随着中国经济高速发展,人们生活水平的提高,对环境和健康的日益重视,食品安全问题俨然成为全社会关注的焦点,崇尚绿色,回归自然的饮食观念也随之形成,功能性低聚糖和蛋氨酸因其功能的多样性和独特性而备受关注。肠道微生态的紊乱是影响人们或动物健康水平的最主要原因之一,功能性低聚糖进入体内后不能被吸收,但能被肠道益生菌利用而大量增殖,抑制病原微生物的生长,改善微生态环境;蛋氨酸是人体必需的氨基酸,需求量较少,但蛋氨酸及其代谢产物可参与机体新陈代谢,提高机体免疫力和抗氧化能力,减少对抗生素等的依赖。伴随着生物技术步入21世纪,测序技术不断的发展,第二代测序因其通量大、精度高、信息量丰富的特点而被广泛的使用,而基于第二代全基因组测序的功能基因挖掘手段也逐渐成为研究的焦点。生物体的全基因组所承载的遗传信息包含巨大潜在的研究与经济价值,对其进行功能基因的挖掘成为重要的利用手段。因此,选取与合成功能性低聚糖和蛋氨酸的有关的酶类为验证对象,采用该方式对本课题组自主筛得的植物乳杆菌和干酪乳杆菌的全基因组测序信息,以及NCBI数据库上传的乳酸菌全基因组信息进行生物信息学分析来挖掘功能基因。本研究通过生物信息学的方法从乳酸菌的全基因组序列信息中挖掘出与功能性低聚糖合成相关的酶,α-葡萄糖基转移酶(α-GTF-pla、α-GTF-cas、α-GTF-bre),鼠李糖基转移酶(RHLase),β-呋喃果糖苷酶(β-FFase),蔗糖磷酸化酶(SPase);与蛋氨酸合成相关的酶,高丝氨酸-O-琥珀酰转移酶(MetA),通过PCR的方法克隆得到相应基因,成功构建大肠杆菌表达系统,但除β-呋喃果糖苷酶,蔗糖磷酸化酶外均生成包涵体。对α-GTF-pla进行诱导条件优化和复性未获得可溶性蛋白时,构建其乳酸乳球菌表达系统获得了其可溶性表达。功能验证结果表明,α-GTF-pla与β-呋喃果糖苷酶不具备其对应分解蔗糖的能力,蔗糖磷酸化酶则与其功能相对应。表明基于全基因组信息进行生物信息学分析来挖掘功能基因存在一些局限性。利用蔗糖磷酸化酶合成功能性低聚糖,进行酶学性质研究及底物筛选,仅D-半乳糖,麦芽糖和蔗糖能形成明显的低聚糖,与已知的蔗糖磷酸化酶受体范围存在一定差异性。利用D-半乳糖和蔗糖合成蜜二糖,进行条件优化和响应面分析,在底物浓度为60%,底物比例为1:2,反应温度为40℃,加纯化酶量为400μL(0.39 U/L)的条件下反应24h,可获得最高蜜二糖的产量为34.20±0.92 g/L。