本发明专利技术公开了一种嗜热芽孢杆菌及其应用，属于发酵工程技术领域。本发明专利技术得到了一株表达麦芽四糖淀粉酶的嗜热芽孢杆菌，以麦芽糊精为底物，以菌株发酵液为催化剂合成麦芽四糖。本发明专利技术以终浓度为20g/100mL的麦芽糊精为底物，麦芽四糖淀粉酶发酵液的添加量为40U/g麦芽糊精，在pH 7.5、温度45℃下进行酶反应，反应18h，麦芽四糖转化率能达到65.7％。
A thermophilic Bacillus producing maltose amylase and its application
【技术实现步骤摘要】
一种产麦芽四糖淀粉酶的嗜热芽孢杆菌及其应用
本专利技术涉及一种产麦芽四糖淀粉酶的嗜热芽孢杆菌及其应用，属于微生物
技术介绍
麦芽四糖是由4个α-D型葡萄糖基以α-1,4糖苷键连接成的直链麦芽低聚糖，是一种功能性食品。麦芽四糖甜度低、粘度高，甜度是蔗糖的20％，粘度是蔗糖的2-5倍，可代替高甜度、高热量的食品；其保湿性好、增稠作用强、耐酸、耐热、易形成光泽皮膜，可应用于造纸领域；麦芽四糖糖浆制品易消化吸收、渗透压低；其可促进人体对Ca2+吸收；还可抑制肠内分泌毒素的产气夹馍梭菌的作用，有助于改善肠道健康，增强人体免疫力，可应用于食品与医疗领域。目前，我国对于制取麦芽四糖方法的研究较少。2013年，杰能科公司钱莹等人对Pseudomonassaccharophila来源的改造后的新型麦芽四糖淀粉酶的反应pH、温度、底物浓度及与普鲁兰酶的协同作用进行探究，首先对反应的pH进行探究，发现最适pH为5.2-5.8，再对反应温度进行探究，发现最适温度为60℃，在此基础上考察底物液化DE值的影响，发现DE值越低转化率越高，接着考察与普鲁兰酶协同作用的影响，发现随着普鲁兰酶加酶量的增加转化率升高，最后对底物浓度进行探究，发现最适底物浓度为20％，最终生成麦芽四糖的转化率最高可达54％，是目前报道的最高水平。麦芽四糖淀粉酶(EC3.2.1.60)是外切类淀粉酶的一种，它可以从淀粉的非还原末端，特异的依次切割第4个α-1,4糖苷键，生成以麦芽四糖为主的麦芽低聚糖。麦芽四糖淀粉酶在淀粉加工工业中具有重要的应用价值，可以与糖化酶、普鲁兰酶等淀粉酶复配生产葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖等产品，缩短反应时间，提高淀粉的转化率，降低其他糖化用酶制剂的使用量，从而达到增加产量、提高设备利用率、降低生产成本的目的。此外，在烘焙过程中添加麦芽四糖淀粉酶可以有效延长面包的货架期。烘焙后在淀粉颗粒中发生支链淀粉的结晶，使得面包屑硬度增加。结晶依赖于侧链长度，侧链越长，结晶越大。麦芽四糖淀粉酶酶解支链淀粉的侧链可以降低结晶，从而增加抗不新鲜的能力。有效解决淀粉类食品易老化和回生等问题，使保存期延长。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一株嗜热芽孢杆菌(Bacillussp.)WSH-D7.11，于2019年4月25日保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏号为CCTCCM2019294，分类命名为Bacillussp.WSH-D7.11，保藏地址为中国武汉，武汉大学。本专利技术的第二个目的是提供含有上述嗜热芽孢杆菌WSH-D7.11的微生物制剂。在本专利技术的一种实施方式中，所述微生物制剂中含有活菌数≥107CFU/g的嗜热芽孢杆菌细胞。本专利技术的第三个目的是提供一种麦芽四糖的制备方法，所述方法是以麦芽糊精为底物，以权利要求1所述的嗜热芽孢杆菌WSH-D7.11发酵所得的发酵液为催化剂合成麦芽四糖。在本专利技术的一种实施方式中，所述方法的反应条件为以终浓度为15-30g/100mL的麦芽糊精为底物，麦芽四糖淀粉酶加酶量为10-50U/g麦芽糊精，在pH6-9、温度40-60℃下进行酶反应，反应周期为2-24h。在本专利技术的一种实施方式中，所述方法的反应条件为以终浓度为20g/100mL的麦芽糊精为底物，麦芽四糖淀粉酶加酶量为40U/g麦芽糊精，在pH7.5、温度45℃下进行酶反应，反应周期为18h。在本专利技术的一种实施方式中，所述麦芽糊精的DE值为5-7。本专利技术的第四个目的是提供上述的嗜热芽孢杆菌WSH-D7.11或上述的微生物菌剂制备含麦芽四糖淀粉酶的食品中的应用。本专利技术的第五个目的是提供上述的嗜热芽孢杆菌WSH-D7.11或上述的微生物菌剂在生产麦芽四塘淀粉酶中的应用。本专利技术的第六个目的是提供上述的嗜热芽孢杆菌WSH-D7.11或上述的微生物菌剂在制备肠道疾病药物中的应用。本专利技术的第七个目的是提供上述的嗜热芽孢杆菌WSH-D7.11或上述的微生物菌剂在延长面包货架期中的应用，所述应用是在面包制作过程中添加嗜热芽孢杆菌WSH-D7.11发酵所得发酵液。在本专利技术的一种实施方式中，所述应用的制作条件为按面包制作配方，将所有原料搅拌成团，添加麦芽四糖淀粉酶的菌株发酵液，在温度38℃、相对湿度85％下醒发60min，在上火温度130℃、下火温度190℃下烘烤30min。在本专利技术的一种实施方式中，所述面包制作配方为高筋面粉190g，纯牛奶60g，糖20g，盐2g，鸡蛋2个，酵母4g，黄油10g。本专利技术的有益效果本专利技术提供了一株表达麦芽四糖淀粉酶的嗜热芽孢杆菌，利用本专利技术的麦芽四糖淀粉酶以终浓度为15-30g/100mL的麦芽糊精为底物，麦芽四糖淀粉酶发酵液的添加量为10-50U/g麦芽糊精，在pH6-9、温度40-60℃下进行酶反应，反应周期为2-24h，麦芽四糖得率最高能达到65.7％。用该麦芽四糖淀粉酶制备麦芽四糖，具有反应温度范围广、低能耗、物料成本低的优势，在较高底物浓度下仍能得到高底物转化率，特别是在高温45℃条件下仍能正常反应，可以避免糖类物质为底物时反应体系容易染菌现象，为工业化放大生产奠定基础。利用本专利技术的麦芽四糖淀粉酶按面包制作配方，将所有原料搅拌成团，添加200ppm的麦芽四糖淀粉酶发酵液，在温度38℃、相对湿度85％下醒发60min，在上火温度130℃、下火温度190℃下烘烤30min，面包的全质构参数明显变优，有效解决淀粉类食品易老化和回生等问题，实现延长货架期的目的。生物材料保藏一株嗜热芽孢杆菌(Bacillussp.)，分类命名为BacillusspWSH-D7.11，已于2019年4月25日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCCM2019294，保藏地址为中国，武汉，武汉大学。附图说明图1酶反应初始pH对麦芽四糖产量的影响；图2酶反应温度对麦芽四糖产量的影响；图3酶反应加酶量对麦芽四糖产量的影响；图4酶反应底物浓度对麦芽四糖产量的影响；图5酶反应时间对麦芽四糖产量的影响；图6菌株发酵液添加量对面包全质构的影响。具体实施方式(一)HPLC检测酶转化产物酶反应后的样品经过加热20min灭酶后，12000r/min离心10min，取上清用去离子水适当稀释，再用乙腈共沉淀，放置2h后，12000r/min离心10min，取上清过膜备用。HPLC检测条件是：Agilent1200HPLC色谱仪，Agilent自动进样器，色谱柱4.6mm×250mm×5μmSyncronisAminoColumn；Aginent示差检测器；流动相为乙腈：水(70:30)，超声脱气20min，流速为0.8mL/min；柱温35℃。(二)面包全质构的测定对烘焙后在室温冷却2h的面包切片，用切片机切成10mm的均匀薄片，选取中间两片面包叠加，采用物性分析仪在TPA模式下测定面包全质构，每个样品重复3次取平均值。参数设置：探头型号P/36，测试前速率3.0mm/s，测试速率1.0mm/s，测试后速率3.0mm/s，压缩程度50％，感应力5g，压缩时间间隔1s。(三)培养基配方LB种子培养基:5g/L酵母粉，10g/L蛋白胨1％，10g/L氯化钠。TB发酵培养基:24g/L酵母粉，12g/L蛋白胨，5g/L甘油，12.54g/LK2HPO4，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一株嗜热芽孢杆菌(Bacillus sp.)WSH‑D7.11，已于2019年4月25日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO:M 2019294，保藏地址为中国，武汉，武汉大学。
【技术特征摘要】
1.一株嗜热芽孢杆菌(Bacillussp.)WSH-D7.11，已于2019年4月25日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCCNO:M2019294，保藏地址为中国，武汉，武汉大学。2.含有权利要求1所述嗜热芽孢杆菌WSH-D7.11的微生物制剂。3.如权利要求2所述的微生物菌剂，其特征在于，所述微生物制剂中含有活菌数≥107CFU/g的嗜热芽孢杆菌细胞。4.一种麦芽四糖的制备方法，其特征在于，所述方法是以麦芽糊精为底物，以权利要求1所述的嗜热芽孢杆菌WSH-D7.11发酵所得的发酵液为催化剂合成麦芽四糖。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述方法的反应条件为以终浓度为15-30g/100mL的麦芽糊精为底物...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴敬，宿玲恰，杨亚楠，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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