明蔗果三糖是低聚果糖中作为益生元的有效成分。本作品植物来源的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶基因异源表达在酵母菌中，利用基因工程菌获得大量的重组1-SST酶，体外转化蔗糖获得益生素效果最佳的蔗果三糖。
- 详细介绍：
- 低聚果糖是指在蔗糖分子的果糖残基上通过β-1, 2糖苷键连接1-3个果糖基而成的蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其混合物，是一种重要的功能性低聚糖，具有多种独特的生理活性。低聚果糖是一种可溶性膳食纤维；还可促进人体对钙、镁的吸收，有效预防骨质疏松；低聚果糖对人体有促进双歧杆菌增殖，减少有害菌和有毒代谢物，维持肠道微生态平衡等功效[1, 2，3]。 低聚果糖广泛存在于洋葱、香蕉、菊苣、牛蒡、菊芋、小麦等植物中，但含量有限，提取困难。目前生产低聚果糖的工业化方法主要是利用黑曲霉、米曲霉等菌株所产的胞内或胞外β-D-果糖基转移酶或β-呋喃果糖苷酶转化蔗糖制得，成分包括蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖，以蔗果四糖为主[4，5, 6]。 随着近年来益生元理论的迅速发展，作为益生元重要代表之一的低聚果糖，成为国内外竞相研究和开发的热点，已被广泛应用在200多种食品、保健品、药品中，被誉为集营养、保健、疗效三位一体的21世纪健康新糖源。已有研究表明蔗果三糖是低聚果糖中作为益生元的有效成分[8]。植物来源的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶（1-SST）是将一个蔗糖分子上的果糖基转移到另一个蔗糖分子果糖基的C1位上，直接生成蔗果三糖[6,7]。本文将植物来源的1-SST基因异源表达在酵母菌中，利用基因工程菌获得大量的重组1-SST酶，体外转化蔗糖获得益生素效果最佳的蔗果三糖，以满足食品、保健品和医疗领域对低聚果糖的需求。
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撰写目的和基本思路
- 撰写目的：本文是将所做的大学生科研立项“利用重组蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶制备蔗果三糖的工艺研究”中的研究工作进行总结。 基本思路：克隆植物来源的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶基因，利用基因工程技术将该基因重组到酵母菌表达系统中，获得基因工程菌，对所获得的基因工程菌进行筛选，为利用重组酶转化蔗糖制备蔗果三糖奠定基础。
科学性、先进性及独特之处
- 1 将植物来源的蔗糖: 蔗糖-1-果糖基转移酶基因在酵母菌中异源表达，国内未见此方面报道。 2 已有的研究结果表明蔗果三糖是低聚果糖作为益生素功效的最有效分。 蔗糖: 蔗糖-1-果糖基转移酶催化两分子蔗糖生成一分子蔗果三糖和一分子果糖。利用基因工程技术将蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶基因异源表达在酵母菌中，通过发酵工程技术获得大量重组酶，体外转化蔗糖生产蔗果三糖奠定基础。
应用价值和现实意义
- 低聚果糖是一种重要的功能性低聚糖，具有多种独特的生理活性。低聚果糖是一种可溶性膳食纤维；促进人体对钙、镁的吸收，有效预防骨质疏松；促进双歧杆菌增殖，维持肠道微生态平衡等功效。因其具有如上的生理功能而成为重要的食品、功能性食品、药品的甜味剂和添加剂，其研究、生产和应用在国际上日益受到重视,被誉为集营养、保健、疗效三位一体的21世纪健康新糖源。蔗果三糖是低聚果糖作为益生素的有效成分。
学术论文摘要
- 摘要 目的：克隆蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶基因并将其构建在酵母表达系统中，获得基因工程菌。方法：应用PCR技术从本实验室含目的基因的T载体中扩增目的基因，利用基因工程技术构建酵母菌表达载体，乙酸锂方法转化解脂亚罗酵母菌获得基因工程菌。结果：经过PCR方法扩增目的基因，并成功构建了酵母表达重组质粒，获得了大量重组菌，并筛选到活性较高的重组菌。结论：已获得含有目的基因的基因工程菌，为下一步利用该重组菌分泌的重组酶转化蔗糖制备蔗果三糖奠定基础。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 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. 乔为仓, 张涛. 功能性低聚糖的开发与应用. 饮料工业, 2005, 8(2): 4-7 3. 杨正茂，赵玉秀，秦克亮，杨光礼. β-果糖基转移酶的性质研究. 中国生化药物杂志，2003，24:182-185 4. 孙晓君, 邵晓玲, 张玉双, 薛滨泰, 魏金枝, 张艳. 高含量低聚果糖的生产工艺研究.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
同类课题研究水平概述
- 低聚果糖是指在蔗糖分子的果糖残基上通过β-1, 2糖苷键连接1-3个果糖基而成的蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其它们的混合物。低聚果糖是一种功能性低聚糖,具有多种生理功能。它是一种可溶性膳食纤维；促进人体对钙、镁的吸收，可有效预防骨质疏松；促进双歧杆菌增殖，维持肠道微生态平衡等功效。 低聚果糖广泛存在于洋葱、香蕉、菊苣、牛蒡、菊芋等植物中，但含量有限，提取困难。目前生产低聚果糖的工业化方法主要是利用黑曲霉、米曲霉等菌株所产的β-D-果糖基转移酶或β-呋喃果糖苷酶转化蔗糖制得，成分包括蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖，以蔗果四糖为主。 植物来源的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶（1-SST）是将一个蔗糖分子上的果糖基转移到另一个蔗糖分子果糖基的C1位上，直接生成蔗果三糖。但是植物体内的1-SST含量低、分离困难、催化活性弱。为了解决这一不足，已有将植物来源的1-SST基因在微生物体内进行异源表达的相关报道，比如在大肠杆菌表达系统中进行异源表达，但需添加IPTG诱导基因表达和超声波破碎获得重组酶；在毕赤酵母菌表达系统中进行异源表达，但需添加甲醇以诱导基因的表达。本作品克服上述两种异源表达系统的不足，所利用的酵母菌表达体系表达异源蛋白时不需添加任何诱导物，更适合工业化生产。
