[發明專利]高產耐熱型中性植酸酶的菌株及其發酵培養基和產酶方法

無效

• 申請號: 201110366682.4
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102424803A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 于平
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12N9/16;C12R1/07
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 徐關壽

技術領域

本發明屬于微生物領域，特別涉及一種高產耐熱型中性植酸酶的菌株及其發酵培養基和生產耐熱型中性植酸酶的方法。

背景技術

植酸是一類六磷酸肌醇物質，化學名稱是環己6醇-1，2，3，4，5，6-六磷酸二氫酯，是一種淡黃色粘稠狀液體，廣泛存在于谷物，豆科植物和油料作物中，是磷元素的主要貯存形式。植酸具有極強的螯合能力，表現出很強的抗營養作用，可與多種金屬離子如Zn²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Co²⁺等螯合成相應的不溶性絡合物，從而影響動物對礦物元素的消化吸收；植酸能與蛋白質、氨基酸、維生素等螯合，使其溶解性降低，影響動物對這些營養物質的消化吸收；植酸還能與動物消化道內胃蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶等結合降低其活性，從而影響動物對蛋白質、碳水化合物的消化吸收。大多數植物性飼料中60％-80％的磷是以植酸磷的形式存在的，而單胃動物（豬、家禽和魚等）缺乏內源型的植酸酶系統，因此不能有效代謝以谷物、豆科植物和油料作物為主要成分的飼料中富含的植酸及植酸鹽，其磷利用率僅為0~40%，未被動物體利用的大量植酸磷大部分排出體外，一方面造成磷的巨大浪費，另一方面排出體外的磷進入土壤和水中，造成水產養殖中排放磷對環境的污染。而為了滿足動物生長過程中的營養需要，必須在飼料中添加無機磷及其他礦物鹽，這不僅造成大量資源浪費和飼料成本的提高，還對環境產生了極大的污染。而我國磷資源比較匱乏，價格昂貴，如何解決好飼料中大量的植酸磷不能被單胃動物利用而又不得不添加無機磷從而增加飼料成本這個矛盾，人們把目光轉向了生物酶—植酸酶降解法。

植酸酶(phytase)即肌醇六磷酸水解酶，是一類能催化植酸及植酸鹽水解成低磷酸化的肌醇衍生物和磷（或磷酸鹽）的酶的總稱，被譽為綠色飼料添加劑，廣泛存在于植物、動物和微生物中，其中微生物來源的植酸酶是近年來研究的熱點。在飼料中添加植酸酶，改良磷酸鹽的生物利用度，?消除植酸的抗營養作用;?減少磷在環境中的排泄，?由此降低了農業生態的負擔，?并減緩了水生環境的富營養化;?同時也減少了動物飼料中無機磷的添加，?后者是一種不可再生的資源。此外，?在食品中應用植酸酶可以改善鐵和鋅的吸收，?這對于發展中國家的人群營養具有顯著的意義。目前，植酸酶作為單胃動物飼料添加劑，其飼喂效果已在世界范圍內得到廣泛確證。

但植酸酶在實際應用中也存在著很多的不足，首先便是植酸酶的生產成本和價格居高不下，影響了實際推廣。我國植酸酶產品的酶活僅為500?U/g。產品酶活大幅度提高，必將大幅度降低植酸酶的成本，在當前畜禽養殖場排泄物含磷量尚未出臺有關法規加以限制的情況下，只有進一步降低植酸酶的成本和價格，而且顯著低于磷源的價格，植酸酶才能在我國得到大規模的推廣和應用。其次是植酸酶的耐熱性普遍較低，沒有較好的耐熱性，就無法抵御在飼料高溫制粒時引起的酶失活，又進一步提高了其成本。我國每年通過動物糞便排入自然界的磷資源的量尤為可觀，這不僅造成了巨大的磷資源的浪費，而且還導致了嚴重水體環境污染。如何切實有效的消減由于飼料吸收而流失的磷資源，使之變廢為寶，消除其對環境的污染，成為目前急需解決的重要問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高產耐熱型中性植酸酶的菌株，菌株的分類命名為：芽孢桿菌Bacillus?nealsonii，其保藏編號為CGMCC?No.5396。保藏日期為2011年10月28日，保藏單位是中國微生物菌株保藏管理委員會普通微生物中心。

由該菌株生產的植物酶分子量為43kDa，反應的最適溫度為55℃，最適pH值為7.5，該酶對高溫的耐熱性較好，在80℃溫浴下，30min后還保留41%的活性，而在90℃條件下，10min后還保留73%的活性，30min后保留21%的活性。對堿具有較好的耐受性，不耐酸，大部分金屬離子對該植酸酶的活性都有不同程度的抑制作用，且隨著其濃度的上升而加強其抑制作用，而Ca²⁺?對該酶無抑制作用，反而有輕微的促進作用。具有很強的底物特異性。該酶在耐熱性要高于目前已分離得到的同類植酸酶，具有很好的商業化應用價值。

本發明采用現在生物化工技術，從土壤中分離和篩選了一株安全的、能夠高產耐熱型中性植酸酶的芽孢桿菌菌株Bacillus?nealsonii，對該菌株的產酶過程進行了優化，并對其產酶特性進行了評價。本發明對于解決飼料中大量的植酸磷不能被單胃動物利用而又不得不添加無機磷從而增加飼料成本這一問題具有重要意義。