[發明專利]一種產乳糖酶的嗜冷桿菌菌株及使用該菌株制備低溫乳糖酶的方法

有效

• 申請號: 201710456860.X
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107151640B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 關波;胡有貞;倪永清;李夢;王麗軍
• 申請（專利權）人: 石河子大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12N9/24;C12N15/56;C12R1/01
• 代理公司: 65102 烏魯木齊恒智專利商標代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李靖

本發明公開了一種嗜冷桿菌新菌株(Cryobacterium sp.LW097)和利用此菌株生產低溫乳糖酶的方法，同時提供了該低溫乳糖酶。通過利用嗜冷桿菌新菌株Cryobacterium sp.LW097(保藏號為CCTCC M 2017015)，建立菌種選育、保藏及復壯的方法，經過培養基配方優化篩選及發酵工藝條件優化，確立了穩定的發酵方法，生產的乳糖酶在低溫下具有較高酶活性，在低乳糖乳品加工中具有應用價值。

技術領域

本發明涉及一種低溫乳糖酶、該酶的產生菌及其制備方法。具體而言，本發明涉及一種由嗜冷桿菌(Cryobacterium sp.)新菌株LW097產生的、在較低的溫度下具有較高活性的乳糖酶，及其利用該微生物菌株制備低溫乳糖酶的生產方法，屬于微生物技術領域。

背景技術

牛乳等大多數哺乳動物母乳中都含有乳糖。人類食用乳品中的乳糖后，主要由分布于小腸刷狀緣細胞膜上的乳糖酶根皮苷水解酶所水解，但亞洲人群由于遺傳背景和飲食差異等原因，90％以上的人乳糖酶缺乏，食用乳制品后乳糖不能被消化和吸收，產生腹痛、腹脹、惡心和嘔吐等乳糖不耐受的癥狀(Husain 2010)。β-半乳糖苷酶(β-galactosidase,EC3.2.1.23)，俗稱乳糖酶，能夠體外水解乳品中的乳糖，從而有效避免乳糖不耐癥患者由于自身乳糖酶缺乏而導致食用乳品產生的不良反應。此外，利用β-半乳糖苷酶水解乳制品中的乳糖，能夠同時克服煉乳、奶粉及冰淇淋等乳制品的乳糖析出問題，延長貨架期，提高乳制品的甜度。

目前用于分解乳品中乳糖的β-半乳糖苷酶主要來源于公認安全(GRAS)的克魯維酵母屬(Kluyveromyces sp.)和曲霉屬(Aspergillus sp.)的菌株(Oliveira etal.2011)，均屬于中溫乳糖酶。商品名為Lactozym的β-半乳糖苷酶，即為來源于乳酸克魯維酵母(Kluyveromyces lactis)的中溫β-半乳糖苷酶。該酶最適反應溫度為50℃，在低于20℃的低溫條件下水解乳糖的效率僅為常溫下的10％左右，其酶活還易受到Ca2+和Na+的抑制(Wierzbicka-Wos et al.2011)。實際生產若采用常溫水解，增大了牛乳腐敗變質的風險；而選擇低溫水解則使生產周期延長、成本增加，嚴重限制了低乳糖牛乳的產能并推高了生產成本。因此，為開發獲得更適合低溫條件下低乳糖牛乳生產的β-半乳糖苷酶，各國均試圖從各種低溫生境的微生物中分離獲得酶學特性滿足乳品低溫加工所需的低溫β-半乳糖苷酶。

由于每種微生物所產酶的特性通常存在差異，如酶的作用pH范圍和最適酶解pH、酶的作用溫度范圍與最適作用溫度以及酶的熱穩定性等，國際上對產低溫酶微生物的研究主要聚焦于南北極冰川及深海環境。

以下為目前低溫乳糖酶研究的主要菌種及其產生的乳糖酶的特性。

節桿菌屬(Arthrobacter sp.)的D2菌株，其產生的乳糖酶最適作用溫度為25℃，在10℃僅可保留40％酶活，50℃處理10分鐘基本失去活性(Loveland et al.1994)。

肉桿菌屬(Carnobacterium piscicola)BA菌株，其產生的乳糖酶的最佳作用溫度為30℃，穩定性較差，需在添加10％甘油的溶液中保存，40℃處理10min完全失去活力(Coombs and Brenchley 1999)。

動性球菌屬(Planococcus)菌株，其產生的乳糖酶最適pH為6.5，最佳作用溫度為42℃，55℃處理10min可以完全失去活力(Sheridan and Brenchley 2000)。

從南極蝦體內分離的假交替單胞菌屬Pseudoalteromonas sp.22b菌株，其產生乳糖酶最適溫度為6℃，其產生的乳糖酶的最佳作用溫度為40℃(pH 6.0-8.0)，K+,Na+,Mn2+,Mg2+對該乳糖酶有一定的激活作用，Cu2+對該乳糖酶有抑制作用，Ca2+對該乳糖酶無明顯抑制或激活作用(Turkiewicz et al.2003)。